汽車副儀表臺(tái)扶手箱設(shè)計(jì)邊界方法研究

陳曉英

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汽車副儀表臺(tái)扶手箱設(shè)計(jì)邊界方法研究

陳曉英

（長(zhǎng)城汽車股份有限公司，河北省汽車工程技術(shù)研究中心，河北 保定 071000）

目前很多乘用車在主駕右側(cè)的副儀表臺(tái)設(shè)置扶手箱，供駕駛員右臂肘依托臨時(shí)休息，文章用理論的方法來研究駕駛員肘部轉(zhuǎn)向姿態(tài)及肘部位置，找出具體車型肘支撐的副儀表臺(tái)扶手箱設(shè)計(jì)邊界，明確準(zhǔn)確的位置空間提供內(nèi)造型使用。

扶手箱；人體；R點(diǎn)

前言

目前很多乘用車型在主駕右側(cè)設(shè)置副儀表臺(tái)后部的扶手箱，供駕駛員臨時(shí)休息，本文用理論的方法來解決扶手箱的設(shè)計(jì)邊界，明確準(zhǔn)確的位置空間提供內(nèi)造型使用，減少造型與設(shè)計(jì)檢查反復(fù)次數(shù)。

圖1 副儀表臺(tái)扶手箱

1 設(shè)計(jì)模型建立

1.1 人體結(jié)構(gòu)尺寸

目前多數(shù)設(shè)計(jì)車型前排按不大于身高SAE95%人群進(jìn)行，相關(guān)尺寸見下表1：

表1 設(shè)計(jì)人體相關(guān)的尺寸

1.2 設(shè)計(jì)R點(diǎn)到撫手箱Y向間隙計(jì)算

以下舉例某車型座椅R點(diǎn)距右側(cè)扶手箱距300mm進(jìn)行方法演示，對(duì)于具體車型設(shè)計(jì)時(shí)此尺寸需由R點(diǎn)到座椅右側(cè)邊緣最大距離及座椅與副儀表臺(tái)扶手箱側(cè)向間隙推算得出。

1.3 人體驗(yàn)證-簡(jiǎn)化模型

簡(jiǎn)化模型：基于轉(zhuǎn)向手腕與小臂相對(duì)運(yùn)動(dòng)較小簡(jiǎn)化采用二者固在同一直線上（最大長(zhǎng)度，這樣做設(shè)計(jì)更加保守）來進(jìn)行左側(cè)肘部邊界查找，圖2為95%人體簡(jiǎn)化尺寸，其它人體模型簡(jiǎn)化類同。

圖2 二維人體模型及尺寸

1.4 整車坐標(biāo)平面及坐標(biāo)系定義

本文定義車輛縱向?qū)ΨQ面為Y0平面，通過前輪中心垂直Y平面的平面為X0平面，與X平面、Y平面垂直并通過較大面積地板平面的平面為Z0平面。車輛前后左右的敘述以駕駛員正常駕駛方位來定義。各坐標(biāo)平面的交線為坐標(biāo)軸線，X軸指向車輛后，前負(fù)后正。按右手法則定義Y軸及Z軸。

2 轉(zhuǎn)向時(shí)肘部位置

2.1 95%SAE人體-轉(zhuǎn)向時(shí)右側(cè)肘部最右肘位包絡(luò)

在三維數(shù)模中按設(shè)計(jì)硬點(diǎn)做出轉(zhuǎn)向盤中心及轉(zhuǎn)向盤外徑緣，用極值找出轉(zhuǎn)向盤圓Y向最右點(diǎn)即手握最右點(diǎn)，以此點(diǎn)為球心以348mm(手握點(diǎn)至肘點(diǎn)簡(jiǎn)化距離)為半徑畫球，求出球與上臂球（以人體肩點(diǎn)做出Y向肩寬線，長(zhǎng)376/2=188，畫出以肩寬線右端點(diǎn)為球心以上臂半徑300的球）交線圓，作出交線圓的Y向極值大值點(diǎn)，此點(diǎn)為駕駛員最右肘心點(diǎn)，以肘心點(diǎn)為球心以代表肘半徑徑45mm畫出肘球。

圖3 轉(zhuǎn)向過程最右肘位包絡(luò)

以上是求出了手握方向盤最右點(diǎn)最右肘特征球，利用此方法，可分別求出手握方向盤從最右點(diǎn)向下轉(zhuǎn)向過程中，各最右肘位肘心球，做出肘心球包絡(luò)體最右外側(cè)包絡(luò)線，在包絡(luò)線上找出肘最右點(diǎn)距R點(diǎn)X向76mm，Y向371mm，Z向372mm；找出肘Z向最低點(diǎn)距R點(diǎn)X向87.5mm，Y向223mm，Z向268.7mm，見圖3。

2.2 95%SAE人體-轉(zhuǎn)向時(shí)右側(cè)肘部最下肘位包絡(luò)

使用2.1條方法可求得轉(zhuǎn)向過程各上臂球（半徑300mm）與下臂球（半徑348mm）交線，在各交線上找到Z向極小值肘心位，畫出各肘心球體（半徑45mm）可得肘球包絡(luò)，做出包絡(luò)最外邊緣包絡(luò)線，測(cè)量包絡(luò)線Y向最右側(cè)點(diǎn)距R點(diǎn)X向61.3mm，Y向232.7mm，Z向267.6mm；包絡(luò)線Z向最低點(diǎn)距R點(diǎn)X向11.3mm，Y向127.1mm，Z向164mm，見圖4。

圖4 轉(zhuǎn)向過程最下肘位包絡(luò)

以上分析我們得到了轉(zhuǎn)向過程中肘部的特征包絡(luò)，如果要確定扶手箱的高度還需要考慮扶手箱Y向位置，在本例中我們假定的R點(diǎn)距扶手箱橫向距離為300mm。

在三維建模中做出距R點(diǎn)右側(cè)300mm的Y平面，找出此平面與圖3、圖4中線的最低交點(diǎn)，測(cè)出此交點(diǎn)距R點(diǎn)的距離X向74.1mm，Z向285.5mm，見圖5， 285.5mm就是設(shè)定側(cè)向距R點(diǎn)300mm的扶手箱在轉(zhuǎn)向時(shí)不碰肘的最高度值。

圖5 轉(zhuǎn)向時(shí)與設(shè)定副儀表臺(tái)相碰最下肘位

2.3 95%SAE人體-靜態(tài)坐姿體息肘最低位

做距R點(diǎn)右側(cè)距離300 Y平行平面，做出此平面與95%上臂球（半徑300mm）交線，做出人體驅(qū)干線在此面上的投影，求出軀干投影線與上臂球交線的下交點(diǎn)，此交點(diǎn)就是靜態(tài)休息時(shí)駕駛員肘心位，以此為球心以半徑45mm畫出肘球，求出肘球面Z向下極值點(diǎn)，測(cè)量下極值點(diǎn)距R點(diǎn)X向75.5mm，Y向300mm，Z向高度為142mm，142mm高度就是扶手箱在主駕靜態(tài)休息放肘的理論高度,扶手箱高度距R點(diǎn)Z向設(shè)計(jì)不應(yīng)低于142mm，見圖6。

圖6 靜態(tài)休息時(shí)設(shè)定肘心位

從以上的結(jié)果可得，對(duì)于滿足95% 人體設(shè)計(jì)的駕駛位，扶手箱設(shè)計(jì)高度最低不低于142mm，最高不高于轉(zhuǎn)向碰肘的高度285.5mm。

3 50%及5% SAE人體肘包絡(luò)

利用座椅軌跡線及適宜線可求出50%及5%人體H點(diǎn)，采用2的方法分別做出50%及5%人體轉(zhuǎn)向、靜態(tài)休息時(shí)肘特征球包絡(luò)及外側(cè)包絡(luò)線，做出距H點(diǎn)右側(cè)Y向300距離平面，分別做出平面與包絡(luò)線交點(diǎn)及靜態(tài)休息肘球下側(cè)點(diǎn)，測(cè)量各特征點(diǎn)距各自人體H點(diǎn)距離及距設(shè)計(jì)95%人體R點(diǎn)的距離，見表2。

表2 距H點(diǎn)Y向300mm最低肘位及與R點(diǎn)距離

4 扶手箱設(shè)計(jì)邊界尺寸

結(jié)合以上三種人體肘部轉(zhuǎn)向及靜態(tài)休息時(shí)最低肘位及距設(shè)計(jì)人體R點(diǎn)關(guān)系，本例扶手箱高度距R點(diǎn)不低于152.7mm，最高不能高于252.5mm。

對(duì)于扶手箱長(zhǎng)度X方向最長(zhǎng)滿足距離設(shè)計(jì)R點(diǎn)前方140.7+45=185.7mm（參考表3最前的5%人體），來滿足5%人體肘部得以充分支撐；后方距離R點(diǎn)后46+45=91mm（參考最后的95%人體），來滿足95%人體肘部得以充分支撐，具體車型扶手箱的長(zhǎng)度確定可按造型需求進(jìn)行適當(dāng)加長(zhǎng)或縮短。

[1] SAEJ833人體尺寸（修訂本）.

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

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U463.7

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CLC NO.: U463.7

陳曉英，就職于長(zhǎng)城汽車股份有限公司。

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