作品包括：

Word设计说明书1份，约30000字

任务书一份

开题报告一份

外文翻译一份

CAD版本图纸，共3张

Catia三维图一套

摘要

本文基于人机工程学和虚拟设计理论，对选定车型的汽车驾驶室进行虚拟设计与人机评价，以期缩短驾驶室设计周期和减轻驾驶员驾驶过程中的疲劳程度。首先利用CATIA软件进行汽车驾驶室内各部件的建模与装配，再利用ANSYS软件对汽车座椅骨架进行模态分析，通过对振型与共振频率的分析，验证所设计的汽车驾驶室的动态舒适性，最后在CATIA人机工程学设计与分析平台对坐姿舒适性、视野与手伸及范围进行了校核，其中坐姿舒适性包括角度校核与快速上肢评价。主要进行的工作如下所示：

（1）对相关的虚拟设计理论进行了深入了解和学习，确定本次设计中所要采用的虚拟设计方法与形式，基本完成对汽车驾驶室设计形成初步构想。

（2）掌握汽车驾驶室设计中要用到的人机工程学理论和布置工具，以期为驾驶室内各部件的布置设计奠定理论基础。

（3）根据国家及行业相关标准，结合虚拟设计理论和人机工程学理论，依次对驾驶室内的踏板、座椅、转向盘、仪表盘、A柱以及汽车顶盖进行布置设计并利用CATIA软件建立三维模型。

（4）根据座椅模型对座椅骨架模型进行构建，并针对座椅骨架模型进行模态分析，得出其6阶振型和共振频率，将共振频率与路面激励频率和人体敏感频率进行分析比较，预测汽车驾驶室的动态舒适性。

（5）在CATIA人机工程学设计与分析平台中分别对坐姿舒适性、视野及手伸范围进行评价，其中坐姿舒适性是先校核驾驶员各关节角度是否位于舒适坐姿下的角度范围内，再使用快速上肢评价功能对人体模型进行评价打分。视野和手伸及范围采用的是直接建立再确定其是否符合基于人机工程学的设计要求。

本文研究的虚拟设计方法能大幅度缩短汽车驾驶室的设计周期、降低设计成本；人机工程学理论则是能减轻驾驶员驾驶过程中的疲劳程度，让人机结合得更为彻底，保证车辆安全行驶；模态分析的加入，保证了驾驶室动态舒适性，减轻驾驶员因车辆振动引起的不舒适感。

关键词：虚拟设计 人机工程学 汽车驾驶室 模态分析 人机评价

目录

第1章 绪论    1

1.1 虚拟设计    1

1.1.1虚拟设计概述    1

1.1.2虚拟设计方法    2

1.2人机工程学概述    3

1.3研究的目的及意义    4

1.4国内外研究现状及发展前景分析    4

1.4.1国内外研究现状分析    5

1.4.2发展前景分析    5

1.5    研究内容    6

1.6本章小结    6

第2章 汽车驾驶室人机工程设计理论与布置工具    7

2.1人体模型    7

2.2 H点设计方法    7

2.2.1 H点概述    8

2.2.2 H点行程    9

2.3 眼椭圆    11

2.3.1眼椭圆概述    11

2.3.2眼椭圆尺寸及定位    11

2.3.3眼椭圆的应用方法    13

2.4头廓包络    13

2.5驾驶员手伸及界面    15

2.6本章小结    16

第3章 汽车驾驶室三维模型的建立    17

3.1 H点行程及R点设计    17

3.2 踏板设计    18

3.2.1 踏板布置形式的确定    19

3.2.2 踏板尺寸及位置的确定    19

3.3驾驶员座椅的布置设计    20

3.3.1座椅的主要设计参数    20

3.3.2人体模型尺寸测量    21

3.3.3座椅参数确定    22

3.4 转向盘的布置及设计    23

3.4.1 轮辐形状的选择    24

3.4.2 转向盘直径与轮缘截面的确定    24

3.4.3转向盘倾角的确定    24

3.4.4 转向盘中心位置的确定    25

3.5 仪表板布置设计    26

3.5.1 眼椭圆尺寸及位置的确定    26

3.5.2 仪表板主断面布置设计    27

3.5.3仪表板区域划分    29

3.5.4副仪表板的布置设计    30

3.6 驾驶室其他部件的布置与设计    31

3.6.1 A柱的布置    31

3.6.2顶盖的布置设计    32

3.7本章小结    33

第4章 汽车座椅的模态分析    34

4.1 汽车座椅模态分析理论    34

4.1.1计算模态分析理论    34

4.2汽车座椅骨架概述    35

4.2.1 靠背骨架    35

4.2.2 坐垫骨架    36

4.2.3 座椅角度调节器    37

4.3 汽车座椅骨架几何建模与简化    37

4.4 汽车座椅骨架模态分析    38

4.4.1 几何处理    38

4.4.2 材料属性    39

4.4.3 连接与约束关系的简化    39

4.4.4 网格划分    39

4.4.5 阶数的选择    40

4.4.6 模态分析结果    40

4.5 本章小结    42

第5章 汽车驾驶室人机工程学仿真分析    43

5.1 人机工程学仿真分析概述    43

5.2 坐姿舒适性检验    44

5.2 驾驶室视野与手触及界面检验    47

5.3 本章小结    48

第6章 结论及展望    49

6.1 论文总结    49

6.2 工作展望    49

参考文献    50

致  谢    52

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