车辆人机工程学ppt课件.ppt

车辆人机工程学,参考教材：毛恩荣 等编著，车辆人机工程学，北京理工大学出版社,第1章概论,什么是人机工程？人机工程学研究什么内容？人机工程学的地位？1.1 人机工程学人机学问题的举例单肩挎书包与双肩背书包人体受力健康1个枕头嫌低，2个枕头嫌高人体姿态舒适装配线上将电动螺丝刀悬挂省力 效率桌、椅尺寸人体尺寸 舒适车床操作件的位置，适合1370mm高、肩宽640mm、臂展2000mm的人使用人体尺寸 效率护栏高度、栏杆间隔人体尺寸安全叫壶信息传递标志牌的颜色、字体大小、符号信息传递阅览室对坐，对视的尴尬心理 舒适 在寝室、餐厅、浴室、商场、教室、实验室、运动场、公交车、工厂、公园 ，随处可见人机学问题。,定义 (IEA ,The International Ergonomics Association) ：人机工程学是研究人在某种工作环境中的解剖学、生理学和心理学等方面的各种因素；研究人和机器及环境的相互作用；研究人在工作、家庭生活和休闲时怎样考虑人的工作效率、健康、安全和舒适等问题的学科 。研究对象：人机环境研究目的：高效、安全、健康、舒适研究的基本内容：人的生理特性、心理特性“考虑”：不是唯一的，也未必是优先的。人机工程学是从人的生理和心理特点出发，研究人、机、环境的相互关系和相互作用规律，以优化人机环境系统的一门学科。,“人机工程学”Ergonomics （欧）/工效学、人类工效学Human Engineering（美）/人体工程学Human Factors Engineering /人因工程学、人因学Human Factors （美） /人因工程学、人因学人间工学(日）工程心理学人机工程学、人机学、,1.2 人机系统人机系统的构成 “人”：所研究的系统中参与系统过程的人；“机“：泛指一切人造的，供人使用的物品；“环境”： “人”、“机”共处的、对“人”和“机”有直接或间接影响的周围外部条件。人机界面显示器：机器通过显示器将机器的运转信息传递给人。 控制器（操纵器）：人通过机器上的操纵装置对机器传达控制指令。,直接作用型人机界面：“人”与“机”直接相互作用。如座椅、家具、服装、手动工具等。间接作用型人机界面：“机”的输出通过对环境的影晌，间接作用于人的生理、心理过程。如照明、振动、噪声、小气候等。,人机界面举例剪刀把手形状、把手尺寸、把手材料、颜色、 不同的人机界面，使有不同的握姿、增（减）力效果、使用方式、 ,人机界面举例手机显示器？控制器？直接作用型？间接作用型？汽车人机工程设计主要是人机功能分配和人机界面设计。,1.3 人机工程学的研究内容“人”的特性人体尺寸及人体测量技术：静态尺寸和动态尺寸。其基础学科是人体测量学。人体的力学性能：人在各种状况下，其质量特性、质心位置、肢体运动速度、人体各部分的体力和耐力等参数的变化规律。其基础学科是人体生物力学。人的劳动生理功能：人的体力负荷、脑力负荷、人体反应与疲劳机制等。其基础学科是劳动生理学。劳动中人的心理过程：心理调节的特点、心理反射的机制、心理负荷及疲劳的心理机制等。其基础学科是劳动心理学。人的信息传递能力：人对信息的接受、传递、存储、加工和输出的能力及其机制。其基础学科是工程心理学。人的可靠性：人在劳动中产生失误的可能性。人员的选拔和训练研究：人的基本素质的测试与评价、人员的选拔和训练等。人的动作时间研究：人的操纵动作的有效性，寻求改善作业的途径，进行人的操纵动作的合理设计。人体模型研究：人的数学模型、物理仿真模型、人体模板等。,“机”的特性信息传达技术：仪表显示、声音信息传达、触觉信息传达、图形符号传达、编码方法等。操纵控制技术：操纵装置、控制装置、控制系统、键盘技术等。安全保障技术：冗余性系统、机器保险装置、防止人的操作失误及失职的设施、事故预警预防方法、救援方法、安全保护措施、机器的防错设计等。动力学仿真技术：受控对象的动力学建模、数学仿真技术、物理仿真技术等。宜人化技术：改善人的舒适性及使用方便性的技术，如振动及噪声的控制和隔离，坐椅及用具的宜人化设计等。“环境”特性作业空间：场地、厂房、机器布局、作业线布置、道路及交通、紧急脱险方法等。物理环境：噪声、振动、照明、温度、湿度、气压、辐射等各种物理因素。化学环境：有毒物质、化学性有害气体及水质污染等。生物环境：细菌污染及病原微生物污染等。美学环境：造型、色彩、背景音乐等。,人机关系人机系统功能分配研究：系统中人的功能与机的功能之间的联系和制约条件，研究人、机之间的功能分配方法。人机的信息交换：人与机之间的信息传递过程、人对机的操纵控制过程和方法、人机界面的评价和优化匹配、人机界面的优化设计方法等。人机系统特性协调研究：机器的工作特性对操作者的身体、心理、文化素质以及专业技术的要求，研究人的职业适宜性、事故倾向性等。,人机系统可靠性研究：人机系统的可靠性设计和评价方法。人机系统安全性研究：人机系统的安全性标准、评价方法、设计参数，以及典型安全防护装置的设计方法等。人环境关系 环境因素对人的影响、环境质量标准、环境控制及生命保障系统的设计方法、人体防护技术等。 机环境关系 环境因素对机器性能的影响、机器对环境的影响、环境保护技术等。人机环境系统总体性能 基本目的是为了获得整个系统具有高的工效、高的安全性，对人有高的舒适度及很好的生命保障功能。可概括为“安全、舒适、高效” 。,人机分工人机的机能比较 把笨重、快速、单调、规律性强、高阶运算及在严酷、危险条件下的工作分配给机器。制约人机分工的主要因素：科技水平社会、经济条件,在车辆人机工程设计中，主要考虑的人体因素：人体尺寸：乘坐空间、操作空间、乘坐（包括进、出）姿势、操作（包括装、卸）姿势等；人体的生物力学特性：手操纵力、足操纵力、门窗开闭力、操纵速率、操纵位移、操纵节拍和操纵准确度等；人的感知响应特性：视觉、听觉；显示、报警；照明；人的反应特性：感觉通道、刺激方式与刺激强度、操纵器负荷、反应动作等；人体的耐受性：振动、噪声、车内气候、紧张等引起的疲劳、不舒适等；人的安全性：人体伤害极限、安全防护装置。人的感性需求：（见1.4节）,1.4 人机工程学的发展史人机学的萌芽期：考工记：“凡兵无过三其身。过三其身，弗能用也，而无己，又以害人。”“故攻国之兵欲短，守国之兵欲长。”“凡兵，句兵欲无弹，刺兵欲无蜎，是故句兵椑，刺兵抟。”“凡为弓，各因其君之躬志虑血气。丰肉而短，宽缓以荼，若是者为之危弓，危弓为之安矢。骨直以立，忿埶以奔，若是者为之安弓，安弓为之危矢。” 天工开物：图中的工具使工作姿态自然舒展。 特点： 自发思维倾向，本能行为方式。 无系统的研究，未提出科学的理论原则。,人机学的孕育期：泰勒开创了时间与动作研究。铁锹作业实验、砌砖作业实验等。英国“工业保健研究部”开展工效问题的广泛研究。作业姿势、负担限度、男女工体能、工间休息、工作场所光照、环境温湿度、工作中播放音乐的效果等等。一战时期，心理学家和医生参与特殊兵种、特种人员的选拔和训练，解决军工生产中的作业疲劳问题。 特点：研究核心是最大限度地挖掘人的操作效率。要求人适应于机器，以机器为核心进行设计；研究的主要目的是选拔与培训操作人员。（“人适机”）人机学的诞生：二战时期，认识到武器装备必须充分考虑人的特性，生理医学家、心理学家参与武器装备的设计。 特点：以机器为中心转变为以人为中心，强调机器的设计应适合人的因素。 （“机宜人”）人机学的发展和成熟期： 特点：人与机器应互相适应、人机分工应合理。,1.4 感性设计感性感性是人的感观对事物的认知、体验，心理上的期待和感受。感性包括：视觉感性（形态、色彩、质感）、听觉感性、触学感性、嗅觉感性等。感性设计在满足功能需求的基础上，为满足人的感性需求的设计。理性设计实现了产品的使用价值，满足功能需求。感性设计增加了产品的情感价值，满足心理需求。感性设计方法收集感性信息：如：精致粗糙、高雅低俗、安全危险、柔和硬朗、庄重轻浮、轻巧笨重、厚重浅薄、朴素奢侈、华丽朴实、时尚落伍、简洁复杂、现代古典、柔软坚硬、丑陋美丽、活跃稳重、奇异平庸、个性大众、张扬压抑提炼感性词汇：选择有代表性的几个词汇。明确设计要素：感性反馈,第2章人体尺寸与人体模型,2.1人体尺寸 人体尺寸是一离散的随机变量。人体尺寸随机变量的特征正态分布；数字特征：均值，标准差。例：中国男性成年人身高的分布曲线：,百分位数百分位数Pk将随机变量的总体或样本的全部观测值分为两部分，有k%的观测值等于和小于它，有(100- k) %的观测值大于它。 百分位数是一种位置指标、一个界值。人体尺寸用百分位数表示时，称人体尺寸百分位数。,若已知某项人体测量数据的均值、标准差，可计算任一百分位的人体尺寸百分位数：Pk K式中K为转换系数，可根据不同的百分位数查表确定。,如：中国成年男子身高的第50百分位数为1678mm，记为P50=1678mm。 常用P1 或 P5代表“小”身材的人群， P95 或 P99代表“大”身材的人群。,GB/T 10000中国成年人人体尺寸,立姿人体尺寸6项,坐姿人体尺寸11项,人体水平尺寸10项,人体头部尺寸7项,人体手部尺寸5项,人体足部尺寸2项,人体主要尺寸6项,人体主要尺寸(mm),立姿人体尺寸(mm),GB13547工作空间人体尺寸,立姿,俯卧姿,坐姿,跪姿,爬姿,立姿人体尺寸（女 ）(mm),GB/T 12985在产品设计中应用人体尺寸百分位数的通则：尺寸修正量功能修正量穿着修正量：考虑穿鞋、戴帽、穿衣后的尺寸变化量。如：着衣修正量：坐姿的坐高、眼高、肩高、肘高加6mm,胸厚加10mm,臀膝距加20mm。穿鞋修正量：立姿的身高、眼高、肩高、肘高、手功能高、会阴高等，男子加25mm，女子加20mm。姿势修正量：躯干呈放松状态及处于不同姿势引起的尺寸变化量。如：立姿时的身高、眼高等减10mm；坐姿时的坐高、眼高减44mm。操作修正量：考虑不同操作动作（如用手指、手掌、手臂操作）引起的尺寸变化量。如：对按钮、推钮、搬钮等的操作，上肢前伸长应作修正： “按” 减12mm 、“推”和“搬”减25mm，“取”（卡、票等）减20mm 。心理修正量考虑心理因素（如压抑感、恐惧感、美观等）而加的尺寸修正量。产品功能尺寸的设定产品最小功能尺寸人体尺寸百分位数功能修正量产品最佳功能尺寸人体尺寸百分位数功能修正量心理修正量,产品尺寸设计型产品尺寸设计（双限值设计）：需要两个人体尺寸百分位数作为尺寸上限值和下限值的设计依据。如尺寸可调节的产品：汽车座椅高度；腰带长度；麦克风高度。 型产品尺寸设计（单限值设计）：只需要一个人体尺寸百分位数作为尺寸上限值或下限值的设计依据。A型产品尺寸设计（大尺寸设计）：只用代表“大个”的人体尺寸百分位数作为尺寸上限值的设计依据。如门框高度；防护栏杆高度；把手孔圈大小；床的长度。B型产品尺寸设计（小尺寸设计）：只用代表“小个”的人体尺寸百分位数作为尺寸下限值的设计依据。如防护罩间距；搁物架上层高度；汽车踏步高度；读报栏高度。 型产品尺寸设计（折中设计、平均尺寸设计）：用第50百分位人体尺寸作为产品尺寸设计的依据。如座椅高度；门把手及门锁高度；工具尺寸。满足度 指所设计的产品在尺寸上能满足多少人使用，以合适地使用的人占使用者群体的百分比表示。 满足度可由设计依据的人体百分位算得。,人体尺寸百分位数的选择,人体尺寸在设计中的应用举例城市客车扶手横杆高度的确定：1.按乘客“抓得住”设计男女通用，小尺寸设计（B型产品尺寸设计），选P5女，由GB/T 13547查得“双臂功能上举高”(1855岁）为1741mm，加穿鞋修正量20mm，横杆高度应小于1761mm。2.按乘客“不碰头”设计男女通用，大尺寸设计（A型产品尺寸设计），选P95男，由GB/T 10000查得“身高”(1860岁）为1775mm，加穿鞋修正量25mm、横杆半径15mm，横杆高度应大于1815mm。3.解决办法取横杆高度大于1815mm，再设置高度小于1761mm的吊环拉手，,2.2人体模型人体模型是模拟人体某种特性的装置。二维人体模型模拟主要人体尺寸,三维H点装置模拟人体坐姿的H点位置。用来检查每个特定汽车座椅的实际H点的一种装置。H点：人体身躯与大腿的铰接点，即胯点（Hip Point）。,R点（乘坐基准点、SgRP、最后H点）： 制造厂规定的设计基准点。该点a.确定了正常驾驶或乘坐的座椅最后位置；b.确定了座椅相对车辆的坐标；c.模拟人体驱干和大腿铰接中心位置；d.是用来安装二维人体样板的参考点。汽车座椅H点： 按规定将三维H点装置安装在汽车座椅上，三维H点装置的躯干线和大腿中心线的交点。,汽车碰撞试验人体模型模拟人体各部分的质量、惯量、弹性、迟滞性、阻尼；模拟主要人体尺寸；安装有传感器。,行人保护碰撞试验人体模型,本田,行人保护碰撞试验人体模型,其他部分人体模型头部模型：模拟头部的部分尺寸、质量及皮肤的力学响应特性。胸部模型：模拟胸部的部分尺寸、质量及皮肤的力学响应特性。人造皮肤与皮下组织：模拟力学响应特性。两自由度振动人体模型：模拟部分集中质量、弹性、阻尼。,第3章眼椭圆（SAE J941 Rev SUP2002）,3.1眼椭圆的概念眼椭圆是汽车驾驶员眼睛位置的统计分布图形。眼椭圆的测量驾驶员按意愿调整座椅，以正常驾驶姿势入座；前方屏幕上播放城市交通影像；两像机等高，在前方和侧面同步拍摄，以确定驾驶员眼睛位置。,驾驶员眼睛位置测量数据的统计眼睛位置在前后、上下、左右三个方向分别服从正态分布。双变量的正态分布的等百分比线为一椭圆。 驾驶员左右眼睛位置的等百分比轮廓线在侧视图、俯视图、后视图上均为椭圆，是椭球的轮廓投影线。,眼椭圆的几何意义视切比：含眼椭圆的切线一侧区域内的眼睛数与眼睛总数之比 。包含比：眼椭圆内包含的眼睛数与眼睛总数之比 。,3.2眼椭圆尺寸及眼椭圆在汽车内的位置影响眼椭圆尺寸及眼椭圆在车内位置的因素车型A类车、B类车。驾驶员性别比例（男/女）：50/50、25/7575/25、任意。座椅位置（水平前后位置）可调、固定。百分位数第95百分位、第99百分位。人体尺寸（男、女的身高均值、身高标准差、坐高均值）美国人体尺寸、其他人体尺寸。座椅靠背角 按SAE标准，根据不同的上述因素，应采用不同的方法确定眼椭圆尺寸及眼椭圆在车内位置，得到的结果亦不同。,A类汽车与 B类汽车A类汽车：通常包括小型乘用车、多功能车、皮卡车等 。B类汽车：通常包括载货汽车、大客车、多功能车（MPV） 。,3.2.1 A类汽车、男/女比例50/50、座椅位置可调男性身高均值1755mm、标准差74.2mm和女性身高均值1618mm、标准差68.7mm（美国人）。眼椭圆尺寸,座椅水平调节量越大，眼睛位置在前后方向上的分布范围越大，眼椭圆的x轴越长。,眼椭圆在汽车内的位置Xc =L1 +664 +0.587(L6) 0.176(H30) 12.5 t Ycl = W20 32.5Ycr = W20+ 32.5 Zc = H8+638+H30= 12.0(单位：mm),式中：t取决于变速器型式。有离合器踏板取t=1，没有离合器踏板取t=0。,不论何种情况，左、右眼椭圆中心距离均为65mm，,对于任意身高均值、任意男女比例的群体，眼椭圆及在车中的位置如下。眼椭圆尺寸男女眼椭圆中心在眼椭圆侧视图长轴方向上与眼椭圆参考中心的距离M=0.473(SMSR)F =0.473(SFSR)男女眼睛位置在眼椭圆侧视图长轴方向上的分布标准差 男： 女：由下式解出CM、CF 1q = pM(CFM)/ sdM+(1 pM)(CFF)/sdF q = pM(CMM)/ sdM+(1 pM)(CMF)/sdF眼椭圆尺寸：X轴长CMCF Y轴长18.341(q)1(1q) Z轴长28.391(q)1(1q),式中: CM、CF是眼椭圆侧视图长轴相对于眼椭圆参考中心的前、后边界尺寸；q是眼椭圆百分位；pM是男性所占的比例；是累积正态分布概率。,3.2.2 A类汽车、男/女比例25/7575/25、座椅位置可调,式中：SM为男性身高均值；SF为女性身高均值；SR为 参考身高，为美国男女身高均值的平均值1686mm。,式中M、F分别是男、女身高的标准差；,（眼椭圆参考中心即男/女比例为50/50时的眼椭圆中心）,不同国家的人体尺寸(mm),不同国家人体的眼椭圆轴长 (mm) （座椅水平调节量 133mm ）,将不同国家的人体尺寸代入上述计算公式，可得到相应的不同眼椭圆尺寸。,不同身高的眼椭圆差别很小。上表中的数据可满足大多数的设计要求。,眼椭圆在汽车内的位置眼椭圆参考中心位置（即男/女比例为50/50时的眼椭圆中心位置）： Xcref = L1 +664 +0.587(L6) 0.176(H30) 12.5 t +0.473(人体身高均值美国人身高均值)cosYcref = W20Zcref = H8 +H30 +638(人体坐高均值/美国人坐高均值)眼椭圆中心位置: = 18.6 (A19),式中:t取决于变速器型式，有离合器踏板取t=1，没有离合器踏板取t=0。,3.3.3 A类汽车、男/女比例50/50、座椅位置固定,男性身高均值1755mm、标准差74.2mm和女性身高均值1618mm、标准差68.7mm（美国人）。眼椭圆尺寸 比起座椅位置可调，X轴长较短，Y轴长较长、Z轴长较长。眼椭圆在汽车内的位置 = 0.719(A40) 9.6Xc =L31 + 640 sin Ycycl=W20Zc =H70+ 640cos,去除式中的L31、W20、H70，可看出实质上是以SgRP为基准。,3.2.4 A类汽车、任意驾驶员男/女比例、座椅位置固定 对于任意身高均值、任意男女比例的群体，眼椭圆及在车中的位置如下。眼椭圆尺寸H点到眼睛的距离：男：hM= 104.3+ 0.317SM 女：hF = 104.3+ 0.317SFH点到眼睛距离的标准差: 男： 女：由下式解出CM、CF:1 q = pM (CFhM)/ sdM+(1 pM) (CFhF)/ sdFq = pM(CMhM)/ sdM+(1 pM) (CMhF)/ sdF 式中，pM 是男性所占的比例； CM、CF分别是眼椭圆在z轴上的上、下边界距座椅参考点的距离；q是眼椭圆百分位；是累积正态分布概率。眼椭圆的轴长：z轴长CMCFx轴长 2.721(q)y轴长=31.6521 (q),式中，SM、SF分别为男、女的身高均值。,式中，SM、SF分别为男、女身高标准差。,眼椭圆在汽车内的位置 = 0.719(A40) 9.6Xc=sinYc = 0Zc= cos,座椅不可调，则座椅基准点位置是固定的，故用作为确定眼椭圆位置的基准。,3.2.5 B类汽车眼椭圆尺寸,将几种眼椭圆进行比较： x轴倾角、轴长不同。,眼椭圆在汽车内的位置50/50的驾驶员男/女比例： X= X(ATRP) 175.26 + 12.68(A40) Z= Z(ATRP)+ 691.09 3.57(A40)75/25的驾驶员男/女比例： X= X(ATRP) 201.05 + 13.65(A40) Z= Z(ATRP)+ 699.66 3.82(A40)90/10 95/5的驾驶员男/女比例： X= X(ATRP) 184.44 + 12.23(A40) Z= Z(ATRP)+ 707.52 4.17(A40)任意驾驶员男/女比例情况的左、右眼椭圆中心的Y坐标 YL=W20 32.5 YR=W20+ 32.5 上式中，X(ATRP) 、Z(ATRP)为布置工具参考点的坐标，由相应的驾驶员男/女比例确定。,第4章 驾驶员的视野和视野障碍,4.1 视野与视野障碍视野视野是头部和眼睛在规定的条件下，眼睛可觉察到的空间范围。视野用角度表示。,光刺激的左眼、右眼和双眼的直接视野（GB/T 12984),色觉视野,视区将视野按辨认清晰度和速度，分为4个视区。,直接视野：不用任何辅助装置能看到的视野。 间接视野：用辅助装置看到的视野。单目视野：用一只眼睛所能看到的视野。双目视野：同时用两只眼睛都能看到的视野。是左、右单目视野的重迭部份。双边视野：分别用两只眼睛所能看到的总的视野，即至少有一只眼睛能看到的范围。其大小等于两个单目视野之和减去双目视野。边缘视野：指投向注视点的视线的外侧区域。其大小约为90。,视野障碍双目障碍：在双目视野中的、使得其后有一左右眼都不能看到的区域的物体。单目障碍：仅一只眼睛能看到的、且其后有该眼不能看到的区域的物体。 双目障碍、单目障碍使任一眼睛都不能看到其后的区域。障碍角：障碍所遮挡的视野角。障碍区(盲区)：障碍所遮挡的区域。,汽车驾驶员视野和视野障碍直接视野是指驾驶员坐在车内驾驶座椅上，可以转动头部、眼睛，通过车窗所能看到的范围。直接视野除了受到人体因素的限制外，主要受到车窗开口尺寸或汽车上的视野障碍的限制。驾驶员前方视野通常需确定双边视野。双边视野由左眼作的右边界和右眼作的左边界确定。直接视野障碍指在直接视野内的，使得其后有一左右眼都不能看到的区域的物体。 驾驶员前方视野障碍通常需确定双目障碍。双目障碍由左眼作的左边界和右眼作的右边界确定。,（SAE J1050 Rev JAN2003）,A：只是眼睛转动的直接视野角；AB：头部转动的直接视野角； C：直接双目障碍角；D：间接双边视野角；E：间接视野障碍角； F：边缘视野。,间接视野是指驾驶员坐在车内驾驶座椅上，可以转动头部、眼睛，通过后视镜所能看到的范围。通常需确定间接双边视野。间接视野障碍指在间接视野内的，使得其后有一左右眼都不能看到的区域的物体。间接视野障碍包括间接双目障碍和间接单目障碍。直接边缘视野驾驶员注视后视镜时，左（右）后视镜左（右）端外侧的90的区域。,视原点：头部中心点（P点）：驾驶员头部在水平面上转动的转动中心。眼点（E点）：代表驾驶员左、右眼睛位置的点。P点确定后，两个眼点E位置就确定了。眼点用以确定驾驶员的视野和视野障碍。视点（V点）：眼椭圆上特定的切点。用以定义和确定直接视野。,A、B、C均为V点。 V点可直接画在坐标系内而不用眼椭圆。,P1、P2 、P3、P4由50/50男女混合的95th眼椭圆得到。P1、P2对应的眼点是在眼椭圆上距A立柱最近的眼点，用来确定A立柱形成的驾驶员双目视野障碍。对于左位制，P1用于左A立柱，P2用于右A立柱。P3、P4对应的眼点是在眼椭圆上距后视镜最远的眼点。用来确定后视镜的驾驶员间接视野。对于左位制， P3用于右后视镜， P4用于左后视镜。,视线从E点、V点到目标点、或按给定角度的，代表驾驶员视线的直线。视线实际代表了在三维空间的视面。眼睛转动最大转动量：从正前方，向左、向右各30； 由E点作视线，向左、右不得大于30。向上45，向下65。舒适转动量：从正前方，向左、向右各15，向上、向下各15。头部转动最大转动量：从正前方，向左、向右各60。舒适转动量：从正前方，向左、向右各45。,4.2驾驶员的直接双边视野满足度用第95百分位眼椭圆切线作视野边缘线时，位于眼椭圆切线内侧的眼睛(95%)能看到该视野边缘线内的物体，位于眼椭圆切线外侧的眼睛(5%)不能看到该视野边缘线内的物体。用第95百分位眼椭圆，至少95%的驾驶员能看到两条视野边缘线内的物体，满足度为5% 。能同时看到视野两侧的物体的驾驶员不足95%。,视点的选择 按双边视野的定义，在远离车窗边缘的眼椭圆上作视线，即视野的左、右边界线分别由右、左眼椭圆作出。眼点的选择按保证满足度的原则，即使得所作视野最小。 在眼椭圆的靠近车窗边缘侧作切线，即左眼点选在左眼椭圆的右侧，右眼点选在右眼椭圆的左侧。,头部转动眼睛转动30后，视线还不能达到给定目标，就需转动头部。头部转动至视线达到给定目标即可。视野角分别作出双边视野的左、右边界，其夹角为其双边视野水平角。侧视图上，在眼椭圆的上下边作切线，其夹角为双边视野铅垂角。,4.3 驾驶员的直接双目障碍满足度离视野障碍越近的眼点，其视野障碍角最大。当用第95百分位眼椭圆上离A立柱最近的点作视野障碍角时，对于位于较远的眼睛(95%) ，A立柱所遮挡的区域都不大于所确定的视野障碍角。用第95百分位眼椭圆，所作视野障碍角的满足度为95%。,头部转动眼睛转动30 后，视线还不能达到给定目标， 就需转动头部。头部转动至视线达到给定目标即可。障碍角两视线平行或向前汇聚，无障碍角。两视线向前发散，其夹角为障碍角。,A柱断面汽车A柱（含不透明的零件）在眼点高度处的水平截面。视点的选择 在最靠近A柱断面的眼椭圆上取一眼点，在另一眼椭圆上取对应的眼点。或由P1（或P2）确定眼点。视线由左、右眼点分别朝A柱断面左、右侧边缘作视线。,4.4 驾驶员的间接双边视野视点的选择 眼点的选择按保证满足度的原则，即所作视野最小。选择眼椭圆上离后视镜最远点处的眼点。视线由右眼点向镜子的左端作视线，由左眼点向镜子的右端作视线。再按反射原理，得视野的两条边界。头部转动眼睛转动30后，视线还不能达到给定目标，就需转动头部。头部转动至视线达到给定目标即可。,4.5 驾驶员的间接视野障碍单目障碍、双目障碍的判断只要有1只眼睛只能看到物体的一侧，为单目障碍。两眼均能看到物体的两侧，为双目障碍。,单目障碍角由1个眼点（镜像）朝物体两侧作视线，两视线的夹角就是单目障碍角。双目障碍角由左、右眼点（镜像）分别朝物体两侧作视线，两视线的发散角就是双目障碍角。,4.6 车内仪表板的视野障碍区双目障碍区内应避免布置重要的仪表，故需确定其区域。,方向盘轮辋形成的双目障碍区特征障碍区左、右眼点取在左、右眼椭圆中心，在仪表板显示面上作出相应的双目障碍区，称为“特征障碍区”。 由于眼睛位置以所取眼点为中心分布， 故用“特征障碍区”的形状近似代表所有位置上眼睛的双目障碍区形状。“C”点（最严重障碍点）从左、右眼点的中间位置点（眼中点），过轮辋上端中心作视线，在显示面上得“C”点，亦称“最严重障碍点”。 “C”点为所取眼点所对应的“特征障碍区”的位置特征。,闭合曲线（最严重障碍区）从“眼中点椭圆” 上、下、左、右点过轮辋上端中心作视线，在显示面上得一闭合曲线（椭圆1234），所围区域亦称“最严重障碍区”。 眼椭圆内所有眼睛的“特征障碍区”的位置特征点都在“最严重障碍区”内。轮辋的双目障碍区将特征障碍区上的“C”点沿闭合曲线移动，特征障碍区扫过的区域即为轮辋的双目障碍区。满足度在双目障碍区内的目标，位于眼椭圆内的眼睛都有可能看不到。如果用第95百分位眼椭圆，至少有95%的驾驶员能看到在所确定的双目障碍区外的目标。,方向盘轮毂、轮辐形成的双目障碍区以眼椭圆底部切点为视点，使双目障碍区最大。由左、右视点分别作出轮毂、轮辐在仪表显示面上的投影，即得左、右眼单目障碍区。左、右眼单目障碍区的重迭部分为双目障碍区。方向盘形成的视野障碍区方向盘形成的视野障碍区由轮辋形成的双目障碍区内和由轮毂、轮辐形成的双目障碍区2个部分组成。,头部移动时的双目障碍区头部移动范围为一半圆区域。头部移动后，双目障碍区减小。头部移动距离M，根据双目障碍区位置变化量S，及仪表显示面至方向盘的距离P、方向盘至眼点的距离C来确定：MSC/P头部移动后的双目障碍区形状近似不变。,4.7 轿车指示器及信号装置的位置(GB/T17867)显示可见性的要求车速里程表显示区域在无头部移动时应可见。对于燃油液面高度指示器，在无头部移动时应可见其标志以及要求指示的燃油储油量等于或小于最大储油量的14那部分显示区域，显示区域其余部分在允许头部移动时也应是可见的。发动机油压指示器、发动机冷却液温度指示器，当指示为临界状态时，在无头部移动时，标志和要求显示区域的相应部分是可见的。显示区域的其余部分在允许头部移动时也应是可见的。蓄电池充电状况指示器、自动变速器指示器（如果安装在仪表板或转向柱上）的标志应是可见的；显示区域的其他部分在允许头部移动时也应是可见的。制动器、驻车制动器、远光信号、转向指示灯、车辆危急警告信号、安全带警报、被动约束装置状态指示器、机油压力、发动机冷却液温度、阻风门、燃油液面高度、蓄电池充电、自动变速器（如果安装在仪表盘或转向柱上）等信号装置中每一个单独的被照明区域，在无头部移动时应是可见的。每一个单独的照明区域应有足够的尺寸和/或亮度以引起操作者注意。显示区域的其他部分在允许头部移动时也应是可见的。,4.8 轿车驾驶员前方视野（GB11562）V点：表征驾驶员眼睛位置的点。用于检查汽车视野。P点：驾驶员眼睛高度上的头部中心点。以P1，P2驾驶员水平观察物体时P点的不同位置。Pm点指通过R点的纵向铅垂面与P1、P2连线的交点。E点：驾驶员眼睛的中心（简称“眼点”）。E1，E2（E3，E4）分别为头部中心点P在P1（P2）位置时的左右两只眼点。用于评价A柱视野障碍。,P点位置修正值,P点坐标,V点坐标,坐标系以R点为原点，向后为X，向右为Y，向上为Z。,(98.8),汽车前方视野要求：风窗玻璃透明区至少应包括风窗玻璃基准点连线所包围的面积。这些基准点是：V1点水平向前偏左17的基准点a；V1点向前沿铅垂面偏上7的基准点b；V2点向前沿铅垂面偏下5的基准点c；在汽车纵向对称平面另一侧，增加3个与a，b，c三个基准点相对称的辅助基准点a，b，c 。,每根A柱双目障碍角不得超过6。 E1(E3)和E2(E4)的连接线绕P1(P2)旋转，使E1(E4)至左(右)A柱的S2截面外侧的切线与E1(E3)，E2(E4)连线成直角，从E1(E4)向左(右) A柱的S2截面外侧作切线和从E2(E3)向左(右) A柱S1截面内侧作切线，两切线所成的平面角度即为驾驶员左(右)侧的A柱双目障碍角。,在驾驶员前视野180范围内，在通过V1的水平面下方和通过V2的三个平面（三个平面都和水平面向下成4夹角，其中一个平面垂直于Y基准平面，另两个平面垂直于X基准平面）上方的范围内，除了A柱、三角窗分隔条、车外无线电天线、后视镜和风窗玻璃刮水器等造成的障碍外，不得有其它障碍。,4.9 驾驶员眼睛转动角速度及风窗玻璃下沿的设计高度光流分布视觉理论物体反射光的运动是光流。汽车驾驶员的光流分布,驾驶员眼睛转动角速度欲保持对目标的注视，就必须转动眼睛。 以驾驶员两眼中点为原点。路面上的某目标的坐标为x，y，z。坐标原点至目标的距离为。眼睛在水平方向上的转角为 (rad) ，在垂直方向上的转角为 (rad) ，车速为Vdx/dt (km/h) ，有 =tg-1(y/x) =sin-1(z/x) =(x2+y2+z2)1/2 r =(x2+y2)1/2 V=3.6dx/dt眼睛注视地面目标时的转动角速度,等角速曲线若已知车速V及驾驶员眼睛离地高度z，可绘制出等速行驶时驾驶员眼睛转动的等角速度曲线。眼睛转动角速度与车速V成正比。Vl00kmh时的眼睛转动角速度 x =100V/100,某大客车车速为l00km/h，z=2.143m时驾驶员眼睛转动的等角速度曲线。,角速度阈眼睛转动角速度对汽车驾驶员行车时的心理反应有直接关系。具体表现在一些心理学指标上，即皮肤电阻值、临界闪光频率以及呼吸率等。值：2rad/s以下为舒适区， 24rad/s时为不舒适区， 超过4rad/s为非常不舒适区。,风窗下沿高度设Y=0，则=Vz/3.6 (x2+z2)，取定驾驶员眼睛高度z后，可得一定车速下的-x关系曲线。驾驶员视距x越小，眼睛转动角速度越大；车速V越大，眼睛转动角速度越大。平头汽车前风窗下沿的设计高度要兼顾到驾驶员静态和动态视觉两个方面的要求。过低的下沿会导致驾驶员前方路面光流快速流逝及眼睛角速度增大、驾驶员不舒适的后果。,第5章汽车中的人体特征位置,车身布置设计工具曲线 将影响车内空间布置设计的人体位置用曲线表示，即为设计工具曲线。眼椭圆布置工具参考线头廓包络线胃部包络线膝部包络线,5.1 布置工具参考点加速踏板踵点(AHP)与踏板基准点(PRP )加速踏板踵点(AHP)：是当鞋具位于适当位置（跖球与未压下的加速踏板的侧向中心线接触，鞋底保持在踏板面上）时，鞋具的踵点与地板的交点。跖球(BOF) 是鞋具上的一个点，位于侧向中心线上，距鞋具的踵点200mm。踏板基准点(PRP )：是当鞋具位于适当位置（鞋具的踵点在加速踏板踵点AHP上，鞋底保持在踏板面上）时，在加速踏板侧向中心线上跖球与踏板的接触点。,AHP、PRP用作汽车与人体(R点、H点)相对位置的基准点。,布置工具参考线舒适坐姿的H点位置线舒适坐姿的H 点在该线上。,踏板平面角=78.96-0.15Z-0.0173Z2,布置工具参考线(ATRL)第50百分位的驾驶员H点位置线为布置工具参考线。布置工具参考点(ATRP)ATRP是布置工具参考线在R点的高度z处的点。R点是由制造厂规定的，而ATRP则涉及舒适坐姿。布置工具参考点(ATRP)用作人体特征位置曲线在车内的定位基准点。,5.2乘员与驾驶员的头部位置线头部位置线是表示汽车乘员头部轮廓位置的统计曲线。平均头廓线头部特征点：头部顶点(含头发)、头部后点(含头发)、头部左右侧点。 平均头廓线根据第50百分位人体尺寸的男女驾驶员及乘员头部特征点统计尺寸绘制的表示乘坐状态下的头部外廓线。,头部位置线 头部位置线是指不同百分位身材的驾驶员和乘员在乘坐状态下头廓线的包络线。 头部位置线的形成方法是将平均头廓线样板上的眼点沿着眼椭圆的上半部平行移动，描绘出若干条移动到各点时平均头廓线，这些平均头廓线的包络线就是头部位置线。 将头部位置轮廓简化为一椭球，其三向投影图均为椭圆。椭球半轴长如表所示（男/女性别比为50/50）。,表中所列半轴长适用于前排中座的乘员及其它排座的乘员。驾驶员和前排外侧座的乘客，沿纵向(Y向) 将头部位置轮廓（椭球）分成左右两半，外侧部分的轮廓向外(Y向)延伸23mm，内侧部分保持不动。对于前排可调节座椅，头部位置线侧视图前端向下倾斜12，其它图的椭圆轴线与汽车坐标平行。对于固定座椅，所有头部位置线的轴线都与汽车坐标平行。,A类车、固定座椅,A类车、座椅调节量133 mm,头部位置线在汽车内的位置A类车头部位置中心与眼椭圆的眼中点的相对坐标Xh 、 Yh 、 Zh 如表所示。头部位置中心在汽车坐标系中的坐标X 、 Y 、 Z 如表所示。,B类车头部位置线中心在汽车坐标系中的位置坐标用下述公式计算：乘员男/女比例为50/50时：X= X(ATRP) 82.76 + 12.68 (A40)Y=W20Z= Z(ATRP)+ 727.59 3.57(A40)乘员男/女比例为75/25时： X= X(ATRP) 108.55 + 13.65(A40)Y=W20Z= Z(ATRP)+ 736.16 3.82(A40)乘员男/女比例为95/5时：X= X(ATRP) 91.94 + 12.23(A40)Y=W20Z= Z(ATRP)+ 744.02 4.17(A40)头部位置线侧视图的X轴前端向下倾斜11.6，其余轴与汽车坐标轴平行。,式中，X(ATRP) 、Z(ATRP)为布置工具参考点的坐标；A40为座椅靠背角，单位为()；其余参数的单位为mm。,5.3 货车驾驶员的胃部包络线汽车驾驶员的胃部包络线对决定方向盘与驾驶员座之间的空间尺寸及座椅安全带结构方案有重要作用。,胃部包络线 胃部特征点驾驶员胃腹突出点(点2)驾驶员腰部前下方与安全带贴合处(点 3)这两个胃部特征点的分布图形都是椭圆(胃椭圆、腰带椭圆)。在胃腹部突出点椭圆上缘作一水平切线，前端点作一垂直切线。这两条切线相交的点称为辅助点(点1)。通过点1、点2、点3作胃部包络线，将两个椭圆包络在其中。将胃部包络线拟合为一圆弧，其半径为157.45mm。,胃部包络线在车身中的位置 胃部包络线圆心相对于布置工具参考点的水平距离x和垂直距离z ：男女驾驶员比为50/50时：x=(-752.657+1.0461(H30)-2(-752.657+1.0461(H30)-(-368.243+0.4462(H30)z=249.319-0.1127(H30)男女驾驶员比为75/25时： x=(-765.65+1.0149(H30)-2(-765.65+1.0149(H30)-(