竞品车人机工程分析的基本方法

鞠伟男　何绍清　石攀　谢云峰

摘 要：竞品车数据能够有效的指导研发及新车型的设计，主机厂对其重视程度越来越高。人机工程数据是竞品车数据的重要组成部分，本文对其采集及分析方法进行研究探讨。

关键词：竞品车；人机工程；分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.02.213

竞品车是指在进行新车开发时，市场上同级别的成熟车型。由于这些车型之前已经上市，并且已经销售了一段时间。目前欧美等汽车工业发达的国家对汽车竞标分析都给与了相当大的投入，一些专门从事汽车拆分和竞标分析的公司应运而生，例如A2Mac1等。近年来，虽然国内一些大公司有类似竞标分析的产品开发经历，但都没有形成专业的、规范的竞标分析操作流程，从而实现知识的有效管理利用和共享。

1 人机工程学国内外研究现状

1.1 国外人机工程学研究现状

美国汽车工程师学会（Society of Automotive Engineers，SAE）通过大量的抽样测量人体结构尺寸和功能尺寸，在进行统计分析后制定了一系列的人体尺寸方面的标准。同时，SAE在此基础上还制定了H点（Hip Point，即跨点）、眼椭圆、头廓包络线、手伸及界面等汽车人机工程学工具的标准。到上世纪中后期，随着计算机辅助设计技术的产生，特别是UG、CATIA等CAD软件中的人机工程学模块的推出，极大地促进了汽车人机工程学的发展，在三维软件中进行模拟，节约了开发成本，缩短了开发时间。

1.2 国内人机工程学研究现状

中国国际标准化研究院于2009年9月完成了我国成年人人体尺寸的抽样测量试点调查，并在随后展开了第二次全国成年人人体尺寸的三维扫描测量。我国汽车制造行业应用人机工程学计算机仿真设计技术时间还不长。现代主流的CAD软件绝大多数都是国外公司開发的，其中的人机工程学模块中的数据和标准也是国外的，中国迫切需要自己人体的数据及标准进行研发设计。

2 竞品车人机工程分析前期准备

2.1 整车坐标系的设定

说明：整车坐标系的设定是竞品车数据采集最重要的一个工作之一，通过设定合适的坐标系，为以后的各项工作提供依据。

2.1.1 目的

在整车数据采集阶段，受测量的误差和测量时仪器操纵局限性的影响，整车测量坐标系不能直接用作后期该车型相关校核用整车绝对坐标系，需要进行分析和修正，最终确定该车型设计整车坐标系。

2.1.2 整车坐标系建立准备

（1） 扫描设备简介。ATOS光学扫描设备，该测量设备为国内外汽车行业使用最广泛的专业三维扫描系统[1]，用其扫描样车的外表面、BIW底板、BIW机舱及轮心地面线等可以保证足够的精度。

（2） 竞品车状态。整备状态，额定胎压，按维修手册调整四轮定位。

2.1.3 整车坐标系建立方法

（1）Z平面（XY平面）建立方法。首先确定Z平面。具体确定方法如下：

一般汽车下底板车尾部分是相对而言比较平整的，因此，可以在点云上取一点然后沿测量坐标系Y轴方向拉出一条直线，接着沿X轴方向拉出一个面，这个面就是Z平面。

（2） Y平面（XZ平面）建立方法。在测量坐标系Y平面基础上，构建一个平面，使得左右地板定位孔、主安装孔及车身外表面按此平面对称度偏差满足设计偏差值要求，而且与之前建立好的Z平面垂直，将此平面定义为Y平面。

（3） X平面（YZ平面）建立方法。确定X平面，并使得此平面与建立的Y平面、Z平面垂直。具体确定方法如下：

平面定位说明：

由于前围板无完整较大平面，因此选择与前围横梁平行且通过横梁表面的平面作为X平面。

2.1.4 坐标系建立结果

将坐标系移动至前轮整备轮心线上：

坐标系建立完成之后需要对其精度进行验证，主要是验证BIW孔的对称性及外表面截面的偏差，在此不作赘述。

2.2 人机工程学分析的法规及定义

近年来，计算机辅助（CAD/CAE）已经被汽车行业所广泛采用，在人机工程学校核这块同样也是如此，通过计算机辅助，可以在设计阶段就进行优化和设计。大大减少了企业的开发成本，节约了开发周期。

人体坐姿的定义。

在设计过程中，选择的人体关节角度及人体坐姿，与驾驶和乘坐的舒适和疲劳程度直接相关。由于人体坐姿随车型的不同而变化较大，所以各自选择的舒适姿势下的关节角度也有较大差别。具体来说对于轿车人体坐姿，根据经验如表1所示。

具体设计过程中，一般在尺寸范围内设计，才能保证驾驶员操作过程中的坐姿的舒适性。

在人机工程学布置设计时，采用SAE 百分位95的男性和百分位5的女性人体模型尺寸。

3 竞品车人机工程校核方法

人体坐姿校核方法。

（1）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。该车型通过座椅调节来保证驾驶员具有舒适的坐姿、良好的视野和便捷的操作。

（2）引用标准。

引用标准如表2。

副驾及后排人体测量方法与主驾一致，因此不作赘述。

4 竞品车人机工程学校核分析

人体坐姿校核分析。

该车型驾驶员的人体坐姿基本符合人体舒适性坐姿要求。该车型设计使用的是SAE百分位95男性人体尺寸，驾驶员座椅的水平调节量行程为240mm，在这个可调尺寸范围内，可以满足大部分不同百分位身材人体的需要。

5 结 论

通过对竞品车数据的采集，可以获得非常宝贵的数据，现代汽车跟新换代的速度越来越快，能够让自己品牌的汽车以优秀的设计抢占市场，就需要对整个市场同级别车进行完善的分析比较，取长补短。因此，通过对竞品车的各项参数进行分析，在提高本身产品跟新换代速度的同时，也能保证本身产品的质量和性能与同级别相当甚至树立新的标杆。

参考文献：

[1]ATOS扫描仪在货车驾驶室覆盖件测量中的应用[J].农业装备与车辆工程，P23.

[2]GB7258-2004机动车运行安全技术条件[S].

[3]GB/T15759-1995人体模板设计和使用要求[S].

[4]GB/T19234-2003乘用车尺寸代码[S].

[5]SAE J826-2008 H点机械和设计工具规程和规格[S].

[6]SAE J1052-2002汽车驾驶员及乘员头部位置[S].

作者简介：鞠伟男（1992-），男，江苏靖江人，主要从事汽车总布置设计工作。