第六部分汽车人机工程设计

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1、第六章 汽车人机工程设计 目录 6 1 汽车产品开发过程概述 6 2 汽车概念设计 6 3 汽车人机工程设计 6 4 汽车座椅设计 6 1 汽车产品开发过程概述 汽车分类 汽车产品开发的一般过程 3 6 1 1 汽车分类 1 我国汽车的分类 我国GB T 15089标准中将汽车主要分为M N和G 类 挂车和汽车列车等除外 4 6 1 1 汽车分类 1 我国汽车的分类 又可根据用途分为乘用车和商用车两大类 乘用车 主要用于载运乘客及其随身行李和临时物品 其座位数最多不超过9个 含驾驶员 商用车 主要用于运送人员和货物 又分为客车和货 车两大类 5 6 1 1 汽车分类 2 美国对汽车的分类 美国

2、汽车工程师学会 SAE 标准根据驾驶员 乘 坐空间尺寸的差异将汽车分为A B两大类 A B类车乘坐空间尺寸范围 汽车类别H30 1 mmTH17 mmTL23 mmW9 mmA40 1 A类127 4050 50 100100450 56011 18 6 6 1 1 汽车分类 2 美国对汽车的分类 A类类汽车车 主要指乘用车 包括 轿车 旅行车 多功能车 MPV 轻型货车 B类汽车主要是商用车 包括 中 重型货车 大客车 7 6 1 2 汽车产品开发的一般过程 现代汽车产品设计过 程是一种并行的 协同的 面向全生命周期的设计模式 为保证企业具有持久的竞争力 必须合理安排产 品流程 8 6 1

3、2 汽车产品开发的一般过程 一个完整的产品开发项目流程包括四个主要的阶段 项目 策划 概念开发 系列开发 批量准备 项项目策划是任何一个产品前期必须精心完成的重要工作 对后续开发工作起着指导性的作用 决定产品开发的胜 败 概念开发发包括造型和布置设计 造型设计最终要和布置 设计相结合 系列开发发是具体的平台和车型的开发 系列开发结果确认 后进入批量准备阶段 各种市场投放工作也开始展开 当进入批量生产产 SOP 阶段 产品开发过程就随着市场 投放而结束 9 6 1 2 汽车产品开发的一般过程 产品开发流程是一个循序渐进 步步相关的环节 链 在整个开发流程中 对每一个阶段的开发进程都 设有一个审查

4、 验收的关键里程碑 从项目开始 战略意向 到设计完毕 批量投产 在每个里 程碑都必须对新车型的所有指标进行严格考核 10 某国外公司的开发流程 11 6 2 汽车概念设计 12 6 2 1 汽车概念设计概述 概念设计是创造性思维的体现 其主要工作是确 定方案和参数 在设计活动历程中占重要地位 汽车概念设计包括总布置 造型 结构可行性研 究三方面 13 6 2 1 汽车概念设计概述 概念设计包括 动力总成布置 整车和车身布置 整车主要硬点尺寸和性能参数确定 人机工程布置 造型效果图制作 CAS数据制作 造型模型制作 测量 和线图制作 主要结构断面和分块确定 前期CAE分析 结构和工艺可行性分析等

5、 概念阶段应充分考虑新技术 新材料 新工艺的 应用 14 6 2 2 汽车总体布置 汽车总体布置设计是概念设计的重要内容 是整 车开发周期中至关重要的阶段 汽车总体布置设计是否合理 将直接影响着整车 的使用性能 汽车总体布置设计的同时 造型设计也在进行 汽车总体布置定型以及造型的确定 标志着概念 设计完成 15 6 2 2 汽车总体布置 1 总布置的前期工作 在总体布置设计之前 需要对市场信息和产品开 发目标进行研究 包括 目标市场 销售地区和相关法规 产品面向的用户群体及其特点 价格区间 竞争车型 生命周期和产量 产品级别和豪华程度 整车造型风格等 16 6 2 2 汽车总体布置 1 总布置

6、的前期工作 通过对竞 争车型进行对标分析 确定整车的基本 基调 总体布置的基本概念和约束 主要特征和 配置 主要参数的取值和重要装备的描述等 作 为本产品开发的目标 17 6 2 2 汽车总体布置 1 总布置的前期工作 市场信息和产品开发目标研究 产品的总体定位 整车整备质 量 轴荷分配 基本尺寸 总长 总宽 总高 轴距 轮距 前后悬大小 乘员空间 行李箱和货箱容积 整车基本构造 两厢式还是三厢式 车门 数 乘员数 座 椅排数 以及动力总成 传动 系 制动系 转向系 前后 悬挂 前后桥 车轮 水箱等的轮廓尺寸和质量参数 驱动 方式和发动 机布置形式 发动 机前置 中置还是后置 前轮 后轮还 是

7、全轮驱动 等 结构强度 刚度和整车的性能要求等内容 18 6 2 2 汽车总体布置 1 总布置的前期工作 整车基本概念示例 车身类型 4门C级轿车 三 厢 蓄电池尺寸280 170 170 mm 3 总长4714 mm乘员数目5 总宽1819 mm行李箱容积490 L 轴距2700 mm前后座头部空间994 932 mm 整车整备质 量1350 kg前后座腿部空间1043 894 mm 驱动 形式前轮驱动前后座肩部空间1512 1522 mm 发动 机类型3 L V6变速器自动 手动 前悬挂麦弗逊式前后轮胎尺寸195 60R15 后悬挂扭杆弹簧式燃料箱容积65 L 转向系齿轮齿 条式备胎 排气

8、系统单回路发动 机悬置系统3个单点 散热器面积0 252 m2 19 6 2 2 汽车总体布置 1 总布置的前期工作 对标对标 分析 Benchmarking 是获取同级别车 型技 术指标水平的快捷途径 对于车身方面 对标分析的主要内容通常包括 主要尺寸对标 形状和造型风格对标 布置方案对标 发动机舱 行李箱 油箱 备胎和散 热器等布置方案 结构形式对标 性能指标 质量及其分配 空气动力学性能 车身低 阶振动模态 噪声 排放 动力和经济性指标等 对 标 20 6 2 2 汽车总体布置 1 总布置的前期工作 整车基本定义完成后 即进入总体布置设计阶 段 从产品策划到造型冻结是总布置设计的主要工作

9、 阶段 本阶段是产品开发过程中最重要 最具创造性的 一个阶段 21 6 2 2 汽车总体布置 2 总布置的内容 汽车总体布置设计是将市场的信息输入 转化成 某一具体车型的最前期工作 是对汽车车外形和内部形式 发动发动 机舱舱 底盘盘系统统 动力传动系统 行驶 转向和制动系统 以及 其它底盘总成 乘员舱员舱 和驾驶员驾驶员 操控系统统 仪 表板 座椅 操纵机构等 车车身结结构总总体型式 底架 立柱 骨架等承载结构 行李箱和货货 箱 以及备备胎 燃料箱和排气系统统等 在满足整 车性能和造型要求下进行尺寸控制和布局的过程 22 6 2 2 汽车总体布置 2 总布置的内容 汽车的级别是反映整车目标定位

10、的重要指标 轿车级别 的划分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 23 6 2 2 汽车总体布置 2 总布置的内容 发动机和传动系的布置形式 以及各总成和部件 的布置位置 空间尺寸等 决定整车的轴荷分配 影响整车动力性 操纵稳定性 安全性 整车 长 宽 高 以及车身布置位置和空间 24 6 2 2 汽车总体布置 3 总体布置图的绘制 总体布置图从布置草图开始 经过布置设计过 程 并和整车总布置 底盘 造 型等部门的人员对布置方案确认之后 得到所有 用于造型和结构设计的硬点和控制尺寸 硬点尺 寸 绘出正式的总布置图 总体布置图随着设计过 程的进行不断丰富和完善 通过对总 布

11、置图上各总成 部件装配尺寸链的计 算 也进一步校核它们的位置和尺寸 25 6 2 2 汽车总体布置 3 总体布置图的绘制 在绘制布置草图之前 需要根据总成和部件的资 料绘出它们的外形轮廓 并依据所执行的标准选 择合适的制图基准 即三维坐标系原点 通常由 汽车制造厂在最初设计阶 段确定 制图基准的零点由三个正交基准平面来确定 y基准平 面为汽车纵向对称面 x基准平面是垂直于y基准平面 的铅垂平面 z基准平面是同时垂直于y基准平面和x基 准平面的水平面 x z基准平面的位置 不同的标准可能有不同的规定 26 6 2 2 汽车总体布置 3 总体布置图的绘制 通常要画出侧视 俯视和前后视图 各视图上只

12、 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 27 6 2 2 汽车总体布置 3 总体布置图的绘制 对于全新开发的产品 总布置图上应绘出 汽车外形 主要部件 发动机总成 动力传动系总成 行驶系 转向系 后视镜 排气系统 备胎 座椅 仪表板 货箱等 外形和内饰轮廓曲线 室内布置工具图形 眼椭圆 头廓包络 人体模板 视线 安全带固定点布置区等 驾驶员 座椅 变速杆 驻车制动杆 踏板在其整个活 动范围内的若干主要位置 空载 设计载 荷和满载状态的车轮和地

13、面线 立柱盲 区 最大开度时的车门 发动机罩和行李箱罩 行李 箱容积 主要外形和内部关键尺寸等28 6 2 2 汽车总体布置 3 总体布置图的绘制 绘制时应注意以下几方面 为方便查看和量取尺寸 总布置图上常常按一定间隔 绘出网格线 坐标线 通常间隔大小取100mm或其 整数倍 网格线的一端或两端应标注上坐标值 其标 注方法随不同标准会有不同 标题栏 中填写必要的信息 如 产品名称 内部代号 制图人信息等 有的布置图上还包含尺寸明细栏 其中注明主要尺寸的代号和数值 总布置图上还常常注明所参照的标准 以及最后一次 更新的日期等 29 6 2 2 汽车总体布置 3 总体布置图的绘制 示例1 总布置草

14、图 30 6 2 2 汽车总体布置 3 总体布置图的绘制 示例2 某轿车布置侧视图 31 6 2 2 汽车总体布置 3 总体布置图的绘制 示例3 大客车总体布置 32 6 2 3 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 33 6 2 3 硬点和硬点尺寸 1 布置硬点 常用的硬点 硬点名称含义 C LO Centerline of Occupant 乘员在指定乘坐位置

15、的y向中心线 Cowl Point即发动 机罩C点 是汽车中心线处 发动 机罩的最高点 DLO Daylight Opening 在布置图上 用于定义风 窗透光区域边界的线 Deck Point即后备箱D点 是汽车中心线处 后备箱的最高点 Depressed Floor Covering地板覆盖物 如地毯 上 受到载荷之后的表面位置 Undepressed Floor Covering地板覆盖物上表面没有任何载荷作用时的位置 Designated Seating Position汽车制造商指定的乘员乘坐位置 Front of Dash驾驶员 中心线处 前围板最前端的垂直切线位置 Normal

16、Top of Frame Truck货车车 架上平面位置 Cargo Floor承载货 物的表面位置 SgRP乘员乘坐基准点 34 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 35 6 2 3 硬点和硬点尺寸 3 SAE J1100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 前缀LWHATL TH PL PW PH S 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 36 6 2 3 硬点和硬点尺寸 3 SAE J1100硬点尺寸 室内尺寸1 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