汽车设计自动化——整车人机布置(UG)
UG简介
UG 简介Unigraphics 简介UG公司的产品主要有为机械制造企业提供包括从设计、分析到制造应用Unigraphics软件、基于Windows的设计与制图产品Solid Edge、集团级产品数据管理系统iMAN、产品可视化技术ProductVision 以及被业界广泛使用的高精度边界表示的实体建模核心Parasolid在内的全线产品。
UG在航空航天、汽车、通用机械、工业设备、医疗器械以及其它高科技应用领域的机械设计和模具加工自动化的市场上得到了广泛的应用。
多年来，UGS一直在支持美国通用汽车公司实施目前全球最大的虚拟产品开发项目，同时Unigraphics也是日本著名汽车零部件制造商DENSO公司的计算机应用标准，并在全球汽车行业得到了很大的应用，如Navistar、底特律柴油机厂、Winnebago和Robert Bosch AG 等。
UGS公司的产品同时还遍布通用机械、医疗器械、电子、高技术以及日用消费品等行业，如：3M、Will-Pemco、Biomet、Zimmer、飞利浦公司、吉列公司、Timex、 Eureka 和Arctic Cat等。
UG进入中国已经近十个年了，其在中国的业务有了很大的发展，中国已成为远东区业务增长最快的国家。
UG特点:1、建模的灵活性复合建模-无需草图-需要时可进行全参数设计-无需定义和参数化新曲线——可直接利用实体边缘几何特征-具有凸垫、键槽、凸台、斜角、挖壳等特征-用户自定义特征-引用模式光顺倒圆-业界最好的倒圆技术-可自适应于切口、陡峭边缘及两非邻接面等几何构形-变半径倒圆的最小半径值可退化至极限零2、协同化装配建模可提供自顶向下、自底向上两种产品结构定义方式并可在上下文中设计／编辑高级的装配导航工具-可图示装配树结构-可方便快速的确定部件位置对装配件的简化表达-隐藏或关掉特定组件-参考集-利用产品空间区域划分以及过滤器功能，选择工作组件或显示组件-局部着色强大的零件间的相关性-配对条件-零件间的表达式（关系）协同化团队工作-可方便的替换产品中任一零部件-刷新部件以取得最新的工作版本-团队成员可并行设计产品中各子装配或零件3、直观的二维绘图对制图员来讲，简单并富于逻辑性剖视图自动相关于模型和剖切线位置正交视图的计算和定位可简便的由一次鼠标操作完成自动隐藏线消除自动尺寸排列——不需要了解设计意图自动工程图草图尺寸标注4、被业界证实的数控加工２～５轴铣车加工线切割钣金件制造刀轨仿真和验证刀具库／标准工艺数据库功能5、领先的钣金件制造可在成型或展开的情况下设计或修改产品结构折弯工序可仿真工艺成型过程钣料展开几何自动与产品设计相关可在一幅工程图中直接展示产品设计和钣料展开几何6、集成的数字分析机构运动学分析硬干涉检查和软干涉检查运动仿真和分析动画过程中的动态干涉检查7、广泛的用户开发工具用户命令宏高级编程语言可自定义裁剪的用户界面8、内嵌的工程电子表格可与其他表格软件交换数据可简便定义零件系列可方便修改表达式可生成扇形图、直方图和曲线图等9、照片真实效果渲染利用基于数字的设计审视，加快产品上市时间快速成型10、可分阶段实施的数据管理业界最紧密的CAD／CAM／CAE与PDM集成可管理CAD数据以及整个产品开发周期中所有相关数据。
汽车机械制造的人机工程学设计
汽车机械制造的人机工程学设计人机工程学是指将人类的认知、生理、心理等因素融入到产品设计中，以提高产品的人机交互性和适用性。
汽车作为一种复杂的机械系统，其设计不仅需要考虑到安全、性能、经济等因素，还要注重人机工程学的原则，以满足用户的需求并提供良好的使用体验。
一、人机工程学在汽车设计中的应用1. 车内布局与控制面板设计在汽车设计中，人机工程学将考虑到驾驶员的舒适性和操作便利性。
合理的座椅布局、采用人体工程学设计的座椅形状，以及合适的控制面板布局，都能提高驾驶员的操作舒适度和工作效率。
2. 仪表盘和显示屏设计仪表盘和显示屏是驾驶员获取车辆信息的重要工具，其设计应根据驾驶员的视觉特性进行合理布局。
通过合适的字体、图标和颜色搭配，以及良好的亮度和对比度设置，能够提高信息的可读性和辨识度，从而减少驾驶员的视觉疲劳。
3. 方向盘和操纵杆设计方向盘和操纵杆是驾驶员与汽车直接接触的部分，其设计应符合人体工程学原则，以保证驾驶员操作的精准度和舒适性。
合适的形状、材质和手感能够提高驾驶员的操控感，并减少驾驶时的疲劳感。
4. 汽车座椅设计汽车座椅是驾驶员和乘客长时间坐在车上的支撑部分，其设计应考虑到人体工程学原则，以提供舒适的乘坐体验。
合适的座椅形状、支撑性和调节功能能够减少驾驶员和乘客的疲劳感，同时也提高了安全性。
二、人机工程学设计在驾驶安全中的应用1. 视觉警示系统人机工程学设计能够在汽车中应用一些视觉警示系统，如倒车雷达、盲区监测等，以提醒驾驶员注意潜在危险。
这些警示系统通常采用颜色、光线和声音等多重感知方式，以提高驾驶员对周围环境的感知和反应能力，从而减少事故的发生。
2. 音频提示系统在汽车设计中，人机工程学设计也可以应用音频提示系统，如导航系统的语音提示、前方车辆和行人的警报声等。
通过合理的音频设计，能够提供驾驶员更加直观和及时的信息反馈，从而降低驾驶员分心的可能性，确保行车安全。
3. 自动驾驶辅助系统自动驾驶辅助系统是近年来的热门研究领域，人机工程学设计在其中扮演着重要的角色。
UGNX汽车制造自动化
UGS Corp. 2005. All rights reserved.汽车制造自动化（Vehicle Manufacturing Automation）孙建兵/Jackie. Sun汽车设计顾问PLM Competency Center AP2UGS Corp. 2005. All rights reserved.汽车制造自动化（Vehicle Manufacturing Automation）汽车行业由于CAD/CAM/CAE一体化的应用，可使模具设计与制造周期缩短2/5，模具生产成本降低1/3。
针对那些正在寻找途径来提高整个产品开发效率的企业，UGS PLM solutions提供了一整套集成的CAD/CAM/CAE/PDM 软件，这些软件集成了产品设计和制造流程所需的专业知识和专家经验。
其中的一个例子就是钣金冲压件的制造。
3UGS Corp. 2005. All rights reserved.钣金冲压件的制造过程可以归纳为以下步骤：产品设计–工艺性检查–模具结构设计–模具各部件加工–制造工艺设计–在产品中添加压料面和工艺补充面汽车制造自动化（Vehicle Manufacturing Automation）4UGS Corp. 2005. All rights reserved.汽车制造自动化（Vehicle Manufacturing Automation）5UGS Corp. 2005. All rights reserved.制造工艺设计简介（Die Engineering）6UGS Corp. 2005. All rights reserved.钣金冲压成型过程FlangeTrim Draw BinderBlanking7UGS Corp. 2005. All rights reserved.Blanking ——落料要点：最小的毛坯尺寸简单的形状毛坯优化8UGS Corp. 2005. All rights reserved.Binder –压边圈闭合压边圈闭合，将毛坯成型为初始形状，初始形状对板材成型非常重要。
车辆人机工程
车辆总布置人机工程设计的一般步骤
第五个步骤：
对整车的安全性进行校核，校核内容包括 车内外凸出物的校核、安全带的校核、安 全气囊的布置、上下车方便性等方面。
驾驶员眼椭圆与视野设计
驾驶员眼椭圆
汽车行驶时80%以上的交通信息是由驾驶
员视觉得到的，驾驶员的视觉通道是最重 要的信息通道。
驾驶员眼椭圆与视野设计
驾驶员的手伸及界面及操作件的合理布置
驾驶员的手伸及界面及操作件的合理布置
检验步骤如下： （1）测量出欲检验汽车驾驶室的以下几项尺寸：
Hz,D,Wx,Wz,α，β，γ与手伸及界面有关的驾驶室尺寸；
（2）根据标准中给出的驾驶室尺寸综合因子G的计算公式算出G 值；
（3）算出手伸及界面及界面前后方向上基准面HR离踵点的距离
百分位
百分位表示人体的某项基础数据对于使用对象中有百分 之几的人可适用，它是人体工程学中一条基本的设计原 则。百分位最简单分为三档： 第5 百分位、第50 百分位、第95 百分位。 有时，由于地域辽阔、自然环境复杂、人体差异较大等 原因，百分位的档数需要适当增多。 车身设计中一般采用5 %、50 %和95 人体尺寸。
C）蓄电池充电状况的显示信号； D）安装在仪表板上或转向柱上的自动变速杆的档位的显示 装置。 以上显示信号显示区的其余部分，在头部转动时应是可见 的。
驾驶员的手伸及界面及操作件的合理布置
（3）以下信号指示器的照明区应在至少为18mm2的一个单独区域内， 且在头部不转动情况下应能见到 A）制动器； C）转向指示器； E）驻车制动器； B）前照灯远光； D）紧急报警器； F）安全带指示器；
；
垂直方向视角应能看见最后 H点后方60m出的交通情况。
汽车总布置设计-人机工程
校核内容
驾驶员SAE95%人体坐姿舒适性校核 后排乘员SAE95%人体坐姿舒适性校核 驾驶员SAE5%人体坐姿舒适性校核
引用标准
SAE J1100-2005 SAE J826-2002 SAE J4002-2005 SAEJ1517-1998 SAE J1052-2002 Motor Vehicle Dimensions（汽车尺寸） H点机械和设计工具规程和规格 H点机械和设计工具规程和规格 驾驶员选择的座椅位置 汽车驾驶员及乘员头部位置
E点
“E点”指驾驶员眼睛的中心，用于评估A柱妨碍视野的程度。
直接视野视点
参考IDG标准，用于校核A、B、C柱直接视野障碍角度的视点，相对驾驶员R点的坐标为 （0，0，635）。
16
四、人体坐姿校核
校核目的
在整车布置设计的过程中,为了能尽量降低驾驶员的疲劳程度,通过对人体的生理结构进行研 究而得到人体的舒适驾驶姿势，这是在总布置设计中必须遵守的依据，同时本着提高车内 空间利用率、满足外造型和整车尺寸原则，进行人性化的最优化设计。
13
三、人机工程关键硬点定义
眼椭圆大小
14
三、人机工程关键硬点定义
眼椭圆位置
其中：具有离合踏板时t=1，无离合踏板时t=0 L1：加速踏板参考点（PRP）X坐标 L6：速踏板参考点到方向盘中心水平距离 H30：R点到踵点垂直距离 W20：R点Y坐标 H8：驾驶员踵点（AHP）Z坐标
15
三、人机工程关键硬点定义
25
四、人体坐姿校核
驾驶员SAE5%人体坐姿舒适性校核 轿车驾驶员人体坐姿舒适推荐值
代码 尺寸名称 舒适参考范围 250-405 —— 20-30 95-115 —— 100-145 87-110
汽车人机工程模型设计方案
汽车人机工程模型设计方案1. 概述汽车人机工程模型设计方案旨在优化和改善汽车的人机交互体验，以提高驾驶员的舒适性、安全性和驾驶效率。
本文档将详细介绍汽车人机工程模型的设计原则、方法和应用。
2. 设计原则汽车人机工程模型设计遵循以下原则：2.1 人机交互易用性汽车的控制界面应简单明了，易于操作。
按钮、控制杆和显示屏等交互元素的布局和标识应符合人们的正常使用习惯，降低操作难度，提高用户的工作效率。
2.2 人机交互界面一致性汽车内部使用的各种人机交互界面，如仪表盘、中控系统、音响系统等，应在外观、交互方式和操作逻辑上保持一致性，以减少用户的学习和适应成本。
2.3 人机交互信息准确性汽车的仪表盘、导航系统等应提供准确、清晰和及时的信息，确保驾驶员能够准确理解车辆状态和行驶情况，避免信息误导和错误操作。
2.4 驾驶员工作负荷减轻汽车的人机交互设计应尽可能减轻驾驶员的工作负荷，自动化技术和智能辅助系统可以协助驾驶员完成一些繁琐的操作，使其更专注于驾驶和道路安全。
3. 设计方法汽车人机工程模型的设计方法包括如下几个方面：3.1 需求分析通过对用户的需求进行调查和分析，了解用户的期望和使用场景，从而明确设计的目标和重点。
3.2 人机交互界面设计根据用户需求和设计原则，设计各种人机交互界面的布局、样式和交互方式。
采用直观的图形和符号，能够快速传达信息，同时考虑到隐私保护和易于维护的因素。
3.3 用户评估设计完成后，通过用户评估来评估界面的易用性和用户满意度。
可以采用问卷调查、用户访谈等方法来收集用户反馈，从而优化设计方案。
3.4 迭代改进根据用户评估结果，对设计方案进行迭代改进，不断优化界面和交互方式，以提供更好的用户体验。
4. 应用案例汽车人机工程模型的设计方案已经在各类汽车中得到广泛应用。
以下是其中的几个成功案例：4.1 苹果CarPlay苹果CarPlay是苹果公司开发的一套汽车人机交互系统，通过与iPhone设备连接，将iPhone的应用、音乐和导航等功能无缝集成到汽车的中控系统中。
人机工程在汽车设计中的应用
35
三、人机设计主要方法
24
二、人机工程主要工作内容
6、上下车方便性：
上下车方便性是汽车人机设计中必须考虑的重要因素之一。整车的布置设计必须满足乘员上下车方便性 的要求。 通过对人体生理和汽车结构相互关系的研究，可以得到人体的上下车方便性的角度和相关尺寸范围，作 为设计校核参考的依据。
25
二、人机工程主要工作内容
7、显示：
1、人体坐姿设计方法：
驾驶员坐姿通常由以下参数确定：
H30-1 ——R点到踵点垂直距离 L99-1——R点到踏点水平距离
A40-1
A40-1——座椅靠背角 A46-1——踝角
二、人机工程主要工作内容
9、空间：
位置/ 标识、 手部伸及、舒适
储物空间 乘坐空间
29
二、人机工程主要工作内容
10、其他方面：
30
目录
一、人机工程概述 二、人机工程主要工作内容 三、人机设计主要方法 四、人机工程在开发各阶段的验证方法
31
三、人机设计主要方法
1、人体坐姿设计方法：
驾驶员坐姿设定是整车人机工程中非常重要一项内容。人在驾驶车辆的时候，驾驶员、座椅、踏板（油 门、制动、离合）、方向盘、换挡器等构成一个约束系统。在驾驶员坐姿设定过程中，不仅需要考虑乘 坐舒适性、还需要考虑操纵方便、轻巧，此外还需综合考虑视野、上下车方便性、空间、车型定位等。
机
ug自动化设计概念
ug自动化设计概念
UG自动化设计是指利用UG软件（也称为Siemens NX）进行产品设计和制造过程中的自动化操作。
UG自动化设计包括使用程序脚本、宏命令和自定义功能来自动执行重复性任务、提高效率和减少错误。
以下是一些常见的UG自动化设计概念：
1. 程序脚本：程序脚本是一组预定义的命令和操作，可以按照特定的逻辑顺序自动执行。
通过编写和执行程序脚本，可以实现自动创建零件、装配和绘图等任务。
2. 宏命令：宏命令是一系列预定义的操作步骤，可以被记录和重放。
通过录制和编辑宏命令，可以自动执行一系列的操作，如创建特定类型的几何体、修改参数或应用特定的操作。
3. 自定义功能：UG软件具有开放式架构，允许用户根据自己的需求开发和添加自定义功能。
通过编写自定义功能，可以实现更高级的自动化操作，如自定义工具栏、菜单和对话框，以及特定领域的功能扩展。
4. 批处理：UG提供了批处理功能，可以将多个操作步骤自动化地连续执行。
通过编写批处理脚本，可以实现一次性执行多个任务，如批量导入文件、批量修改参数或批量生成报告等。
5. 参数化设计：通过使用参数化建模的功能，可以在UG中创建具有可调整尺寸和参数的几何体。
这样可以实现设计的灵活性和快速变更，同时也可以方便地自动化更新和修改模型。
UG自动化设计可以显著提高设计和制造过程的效率，并减少人工错误的发生。
它适用于各种工业领域，如机械、航空航天、汽车等，帮助用户更好地应对复杂的设计和制造挑战。
车身总布置ug应用
随着自主研发需求的不断上升，我们都总布置的需求，从被动的设计验证，向正向设计发生了转变。
但在实际的工作过程，我们发现在概念设计阶段，效力图的评审，油泥模型的制作，表面数据的逆向，大约要经过3-6个月的时间，刚开始时，我们只能在2D的环境下对人体的坐姿进行简单布置和验证，一旦3D数据有了之后，我们却会发现，无论经过多少轮，多经验丰富的专家的评审，我们总会发现或多或少的布置方面的问题，而随着总布置工作的推进，返工工作量越来越多，可以这么说，总布置就是整车设计的中枢神经，那怎么才能避免这种无谓的返工，提高概念设计阶段的决策能力呢？下面我们将通过对UG NX中自动化设计模块的分析和应用进行总体布置设计的讲解： 1.效果图我们在总布置的初始阶段，不可能等到油泥模型做好了，再来做总布置，那我们如何以效果图为输入来构建一个3D 的设计环境呢。
先看效果图的输入，在UG Nx环境下，我们支持Tiff格式的效果图我们可以通过View-->Visulization-->Raster Image来输入效图输入后结果如下图示:2.车身外形的分析效果输入后，如何来快速的获取车身的相关信息呢，我利用UG的自动化技术开发出了可以对汽车外形进行快速研究的工具，通过拖动对话框中的滑动条来将外形与效果图Map起来，在接下的时间里我将会遂一讲解如何利用本工具来对外形进行研究。
2.1车身外形的定义关于轿车外形的定义我们参见两个标准：GB/T12673－90汽车主要尺寸测量方法（Motor vehicles-Basic Dimensions Measure Methods）SAE J1100－JUL2002 Motor Vehicle Dimensions这两个标准对汽车的尺寸测量进行了定义，大家要想了解NX环境下的总布置的解决方案不妨先去看一下这两个标准，这里附上GB的标准。
基于知识工程（KBE）的汽车自动化设计技术（VDA）是UG NX的强项。
汽车人机校核(总布置)课件
人体尺寸与人体模型
❖人体模型
汽车设计和试验中所采用的人体模型视用途不同，种类不一。 常见的有H点人体模型、装车试验用人体模型（假人）、振动试 验用多自由度振动人体模型。
汽车人机校核(总布置)
人体尺寸与人体模型
❖H点人体模型 ☆ H点是人体身躯与大腿的连接点，即跨点Hp。 ☆ H点人体模型是一种用来确定汽车车身的实际H点位置的人 体模型。H点人体模型由背板部、座板部、小腿部及足部等构成。
人机工程学
—— 汽车工程研究院 总体部
汽车人机校核(总布置)
目录
1
概论
2
人体尺寸与人体模型
3
驾驶员视野设计
4
乘员头部空间设计
汽车人机校核(总布置)
目录
5
上下车方便性设计
6
人体坐姿舒适性和手伸及平面
7
三踏板校核
8
雨刮刮刷面积校核
汽车人机校核(总布置)
概论
❖汽车人机工程学
人机工程学是20 世纪70 年代初迅速发展起来的一门新兴学 科,它从人的生理和心理出发,研究人-机- 环境相互关系和相互 作用的规律,并使人—机系统工作效能达到最佳。在汽车车身设 计中应用人体工程学,就是以人(驾驶员、乘客) 为中心,研究车身 设计(包括布置和设备等) 如何适应人的需要,创造一个舒适的、 操纵轻便的、可靠的驾驶环境和乘坐环境,即设计一个最佳的 人—车—环境系统。
汽车人机校核(总布置)
人体尺寸与人体模型
❖H点人体模型
图1 H点人体模型
汽车人机校核(总布置)
人体尺寸与人体模型
❖汽车实际H点
•
汽车实际H点是指当H点三维人体模型按规定的步骤安放在汽
轿车车身内部布置设计中的人机工程分析讲解
（4）. 轿车前座椅一般为纵向及高度方向可调，座椅调节范围的研究应该以下面几种人体作为研究对象：女子5百分位——长腿、中等、短腿；男子50百分位——长腿、中等、短腿；男子95百分位——长腿、中等、短腿。因此，驾驶员座椅调节范围推荐值为L28：200-300mm、L33E：150-240mm、H23：50-80mm、H24E：30-60mm。
仪表板的上表面高度应由5%百分位的人体尺寸来确定，并与前风窗玻璃下沿和上端的高度相协调。目前，从扩大活动空间出发，将仪表板下降和往前挤，已成为仪表板不知的主流，也有利于加大前方视野。此外，在仪表板前面与方向盘之间要留有足够的操纵空间。在仪表板的前表面上布置各手控制及显示装置和仪表，其横向位置的确定应服从重要性原则。即各按钮、开关以及装备应按其在使用中的重要性来布置。重要的和常用的按钮、开关和仪表应布置在最佳的手操纵区域或最佳的视野范围内。组合仪表不仅要布置在视野的正前方，仪表板与视线垂直，而且各表的布置也要符合最重要性原则。这将有利于提高操纵方便性、准确性、安全性和减少驾驶疲劳。对于组合仪表座的遮光罩设计，要符合造型和遮光作用。其形状大小要能遮住从仪表表面发出的光线经前风窗玻璃的反射不能达到驾驶员眼睛所在的位置，或遮挡外界光线直接照射在仪表表面上产生的反射光线对驾驶员视觉的干扰。在仪表板的前面开设通风口，一般设置4个。其中两侧各有1个为前排乘员提供风量，而中间2个则为后排乘员提供风量。此外，在仪表板表面上设置除霜吹气口，在车内下部适当地方设置暖风出风口等。仪表板下面的弧度、形状和高度，应按95％百分位的人体尺寸来确定，同时要有足够的空间来布置制动踏板、离合器踏板等。
图4-2 脚踏板尺寸
4.3
方向盘手握轮缘截面为圆形，直径在19～28mm之间。轮辐截面为椭圆形，汽车方向盘最大转角为120o，这样可以保证在急转弯时，驾驶员能双手握住方向盘而不必倒手。汽车方向盘与车轮转动角度的比值可取1.5～3.0。有些为驾驶中省力，同时也为车辆自动保持直线前进，转向机构应设有自动归复到保持直线前进位置的复位装置。
汽车前期开发中的人体模型布置
表２ Ｓ Ａ Ｅ人体 模 型 尺寸
１ ０ ％ ５ ０％ ９ ５ ％
小腿长
大 腿 长
３ ９ ２ Ｄ人体 模 型 （ 如图 １ ） 是 目前 人机 工 程设 计 中最 常用 的设 计 工具 ， 具有 简单 直观 和快速 定 位的优 点 。
ｓ ｅ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｂ ｕ ｃ ｋ 模型、 虚拟装配评 审等 ， 本文重点讨论前 期开发 中的人体模型布置。
现 代 汽 车设计 由 内而外 ，即 以满 足舒 适 性 坐 姿 的人 体 为 中心 ， 逐 步 向外 扩 展 ， 完成乘坐空 间 、 视 野 设 计 、周 边 零件 的布 置 以及 满 足 以上 要求 的 内外 饰
摘 要： 人机 工程 学应 用于汽车 开发 的整个过程 ， 前期 开发 中的人体 布置异常关键 。 合理的驾驶 员和乘员布 置可以提供 良好的乘 坐和操纵空 间， 甚至能够影响整 车尺寸和 关键零部件 的后 续开发 。介绍 了 目前较为常用的 ２ Ｄ人体模型和在 整车开发 中的布置方法 ， 结合 实际项 目进行 了与 Ｈ３ ０ 相 关的人体舒适性参数 的计 算和应 用， 最终完成 了项 目前期开发
表 ３ 满足舒 适性要求的关节角度范 围
关节角度（ 单位： 。）ｌ Ａ ４ ６ ｌ Ａ ４ ４ ｌ Ａ ４ ２ ｊ Ａ ４ ０ ｌ Ａ １ ｌ Ａ
人体模 型 的姿态可 以 由六 个参数 确定 ： Ａ ４ ７ ［ ５ ］ 、
Ａ４６ ｔ ｓ ￣ 、 Ｈ３ ０ ［ 、 Ｈ １ ７ ｔ 、 Ａ４０ ［ ￣、 Ｘｓ ｗｅ —ｂ ｏ ｆ 。
汽 车前 期 开 发 在 整 车 开 发 环 节 中 占有 重 要 位
基于UG的车身内部布置人机设计工具的研究开发
农业装备与车辆工程 ＡＧＲＩＣＵＬＴＵＲＡＬ ＥＱＵＩＰＭＥＮＴ ＆ ＶＥＨＩＣＬＥ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ
Ｎｏ．４ ２００８ （２Ｔ０ｏ０ｔａ８ｌｌ年ｙ ２４０１月）
基于 ＵＧ 的车身内部布置人机设计工具的研究开发
唐玲 １， 李迪 ２， 于红霞 ３， 毕新雯 １
１．２ 仪表板布置和手伸及能力校核 仪表板的布置主要考虑两方面的内容： 仪表板
盲区和仪表板操作按钮的布置。 １．２．１ 仪表板盲区的求作
仪表盘平面的确定主要从两方面着手： 一是确 定仪表盘平面的目视距离， 另一个是仪表盘平面的 角度。这两个因素确定后仪表盘平面的位置就可确 定出来。仪表盘平面的目视距离即为仪表盘中心与 眼椭球中心之间的距离。仪表盘平面的角度由仪表 盘中心与眼椭球中心连线确定。研究表明， 当视线 与观察物平面垂直时， 有效认读误差最小。故仪表 盘平面与仪表盘中心与眼椭球中心连线的夹角一般 控制在 ９０°±１０°范围内。
由固定参数约束的多区域的交集， 称之为最优 功能域。如根据 Ｈ 点坐标， 分别固定 α１、α２、α６ 所得 区域的交集， 为手握点满足 α１、α２、α６ 的最优舒适功 能域， 如图 ５ 所示。可以利用最优功能域求满足多 个约束条件的座椅和方向盘的位置。
固定 α１
固定 α２
手握点最优功能域
固定 α６
图 ５ 手握点最优功能域
１ 系统的设计原理
系统主要内容包括人体模型的建立、舒适功能 域的确定和仪表板的布置及操纵按钮校核。 １．１ 舒适坐姿人体模型及舒适域
为减轻驾驶员的工作强度， 方向盘、踏板和座椅 以及其它操纵件的位置应该保证驾驶员驾驶舒适、 操纵方便， 为此需要建立驾驶员的舒适坐姿模型。 １．１．１ 舒适坐姿人体模型
整车人机布置设计规范-齐亚磊
XXXXXXXX有限公司整车人机布置设计规范编制：校对：审核：批准：2017- - 发布 2017- - 实施前言本规范的主要目的在于依据开发需求制定合适的布置方案。
1、范围本规范规定了整车总布置设计的原则、规定及应满足的有关法规等；本规范适用于公司新产品开发时的整车总布置设计。
2、规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款，凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本，凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本规范。
QC/T 490-2013 汽车车身制图QC/T 576-1999 轿车尺寸标注编码GB/T 17867-1999 轿车手操纵件、指示器及信号装置的位置GB 14167-2013 汽车安全带安装固定点GB 11556-1994 轿车风窗玻璃除霜系统的性能要求及试验方法GB 11565-1989 轿车风窗玻璃刮水器刮刷面积GB 11562-2014 汽车驾驶员前方视野要求及测量方法GB/T 13053-2008 客车车内尺寸SAE J1100 机动车辆尺寸3、术语和定义下列术语及定义适用于本规范。
3.1 整车总布置明示所有总成的硬点、关键的参数的布置图3.2 设计硬点轮距、轴距、总长、总宽、造型风格、油泥模型表面或造型面、人体模型尺寸、人机工程校核的控制要求、底盘等与车身相关零部件对车身的控制点线面及控制结构，都称为设计硬点。
4、概述整车总布置设计的含义在于整车的总体方案确定后，对总成和部件进行空间布置，并校核初步选定的各部件结构和尺寸是否符合整车尺寸和参数的要求，使其达到最佳组合，得到合理的总布置方案。
5、主要设计内容5.1 整车的外廓尺寸；5.2 轴距和前、后轮距；5.3 前悬和后悬长度；5.4 电动机、前轮的布置关系；5.5 轮胎型号、静力半径和滚动半径、负载能力；5.6 车箱内长及外廓尺寸；5.7 前轮接地点至前簧座的距离；5.8 前簧中心距；5.9 后簧中心距；5.10 车架前部和后部外宽；5.11 车架纵梁外形尺寸及横梁位置；5.12 前簧作用长度；5.13 后簧作用长度；6、设计规范6.1 参数确定原则以设计任务书和标杆样车为基准，按设计任务书上规定的或标杆样车上测定的参数进行总布置，如确实不能满足的，需提出经上级领导批准后方能更改。
汽车人机工程布置设计的分析与探讨
汽车人机工程布置设计的分析与探讨汽车的人机工程布置设计工作十分的重要，但是现阶段依旧存在着很多的问题，我们需要结合时代不断发展的技术改善这些问题，提高汽车的质量，保证人们乘车的舒适质量。
鉴于此，本文对汽车人机工程布置设计进行研究，仅供参考。
标签：汽车人机工程；布置；设计一、汽车布置的概述作为需要反复调整、协调并且整合的过程，汽车布置工作往往贯穿于汽车设计与开发的始终。
在汽车布置的过程中，工作人员需要关注的内容包括汽车的布置是否合理、空间利用是否最大化、使用是否方便是否符合人机舒适性，只有保证对上述要求的高度满足，才能获得与实际要求相符合的汽车尺寸、质量和性能参数，也才能制定科学、高效的设计方案，为下一步工作的开展提供便利。
在对汽车进行布置的过程中，设计人员需要明确对严格遵循以下要求：其一，保证汽车在操纵便利程度、驾驶舒适程度和行车安全性能等方面满足人员需求比例最大化，这是人机工程学最核心的设计原则；其二，保证对汽车零部件进行保养和维修时的方便性；其三，以满足市场和驾驶者所具有需求为前提，使汽车有较大的内部空间和较低的整体重量；其四，根据汽车的级别和用途对系统及零部件进行选择，保证汽车的平台化、通用化、系列化、与标准化。
汽车的视野要求，特别是直接视野要求，主要都是对视线角度的要求，如操作按钮、仪表等是否在舒适角度内可见，障碍物视角大小是否影响驾驶员的视野，前视野上下视角是否足够等。
实际上，汽车视野很多都是通过角度来表达的，这也为角度坐标的应用提供了可能性。
图1为汽车前视野中直接视野，直接上视野为满足可以看到12米远5米高交通灯视野；前下视野为可以看到地面点距车前端的距离，此距离越近越好，小于5m为较佳设计。
二、数据分析校核1、夜间视野的设计。
夜间是视野效果最差的一段时间，需要进一步加强车辆远灯、近灯，转向灯等主要照明指示灯源的设计，这些灯源可以在夜间进一步提高驾驶员的视野范围，更好地实现驾驶员在在夜间驾驶的安全系数。
车辆布置与人机工程
Index definitions general package populations human dimensions
concept vehicle dimensions benchmark / target
crash / safety hard points under carriage dim.
concept vehicle dimensions benchmark / target
crash / safety hard points under carriage dim.
wheels passenger comp.
seat-belt vision / obstruction wiper / defrosting
人体工程学概念必须适合于整个时期内的广大的使用者(一般的,目标市场90%的人口)
Index definitions general package populations human dimensions
concept vehicle dimensions benchmark / target
crash / safety hard points under carriage dim.
wheels passenger comp.
seat-belt vision / obstruction wiper / defrosting
lighting boot / miscellaneous
sections / layout model examination package releases
科学的根据是人体测量学(人体尺寸比例的研究), 考虑到人体结构,尺寸和姿势的区别. 由于车辆的开发, 生产,利用持续时间可达到20年,人体各种增加的趋势(例如中欧10年内平均身高增加15mm)也必须考虑到. ▪ The selected ergonomics concept must be suitable for the entire duration for a wide user spectrum (generally, 90% of the population of all target markets).
汽车人机工程布置的主要内容与常见术语
汽车人机工程布置的主要内容与常见术语一、人机工程的目的1、满足汽车的驾驶和乘坐舒适要求；2、满足汽车的安全性要求；3、满足国家有关法规的要求；二、人机工程工作主要内容1、内饰布置和人机工程的布置设计；2、整车内饰及其他部分的结构考虑；3、国家有关法规要求项目的校核及报告的编写。
三、人机工程设计主要内容1、乘坐的舒适性2、操纵的方便性：如：组合仪表、操纵纽、附件及手柄3、视野：视野角：上、下、平面、盲区；外后视镜、内后视镜等4、上下车方便性：车门侧倾角、后支柱位置、车门洞尺寸、车门开度；门槛尺寸及高度；5、行车安全性四、人体概述及基本术语1、人体百分位的概念：人体的某项基础数据对于使用对象中有百分之几的人适用。
P5、P50、P952、几个特征点：根据ISO6549规定，与汽车设计有关的特征点为：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。
H点：人体H点：Hp;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。
H：胯点高度；QB ：靠背角度；QH：躯干与大腿角度；QTH：大腿角度；QK：膝点角度；QA：踝部角度；3、手控操纵区及手操纵面手控操纵区包络面：前后尺寸：以座椅坐标为基准，从H点向外400mm，向内600mm，向下100mm，向上800mm。
操纵力：20~50N；开关类间隔：60~90mm为宜。
在整车布置设计的过程中，车身布置设计时考虑乘坐要求，并使车身室内的布置能尽量降低驾驶员的疲劳程度。
选择人体关节角度，确定人体坐姿，与人体的舒适和疲劳程度直接相关。
通过对人体尺寸和汽车驾驶舱和乘客舱空间关系的研究而得到某类车型的舒适人体坐姿。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
汽车设计自动化——整车人机布置（UG）杨金锋/ 总体设计部2008-9-12简介NX General Packaging 是一整套汽车布置的设计软件，以车身内部布置为主。
它为汽车设计工程师提供了设计向导，加快了汽车内部布置的设计，并能评价此设计是否符合SAE标准或某些地方法规（欧洲/加拿大/美国等）。
Tool bar & Menu——工具条和菜单空间布置视野校核运动校核向导界面车身人体工程学车身人机工程学的基本内容，主要表现为：¾通过测量、统计、分析人体的尺寸，在进行车身内部布置设计时，以此为依据，确定车内的有效空间以及各零部件（仪表板、顶棚、地毯等）的布置位置和尺寸关系；¾通过对人体生理结构的研究，以使座椅设计以及人体坐姿符合人体乘坐舒适性要求；¾根据人体操纵范围和操纵力的测定，确定各操纵装置（转向盘、踏板、手刹、换档等）的布置和作用力大小，以使人体操纵时自然、迅速、准确、轻便，并降低操纵疲劳强度；¾通过对人眼的视觉特性、视野效果的研究、试验，校核驾驶员的信息系统，以保证驾驶员获得正确的驾驶信息；¾根据人体的运动学，研究汽车碰撞时对人体的合理保护，正确确定安全带的铰接点位置和对人体的约束力；研究振动时对乘坐舒适性的影响;研究人体上下车的方便，以确定车门的开口部位与尺寸；¾根据人体的生理要求，合理确定并布置空调系统；¾研究人的心理特性和要求，设计一个舒适、美观、轻松的环境。
车身室内布置设计¾基本要求：空间宽敞、乘坐舒适和视野广阔，即尺寸性、舒适性和视野性的要求。
¾基础内容：以人体尺寸、人体生理结构和视觉特性为依据，着手进行布置设计，最终使室内设计达到以人体为中心的三个整车协调：操作纵件位置的协调，以确定合理的驾驶位置；车内空间尺寸的协调，以达到最有效的空间利用；整车的人车视野协调，使其具有最佳视觉效果。
¾基本工具：2D人体样板（3D人体模型）适宜H点位置线眼椭圆（球）头部包络线（面）手伸及界面（人机工效点评价）２Ｄ人体样板人体尺寸决定了人体所占据的几何空间大小和人体的活动范围，是确定车身室内有效空间和进行内饰布置的主要依据。
百分位指人体身高分布值的百分位，即对于身高的某一百分位分布值，则表示身高小于此值的人数占的百分率，并将此身高分布值定义为对应于这一百分位的人体标准身高。
汽车设计中一般采用SAE 5％女性、50%男性、95%男性(现在10%,50%,95%)三种百分位的人体尺寸，分别代表矮小身材、平均身材和高大身材的人体尺寸，另外也可以使用其他国家人体尺寸。
一般采用去两头的原则，以SAE 95%和5%百分位（SAE j833 1989，不是最新 ）的人体尺寸作为室内设计，确定座椅调节行程的上下限尺寸基准。
（参考SAE J826 1995，一般取10%,95%来验证)H点设计用人体模型尺寸为S AE 95%男性人体尺寸（如果有特殊原因，可以使用他国人体尺寸或者其他百分位人体尺寸），其他人体尺寸均用于校核使用。
３Ｄ人体模型3D模型的尺寸与2D样板相同，而且可以选择百分位，主要用于样车测量和实验。
检测应用情况如下：目前美国有关标准法规要求采用的是95%百分位的SAE-3DM，欧洲法规要求采用的是50%百分位的SAE-3DM，日本法规根据目的的不同要求采用50%百分位的或95%百分位SAE-3DM————————曾经使用JSAE－3DM，已废除。
我国目前直接引用的是50%百分位的SAE-3DM，但由于国内生产的轿车多为引进的国外技术或合资生产，各汽车厂使用的三维人体模型也有各自的要求。
————————GB/T 11559-89《汽车室内尺寸测量用三维H点模型》要求采用的3DM实际与JSAE-3DM相同，以及GB/T 11563-1995 汽车H点确定程序,均已废除。
Hip Point Design Tool——H点设计工具H点指当H点三维人体模型按规定步骤安放在汽车座椅中时，人体模型左右两H点标记连线的中点。
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；H点是确定眼椭圆以及头部包络线在车身中位置的基准点；H点也影响到了驾驶员的手伸及面。
适用标准： SAE J4002 Feb 2004 ——Driver Designated Seating Position Design Procedures and Design Procedures for 2nd or 3rd Row Outboard Seating Positions操作演示适宜H 点位置线适宜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，即为驾驶员适宜驾驶位置的H 点位置线。
美国工程师协会(SAE)将其描述成H30的函数，。
A 类汽车的H 点位置线可表达为H30的二次函数。
如下所示数学表达。
22.525210250290295297.5Z 0.00210494-0.895336Z 687.1X Z 0.00226230-0.981427Z 692.6X Z 0.00228674-0.968793Z 715.9X Z 0.00225518-0.903387Z 793.7X Z 0.00201650-0.73574Z 885.0X Z 0.00195530-0.672316Z 913.7X Z 0.00186247-0.613879Z 936.6X +=+=+=+=+=+=+=式中 X i —第i 百分位身材的驾驶员的H 点位于拇指参考点之后的水平距离,其单位为mmZ—H 点离加速踏板踵点的高度(H30)，其单位为mm对于A类车的驾驶员H点的位置线可以通过H点的水平行程X与H点离踵点 的高度Z（H30）之间的关系加以表达：Xi=ki+miZ-niZ2 其中：ki、mi、ni与第I百分位驾驶员相应的常数。
Seat Line——座椅线工具一般在车辆驾驶舱以及体系结构开发的早期阶段用到这个功能，可以将生 成的线用做估计目标驾驶员的位置和长度， 即座椅行程， 还可以作为检查工具， 以预测指定的座椅移动行程所提供的适应级别。
适用标准： SAE J1516 DEC98. Accommodation Tool Reference Point. SAE J1517 DEC98. Driver Selected Seat Position. 操作演示眼椭圆（球）三维的眼椭球模型来源于二维眼椭圆，SAE 标准里面把二维眼椭圆侧视图、俯视图推广到 三维空间来就形成了眼椭球，但是具体的概念、意义和它的功能还是要从二维眼椭圆来看。
眼椭圆是由美国汽车工程师协会车身工程委员会人体模型分会提出的术语。
汽车驾驶员的眼 椭圆是指不同身材的驾驶员按自己的意愿将座椅调整到适意位置 ，并以正常的驾驶姿势入座 后，他们的眼睛位置在车内坐标系中的统计分布图形，如图所示。
由于图形呈椭圆状，因此被 称为驾驶员眼椭圆(Eyelipse)。
它用来描述驾驶员以正常驾驶姿势就坐时，眼睛在车内坐标系中 的活动范围。
X侧视图中心Z 99% 95% 90%X5%的驾驶员眼睛位于此区 视线Z Y90% 95% 99%95% 的驾驶 员眼睛位于 此区俯视图中心95% 眼椭圆XXYEyellipse Sphere——眼椭球设计工具驾驶员眼椭球的确立为研究汽车视野性能提供了科学的视野原点基准。
眼 椭球的中心位置，以及长短轴的长度和方向，与车辆类型，SGRP位置、座椅 水平调节量、驾驶员比例等都有关系。
眼椭球主要应用于人机工程关于视野的 校核，如风窗玻璃、后视镜、仪表板等，该工具可以让用户创建和管理SAE所 定义的眼椭球，用这些数据来表示95%或者99%的驾驶员眼点分布。
适用标准： SAE J941 XXX85.Motor Vehicle Drivers’ Eye Locations. SAE J941 JUN97.Motor Vehicle Drivers’ Eye Locations. SAE J941 SEP2002 .Motor Vehicle Drivers’ Eye Locations. 操作演示头部轮廓线（面）头廓包络面是二维界面中的头廓包络线在三维空间的延伸推广，具体到它的概念定义及其 在车身内部布置设计中的应用情况仍然要从二维头廓包络线的来源上来看，详细情况如下面阐 述。
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。
Head Contour Surface ——头部包络面设计工具头部包络面的相关参数基本上与眼椭球的相关参数一致，它用来进行头部 空间限制条件的设定，主要是侧面，前面，后面，顶部等各个方位的空间限制。
驾驶员与乘员的头部包络面的尺寸与设定有所不同， 详细的规定要参见 SAE标准。
适用标准： SAE J1052 APR97.Motor Vehicle Driver and Passenger Head Position SAE J1052 AUG2002.Motor Vehicle Driver and Passenger Head Position 操作演示手伸及界面手的操纵范围是车身设计中确定综合操纵杆、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。
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，一手握住转 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界面之内，这是汽车车身设计的一条重要原 则。
驾驶员的手伸及界面是在实验室内手伸及界面测量台上测得的，通过测量 原理可得到如图所示的驾驶员手伸及界面。
为了便于使用，驾驶员手伸及界面 的数据已列成表格。
根据驾驶室尺寸综合因子 G 值的大小和使用车辆的男女驾 驶员的比例，以及安全带类型的不同，共列出了 42 张表格，以供查阅。
实践中证明驾驶员手伸及界面的使用，对于布置和检验驾驶室内操作杆件、 控制钮件的合理性和科学性设计具有重要的参考作用。
4003002001000-1 0 0-2 0 0-3 0 0-4 0 0 800 700600 500 400 300 200 100 0 -5 0加速 踏板 踵点HR基 准 面 最 后 H点Driver Hand Control Reach——手伸及界面设计工具手伸及界面设计工具可以创建驾驶员最大手伸范围的轮廓面， 用来检验是否符合SAE J287标准要求，可以建立单指按，三指旋握，满手 掌握三种轮廓面。