汽车副仪表台扶手箱设计边界方法研究

陈晓英



汽车副仪表台扶手箱设计边界方法研究

陈晓英

（长城汽车股份有限公司，河北省汽车工程技术研究中心，河北 保定 071000）

目前很多乘用车在主驾右侧的副仪表台设置扶手箱，供驾驶员右臂肘依托临时休息，文章用理论的方法来研究驾驶员肘部转向姿态及肘部位置，找出具体车型肘支撑的副仪表台扶手箱设计边界，明确准确的位置空间提供内造型使用。

扶手箱；人体；R点

前言

目前很多乘用车型在主驾右侧设置副仪表台后部的扶手箱，供驾驶员临时休息，本文用理论的方法来解决扶手箱的设计边界，明确准确的位置空间提供内造型使用，减少造型与设计检查反复次数。

图1 副仪表台扶手箱

1 设计模型建立

1.1 人体结构尺寸

目前多数设计车型前排按不大于身高SAE95%人群进行，相关尺寸见下表1：

表1 设计人体相关的尺寸

1.2 设计R点到抚手箱Y向间隙计算

以下举例某车型座椅R点距右侧扶手箱距300mm进行方法演示，对于具体车型设计时此尺寸需由R点到座椅右侧边缘最大距离及座椅与副仪表台扶手箱侧向间隙推算得出。

1.3 人体验证-简化模型

简化模型：基于转向手腕与小臂相对运动较小简化采用二者固在同一直线上（最大长度，这样做设计更加保守）来进行左侧肘部边界查找，图2为95%人体简化尺寸，其它人体模型简化类同。

图2 二维人体模型及尺寸

1.4 整车坐标平面及坐标系定义

本文定义车辆纵向对称面为Y0平面，通过前轮中心垂直Y平面的平面为X0平面，与X平面、Y平面垂直并通过较大面积地板平面的平面为Z0平面。车辆前后左右的叙述以驾驶员正常驾驶方位来定义。各坐标平面的交线为坐标轴线，X轴指向车辆后，前负后正。按右手法则定义Y轴及Z轴。

2 转向时肘部位置

2.1 95%SAE人体-转向时右侧肘部最右肘位包络

在三维数模中按设计硬点做出转向盘中心及转向盘外径缘，用极值找出转向盘圆Y向最右点即手握最右点，以此点为球心以348mm(手握点至肘点简化距离)为半径画球，求出球与上臂球（以人体肩点做出Y向肩宽线，长376/2=188，画出以肩宽线右端点为球心以上臂半径300的球）交线圆，作出交线圆的Y向极值大值点，此点为驾驶员最右肘心点，以肘心点为球心以代表肘半径径45mm画出肘球。

图3 转向过程最右肘位包络

以上是求出了手握方向盘最右点最右肘特征球，利用此方法，可分别求出手握方向盘从最右点向下转向过程中，各最右肘位肘心球，做出肘心球包络体最右外侧包络线，在包络线上找出肘最右点距R点X向76mm，Y向371mm，Z向372mm；找出肘Z向最低点距R点X向87.5mm，Y向223mm，Z向268.7mm，见图3。

2.2 95%SAE人体-转向时右侧肘部最下肘位包络

使用2.1条方法可求得转向过程各上臂球（半径300mm）与下臂球（半径348mm）交线，在各交线上找到Z向极小值肘心位，画出各肘心球体（半径45mm）可得肘球包络，做出包络最外边缘包络线，测量包络线Y向最右侧点距R点X向61.3mm，Y向232.7mm，Z向267.6mm；包络线Z向最低点距R点X向11.3mm，Y向127.1mm，Z向164mm，见图4。

图4 转向过程最下肘位包络

以上分析我们得到了转向过程中肘部的特征包络，如果要确定扶手箱的高度还需要考虑扶手箱Y向位置，在本例中我们假定的R点距扶手箱横向距离为300mm。

在三维建模中做出距R点右侧300mm的Y平面，找出此平面与图3、图4中线的最低交点，测出此交点距R点的距离X向74.1mm，Z向285.5mm，见图5， 285.5mm就是设定侧向距R点300mm的扶手箱在转向时不碰肘的最高度值。

图5 转向时与设定副仪表台相碰最下肘位

2.3 95%SAE人体-静态坐姿体息肘最低位

做距R点右侧距离300 Y平行平面，做出此平面与95%上臂球（半径300mm）交线，做出人体驱干线在此面上的投影，求出躯干投影线与上臂球交线的下交点，此交点就是静态休息时驾驶员肘心位，以此为球心以半径45mm画出肘球，求出肘球面Z向下极值点，测量下极值点距R点X向75.5mm，Y向300mm，Z向高度为142mm，142mm高度就是扶手箱在主驾静态休息放肘的理论高度,扶手箱高度距R点Z向设计不应低于142mm，见图6。

图6 静态休息时设定肘心位

从以上的结果可得，对于满足95% 人体设计的驾驶位，扶手箱设计高度最低不低于142mm，最高不高于转向碰肘的高度285.5mm。

3 50%及5% SAE人体肘包络

利用座椅轨迹线及适宜线可求出50%及5%人体H点，采用2的方法分别做出50%及5%人体转向、静态休息时肘特征球包络及外侧包络线，做出距H点右侧Y向300距离平面，分别做出平面与包络线交点及静态休息肘球下侧点，测量各特征点距各自人体H点距离及距设计95%人体R点的距离，见表2。

表2 距H点Y向300mm最低肘位及与R点距离

4 扶手箱设计边界尺寸

结合以上三种人体肘部转向及静态休息时最低肘位及距设计人体R点关系，本例扶手箱高度距R点不低于152.7mm，最高不能高于252.5mm。

对于扶手箱长度X方向最长满足距离设计R点前方140.7+45=185.7mm（参考表3最前的5%人体），来满足5%人体肘部得以充分支撑；后方距离R点后46+45=91mm（参考最后的95%人体），来满足95%人体肘部得以充分支撑，具体车型扶手箱的长度确定可按造型需求进行适当加长或缩短。

[1] SAEJ833人体尺寸（修订本）.

Research Of Design For Armrest Boundary

Chen Xiaoying

（Great Wall Motor Company Limited, HeiBei Automobile Technology Research Center, Hebei Baoding 071000）

There are many cars design armrests for drivers to pursue comfort at the front row center panel. This article will research the drive, s elbow positions when the driver is steering or have a rest. Then we can gain the armrest boundary of center panel and export it to the next partment.

armrest; body; R-point

B

1671-7988(2018)16-122-03

U463.7

B

1671-7988(2018)16-122-03

CLC NO.: U463.7

陈晓英，就职于长城汽车股份有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.16.044