第5章-车辆人机学课件

第5章汽车中的人体特征位置车身布置设计工具曲线

将影响车内空间布置设计的人体位置用曲线表示，即为设计工具曲线。眼椭圆布置工具参考线头廓包络线胃部包络线膝部包络线

5.1布置工具参考点加速踏板踵点(AHP)与踏板基准点(PRP)加速踏板踵点(AHP)：是当鞋具位于适当位置（跖球与未压下的加速踏板的侧向中心线接触，鞋底保持在踏板面上）时，鞋具的踵点与地板的交点。跖球(BOF)

是鞋具上的一个点，位于侧向中心线上，距鞋具的踵点200mm。踏板基准点(PRP)：是当鞋具位于适当位置（鞋具的踵点在加速踏板踵点AHP上，鞋底保持在踏板面上）时，在加速踏板侧向中心线上跖球与踏板的接触点。

AHP、PRP用作汽车与人体(R点、H点)相对位置的基准点。布置工具参考线舒适坐姿的H点位置线舒适坐姿的H点在该线上。A类车B类车男女比为50/50男女比为75/25男女为90/10或95/5X97.5=936.6＋0.613879Z－0.00186247Z2X95=913.7＋0.672316Z－0.00195530Z2X90=885.0＋0.735374Z－0.00201650Z2X50=793.7＋0.903387Z－0.00225518Z2X10=715.9＋0.968793Z－0.00228674Z2X5=692.6＋0.981427Z－0.00226230Z2X2.5=687.1＋0.895336Z－0.00210494Z2X97.5=916.50－0.471ZX95=900.23－0.471ZX90=888.44－0.487ZX50=798.44－0.446ZX10=668.97－0.340ZX5=637.76－0.317ZX2.5=625.21－0.327ZX97.5=941.88－0.514ZX95=928.86－0.519ZX90=909.79－0.512ZX50=822.44－0.460ZX10=699.71－0.354ZX5=668.86－0.339ZX2.5=641.35－0.329ZX97.5=929.13－0.480X95=922.49－0.494ZX90=903.03－0.485ZX50=855.31－0.509ZX10=785.36－0.492ZX5=762.17－0.485ZX2.5=732.26－0.461Z踏板平面角θ=78.96-0.15Z-0.0173Z2布置工具参考线(ATRL)RATRPRATRP布置工具参考线(ATRL)第50百分位的驾驶员H点位置线为布置工具参考线。布置工具参考点(ATRP)ATRP是布置工具参考线在R点的高度z处的点。R点是由制造厂规定的，而ATRP则涉及舒适坐姿。布置工具参考点(ATRP)用作人体特征位置曲线在车内的定位基准点。5.2乘员与驾驶员的头部位置线头部位置线是表示汽车乘员头部轮廓位置的统计曲线。平均头廓线头部特征点：头部顶点(含头发)、头部后点(含头发)、头部左右侧点。平均头廓线根据第50百分位人体尺寸的男女驾驶员及乘员头部特征点统计尺寸绘制的表示乘坐状态下的头部外廓线。头部位置线头部位置线是指不同百分位身材的驾驶员和乘员在乘坐状态下头廓线的包络线。头部位置线的形成方法是将平均头廓线样板上的眼点沿着眼椭圆的上半部平行移动，描绘出若干条移动到各点时平均头廓线，这些平均头廓线的包络线就是头部位置线。将头部位置轮廓简化为一椭球，其三向投影图均为椭圆。椭球半轴长如表所示（男/女性别比为50/50）。百分位座椅水平调节量X轴Y轴Z轴95>133mm±211.25±143.75±133.50≤133mm±198.76±143.75±133.500mm(座椅固定)±173.31±143.41±147.0799>133mm±246.04±166.79±151.00≤133mm±232.40±166.79±151.000mm(座椅固定)±198.00±165.20±169.66表中所列半轴长适用于前排中座的乘员及其它排座的乘员。驾驶员和前排外侧座的乘客，沿纵向(Y向)将头部位置轮廓（椭球）分成左右两半，外侧部分的轮廓向外(Y向)延伸23mm，内侧部分保持不动。对于前排可调节座椅，头部位置线侧视图前端向下倾斜12°，其它图的椭圆轴线与汽车坐标平行。对于固定座椅，所有头部位置线的轴线都与汽车坐标平行。A类车、固定座椅A类车、座椅调节量>133mm头部位置线在汽车内的位置A类车头部位置中心与眼椭圆的眼中点的相对坐标Xh、Yh、Zh如表所示。头部位置中心在汽车坐标系中的坐标X、Y、Z如表所示。座椅水平调节量XhYhZh＞133mm90.6052.6≤133mm89.5045.90mm(座椅固定)85.4042.0座椅水平调节量头部位置线中心的位置坐标＞0mmX=L1+664+0.587(L6)–0.176(H30)–12.5t+Xh

Y=W20Z=H8+638+H30+Zh0mm(固定座椅)X=L31+640sinδ+XhY=W20Z=H70+640cosδ+Zh式中：δ是固定座椅的眼椭圆侧视图Z轴上端向后倾斜角，δ=0.719(A40)－9.6；

L1是踏板基准点(PRP)的X坐标值；

L6是方向盘中心至踏板基准点的X向距离；

H30是座椅基准点(

SgRP)至加速踏板踵点(

AHP）的垂直)

Z向(距离；

t由变速器型式确定，有离合器踏板时取t=1，没有离合器踏板时取t=0；

W20是座椅基准点(

SgRPs)的X坐标值；

H8是加速踏板踵点（AHP）的Z坐标值；

A40是座椅靠背角的设计值，单位为(°)

。B类车头部位置线中心在汽车坐标系中的位置坐标用下述公式计算：乘员男/女比例为50/50时：X=X(ATRP)–82.76+12.68(A40)Y=W20Z=Z(ATRP)+727.59–3.57(A40)乘员男/女比例为75/25时：X=X(ATRP)–108.55+13.65(A40)Y=W20Z=Z(ATRP)+736.16–3.82(A40)乘员男/女比例为95/5时：X=X(ATRP)–91.94+12.23(A40)Y=W20Z=Z(ATRP)+744.02–4.17(A40)头部位置线侧视图的X轴前端向下倾斜11.6°，其余轴与汽车坐标轴平行。式中，X(ATRP)、Z(ATRP)为布置工具参考点的坐标；A40为座椅靠背角，单位为(°)；其余参数的单位为mm。5.3货车驾驶员的胃部包络线汽车驾驶员的胃部包络线对决定方向盘与驾驶员座之间的空间尺寸及座椅安全带结构方案有重要作用。胃部包络线胃部特征点驾驶员胃腹突出点(点2)驾驶员腰部前下方与安全带贴合处(点3)这两个胃部特征点的分布图形都是椭圆(胃椭圆、腰带椭圆)。在胃腹部突出点椭圆上缘作一水平切线，前端点作一垂直切线。这两条切线相交的点称为辅助点(点1)。通过点1、点2、点3作胃部包络线，将两个椭圆包络在其中。将胃部包络线拟合为一圆弧，其半径为157.45mm。胃部包络线在车身中的位置

胃部包络线圆心相对于布置工具参考点的水平距离x和垂直距离z：男女驾驶员比为50/50时：

x=(-752.657+1.0461(H30))-2((-752.657+1.0461(H30))-(-368.243+0.4462(H30)))

z=249.319-0.1127(H30)男女驾驶员比为75/25时：

x=(-765.65+1.0149(H30))-2((-765.65+1.0149(H30))-(-391.943+0.4595(H30)))z=240.182-0.0891(H30)男女驾驶员比为90/10或95/5时：

x=(-788.548+1.0451(H30))-2((-788.548+1.0451(H30))-(-424.852+0.5087(H30)))

z=235.894-0.0793(H30)式中,H30为R点的高度，各值的单位均为mm。5.4货车驾驶员的膝部包络线驾驶员膝部空间的形状和尺寸直接影响到操作方便性和撞车时驾驶员身体的运动轨迹及伤害程度。膝部空间设计应以驾驶员的膝部包络线为依据。膝部包络线膝部特征点KK点定义在通过膝关节、且垂直于膝关节和踝关节连线的线上，K点至膝关节中心的距离为50.8mm。左右膝部特征点分别表示操作离合器踏板和操作加速踏板的膝部特征点。膝椭圆两膝部特征点的分布图形均为椭圆。膝部包络线二维人体模型小腿绕踝点摆动时，K点的轨迹（或各膝椭圆的包络线）为膝部包络线。膝部包络线为圆弧线。膝部包络线半径：左103.25mm，右113.25mm。膝部包络线在车内的位置踩离合器踏板的(左)膝部包络线圆心与R点的水平距离x和垂直距离z：男女驾驶员比为50/50时：

x=12049.4057＋(CHX)(-15.7837-0.0222(CX)+(CZ)(0.0483-(6.5×10-9)(H30)(CX)))

+(H30)(-6.7718-0.0105(CX)+0.0201(CZ))+(CX)(17.9401-0.0001(CX)+0.0030(CZ))

+(CZ)(-37.9352+0.0010(CZ))

z=-2210.6823+(CHX)(3.3278+0.0370(CX)+(CZ))(-0.0403+(2.7X10-9)(H30)(CX))

+(H30)(0.4561+0.0155(CX)-O.0167(CZ))+(CX)(-28.7615-0.0009(CX)-.0003(CZ))

+(CZ)(32.7120-0.0007(CZ))男女驾驶员比为75/25时：

x=4229.4784+(CHX)(-5.8753+0.0789(CX+(CZ)(-0.0473-(3.9×10-9)(H30)(CX)))

+(H30)(-2.3832+O.0351(CX)-0.0232(CZ))+(CX)(-64.3385-0.0002(CX)+0.0024(CZ))

+(CZ)(39.678+0.0007(CZ))

z=12254.3381+(CHX)(-14.3121-0.0450(CX)+(CZ)(O.0692十(6.6×10-9)(H30)(CX)))

+(H30)(-7.6863-O.0219(CX)+0.0326(CZ))+(CX)(37.9286-0.0009(CX)-0.0016(CZ))

+(CZ)(-56.1338-0.0006(CZ))男女驾驶员比为90/10至95/5时:

x=14601.7633+(CHX)(-17.7652+0.0081(CX)+(CZ)(0.0506-(8.6×10-9)(H30)(CX)))

+(H30)(-8.7461+0.0034(CX)+0.0243(CZ))+(CX)(-6.6220+(5.7×10-6)(CX)

+O.0035(CZ))+(CZ)(-42.6080+0.0010(CZ))

z=13495.0413+(CHX)(-15.2231-0.3160(CX)+(CZ)(0.1508+(3.4×10-8)(H30)(CX)))