汽车人机工程设计要点.ppt

5.2.2 汽车座椅设计 2. 座椅的动态参数设计 座椅的动态特性是指座椅缓冲和衰减外界传递过来的振动和冲击的能力 座椅要能够有效衰减车身传来的冲击和振动 人—座椅—环境组成的系统应避免发生共振 人对垂直振动最敏感的频率范围为4~8Hz，对水平振动最敏感的频率范围为1~2Hz 座椅动态参数设计就是合理选择动态参数，力图减小传至人体的振动加速度，并避免传递人最敏感的频率 * 5.2.2 汽车座椅设计 2. 座椅的动态参数设计 座椅减振系统主要包括座垫和减振装置 人—座椅—车身组成的垂直振动模型参见图。将人体等效为一个集中质量mh。座椅质量为ms * 5.2.2 汽车座椅设计 2. 座椅的动态参数设计 人—座椅—车身系统振动方程 假设系统阻尼力大小与速度成正比。应用拉格朗日法，建立系统振动的微分方程为 写成矩阵形式 * 5.2.2 汽车座椅设计 2. 座椅的动态参数设计 人—座椅—车身系统固有频率 系统无阻尼自由振动微分方程为 求得系统固有频率为 * 5.2.2 汽车座椅设计 2. 座椅的动态参数设计 人—座椅—车身系统固有频率 从系统无阻尼自由振动固有频率表达式中可见： 随着座垫和减振机构弹簧刚度的增加，固有频率也增大；而座椅质量的增加会使固有频率降低 系统低阶固有频率与人体、周围结构和部件的固有频率接近，设计时应保证系统无阻尼自由振动固有频率与人体敏感频率和车身振动频率错开，保证人体的舒适性，并避免与车身共振 * 5.2.2 汽车座椅设计 2. 座椅的动态参数设计 人—座椅—车身系统幅频特性 系统的阻抗矩阵为 设系统所受激励为 考虑谐波激励 * 5.2.2 汽车座椅设计 2. 座椅的动态参数设计 人—座椅—车身系统幅频特性 系统的响应包括瞬态响应和稳态响应两部分。瞬态响应很快被衰减掉 系统的稳态响应为 ，代入系统微分方程，得到 * 5.2.2 汽车座椅设计 2. 座椅的动态参数设计 人—座椅—车身系统幅频特性 则有 因为原系统所受的激励 并且 ， ， * 5.2.2 汽车座椅设计 2. 座椅的动态参数设计 人—座椅—车身系统幅频特性 则有 即 ， * 5.2.2 汽车座椅设计 2. 座椅的动态参数设计 人—座椅—车身系统幅频特性 则可求得人体的响应振幅 * 5.2.2 汽车座椅设计 2. 座椅的动态参数设计 人—座椅—车身系统幅频特性 所以，系统的频率特性可求得，即 * 5.2.2 汽车座椅设计 2. 座椅的动态参数设计 人—座椅—车身系统幅频特性 则系统幅频特性为 * 5.2.2 汽车座椅设计 2. 座椅的动态参数设计 人—座椅—车身系统幅频特性 系统幅频特性描述的是系统稳态响应的幅值与输入信号幅值之比，表示系统对不同频率输入信号在稳态时的放大特性，即位移传递率，是输入信号频率的函数 对于本系统，其幅频特性受到座垫和减振装置的刚度和阻尼，以及座椅质量的影响 * 5.2.2 汽车座椅设计 2. 座椅的动态参数设计 人—座椅—车身系统幅频特性 增大座垫和减振机构阻尼，能够有效衰减来自车身地板的振动；但过大的阻尼，则对于稍高频率的作用却相反，对振动的衰减性能变差 * 座垫阻尼的影响 减振机构阻尼的影响 5.1.2 驾驶员人机工程学性能优化 9.动态视野分析 前风窗玻璃下缘低利于扩大前视野。但下缘过低，汽车高速行驶时，会导致驾驶员恐慌和发晕，这是由于视角速度过大的缘故 * 5.1.2 驾驶员人机工程学性能优化 9.动态视野分析 视角速度的定义 式中ω为视角速度；θ、φ分别为视线角度 * 5.1.2 驾驶员人机工程学性能优化 9.动态视野分析 当y=0时，θ=0，上式简化为 讨论 若视点h高度不变，车速v越高，则视角速度越大 距离x越小，视角速度也越大 其它条件相同时，前风窗玻璃下缘越低，则距离x越小，视角速度越大 * 5.1.2 驾驶员人机工程学性能优化 9.动态视野分析 经过实验认为： ω≤ 2rad/s为舒适的驾驶视野范围 2< ω<4rad/s为不舒适的驾驶视野范围 ω>4rad/s为具有恐怖感的驾驶视野范围 * 5.1.2 驾驶员人机工程学性能优化 10.其它分析 在详细设计阶段，还能够进行其它与乘员舒适和安全相关的分析，例如：振动和噪声、碰撞安全性、安全带适应性等。鉴于这些问题专业性强，已经形成专门的研究领域，这里不做详细介绍 人机工程学不仅在汽车设计中需要考虑乘员的各项要求，还要考虑汽车生产、装配和使用中