轿车内部人机分析.doc

轿车内部人机分析
何淼陈久川
河北省廊坊市北华航天工业学院材料系
摘要：本文概述分析轿车车身内部布置，主要讲述了如何确定H点以及由此得出的

１.适宜驾驶位置时的H点及H点行程
1.1H点及H点行程
H点是人体身躯与大腿的连接点，即胯点(Hippoint)。汽车的实际H点，表示驾驶员或乘员入座后胯点在车身中的实际位置，汽车实际H点是与操作方便性及坐姿舒适性相关的车内尺寸的基准点，是确定眼椭圆在车身中位置的基准点，它的位置还直接影响到驾驶员的手伸及界面的定位，各种操纵杆件和仪表的布置，转向盘位置的布置，头部的间隙空间和顶盖高度的确定等许多方面。而在汽车车身总布置阶段的关键步骤就是要确定设计H点。所谓设计H点是指在车室内部布置设计时，为了使驾驶员驾驶和乘坐时有舒适的坐姿而确定H点位置，在设计中设计H点可以有多个。最后设计H点一般为95th百分位人体模型按其定位后符合舒适性要求时的设计H点，而最前H点是指5th百分位人体模型按其定位后符合舒适性要求时的设计H点。最前设计H点与最后设计H点之间的水平距离即为H点行程。
1.2适意H点
1.2.1适意H点位置线
适意H点是指适意驾驶位置时的H点。这些点随H点与踵点的高度(H30)和人体百分位的不同而变化，聚集成线，即为驾驶员适意驾驶位置的H点位置线。
1.2.2适意H点Y坐标确定
根据在轿车整体总布置中所给定的转向盘Y坐标，可以得出驾驶员H点的Y坐标值。原则上，两者应尽量相同。但由于布置上很难安排得完全相等，会有一定得偏差，一般在30mm以内为宜。而为了达到良好的视野，R点(即最后H点)对路面的距离尽可能选择大一点(目前约为400～500mm)[1]。
1.3H点水平行程的估算
驾驶员H点水平行程根据适意坐姿下的H点位置线来确定，并以能满足设计预定百分比的驾驶员使用为原则，即要达到一定适用级。适用级越高，满足面越宽，使用人数百分比越大。一般情形下，90%和95%的适用级比较常用，尤其是90%的适用级，其意义为满足第95百分位至第5百分位身材驾驶员的需要。
(1)确定该车车内H点高度(H30)；
(2)确定应满足的适用级(90%或95%)；
(3)利用公式计算H点的水平行程。
根据选定的H点的高度以及坐姿角α、β、γ及δ，首先可以确定人体的相关数据。然后利用其进行车身内部布置工作，一般流程设计如下：
(1)画出地板线(先以水平线代表)；
(2)确定出H点的位置(以加速踏板踵点为基准，兼顾座垫、靠背的压缩量)；
(3)将第95百分位人体样板的H点与刚才确定的H点相合；
(4)按选定的α、β、γ及δ角确定人体尺寸；
(5)选定H点的水平及垂直行程(即座椅的水平及垂直调节量)。水平行程范围一般为100～160mm，垂直行程一般应大于80mm；
(6)确定座椅调节至中间位置、最前最高位置以及最后最低位置时的H点；
(7)将第95百分位的人体数据的H点与图纸上最后、最低位置的H点相重合，根据人体背部曲线形状，靠背压缩量与厚度，确定驾驶舱的最后界限；
(8)头部空间的高度尺寸确定：由驾驶员或乘员头顶部垂直向上100～135mm为车顶内饰线。车顶厚度一般可取15～25mm。考虑到驾驶员头顶处的车高并非是车体的最大高度，从而再增加20～40mm作为车体总高的设计参考值。
2头廓包络线的概念及意义
在轿车车身内部布置设计中，人的头部位置是指人体头部的前面、顶部、侧面和后部的位置，其中头顶和头的后部包括头发，具体形状就用头廓包络线来描述。
头廓包络线是由美国汽车工程师协会提出的用于汽车车身内部布置设计的统计性图形工具。它是指不同百分位身材的驾驶员和乘员在乘坐状态下，通过对他们的头部位置轮廓线的位置作统计分析得到的。图1表示由美国汽车工程师协会绘制的平均头廓线的侧视图和后视图(图中的坐标轴X、Y、Z是头廓线的自身坐标，也就是绘制眼椭圆时所用的自身坐标，即头廓线样板上的自身坐标系与眼椭圆样板上的自身坐标系是同一个坐标系,另图中尺寸的单位为英寸)[2]。

图1平均头廓线侧视图(左);平均头廓线后视图(右)

头廓包络线在汽车整体坐标系中的定位，在车室内部描绘出驾驶员及乘员在乘坐状态时与车身内部空间设计有关的头部点的轨迹范围。这就使得汽车车室内部布置时，头部空间和车顶高度的确定变得方便而准确，是一种行之有效的车身内部布置工具。
3.手伸及界面
手的操纵范围是车身设计中确定方向盘、综合操纵杆、各种控制按钮、开关键等的必要条件，在车身内部布置中就用驾驶员手伸及界面来描述这个范围。
3.1驾驶员手伸及界面的概念及作用
汽车驾驶员的手伸及界面是指驾驶员以正常姿势坐在座椅中，身系安全带、右脚支撑于加速踏板踵点上，一手握住方向盘时另一手所能伸得的最大空间廓面。驾驶室内的一切手操作钮件、杆件、开关等的位置均应在驾驶员手伸及