汽車總布置設(shè)計畢業(yè)設(shè)計.doc

本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）摘 要隨著汽車行業(yè)的蓬勃發(fā)展，以及人機工程學(xué)、空氣動力學(xué)在汽車上的應(yīng)用，車身總布置也在飛速的變革與發(fā)展。車身總布置設(shè)計是經(jīng)驗和原理方法的結(jié)合，是在考慮整車形式、車身與底盤的關(guān)系、以及總布置和造型傳遞給車身內(nèi)部布置的一些約束條件下，進(jìn)行車室內(nèi)部布置，是基于功能和約束的方案尋求最優(yōu)的過程。一個與眾不同的駕駛空間：開闊的視野，舒適的座椅布置，布置緊湊的儀表以及伸手可及的操作元件，能給人充分的心理滿足和安全感。人機工程學(xué)、空氣動力學(xué)和現(xiàn)代化制造方法的發(fā)展促使汽車車身總布置的不斷更新和完善，傳統(tǒng)與創(chuàng)新藝術(shù)風(fēng)格的有機結(jié)合也影響著車身總布置的美學(xué)實踐。然而，每一款新車型的問世都離不開車身總布置和它的設(shè)計工具，汽車車身總布置是汽車概念設(shè)計階段的一項相當(dāng)重要的方案設(shè)計工作。本次設(shè)計主要內(nèi)容是根據(jù)人機工程學(xué)的理論和在汽車上實際應(yīng)用的分析，進(jìn)行總布置設(shè)計。本文介紹汽車總布置設(shè)計工具人體模型，眼橢圓。提出了綜合考慮駕駛員舒適性、視野性、腿部操縱空間、方向盤、頂蓋等因素的H 點區(qū)域法。利用CATIA進(jìn)行總布置設(shè)計,CATIA對于提高車身總布置的質(zhì)量，以及縮短產(chǎn)品開發(fā)周期具有非常大的現(xiàn)實意義關(guān)鍵詞：車身總布置設(shè)計；人機工程學(xué)； 人體模型；眼橢圓。AbstractWith the vigorous development of auto industry, and ergonomics, air dynamics in automotive applications, general arrangement in the rapid development and reform. Body: the layout design experience and the principle of method is combined, is considering vehicle body and forms, the chassis layout, and transfer to body shape and some internal layout constraints on car interior ministry decorate, it is based on the function and constraints for the solution of the optimal process. A special driving space: open vision, comfortable seats arrangement of instrumentation and arrangement, compact and operating components, can give a person to fully satisfy the psychology and security. the modern automobile body is always arranging also in the rapid transformation and the development.The man-machine engineering, the aerodynamics and the modernized manufacture method development urges the unceasing renewal and the consummation which the automobile body always arranges, traditional and the innovation artistic style organic synthesis is also affecting esthetics practice which the automobile body always arranges.However, each section new vehicle being published cannot leave the automobile body always to arrange and its design tool, the automobile body total arrangement is an automobile conceptual design stage quite important project design work.The main content of the theory is based on ergonomics in cars and practical application analysis, the layout design. Introduces the layout design tool car body model, elliptic. Puts forward comprehensive consideration of the pilot, leg vision comfortableness, manipulation of space, the steering wheel, the above factors zone method H. To improve the CATIA layout of quality, body and shorten the development cycle has very great practical significanceKeywords: body layout design, Ergonomics, Human model, Eye ellipse.目 錄第1章 緒 論11.1 車身總布置設(shè)計概述11.2本設(shè)計采用的繪圖軟件介紹21.2.1 CATIA簡介21.1.2 CATIA的功能特點31.1.3 CATIA軟件發(fā)展41.1.4 CATIA人機工程功能在產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用41.3研究本課題的意義71.4畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容8第2章 車身設(shè)計方法92.1傳統(tǒng)的車身設(shè)計方法92.2 現(xiàn)代設(shè)計方法92.3 整車布置的基準(zhǔn)線零線的確定102.4 本設(shè)計采用的設(shè)計方法122.4.1 概念設(shè)計122.4.2 工程設(shè)計122.5 車身總布置內(nèi)容及原則122.6車身承載方式的確定132.6.1車身承載方式132.7本車承載方式的確定15第3章 人機工程學(xué)的基礎(chǔ)研究163.1 人機工程學(xué)概況163.2人機工程學(xué)簡介183.3人機系統(tǒng)概述203.4不同人種間的人體模型差異213.5我國人體尺寸標(biāo)準(zhǔn)223.5.1人體的主要尺寸233.5.2立姿人體尺寸233.5.3坐姿人體尺寸253.5.4人體水平尺寸273.6 SAE人體模型283.7 結(jié)論29第4章 轎車車身總布置304.1人體功能尺寸304.2人體模板關(guān)節(jié)角度的調(diào)節(jié)范圍344.3座椅的布置374.3.1 輸入已知整車控制參數(shù)及邊界條件374.3.2踵點的確定384.3.3確定H點位置394.3.4確定座椅水平和垂直調(diào)節(jié)范圍414.3.5 儀表板的布置414.4駕駛員的眼橢圓及視野校核424.4.1眼橢圓的定義424.4.2 眼橢圓的意義434.4.3 眼橢圓的含義434.4.4 眼橢圓的樣板434.4.5眼橢圓制作步驟434.4.6 眼橢圓的定位444.4.7眼橢圓的應(yīng)用464.5頭廓包絡(luò)474.5.1概述474.5.2頭廓包絡(luò)面的尺寸484.5.3頭部包絡(luò)面的定位494.6前方視野校核504.6.1前風(fēng)窗開口視野校核50結(jié)束語54參考文獻(xiàn)56致 謝57附 錄5864本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）第1章 緒 論1.1 車身總布置設(shè)計概述汽車誕生一百多年來，其技術(shù)經(jīng)過不斷地發(fā)展，到現(xiàn)在已經(jīng)成為集傳統(tǒng)工業(yè)和高新科技為一身的典型的機電產(chǎn)品，而圍繞汽車工業(yè)的龐大工業(yè)體系也發(fā)展成為世界上屈指可數(shù)的企業(yè)群體。隨著汽車工業(yè)的蓬勃發(fā)展，車身作為汽車三大總成之一，已經(jīng)在汽車設(shè)計過程中越來越趨于主導(dǎo)地位。據(jù)統(tǒng)計，客車、轎車和多數(shù)專用汽車車身的質(zhì)量約占整車質(zhì)量的4060，有些車型的車身占整車制造成本的百分比甚至還要略高一些1。因此，僅從這一點來說汽車車身的經(jīng)濟(jì)效益也要高于其它兩個總成。在汽車制造過程中車身設(shè)計是重要環(huán)節(jié)，而車身的總布置又是其中的重要組成部分。車身總布置的任務(wù)是在車身內(nèi)部有限的空間內(nèi)把人員和貨物安排在最恰當(dāng)?shù)奈恢?，既要滿足乘坐舒適性又要保證最大承載質(zhì)量，盡可能的提高車身有效面積利用率，將車內(nèi)空間發(fā)揮到極致，達(dá)到節(jié)能減排降低成本的目的。對于不同用途的汽車總部置設(shè)計也是不同的，即使是同一類車，因其用途、性能要求以及所選的各總成的類型尺寸的不同，總布置設(shè)計也是千差萬別的。車身總布置是在整車總布置的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。整車的總布置提供了汽車長、寬、高、各部分總成的相對位置和乘客室的尺寸、軸距、輪距等控制尺寸、軸荷分配以及水箱、動力總成、前橋、后橋、傳動軸與車輪等的輪廓尺寸和位置。據(jù)此再參考同類車型的有關(guān)數(shù)據(jù)作為參考，即可以初步確定汽車的基本形狀，前懸和后懸的長度，前后風(fēng)窗位置和角度，發(fā)動機罩的高度，前圍板位置，座椅位置，內(nèi)部空間控制尺寸，方向盤位置角度與操縱機構(gòu)和踏板的相互位置等2。車身總布置設(shè)計指導(dǎo)思想是“以人為本”。在汽車設(shè)計中，車身內(nèi)部布置應(yīng)當(dāng)能夠滿足駕駛員和乘員的乘坐舒適性、操縱性、行車安全性、視野性等要求。為了達(dá)到以上性能。SAE、ISO、GB等定義了汽車駕駛員的眼睛、頭部、肢體上一些與車身布置有關(guān)的人體特征點3。當(dāng)駕駛員以正常駕駛姿勢入座后，測取人體特征點，經(jīng)統(tǒng)計處理后，便可得到各種百分位身材男女駕駛員的人體特征點分布圖形。這些圖形稱為車身內(nèi)部布置設(shè)計工具。它們包括人體模型、眼橢圓、頭廓包絡(luò)線、手伸及界面等。1.2本設(shè)計采用的繪圖軟件介紹1.2.1 CATIA簡介CATIA是由法國著名飛機制造公司Dassau1t開發(fā)并由IBM公司負(fù)責(zé)銷售的CAD/CAM/CAE/PDM應(yīng)用系統(tǒng)。圍繞數(shù)字化產(chǎn)品和電子商務(wù)集成概念進(jìn)行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計的CATIA V5版本，可為數(shù)字化企業(yè)建立一個針對產(chǎn)品整個開發(fā)過程的工作環(huán)境。在這個環(huán)境中，可以對產(chǎn)品開發(fā)過程的各個方面進(jìn)行仿真，并能夠?qū)崿F(xiàn)工程人員和非工程人員之間的電子通信4。作為世界領(lǐng)先的軟件，CATIA可以幫助用戶完成大到飛機小到螺絲刀的設(shè)計及制造，它提供了完備的設(shè)計能力：從2D到3D到技術(shù)指標(biāo)化建模，同時，作為一個完全集成化的軟件系統(tǒng)，CATIA將機械設(shè)計、工程分析及仿真和加工等功能有機地結(jié)合，為用戶提供嚴(yán)密的無紙工作環(huán)境從而達(dá)到縮短設(shè)計生產(chǎn)時間、提高加工質(zhì)量及降低費用的效果。目前汽車工業(yè)正在向DMA-電子模型裝配的方向發(fā)展。在建造物理樣機之前建立電子樣機并進(jìn)行測試能節(jié)省大量的開發(fā)成本和開發(fā)時間。但是要成功實施DMA需要一個集成的環(huán)境，以用于取得設(shè)計目標(biāo)和管理所有相關(guān)的數(shù)據(jù)。CATIA提供了這樣的環(huán)境。 全球已有1000多個汽車制造公司陸續(xù)地把CATIA作為他們設(shè)計和制造流程的核心系統(tǒng)。 Daimler-Chrysler, BMW, Ferrari, Fiat , Porsche, Renault, 和 Volkswagen已經(jīng)體會到了CATIA給他們帶來的技術(shù)創(chuàng)新和競爭優(yōu)勢5。CATIA為汽車設(shè)計師和工程師提供了豐富的功能，包括3D實體造型、曲面造型和線架造型。系統(tǒng)提供的創(chuàng)新技術(shù)可以自動進(jìn)行3D設(shè)計的參數(shù)化。系統(tǒng)還具有靈活的混合建模、虛擬產(chǎn)品開發(fā)、以流程驅(qū)動設(shè)計和在設(shè)計階段進(jìn)行有限元分析等能力。工程師首先在計算機上進(jìn)行每個部件的檢查，并在計算機的模擬幫助下進(jìn)行分析，然后才需要物理樣機。以這種方式，CATIA和ENOVIA可以加快工程和制造的各個階段，從曲面和外形風(fēng)格建模到底盤和電路系統(tǒng)等等。CATIA不僅僅是用來看一個要制造的汽車。它還可以用來模擬整個工廠、整個流程、整個制造過程，甚至各個過程所涉及到的人的因素。利用CATIA強大的仿真功能，制造商可以看到部件和子裝配是如何裝配在一起的，以及人體在裝配車間的活動。通過分析這些結(jié)果，可以明顯減少不合理的設(shè)計，顯著減少開發(fā)周期和成本。使用ENOVIA，公司不但可以提高設(shè)計質(zhì)量，還降低了開發(fā)成本和周期，以便對市場的變化做出快速的反應(yīng)6。作為汽車制造商，只有通過持續(xù)的創(chuàng)新，快速推出新的產(chǎn)品，才能在市場上占領(lǐng)領(lǐng)導(dǎo)地位。這也許就是為什么世界上前25位的汽車制造商有18家選擇CATIA的原因。1.1.2 CATIA的功能特點1、裝配設(shè)計(ASS) CATIA裝配設(shè)計可以使設(shè)計師建立并管理基于3D零件機械裝配件。裝配件可以由多個主動或被動模型中的零件組成。零件間的接觸自動地對連接進(jìn)行定義，方便了CATIA運動機構(gòu)產(chǎn)品進(jìn)行早期分析?；谙惹岸x零件的輔助零件定義和依據(jù)其之間接觸進(jìn)行自動放置，可加快裝配件的設(shè)計進(jìn)度，后續(xù)應(yīng)用可利用此模型進(jìn)行進(jìn)一步的設(shè)計、分析、制造等。 2、高級曲面設(shè)計(ASU)CATIA高級曲面設(shè)計模塊提供了可便于用戶建立、修改和光順零件設(shè)計所需曲面的一套工具。高級曲面設(shè)計產(chǎn)品的強項在于其生成幾何的精確度和其處理理想外形而無需關(guān)心其復(fù)雜度的能力。無論是出于美觀的原因還是技術(shù)原因，曲面的質(zhì)量都是很重要的。3、CATIA逆向工程模塊(CGO)CATIA可使設(shè)計師將物理樣機轉(zhuǎn)換到CATIA Designs下并轉(zhuǎn)變?yōu)樽謽訖C，并將測量設(shè)計數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為CATIA數(shù)據(jù)。該產(chǎn)品同時提供了一套有價值的工具來管理大量的點數(shù)據(jù)，以便進(jìn)行過濾、采樣、偏移、特征線提取、剖截面和體外點剔除等。由點數(shù)據(jù)云團(tuán)到幾何模型支持由CATIA曲線和曲線生成點數(shù)據(jù)云團(tuán)7。反過來，也可由點數(shù)據(jù)云團(tuán)到CATIA曲線和曲面。4、自由外形設(shè)計(FRF) CATIA自由外形設(shè)計產(chǎn)品提供設(shè)計師一系列工具，來實施風(fēng)格或外形定義或復(fù)雜的曲線和曲面定義。對NURBS的支持使得曲面的建立和修形以及與其它CAD系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換更加輕而易舉。5、創(chuàng)成式外形建模(GSM)創(chuàng)成式外形建模產(chǎn)品是曲面設(shè)計的一個工具，通過對設(shè)計方法和技術(shù)規(guī)范的捕捉和重新使用，可以加速設(shè)計過程，在曲面技術(shù)規(guī)范編輯器中對設(shè)計意圖進(jìn)行捕捉，使用戶在設(shè)計周期中任何時候方便快速地實施重大設(shè)計更改。1.1.3 CATIA軟件發(fā)展作為世界領(lǐng)先的軟件，CATIA是有法國著名飛機制造公司Dassau1t開發(fā)的并由IBM公司負(fù)責(zé)銷售的。由于CATIA為成功實施DMA提供了一個集成環(huán)境， 以用于取得設(shè)計目標(biāo)和管理所有相關(guān)的數(shù)據(jù)，所以全球已有1000多個汽車制造公司陸續(xù)地把CATIA作為他們設(shè)計和制造流程的核心系統(tǒng)。 Daimler-Chrysler, BMW, Ferrari, Fiat , Porsche, Renault, 和 Volkswagen已經(jīng)體會到了CATIA給他們帶來的技術(shù)創(chuàng)新和競爭優(yōu)勢。CATIA為汽車設(shè)計師和工程師提供了豐富的功能，包括3D實體造型、曲面造型和線架造型。系統(tǒng)提供的創(chuàng)新技術(shù)可以自動進(jìn)行3D設(shè)計的參數(shù)化。系統(tǒng)還具有靈活的混合建模、虛擬產(chǎn)品開發(fā)、以流程驅(qū)動設(shè)計和在設(shè)計階段進(jìn)行有限元分析等能力。工程師首先在計算機上進(jìn)行每個部件的檢查，并在計算機的模擬幫助下進(jìn)行分析，然后才需要物理樣機。以這種方式，CATIA和ENOVIA可以加快工程和制造的各個階段，從曲面和外形風(fēng)格建模到底盤和電路系統(tǒng)等等。作為汽車制造商，只有通過持續(xù)的創(chuàng)新，快速推出新的產(chǎn)品，才能在市場上占領(lǐng)領(lǐng)導(dǎo)地位。這也許就是為什么世界上前25位的汽車制造商有18家選擇CATIA的原因。1.1.4 CATIA人機工程功能在產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用CATIA還具有人機工程功能。為了在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計過程中就很好的解決“人機環(huán)境”之間的問題，CATIA最早提出了人機設(shè)計與分析解決方案，在CATIA V5中集成為四個模塊：人體模型構(gòu)造HBR模塊，人體行為分析HAA模塊，人體模型測量編輯HME模塊，人體姿態(tài)分析HPA模塊。HBR在虛擬環(huán)境中建立和管理標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字化“虛擬”人體模型，以在產(chǎn)品生命周期的早期進(jìn)行人機工程的交互式分析。HBR提供的工具包括：人體模型生成、性別和身高的百分比定義、人機工程學(xué)產(chǎn)品生成、人機工程學(xué)控制技術(shù)、動作生成以及高級視覺仿真等。一個友好的用戶接口確保了人體因素分析能夠由非人體分析專家進(jìn)行研究。有效的將HBR、HAA、HME及HPA結(jié)合起來可以生成更高級的人體模型，得到更詳盡的分析結(jié)果，使設(shè)計更符合人機工程學(xué)對舒適性、功能性以及安全性的要求。這些產(chǎn)品的結(jié)合可以為設(shè)計人員提供人機工程設(shè)計詳細(xì)的解決方案。HAA作為HBR的輔助模塊，可以對處于虛擬環(huán)境中的人機互動進(jìn)行特定的分析。其優(yōu)點在于能夠精確的預(yù)測人的行為。他提供了多種高效的人機工程學(xué)分析工具和方法，可以全面分析人機互動過程中的全部因素。HME允許設(shè)計人員通過大量的先進(jìn)人體測量學(xué)工具生成高級的用戶自定義的人體模型。該模型依靠它的指定目標(biāo)人群，可以用于評價設(shè)計與其目標(biāo)的吻合程度。HME能夠滿足專業(yè)人機工程分析師、技術(shù)支持維護(hù)工程師等不同設(shè)計人員的需要。HPA可以定性和定量地分析人的各種姿態(tài)。人的整個身體及各種姿態(tài)可以從各方面被全面系統(tǒng)地反復(fù)檢查和分析并可以與已公布的舒適性數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，確定相關(guān)人體的舒適度與可操作性?？煽焖侔l(fā)現(xiàn)有問題的區(qū)域，重新作出分析，并進(jìn)行姿態(tài)優(yōu)化。HPA允許設(shè)計人員根據(jù)自己的實際應(yīng)用，建立起自己的實際應(yīng)用，建立起自己的舒適度和強度數(shù)據(jù)庫設(shè)計，來滿足不同的需要。在各種不同的產(chǎn)品設(shè)計過程中，人機工程學(xué)對產(chǎn)品設(shè)計的指導(dǎo)意義，最終體現(xiàn)在人機系統(tǒng)的設(shè)計，人和機時構(gòu)成人機系統(tǒng)的兩個組成部分，在掌握人體主要尺寸的基礎(chǔ)上，根據(jù)各種作業(yè)的不同特點，對產(chǎn)品進(jìn)行人性化設(shè)計，使產(chǎn)品最大程度的滿足操作的舒適性、方便性、安全性。同時也不能忽略對操作環(huán)境的考慮，如照明環(huán)境、溫度氣候小環(huán)境、噪聲環(huán)境、振動。如此才能創(chuàng)造出人機環(huán)境互相協(xié)調(diào)而舒適高效的工作環(huán)境，從而提高工作效率。另外，通過人們已經(jīng)熟悉的形狀、顏色、材料、位置的組合來表示操作過程符合人的行動特點，減少操作人員的學(xué)習(xí)過程，使機器符合操作人員的經(jīng)驗、行為特征和操作想象，從而也能夠減少操作出錯。作為成熟的CAD/CAM軟件，CATIA把人體測量學(xué)中的各種知識和理論直接嵌入程序內(nèi)部，使的在實際設(shè)計過程中，只需報人體模型直接放入所考慮的機械設(shè)備或工程設(shè)計之中，省去了做人體模型的繁復(fù)工作。CATIA的人體模型可根據(jù)選取的百分位數(shù)或具體的人體數(shù)據(jù)做實時調(diào)整。CATIA還可以快速、便捷的調(diào)整虛擬人不同的作業(yè)姿態(tài)，以滿足不同作業(yè)姿態(tài)下的空間尺寸測定。在人機工程學(xué)中以人為本的設(shè)計理念思想指導(dǎo)下，滿足人體一般作業(yè)空間概略設(shè)計需要。但對于受作業(yè)空間限制的設(shè)計，則需要滿足各種姿勢下人體功能尺寸。在蘇州奧杰汽車技術(shù)有限公司的這段日子中，公司對我們進(jìn)行了CATIA培訓(xùn)，是我們對CATIA的知識有了初步的了解，尤其是對逆向的部分，有了深刻的了解，了解了何為逆向，逆向的基本步驟，逆向的意義等等知識。逆向就是在根據(jù)已有的東西和結(jié)果，通過分析來推導(dǎo)出具體的實現(xiàn)方法。CATIA不僅能夠還原實物原型，而且還能夠在此基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計修改，制造出新的產(chǎn)品。本次畢設(shè)設(shè)計的是A00級轎車，但到底何為A00級轎車，是按什么劃分等級的呢。目前，國內(nèi)的汽車分級方法多以價格為主、技術(shù)規(guī)格為輔。我們也常聽到諸如A級、B級車之例的說法，這是參考德國轎車的分級標(biāo)準(zhǔn)。按德國汽車分級標(biāo)準(zhǔn)，等級劃分主要依據(jù)軸距、排量、重量、性能等參數(shù)，字母順序越靠后，該級別的車軸距越長、排量和重量越大，轎車的豪華程度也隨之提高。本次畢業(yè)設(shè)計的A00級轎車是小型轎車，參照本公司給東風(fēng)汽車新研發(fā)的電動車2010設(shè)計的，該款電動車與今年全球規(guī)模最大的上海車展亮相。此款電動車最高時速80公里，百公里能耗100kwh（度），按生活用電計算約為6元。其動力能源由磷酸鐵鋰電池提供，續(xù)航里程110公里至180公里，循環(huán)壽命可達(dá)1500次，單車按照最低續(xù)航里程110公里，按每天平均行駛50公里計算，電池可用八年。隨著城市純電動汽車設(shè)施配備逐步完善，EJ02還具備電池快換系統(tǒng)續(xù)電功能。業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，在目前汽柴油價格逼近8元/升的現(xiàn)狀下，對于每天上班距離在50公里以內(nèi)的上班族來說，EJ02是他們應(yīng)對高油價時代的最安全經(jīng)濟(jì)的代步利器。同時，EJ02采用滿足碰撞安全技術(shù)要求的鋁合金骨架，整車重量770-850千克，在保證行駛安全的前提下，可最大限度的降低整車自重，有效節(jié)省動力源，延長單次充電的續(xù)航里程。同時，后置后驅(qū)設(shè)計更加優(yōu)化了車輛坡道性能，長2695mm，寬1520mm，其最小轉(zhuǎn)彎達(dá)直徑8.6米。這樣的設(shè)計不僅可以緩解城市交通擁堵的現(xiàn)狀，還能讓用戶行動自如。東風(fēng)股份是東風(fēng)公司新能源汽車事業(yè)的主要擔(dān)當(dāng)者，早在2005年就著手新能源汽車的自主研發(fā)，相繼推出“東風(fēng)天翼”純電動客車、物流車，以及“帥客MPV”、“奧丁SUV”、微型客車、物流車、環(huán)衛(wèi)車等12款純電動車型，EJ02的正式亮相，不僅豐富了東風(fēng)股份純電動家族的產(chǎn)品線，還填補了東風(fēng)公司純電動微轎的空白。圖1-1 東風(fēng)電動車1.3研究本課題的意義汽車誕生一百多年來，其技術(shù)經(jīng)過不斷地發(fā)展，到現(xiàn)在已經(jīng)成為集傳統(tǒng)工業(yè)和高新科技為一身的典型的機電產(chǎn)品，而圍繞汽車工業(yè)的龐大工業(yè)體系也發(fā)展成為世界上屈指可數(shù)的企業(yè)群體。盡管在各個國家都有許多傳統(tǒng)的機械工業(yè)陷入困境，甚至面臨巨大的危機，但汽車工業(yè)卻一直保持著良好的發(fā)展勢頭，其發(fā)展水平也被公認(rèn)為衡量一個國家總體科學(xué)技術(shù)水平的標(biāo)志之一。汽車車身總布置是在整車總布置的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，其指導(dǎo)思想是“以人為本”。在汽車設(shè)計中，車身內(nèi)部布置應(yīng)當(dāng)能夠滿足駕駛員和乘員的乘坐舒適性、操縱性、行車安全性、視野性等要求。為了達(dá)到以上性能。SAE、ISO、GB等定義了汽車駕駛員的眼睛、頭部、肢體上一些與車身布置有關(guān)的人體特征點。當(dāng)駕駛員以正常駕駛姿勢入座后，測取人體特征點，經(jīng)統(tǒng)計處理后，便可得到各種百分位身材男女駕駛員的人體特征點分布圖形。這些圖形稱為車身內(nèi)部布置設(shè)計工具。它們包括人體模型、眼橢圓、頭廓包絡(luò)線、手伸及界面等(如圖1.1所示)。目前，國內(nèi)外汽車生產(chǎn)實踐證明：整車生產(chǎn)能力的發(fā)展取決于車身的生產(chǎn)能力；汽車的更新?lián)Q代在很大程度上也取決于車身；在基本車型達(dá)到飽和的情況下，只有依賴車身改型才能打開銷路。所以車身設(shè)計在整車設(shè)計中占有重要地位。因此在本次畢業(yè)設(shè)計中我選擇了A00級轎車駕駛員的設(shè)計及優(yōu)化（車身總布置）這個課題。1.4畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容本畢業(yè)設(shè)計題目為A00級轎車駕駛員布置設(shè)計及優(yōu)化，目的是培養(yǎng)我們綜合運用所學(xué)知識解決A00級轎車駕駛員布置設(shè)計及優(yōu)化問題。具體內(nèi)容：1了解人體舒適坐姿要求及舒適操縱力要求；2了解駕駛員相關(guān)車輛尺寸定義；3了解駕駛員布置的空間尺寸要求；4學(xué)習(xí)CATIA軟件繪制駕駛員布置圖；第2章 車身設(shè)計方法2.1傳統(tǒng)的車身設(shè)計方法汽車自誕生至今已有112年的歷史, 在這漫長的發(fā)展過程中，車身設(shè)計方法不斷改進(jìn)和完善，已形成了一套成熟的傳統(tǒng)設(shè)計方法。傳統(tǒng)車身設(shè)計方法的特點在于：在設(shè)計的每一個階段都要反復(fù)進(jìn)行平面圖形和立體模型的制作過程。例如，在初步設(shè)計階段，要繪制彩色效果圖和1：5油泥模型；在技術(shù)設(shè)計階段要制作1：1油泥外模型和1：1車身內(nèi)部模型；在生產(chǎn)準(zhǔn)備階段要繪制1：1的主圖板和制作1：1的車身主模型8。傳統(tǒng)的車身設(shè)計方法的主要問題在于：（1）車身開發(fā)及生產(chǎn)準(zhǔn)備的周期長，大約需要4年左右的時間。而且對于汽車這類復(fù)雜的幾何形體初始設(shè)計的可信度低，為了產(chǎn)品定型，只有依靠樣車逐步修改設(shè)計，直到滿足各種要求為止，有時修改設(shè)計會持續(xù)到生產(chǎn)準(zhǔn)備后期，迫使生產(chǎn)準(zhǔn)備大量返工，造成浪費。（2）費時費力，工作強度大。傳統(tǒng)的車身設(shè)計及開發(fā)要求美工人員、工程技術(shù)人員及工人通力合作。無論是繪制車身圖樣還是制作立體模型，都要付出大量艱苦的勞動。另外，生產(chǎn)準(zhǔn)備過程中工藝設(shè)計、沖模制造、研配以及調(diào)試都將耗費大量的手工勞動和時間。（3）設(shè)計精度低。其主要原因是在設(shè)計和生產(chǎn)準(zhǔn)備的各個環(huán)節(jié)之間信息的傳遞是一種“移形”，原始數(shù)據(jù)經(jīng)過多次移形傳遞，由于各種人為及設(shè)備造成的誤差在所難免，導(dǎo)致加工出的沖模精度無法保證，只有依靠最后的手工研配來解決9。2.2 現(xiàn)代設(shè)計方法從七十年代起，計算機輔助設(shè)計已經(jīng)進(jìn)入了汽車外形設(shè)計這一領(lǐng)域，今天更是普遍應(yīng)用，并已成為目前國內(nèi)外車廠進(jìn)行汽車造型設(shè)計的常規(guī)手段。計算機輔助設(shè)計及制造技術(shù)是將計算機迅速、準(zhǔn)確處理信息的特點與人類創(chuàng)造性思維能力及推理判斷能力巧妙結(jié)合起來，用計算機繪圖、數(shù)據(jù)庫、智能模擬技術(shù)，為現(xiàn)代設(shè)計提供了理想的手段。計算機和數(shù)控加工技術(shù)的配合，可用來精確制造機械零件和對產(chǎn)品進(jìn)行自行檢驗和裝配，這就是計算機輔助制造。近年來這一技術(shù)與計算機技術(shù)一起得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，并在汽車車身設(shè)計制造中率先應(yīng)用，引起了汽車設(shè)計制造技術(shù)革命性的大變革10。車身開發(fā)中采用CAD或CATIA技術(shù)將會帶來傳統(tǒng)方法無可比擬的優(yōu)點，主要表現(xiàn)在：1、提高了設(shè)計精度。造型一旦完成并建立數(shù)學(xué)模型存人數(shù)據(jù)庫，就可以實現(xiàn)多方共享，為生產(chǎn)準(zhǔn)備、模具設(shè)計制造提供便捷、詳細(xì)、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，使模具加工精度大為提高。2、縮短了開發(fā)設(shè)計和制造的周期。車身數(shù)?？芍苯佑脕頉_模設(shè)計，以提高沖模設(shè)計的精度和成功率。取消了兩次油泥模型、主模型以及工藝模型的制作，使人力、物力和時間大為減少。3、可將造型設(shè)計直接用于強度、剛度有限元分析以及碰撞安全性分析，也可以對車型進(jìn)行空氣動力學(xué)模擬。這樣使初始設(shè)計可信度大為提高。4、設(shè)計修改以及在原設(shè)計基礎(chǔ)上的改型和換型均比較容易。總之，基于CAD和CATIA它能提高產(chǎn)品的質(zhì)量和縮短產(chǎn)品的研制周期等諸多優(yōu)點 ，其正在受到極大的關(guān)注和飛速的發(fā)展。它從根本上改變了過去用手工繪圖、依靠圖紙組織生產(chǎn)的模式。它對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造、新興技術(shù)產(chǎn)業(yè)的興起和發(fā)展，以及增強企業(yè)在國際市場的競爭力等方面，都起著巨大的作用。 2.3 整車布置的基準(zhǔn)線零線的確定確定整車的零線(三維坐標(biāo)面的交線)、正負(fù)方向及標(biāo)注方式，均應(yīng)在汽車滿載狀態(tài)下進(jìn)行、繪制時應(yīng)將汽車車頭向左側(cè)（如圖3-1）。1、 汽車中心線：通過左右前輪中心，并垂直于車架平面線的平面，在側(cè)視和俯視圖上的投影線即為X坐標(biāo)線，前為“-”、后為“+”，該線標(biāo)記為。2、汽車中心線：通過汽車縱向中心線的鉛垂面，在前視和俯視圖上的投影線，前視圖中右側(cè)為“+”、右側(cè)為“-”，標(biāo)記為。3、車架上平面線：車架縱梁上翼面上較長的一段平面或承載式車身中部地板或邊梁的上緣面，并與水平面平行時，在前視和側(cè)視圖上的投影線，即為Z坐標(biāo)線。上為“+”、下為“-”，標(biāo)記為。4、地面線：地平面在側(cè)視圖和前視圖上的投影線，稱為地面線。此線是標(biāo)注汽車高度、接近角、離去角、離地間隙和貨臺高度等尺寸的基準(zhǔn)線。5、前輪垂直線：通過左、右前輪中心，并垂直于地面的平面，在側(cè)視圖和俯視圖上的投影線，稱為前輪垂直線。此線用來作為標(biāo)注汽車軸距和前懸的基準(zhǔn)線。當(dāng)車架與地面平行時，前輪垂直直線與前輪中心線重合（如乘用車）。6、在新車設(shè)計時，整車的坐標(biāo)線確定后，車身(車頭、駕駛室)、車架的坐標(biāo)線也確定了，三者是統(tǒng)一的。7、如果用現(xiàn)有的車身、車架拼裝新車型，則三者的坐標(biāo)線不一定一致。因為所選用的車身、車架已有自己的坐標(biāo)線，而布置在新車上時，其坐標(biāo)線不一定與新車的坐標(biāo)線重合，因布置上的需要會造成差值，在設(shè)計時應(yīng)記住這一差值，作為設(shè)計的原始數(shù)據(jù)。原車身、車架的坐標(biāo)不隨新車的坐標(biāo)而變動。8、整車零線的畫法上述的、三條線，統(tǒng)稱為三個方向的零線。在繪制總布置圖時，先確定零線的位置。一般是從側(cè)視圖上開始，根據(jù)整車的前懸及車架上表面至地面的高度，確定X和Z坐標(biāo)線的交點，然后通過該點畫一水平線和一垂直線，分別代表和。需要時可畫出網(wǎng)格線，間距為200mm或400mm，便于繪圖時坐標(biāo)點的換算或量取。俯視圖和前視圖坐標(biāo)線的畫法可照此法處理，但須保證X、Y、Z三個坐標(biāo)線互相垂直。地面線可暫時不畫，待前、后輪中心至車架上表面距離確定后，再以前、后輪中心為圓心，以車輪靜力半徑為半徑，分別畫兩個圓弧，則兩圓弧的切線即為地干線。圖3-1 整車總布置圖坐標(biāo)系2.4 本設(shè)計采用的設(shè)計方法2.4.1 概念設(shè)計根據(jù)任務(wù)書要求和預(yù)期達(dá)到設(shè)計目的采用的設(shè)計方法：1、確立本次設(shè)計主方向；2、市場調(diào)研：通過國內(nèi)外暢銷客車車型對比分析，得出具有競爭力車型的相關(guān)數(shù)據(jù)，明確設(shè)計思路；3、繪制草圖：構(gòu)思可行性方案，并繪制初期草圖；4、確定方案：對方案進(jìn)行科學(xué)論證，確定最佳方案 2.4.2 工程設(shè)計1、確定尺寸參數(shù)：通過查閱資料確定尺寸參數(shù)。2、外形設(shè)計：在保證美學(xué)和空氣動力學(xué)的情況下完成造型設(shè)計2、車身總布置：根據(jù)車身總布置方法及設(shè)計原則完成車身總布置設(shè)計；3、坐椅布置：依照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)合理布置座椅等，4、計算機輔助設(shè)計：利用CATIA設(shè)計完成車身總布置圖。2.5 車身總布置內(nèi)容及原則車身總布置內(nèi)容車身總布置設(shè)計是將汽車各個總成及其所裝載的人員或貨物安排在恰當(dāng)?shù)奈恢?，既要保證各總成運動無干涉，又要保證乘坐舒適性和裝卸方便。為了保證汽車各部分合理的位置關(guān)系，需要設(shè)計人員定出許多重要的控制尺寸。例如，車身內(nèi)部布置應(yīng)當(dāng)能夠滿足駕駛員和乘員的乘坐舒適性、操縱性、行車安全性、視野性等要求。為了達(dá)到以上性能。SAE、ISO、GB等定義了汽車駕駛員的眼睛、頭部、肢體上一些與車身布置有關(guān)的人體特征點。當(dāng)駕駛員以正常駕駛姿勢入座后，測取人體特征點，經(jīng)統(tǒng)計處理后，便可得到各種百分位身材男女駕駛員的人體特征點分布圖形。這些圖形稱為車身內(nèi)部布置設(shè)計工具。它們包括人體模型、眼橢圓、頭廓包絡(luò)線、手伸及界面等。經(jīng)過車身總布置設(shè)計，就可確定汽車的主要尺寸和基本形狀11。車身總布置原則車身總布置是其它設(shè)計階段的基礎(chǔ)，是汽車設(shè)計的初始步驟，其自身的好壞決定著車身設(shè)計的成敗。因此車身總布置應(yīng)遵循一定的設(shè)計原則（1）外部尺寸盡量小內(nèi)部空間盡量大 。（2）滿足駕駛員和乘員的乘坐舒適性、操縱性、行車安全性、視野性等要求；（3）以人為本，滿足人機工程學(xué)要求。（4）滿足法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)要求。2.6車身承載方式的確定2.6.1車身承載方式就像人的身體一樣，汽車也須有一幅骨架，這就是車架。車架的作用是承受載荷，包括汽車自身零部件的重量和行駛時所受的沖擊、扭曲、慣性力等。車架種類有大梁式、承載式、鋼管式及特殊材料一體成型式等。 1）大梁式車架（又稱非承載式車架）大梁車架的原理很簡單：將堅固的鋼梁焊接或鉚接成為一個鋼架，然后在上面安裝動力總成、懸架、車身等部件，這個鋼架就是名附其實的“車架”（如圖2-1）。大梁式車架的優(yōu)點是能夠提供很強的承載能力和抗扭剛度，且結(jié)構(gòu)及生產(chǎn)工藝簡單。缺點是鋼制大梁質(zhì)量 沉重體積大，影響整車布局和空間利用率。大梁式車架適用于大載重量的貨車、中大型客車、越野車。圖 2-1 大梁式車架2）承載式車架承載式車架的意念是用金屬制成堅固的車身，再將發(fā)動機、懸架等機械零件直接安裝在車身上，車身承受全部載荷，充當(dāng)車架。這種承載式車身除了其固有的乘載功能外，還要直接承受各種負(fù)荷。這種形式的車身具有較大的抗彎曲和抗扭轉(zhuǎn)的剛度，質(zhì)量小，高度低，汽車質(zhì)心低，裝配簡單，高速行駛穩(wěn)定性較好。承載式車架由鋼或鋁經(jīng)沖壓、焊接而成，對設(shè)計和生產(chǎn)工藝的要求都很高。成型的車架是個帶有坐艙、發(fā)動機艙和底板的骨架（如圖2-2），我們所能看到的光滑的汽車車身則是嵌在骨架上的覆蓋件（如圖2-3）。 圖 2-2 承載式車架 圖 2-3 車身覆蓋件 3）鋼管式車架鋼管式車架就是用鋼管焊接成一個框架，再將零部件裝在框架上。它的生產(chǎn)工藝簡單，且對鋼管車架進(jìn)行局部加強容易，在質(zhì)量相等的情況下，可以得到比承載式車架更強的剛度（如圖2-4）。 圖 2-4 汽車的車架 就像人的身體由骨架來支持一樣，汽車也必須有一幅骨架，這就是車架。車架的作用是承受載荷，包括汽車自身零部件的重量和行駛時所受的沖擊、扭曲、慣性力等14。通常人們只將汽車車身結(jié)構(gòu)劃分為非承載式車身和承載式車身。2.7本車承載方式的確定作為城市電動轎車，其自身的安全性和舒適性是設(shè)計過程中的重點，其影響因素主要是底盤和懸架，而底盤部件和懸架是安裝在車架上的，所以選擇合適的承載方式對汽車的性能影響至關(guān)重要。本車采用承載式車身，因為采用這種承載方式的轎車 車身質(zhì)量小，剛度高，成本相對低。室內(nèi)可利用的有效空間增大，可降低整車高。上下車更方便。制造工藝性好，生產(chǎn)率高。 綜上所述，本設(shè)計采用承載式車身是最符合設(shè)計要求的。第3章 人機工程學(xué)的基礎(chǔ)研究3.1 人機工程學(xué)概況人機工程學(xué)簡介一款車型是否會得到人們的青睞，在很大程度上取決于其是否擁有人性化并貼近用戶的最優(yōu)化設(shè)計，而要達(dá)到這一設(shè)計要求，就必須運用人機工程學(xué)的設(shè)計方法。人機工程學(xué)是從人的生理和心理特點出發(fā)，研究人、機、環(huán)境相互關(guān)系和相互作用的規(guī)律，以優(yōu)化人機環(huán)境系統(tǒng)的一門學(xué)科，其目標(biāo)是讓人在使用機械的用時有“安全、健康、舒適、高效”的感覺。在車身總布置中，人機工程設(shè)計占有重要地位，必須根據(jù)產(chǎn)品的實際情況，進(jìn)行合理的布置設(shè)計。這不僅關(guān)系到有效利用車內(nèi)空間及提高乘用舒適性，而且會影響整車、內(nèi)外造型和尺寸參數(shù)，進(jìn)而會影響整車性能和市場競爭力12。人機工程學(xué)在車身總布置中的應(yīng)用機動車的種類雖然很多，但面臨的人機工程問題卻是相同的。合理的人機工程布置設(shè)計，不僅關(guān)系到車內(nèi)空間利用率和乘坐舒適性，而且還會影響整車造型及尺寸，進(jìn)一步影響整車性能和市場競爭力。車輛工程領(lǐng)域的人機工程問題可大致歸納為以下六個方面。1、汽車駕駛操縱系統(tǒng)人機界面的優(yōu)化匹配；機動車輛駕駛操縱系統(tǒng)是一種有駕駛員參與的反饋控制系統(tǒng)，其人機界面是典型的第一類人機界面。這類人機界面的優(yōu)化匹配問題，在人機工程科學(xué)領(lǐng)域最有代表性，是人機工程學(xué)應(yīng)當(dāng)研究和解決的基本技術(shù)問題之一。因為駕駛操縱是機動車輛駕駛員最基本、最頻繁、最重要的操作，所以駕駛操縱系統(tǒng)人機界面匹配的合理程度，對車輛行駛的安全性、對駕駛員的身心健康、駕駛操作的舒適性以及在正常工作時間內(nèi)繼續(xù)駕駛車輛所能保證的工作效率等，都有重大的影響2、汽車行車安全性及車內(nèi)乘員的人體保護(hù)技術(shù)；汽車車輛的撞車、翻車事故嚴(yán)重的威脅乘員的安全性。在進(jìn)行車身總布置時，一定要考慮到安全技術(shù)性能，利用有效的車內(nèi)乘員人體保護(hù)技術(shù)來避免或減輕乘員可能遭受到嚴(yán)重的傷害。3、汽車乘員的乘坐舒適性汽車駕駛員和乘員的乘坐舒適性，主要取決于座椅與人體的人機界面能否為人提供舒適穩(wěn)定的坐姿、駕駛員（或乘員）座椅汽車系統(tǒng)能否有效地隔離或衰減來自路面不平度的激勵而產(chǎn)生的振動、駕駛員（或乘員）座椅駕駛室系統(tǒng)的幾何位置關(guān)系能否為駕駛員提供良好的視野和相對于各種操縱機構(gòu)與顯示裝置的舒適位置13。4、機動車輛的噪聲控制機動車輛噪聲控制的目的是保證車內(nèi)駕駛員和乘員的耳旁噪聲滿足人的聽力保護(hù)允許標(biāo)準(zhǔn)，車外噪聲滿足動態(tài)環(huán)境噪聲允許標(biāo)準(zhǔn)。具體的標(biāo)準(zhǔn)限值因車輛類型、使用條件、運行環(huán)境的不同而異。5、機動車輛駕駛員的駕駛適宜性駕駛員是引起事故的主要因素。所謂駕駛適應(yīng)性，是指人具備圓滿，不出差錯的完成駕駛工作的素質(zhì)。開展駕駛適應(yīng)性研究并制定科學(xué)的駕駛適宜性檢查方法，對于駕駛員的選拔和科學(xué)化管理具有重要的指導(dǎo)意義。6、汽車的道路交通適應(yīng)性我們認(rèn)為，應(yīng)該把人車路作為一個系統(tǒng)來研究，設(shè)計汽車性能時既要充分考慮到人的因素，如人體尺寸、人的生理和心理特征、人的習(xí)慣等人車的關(guān)系，又要考慮到道路交通特性。進(jìn)行車身總布置時，考慮到人車路系統(tǒng)的綜合優(yōu)化。汽車是一種典型的高速運動的機器，隨著汽車技術(shù)的進(jìn)步和汽車應(yīng)用的普及，人們對汽車的安全性、舒適性和操縱方便性提出了更高的要求。人與機器共同工作，人有人的特性，機器有機器的特性，要設(shè)計出能最大限度與人協(xié)調(diào)工作的機器，就要充分研究兩者的特性，才能設(shè)計出良好的人機界面。將人機工程學(xué)的原理應(yīng)用于車身總布置設(shè)計中，以解決上述問題，成為汽車設(shè)計中的重中之重。人機工程學(xué)在車身總布置中的設(shè)計準(zhǔn)則人機工程學(xué)在對人的特性進(jìn)行詳細(xì)研究的基礎(chǔ)上設(shè)定了一系列的設(shè)計準(zhǔn)則，用來指導(dǎo)機器產(chǎn)品的設(shè)計，主要是人和機器之間的界面設(shè)計。其中與汽車設(shè)計相關(guān)的主要有：（1）基于人體感官的界面設(shè)計。例如，人的視覺有視角、視野、可視光波長范圍、顏色分辨力、視覺靈敏度、定位錯覺、運動錯覺、視覺疲勞等特性，汽車的擋風(fēng)玻璃、儀表板和儀表的設(shè)計就要充分考慮這些特性，使駕駛者能夠得到足夠的視區(qū)，能夠迅速辨認(rèn)各種信號，減少失誤和視覺疲勞。（2）基于人體形態(tài)的界面設(shè)計 不同地區(qū)和人種、不同年齡和性別都具有不同的身體尺寸，為不同地區(qū)和群體設(shè)計的汽車就要參考特定對象的人體參數(shù)，盡量滿足每個人的個性化需要。（3）基于力特性的界面設(shè)計 人體在不同的姿態(tài)下，用力的疲勞程度不同，操縱機器所需的力量應(yīng)該選擇在對應(yīng)姿態(tài)下不易引起疲勞的范圍內(nèi)。（4）基于人腦特性的界面設(shè)計車身總布置設(shè)計應(yīng)該符合人腦對事物的認(rèn)識和反應(yīng)規(guī)律。3.2人機工程學(xué)簡介自人類社會開始，就有了最原始的人機關(guān)系，隨著社會的不斷進(jìn)步，人機工程學(xué)的概念日益走進(jìn)人們的生活中，但是究竟何為人機工程學(xué)，研究其意義是什么。人機工程學(xué)是從20世紀(jì)50年代開始迅速發(fā)展起來的一門新興的邊緣科學(xué)，研究人在操作過程中合理地、適度地勞動和用力規(guī)律的一門學(xué)科。目前，國際人機工程學(xué)會（International Ergonomics Association,簡稱IEA）對人機工程學(xué)所下的定義為：“人機工程學(xué)是研究人在某種工作環(huán)境中的解剖學(xué)、生理學(xué)和心理學(xué)等各方面的因素；研究人和機器及環(huán)境的相互作用；研究人在工作、家庭生活和休假時怎樣統(tǒng)一考慮工作效率、健康、安全和舒適等問題的學(xué)科”。其研究的對象是人機環(huán)境系統(tǒng)（簡稱人機系統(tǒng)）各組成部分的屬性，但重點研究的是人機環(huán)境系統(tǒng)的總體屬性，以及人、機、環(huán)境之間的相互關(guān)系的規(guī)律。人機工程學(xué)研究的內(nèi)容包括：1、人機工程學(xué)的學(xué)科構(gòu)成；2、人的特性研究；3、機的特性研究；4、環(huán)境的特性研究；5、人機關(guān)系的研究；6、人環(huán)境關(guān)系的研究；7、機環(huán)境關(guān)系的研究；8、人機環(huán)境系統(tǒng)總體性能的研究。人機系統(tǒng)的構(gòu)成，可以分為人、機、環(huán)境三個子系統(tǒng)。對于這三個子系統(tǒng)的研究，各自獨立為一門科學(xué)，即人的科學(xué)、技術(shù)工程科學(xué)及環(huán)境科學(xué)。這三個子系統(tǒng)中兩兩互相交叉，又構(gòu)成三個交叉系統(tǒng)，即人機系統(tǒng)，人環(huán)境系統(tǒng)，機環(huán)境系統(tǒng)，這三個交叉系統(tǒng)的交叉則構(gòu)成人機環(huán)境系統(tǒng)。總體上，人機工程學(xué)有研究和實驗、應(yīng)用和工程兩個學(xué)術(shù)研究方向構(gòu)成。人是人機系統(tǒng)中最重要的，最活躍的環(huán)節(jié)，同時也是最難控制的環(huán)節(jié)。對人的研究可分為九個方面：1人體尺寸及人體測量技術(shù)；2人體力學(xué)性能；3人的勞動生理功能；4勞動中人的心理過程；5人的信息傳遞能力；6人的可靠性；7人員的選拔和訓(xùn)練；8人的動作時間研究；9人體模型。機的因素很多，在此主要對機械，電器系統(tǒng)進(jìn)行歸納，大致可概括為五方面：1信息傳遞技術(shù)；2操縱控制技術(shù)；3安全保障技術(shù)；4動力學(xué)仿真技術(shù)；5宜人化技術(shù)。綜上所述，人機工程學(xué)研究內(nèi)容可以概括為：1、機械系統(tǒng)中直接由人操縱或使用的部件，應(yīng)設(shè)計成便于操作者有效的使用，以保證人機系統(tǒng)的工作效能達(dá)到最優(yōu)。2、從保證人的安全，健康，舒適和高工作效率出發(fā)，提出環(huán)境控制和安全保護(hù)裝置的設(shè)計要求；3、人機系統(tǒng)總體設(shè)計的最優(yōu)化。在駕駛員車輛環(huán)境系統(tǒng)中，駕駛員是人機工程學(xué)研究的核心對象。隨著機動車輛用途大日益擴大，形態(tài)的日益多樣化、功率和工作速度的不斷增加、自動化程度的不斷提高、行駛道路和和交通環(huán)境條件的日益復(fù)雜，駕駛員的工作越來越重，因而對改善駕駛員勞動條件要求越來越迫切。這就使得應(yīng)用人機工程學(xué)的原理設(shè)計機動車輛的重要性各位突出。機動車輛駕駛員的主要職能有：1、用手和腳操縱各種機構(gòu)以使駕駛車輛和控制作業(yè)機具；2、觀察車輛和作業(yè)機具的工作情況，監(jiān)控他們的技術(shù)狀態(tài)；3、確定合理而有效的完成作業(yè)任務(wù)的操作順序。目前車輛工程領(lǐng)域的人機工程問題大致可歸納為八方面：1、機動車輛駕駛操縱系統(tǒng)人機界面的優(yōu)化匹配2、機動車輛的行車安全性和車內(nèi)成員的人體保護(hù)技術(shù)3、機動車輛成員的乘坐舒適性4、機動車輛的噪聲控制5、機動車輛車內(nèi)小環(huán)境氣候的宜人華控制6、機動車輛駕駛員的駕駛適宜性7、機動車輛道路交通適應(yīng)性8、人機路系統(tǒng)的綜合優(yōu)化現(xiàn)代轎車設(shè)計強調(diào)以人為中心，安全性、舒適性一直是轎車設(shè)計的主題和追求的目標(biāo)。而舒適性、安全性直接與人相關(guān)，尤其是駕駛員的舒適性與安全性，所以研究對駕駛員操縱空間的研究是極為重要的。3.3人機系統(tǒng)概述人機系統(tǒng)是指生產(chǎn)過程中人和機械聯(lián)系起來而形成的不可分割的整體。人機系統(tǒng)可大可小，凡是有人控制的系統(tǒng)都屬