吉林大学学报(工学版) ›› 2022, Vol. 52 ›› Issue (7): 1477-1488.doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20210125

• 车辆工程·机械工程 •    

运动型SUV驾驶室布置人机优化设计与测试评价

郝帅1,2(),程川泰1,王军年1(),张君媛1,俞有1   

  1. 1.吉林大学 汽车仿真与控制国家重点实验室,长春 130022
    2.一汽奔腾轿车有限公司 奔腾开发院,长春 130012
  • 收稿日期:2021-02-14 出版日期:2022-07-01 发布日期:2022-08-08
  • 通讯作者: 王军年 E-mail:haoshuai@fawcar.com.cn;wjn@jlu.edu.cn
  • 作者简介:郝帅(1985-),男,高级工程师.研究方向:乘用车总布置领域.E-mail: haoshuai@fawcar.com.cn
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目(51875235);吉林大学青年师生交叉学科培育项目(2020-JCXK-24)

Ergonomic optimization and test evaluation of sports SUV cockpit layout design

Shuai HAO1,2(),Chuan-tai CHENG1,Jun-nian WANG1(),Jun-yuan ZHANG1,You YU1   

  1. 1.State Key Laboratory of Automotive Simulation and Control,Jilin University,Changchun 130022,China
    2.Pentium Development Institute,FAW Car Co. ,Ltd. ,Changchun 130012,China
  • Received:2021-02-14 Online:2022-07-01 Published:2022-08-08
  • Contact: Jun-nian WANG E-mail:haoshuai@fawcar.com.cn;wjn@jlu.edu.cn

摘要:

针对运动型汽车造型风格与人机工效设计冲突问题,以某国产B级SUV驾驶舱布置优化设计为主要内容,首先基于人机工程学的汽车总布置方案的开发流程设定了初期布置方案;然后利用RAMSIS人机工程学建模仿真软件进行布置方案校核,针对发现的布置问题,提出在整车尺寸定义不变的情况下,通过参数调整、局部改进等措施调和汽车造型风格与车内乘员布置要求的矛盾;最后,通过车辆人机测试台架进行了主观评价试验验证。

关键词: 车辆工程, 人机工程学, 车型布局, RAMSIS, 主观评价试验

Abstract:

Aiming at the conflict between the modeling style and ergonomic design of sport vehicles, the general layout design of a domestic B-class SUV is taken as the main content. Firstly, the development process of automobile general layout scheme is introduced based on ergonomics to set the initial layout scheme. Secondly, the modelling and simulation software of ergonomics, RAMSIS, is used to check the proposed initial layout scheme. To solve the layout problems, the contradiction between the vehicle modeling style and the occupant arrangement in the vehicle is reconciled by adjusting several parameters and implementing partial improvement under the condition that the vehicle size definition remains unchanged. Finally, the subjective evaluation test is carried out on the automobile man-machine test platform.

Key words: vehicle engineering, ergonomics, vehicle layout, RAMSIS, subjective evaluation test

中图分类号: 

  • U463.8

图1

基于人机工程学的汽车总布置开发流程图"

图2

应用人机工程学进行车身室内布置设计的流程框图"

图3

驾驶员R点位置"

图4

R点X坐标的确定"

图5

W20-1示意图"

表1

B-SUV及对标车型座椅行程"

参数B?SUV对标车型数据
车型1车型2车型3
行程/mm240239241240
升程/mm505638.752

图6

转向盘位置"

图7

舒适驾驶坐姿的人体关节角度范围"

表2

驾驶员基本驾驶姿态约束"

约束类型约束描述
坐姿约束将骨盆tilt和rotation均设定成0°
H点约束到座椅调节区
将右脚踵点约束到地毯平面
将右脚踏点约束到油门踏板1/3处
将左脚踵点约束到地毯平面上
将左脚踏点约束到搁脚板上
手部约束将右手约束到转向盘3点钟方向
将左手约束到转向盘9点钟方向
将左、右手设定成grasp softly模式

图8

人体模型约束关系"

表3

9种代表性人体"

身高百分位腰围躯干长度选型结果
95%均值均值人体选型1
95%人体选型2
95%人体选型3
50%均值均值人体选型4
50%人体选型5
50%人体选型6
5%均值均值人体选型7
5%人体选型8
5%人体选型9

图9

5百分位驾驶员姿态舒适性评价"

图10

后排乘员空间分析"

图11

B-SUV后视镜位置与其他车型对比"

图12

后视镜布置参数示意图"

图13

改进效果图"

图14

前、后排座椅R点高度关系"

表4

后排座椅R点不同调高量影响"

受影响项

目前

状态

方案A

(+10)

方案B

(+20)

方案C

(+25)

对标车型
车型1车型2车型3车型4车型5车型6推荐值
有效头空H61?2/mm997987977972983944975948952990≥965
垂直头空H46?2/mm38.528.518.513.5426.8202060≥30
后排乘员大腿角/(°)18.417.316.115.617.617.6-
R点与门洞线距离/mm-9-413.646-9-21621≥0
前后R点落差/mm51525305274017-164≥25
座椅高度H30?2/mm340350360365350338380331320345≥350
侧窗水切高H25?2/mm546536526521528489475515491约520
前排靠背视野遮挡/(°)12.611.610.610.14.66.38.4越小越好
靠背角A40?2/(°)2525252525252228212525±3
整车高度/mm1680168016801680164516901685153015601640

图15

上凹处理前、后头部空间对比图"

图16

人机台架搭建流程"

图17

SUV人机工程平台"

图18

人机台架部分可调部件"

表5

评价人员身高尺寸"

分组身高/cm
人数百分比/%人数百分比/%
1151~15500.00310.00
2156~16013.33930.00
3161~16526.671033.33
4166~170723.33516.67
5171~175930.0026.67
6176~180620.0013.33
7181~185310.0000.00
8186~19026.6700.00

表6

主观评价试验结果"

序号评价内容评价项目平均结果权重综合评分
1座椅布置座椅位置8.120.38.01
座椅靠背
是否调节到理想坐姿
2转向盘转向盘位置8.510.2
转向盘大小
转向时操作空间
转向盘与大腿距离
3视野驾驶员前/后/侧视野7.890.3
外后视镜观测
内后视镜观测
4空间感前排乘员乘坐感7.530.2
后排乘员乘坐感
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