第二章基于人机工程学的车身布置设计

第二章基于人机工程学的车身布置设计

提纲第一节车身布置的内容一、车身布置的前期工作二、车身布置与整车布置的关系及车身布置主要内容三、车身布置术语和硬点尺寸定义四、总布置图第二节基于统计学的车身内部布置工具一、人体尺寸和人体模型二、眼椭圆三、头廓包络四、驾驶员手伸及界面第三节车室内部布置设计方法一、内部布置设计的要求二、内部布置设计三、布置方案校核

第一节车身布置的内容 车身布置设计是对车身内外形、发动机舱、行李箱、前后围、地板、车窗、内饰总成和部件、备胎、燃料箱和排气系统等，在满足整车布置和造型要求下进行尺寸控制和布局的过程

第一节车身布置的内容 一、车身布置的前期工作明确产品开发目标 • 面向的用户群 • 级别和豪华程度 • 销售地 • 车型风格等

对标确定整车总布置的基本概念和约束 • 产品的总体定位 • 整车整备质量，轴荷分配 • 基本尺寸 • 整车基本构造 • 驱动方式和发动机布置形式 • 结构强度、刚度和整车的性能要求等

整车总布置的基本概念和约束实例

轿车级别 • 主要以发动机排量为依据，同时考虑轴距和车身装备的豪华程度

第一节车身布置的内容 二、车身布置与整车布置的关系及车身布置主要内容（一）发动机布置形式和驱动方式 • 决定车辆基本尺寸、设计、结构、性能 1.发动机前置后轮驱动（FR，传统式） • 利于车室内部和行李箱布置 • 轴荷分配好，动力性和操纵稳定性好 • 存在贯穿车辆前后的传动轴，地板中部出现凸包

（一）发动机布置形式和驱动方式 2.发动机前置前轮驱动（FF） • 具有良好的转向操纵稳定性 • 无贯穿前后的传动轴，利于改善室内居住性、座椅和地板布置 • 前轮可获得足够的驱动力，整车长度缩短，利于轻量化

（一）发动机布置形式和驱动方式 3.发动机后置后轮驱动（RR） • 前悬短，后悬长，后轴负荷大，操纵稳定性差 • 后置发动机影响后排乘客舒适性

（二）轮罩形状和地板布置 1．离地间隙要求及地板高度线的确定控制通过性指标

（二）轮罩形状和地板布置 2．轮罩空间形状设计 • 确定前、后轮罩的空间大小及形状 • 车轮跳动的极限位置与悬架的结构形式、参数、以及橡胶缓冲限位块的允许压缩量有关

（二）轮罩形状和地板布置 2．轮罩空间形状设计 • 车轮间隙

（二）轮罩形状和地板布置 轮罩凸包的处理-微型轿车

（二）轮罩形状和地板布置 3．地板布置

第一节车身布置的内容 二、车身布置与整车布置的关系及车身布置主要内容（三）发动机舱和前围布置 1．发动机舱布置 • 考虑因素：发动机、变速器、排气系统、散热器、蓄电池等的尺寸和布置 • 确定发动机罩高度和倾角，确定发动机罩的轮廓形状 • 为便于装配，发动机最宽处应能通过发动机舱的最窄部位

（三）发动机舱和前围布置 2．前围布置 • 下部常采用倾斜面与地板连接，倾斜面一般与前轮罩面相切，以利于前排乘员的搁脚姿势和布置加速踏板 • 前围布置完毕，可根据前围和地板位置初步确定加速踏板位置

（四）车室内部布置 （将在后面章节讲述，此处略）

（五）后围布置 • 三厢式轿车 • 后围上部应保证后窗玻璃下沿的安装位置 • 为使行李箱增大，一般后围的布置与后排座椅靠背的背面平齐，下部与地板连接 • 两厢式轿车 • 最后排座椅通常都具有向前翻转折叠的功能，形成很大的载物空间

（六）行李箱、燃油箱和备胎等的布置 1．行李箱布置

（六）行李箱、燃油箱和备胎等的布置 1．行李箱布置 • 后排座位用可翻式座椅，增加行李箱容积

（六）行李箱、燃油箱和备胎等的布置 2．燃料箱、备胎和排气系布置

第一节车身布置的内容 三、车身布置术语和硬点尺寸定义（一）车身布置术语 1．A、B类车 • 美国汽车工程师学会标准根据乘坐空间尺寸的差异将汽车分为A、B两大类 • A类车：主要指乘用车，包括轿车、旅行车、MPV和轻型货车等 • B类车：主要是商用车，包括重型货车和大客车

H30-1——SgRP（R）到AHP（踵点）的垂直距离； TH17——H点垂直调节距离； TL23——H点水平调节距离； W9——后视图上转向盘的最大直径； A40——座椅靠背角

（一）车身布置术语 2．H点装置及其相关定义 • 用途：建立车内布置关键参考点和尺寸，主要是H点 • 包括两种 • H点测量装置（HPM）：用于对尺寸进行审核和测量对比 • H点设计工具（HPD）：用于乘员布置设计 • 在HPM和HPD上定义了与设计和人机关系相关的点和参考线

（一）车身布置术语 2．H点装置及其相关定义（1）H点：是H点装置上躯干与大腿的铰接点 1）设计H点 2）乘坐参考点（Seating Reference Point，SgRP） 3）实际H点 (1) H 点（2）D点（3）K点（4）躯干线（5）腿线包括大腿线和小腿线（6）座垫线

（一）车身布置术语 2．H点装置及其相关定义（7）AHP（Accelerator Heel Point）（8）BOF（Ball Of Foot）（9）裸足底线（10）地板参考点（Floor Reference Point，FRP）（11）踏板参考点（Pedal Reference Point，PRP）

（一）车身布置术语 3．百分位 • 百分位是人体测量学中的一个术语，用以表示人体某项尺寸数据的等级 • 最常用的是5th、50th和95th三个百分位人体尺寸，分别表示小、中等和大尺寸 4．适应度 • 满足使用要求的人数占总人数的百分比称为适应度

（一）车身布置术语 5．硬点和硬点尺寸 • 硬点：是对于整车性能、造型和车内布置具有重要意义的关键点 • 硬点尺寸：指连接硬点之间、控制车身外部轮廓和内部空间，以满足使用要求的空间尺寸

（二）常见硬点尺寸定义 • 在SAE J1100中列出了硬点、尺寸代号、定义和测量方法

第一节车身布置的内容 四、总布置图 • 考虑因素 • 通常画出侧视、俯视和前后视图，各视图上只需将要表达的部分画出 • 长度和高度方向布置主要借助侧视图表现，宽度方向结构形状和间隙尺寸借助前后视图体现 • 侧视图按车辆自右向左行驶方向绘制 • 前后视图中，通常左半部为前视图，右半部为后视图 • 按一定间隔绘出坐标线 • 标题栏 • 注明所参照的标准，以及最后一次更新的日期等

第二节基于统计学的车身内部布置工具 一、人体尺寸和人体模型 • 人体模型是汽车设计必备的一种测量和模拟分析工具 • 布置用人体模型 • 测量用人体模型 • 动力学分析人体模型 • 碰撞人体模型等 • 这里着重介绍布置和测量用人体模型

（一）人体尺寸 • 决定人体占据的几何空间和活动范围，是内部布置的主要依据 • 群体数据统计特征 • 均值 • 标准差 • 百分位数

（二）物理人体模型 • 车身布置使用的物理人体模型主要是H点装置 • H点装置 • H点测量装置HPM • H点设计工具HPD

1．H点测量装置

2．人体设计样板 • 用途 • 辅助制图、乘员乘坐空间布置和测量、校核空间尺寸 • HPM和HPD还用来建立乘员布置的关键点和尺寸

第二章 基于人机工程学的车身布置设计