第三章_人机工程布置与车室尺寸设计分析

课件制作：陈子龙2015年3月第三章作业空间设计与车室尺寸设计作业空间范围作业空间设计的原则3作业空间设计3工作座椅的静态舒适性设计原理工作台设计3车辆驾驶室的作业空间3123456返回总目录第3章目录人操纵机器时所需要的活动空间，加上机器、设备、工具、用具、被加工对象所占有的空间的总和，称为作业空间。作业空间设计的内容:(1)空间布置(2)座椅设计(3)工作台设计(4)环境设计3.1作业空间设计的原则4作业空间设计的人机工程学原则(1)作业空间设计必须从人的要求出发，保证人的安全、健康、舒适、方便。(2)从客观条件的实际出发，处理好安全、健康、舒适、高效、经济诸方面的关系。(3)根据人体生物力学、人体解剖学和生理学的特性,合理布置操纵装置和显示装置。3.1作业空间设计的原则(4)按照操纵装置和显示装置的重要程度进行布置。(5)按操纵装置的使用频率和操作顺序进行恰当布置。(6)按操纵装置和显示装置的功能，将功能相同或相互联系的装置布置在一起，以利于操作者进行操和观察。(7)作业面的布置要考虑人的最适宜的作业姿势、操作动作及动作范围。(8)注意安全及人流、物流的合理组织。3.1作业空间设计的原则6作业中常用的作业姿势有坐姿、立姿、坐-立姿。设计作业空间时，必须考虑人体尺寸的约束条件，以我国成年男性第95百分位身高为基准，女性约为男性的0.9346倍。作业空间设计时，人体测量的静态数据(结构尺寸)与动态数据(功能尺寸)都有用处。对大多数设计而言，因为要考虑身体各部位的关联与影响，所以必须基于功能尺寸作出设计。利用人体测量数据时，数据必须充分反映设计对象的使用者群体的特征。3.1作业空间设计的原则运用人体测量数据的步骤要点(1)确定对于设计至为重要的人体尺度(如座椅设计中，人的坐高、大腿长等)。(2)确定设计对象的使用者群体，以决定必须考虑的尺度范围。(3)确定数据运用准则：个体设计准则、可调设计准则、平均设计原则。3.1作业空间设计的原则近身作业范围操作者坐姿或立姿进行作业时，手和脚在水平面和垂直面内所能触及的运动轨迹范围，称为作业范围。作业范围是构成作业空间的主要部分，它有平面作业范围和空间作业范围之分。当需要连续和较长时间操作、需要精确而细致操作、需要手足并用操作时，宜采用坐姿。如车辆、飞机驾驶员的操作。坐姿近身作业范围是指作业者在坐姿操作时，其四肢所及范围的静态尺寸和动态尺寸。回到本章目录3.2作业空间范围汽车驾驶员手伸及界面的空间曲面回到本章目录3.1作业空间设计的原则第5百分位的人体坐姿抓握尺度范围:男性650mm，女性580mm。3.2作业空间范围手在水平平面内的作业范围3.2作业空间范围男子坐姿操作时手和脚在垂直平面内的最优作业范围正常的脚作业空间范围位于身体前侧、座高以下的区域，其舒适的作业范围取决于身体尺寸与动作的性质。3.2作业空间范围手的空间作业范围（每格代表152mm）坐姿操作时手的空间作业范围如图所示，图中圆弧实线表示正常作业范围，圆弧虚线表示最大作业范围，阴影线表示右手的最优作业范围。3.2作业空间范围(1)作业空间布置的总则a.重要性原则b.使用频率原则c.功能原则d.使用顺序原则进行系统中各元件布置时，不可能只遵循一个原则。通常，重要性原则和使用频率原则主要用于作业场所内元件的区域定位，而使用顺序原则和功能原则侧重于某一区城内各元件的布置。3.3作业空间设计选择何种原则布置，往往是根据理性判断来确定，没有很多经验可供借鉴。在上述四种原则都可以使用的情况下，按使用顺序原则布置元件，执行时间最短。面板布置原则与作业执行时间的关系3.3作业空间设计人体上肢的最舒适作业区间是一个梯形区。作业面高度直接影响人体上臂的工作姿势。作业面太低，使得背部过分前屈；作业面太高，则须抬高肩部，超过其自然松弛位置，引起肩部、颈部疲劳。坐姿作业面高度如果能设计成可调的，操作者就可根据自身的条件调节至合适的位置。作业面的高度在肘部以下50～100mm，可使肩部自然下垂，小臂接近水平。通常将作业面高度设计成固定的，而将座椅设计成可调的，以调节人与作业面的相对高度。坐姿作业时,操作者的腿部和脚腿部也应有足够的自由活动空间,腿的最小活动空间应为人的第95百分位的臀部宽度值,最小深度应为人的第95百分位的膝-臀间距值。坐姿作业空间设计3.3作业空间设计坐姿上肢的最舒适作业区3.3作业空间设计典型的作业空间设计立姿作业空间设计•一般而言，人站立工作时较舒适的工作高度比站立时肘高低50~100mm•我国男性站立时的平均肘高为1020mm，女性为960mm•对男性较合适的站立时的工作高度应为920~970mm，女性为860~910mm典型的作业空间设计立姿作业空间设计•站立工作时工作台的高度与工作的性质密切相关–精密的工作要求工作面距离眼睛近一些，以改善视力–而重体力劳动则倾向较低的工作面，以便于手部用力工作台是包含操纵装置和显示装置的作业单元,主要用于以监控为目的之作业场所。工作台设计的关键任务是将操纵装置与显示装置布置在操作者的正常作业空间范围内,保证操作者方便而舒适地观察和操作,并为操作者长时间作业提供舒适稳定的坐姿。回到本章目录3.4工作台设计有的情况下,在操作者的前侧上方也有作业区,那种工作台同样必须保证所有的区域都在操作者可视可及范围之内。工作台的整体尺寸按面板上的操纵装置、显示装置的布置以及人体测量数据而定。3.4工作台设计一种推荐的工作台作业面布置区域（依据第2.5百分位的女性操作者的人体测量数据得出）3.4工作台设计汽车内部空间布置基础231.硬点2.硬点尺寸3.人体相关部位包络硬点和硬点尺寸1.布置硬点•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基准；这些基准在总布置方案确定之后就固定下来，不能够随便改动•经过整车、底盘和人机工程学布置之后，就得到了一些作为造型设计输入的硬点，造型设计中必须严格遵守硬点所限定的尺寸和形状24硬点和硬点尺寸1.布置硬点•常用的硬点25硬点名称含义C/LO（CenterlineofOccupant）乘员在指定乘坐位置的y向中心线CowlPoint即发动机罩C点，是汽车中心线处，发动机罩的最高点DLO（DaylightOpening）在布置图上，用于定义风窗透光区域边界的线DeckPoint即后备箱D点，是汽车中心线处，后备箱的最高点DepressedFloorCovering地板覆盖物（如地毯）上，受到载荷之后的表面位置UndepressedFloorCovering地板覆盖物上表面没有任何载荷作用时的位置DesignatedSeatingPosition汽车制造商指定的乘员乘坐位置FrontofDash驾驶员中心线处，前围板最前端的垂直切线位置NormalTopofFrame-Truck货车车架上平面位置CargoFloor承载货物的表面位置SgRP乘员乘坐基准点Hp：胯点，也称为H点：躯干与大腿的关节点；Sp：肩点，上臂与肩的关节点；Kp：膝点，大腿与小腿的关节点；Ap：踝点，小腿与脚的关节点；AHp：踵点，脚跟的着地点。2020/2/16硬点和硬点尺寸汽车实际H点：三维人体模型按规定的步骤安放于汽车座椅中时，人体模型上左右两H点标记连接线的中点。它表示人体在汽车上的实际位置。它是汽车内饰布置人机工程布置设计的基准点R点：座椅调整至正常驾驶位置范围的最后、最下时的胯点。是整车内饰布置设计的开始点。2020/2/16硬点和硬点尺寸R点和H点的区别2020/2/16座椅参考点(R):座椅参考点是指座椅上的一个设计参考点，它是座椅制造厂规定的设计基准点。考虑到座椅的所有调节形式（水平垂直和倾斜），座椅参考点确定了在正常驾驶或乘坐时座椅的最后位置。它表征了当第95百分位的人体模型按规定摆放在座椅上时，实际H点应与座椅参考点R相重合.R点是主机厂给的座椅在调节到最后最下时两个胯部之间连线的中点，座椅以此点作为设计参考点，因此它是固定点。而H点是相对于座椅制造商来说的，H点也是两跨之间连线中点，但它是运动的他们实际做好座椅后，H点有一个平行四边形的运动范围，只有在最后和最下位置时才与R点重合。而实际上制作出来的座椅不可能完全重合，所以需要用工具测量一下，允许有一个误差范围。硬点和硬点尺寸30注意事项：1、踏板参考点与踵点的相对关系：踏板参考点（PRP）与踵点（AHP）的连线在Y方向上的投影长度为200mm，且与踏板在踏板参考点处相切。在Y方向上当BOF点与PRP点重合时，若脚模型与地板中通道发生干涉，则将脚模型沿Y方向平移至与地板中通道刚好不发生干涉的位置。2、踝角的定义：踝角是指小腿线与裸脚线的夹角，而不是小腿线与踏板平面的夹角，裸脚线与地板平面成6.5°的夹角，为AHP点向上32.7mm的点与AHP向前286.9mm的点的连线。6.2.3硬点和硬点尺寸2.硬点尺寸•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31硬点和硬点尺寸3.SAEJ1100硬点尺寸•硬点尺寸代号采用前缀+数字+后缀的形式表示•后缀用“-1”、“-2”形式表示该尺寸为第一排、第二排，等等，依此类推32前缀LWHATL、THPL、PW、PHS、V含义长度尺寸宽度尺寸高度尺寸角度尺寸H点位置和行程的长度、高度尺寸踏板布置尺寸面积和容积尺寸编号1~99100~199200~299400~599含义内部尺寸外部尺寸行李箱尺寸货车、厢式货车和运动车尺寸332020/2/16上海汽车集团股份有限公司乘用车公司SAICMotorPassengerVehicleCo.字母含义W车辆横向宽度，或Y向距离L车辆纵向长度，或X向距离H车辆垂直方向高度，或Z向距离A角度PW与踏板相关联尺寸宽度PL与踏板相关联尺寸长度PH与踏板相关联尺寸高度TL定义H点位置和行程的长度表1-字母前缀含义表Back342020/2/16上海汽车集团股份有限公司乘用车公司SAICMotorPassengerVehicleCo.字母含义TH定义H点位置和行程的高度PD乘客范围S表面尺寸测量SW与座椅相关联的宽度SL与座椅相关联的长度SH与座椅相关联的高度V体积指标表1续-字母前缀含义表Back352020/2/16数字范围尺寸类型1－99内饰100－199外饰200－299车厢部分400－599卡车、箱体车和SUV等特殊尺寸表2-数字范围含义（通用）362020/2/16后缀指定座椅位置-1（前排）以驾驶员座椅设计位置相关-2（第二排）以第二排外侧的乘客座椅设计位置相关尺寸-3（第三排）以第三排外侧的乘客座椅设计位置相关-4（第四排）以第四排外侧的乘客座椅设计位置相关尺寸-5（第五排）以第五排外侧的乘客座椅位置相关尺寸外饰后缀前后位置-1（前）在车辆前部测量尺寸-2（后）在车辆后部测量尺寸表3-后缀的含义372020/2/163.SAE部分尺寸介绍——长度——宽度——高度——角度硬点和硬点尺寸3.SAEJ1100硬点尺寸•室内尺寸138代号含义代号含义L31SgRP点x坐标H14眼椭圆上缘到内后视镜下缘垂直距离W20SgRP点y坐标H17转向盘中心到AHP的垂直距离H70SgRP点z坐标H30SgRP到AHP或FRP的垂直距离L8AHP点x坐标H35后视图上，头廓包络线垂直移动到与顶盖零件接触时，头廓包络线中心移动的距离W8AHP点y坐标H41头廓包络线到顶盖的最小距离H8AHP点z坐标H56乘员中心面内，D点到地板的距离L1PRP点x坐标H61SgRP沿后8°线到头顶线的距离加上102mmW1PRP点y坐标H74转向盘中心y平面内，转向盘到未受压座垫距离H1PRP点z坐标A18转向盘倾角硬点和硬点尺寸3.SAEJ1100硬点尺寸•室内尺寸239代号含义代号含义L98FRP点x坐标A19H点调节轨迹倾角H98FRP点z坐标A27座垫倾角W7转向盘中心y坐标A40H点装置躯干角，用以表示座椅靠背角L3乘员最小乘坐空间。与座垫相切的水平面内，前后排靠背的水平最小距离A42H点装置躯干线与大腿线的夹角L6PRP到转向盘