汽车研发:仪表板的设计、开发方法和流程全解析!

漫谈君 汽车大漫谈 2017-11-13

漫谈君:专注分享最燃的汽车研发技术!

仪表板如衣服,既要实用,又要美观,就像下面这位的美女的衣服,即时尚大方,又突显身材,还得体不爆露。话说好身材是有方法的,今天漫谈君发现上海有一个可以免费练泰拳的地方—泰技林(点击即可了解详情),好功夫、好身材,需要千锤百炼,仪表板也是,要想功能齐全,还得颜值高,需要设计狮和攻城狮虐自己千百遍!



今天

漫谈君就和大家聊一聊

仪表板的设计、开发方法和流程


仪表板总成是汽车内饰件中最重要的组成部分,也是车内最引人注目的部分,在行车过程中,为驾驶员方便、安全地提供各种信息与数据,仪表板的造型设计也体现了汽车的个性,可以将其作为衡量不同生产厂家的工艺水平与艺术风格的标准之一。



一、仪表板的定义

仪表板是指驾驶室中安装各种指示仪表和点火开关等的一个总成,汽车内饰中最关键的零部件之一,位于前排座椅和前风窗玻璃之间,通常为薄壁大跨度曲面零件。它装在仪表嵌板上,或者作为附件装在转向管柱上。仪表板总成好似一扇窗户,随时反映车子内部机器的运行状态。同时它又是部分设备的控制中心和被装饰的对象,是驾驶室内最引人注目的部件。仪表板总成既有技术的功能又有艺术的功能,是整车风格的代表之一。




二、仪表板的作用

1、集舒适,功能,安全,美观于一身,已成为彰显各种文化的载体;

2、仪表板充当了汽车操纵中心,其上部有各种仪表及操纵开关,是汽车操纵显示的集中部分,是各种功能集成的载体。



三、仪表板的组成




四、仪表板的分类


1、安全性能

1)无气囊仪表板



2)带气囊仪表板


2、成型工艺

1)硬质注塑仪表板

仪表板直接用注塑机把处于熔融状态的塑料粒子推注到模具里,保压冷却后直接装配成样件的仪表板总类。


             

2)软质包覆仪表板

在注塑成骨架后,表面包覆一层表皮。使其舒适性大大增强。同时在骨架和表皮之间填充聚氨酯泡沫或表皮的背面直接附带一层泡沫,大幅提高触感,从而提高整车的档次。




三、仪表板的设计特点及要求

仪表板是汽车操纵显示的集中部分,其上有各种仪表及操纵开关,是汽车操纵中心。设计好的仪表板能使驾驶员感到方便、舒适;反之,有可能影响驾驶员和乘员的安全。仪表板设计已成为汽车车身设计的一个重要组成部分。

1、产品设计特点


2、设计要求

1)要体现功能性,并通过造型将结构的内在美与外形美结合起来;

2)要体现装饰性,外形美的仪表板给人第一眼的印象是安全、舒适、恬静、愉快,给人以美好而积极的作用;

3)汽车外部造型、其它饰件相呼应做到整体感强,达到内外统一;

4)仪表板的布局应主次分明、功能醒目,做到系统、简练、有层次、有起伏感;

5)附件的造型应相互协调、配套。


3、功能要求

1)有足够的强度、刚度,能够承受仪表、管路和杂物等负荷,能抵抗一定的冲击;

2)有良好的尺寸稳定性,在太阳光辐射和发动机余热的高温下,不变形、不失效、不影响各仪表的精确度;

3)有良好的装饰性,反光度低、格调优雅,给人以宁静舒适的感觉;

4)耐久性好、耐冷热、耐冲击、耐光照、使用寿命10年以上;

5)制造仪表板的主要原料与辅助材料均不得含镉等对人体有害的物质;

6)不允许滋生使玻璃变模糊的挥发物,耐汽柴油和汗液的腐蚀;

7)软质表皮在常温下破损是,应是韧性断裂,即要求制品破损时不允许出现尖锐角。



四、仪表板开发流程




五、概念设计

根据车辆的市场、价格、客户定位,参考对标车及车辆主题定义,设计师根据自己的理解和创意设计出大体方向,准备几套方案,进行评审。


六、效果图制作

在评审之后,初步选定几套方案,由设计师进行细节设计,并进行着色,设计出仪表板的细节效果,用于评审。



七、总体设计与初步定义

1)初步检查和校核仪表板总成的功能完善性、可制造性与维修性,各功能零部件的分块方法;

2)初步确定仪表板总成的结构形式、制造材料、加工制造工艺、拔模方向等关键参数; 

3)定义仪表板总成及部件的安装方式和安装顺序; 

4)初步定义各部件之间的安装位置和安装截面图(Master Section); 

5)初步定义仪表板总成的各位置的间隙。



八、油泥模型制作

1、油泥模型

根据整车总布置的技术要求和周围的边界条件,参考相应的样件,并按造型师的设计意图,来制作仪表板总成的油泥模型。在制作油泥模型时,应考虑以下因素: 

1)符合人机工程学的要求,保证其安全性、舒适性; 

2)充分考虑到人的各种习惯,保证各种开关、按钮等控制件的操作方便性; 

3)布置在仪表板总成上的各种仪表具有良好的视野性; 

4)造型美观大方、有特色,但必须与整车风格协调一致; 

5)结构优化,便于加工制造与维修; 

6)仪表设备功能齐全、先进与完善; 

7)借鉴相关车型仪表板造型的成功经验。



2、油泥模型测量与数据处理

1)确定测量方案,利用照相测量法提取油泥模型表面数据,利用三坐标测量机测取孔位数据等; 

2)对测量数据进行编辑处理,生成CAD系统能够接受的数据格式如ASC、STL等); 

3)把测量数据输入CAD系统,进行点云编辑处理点云数据过滤、点云数据的色彩渲染、点云数据的剖切),以获得建模所需的最佳数据; 

4)把处理好的数据匹配到车身整车坐标系中,以便与周围的汽车零部件的数模进行整体匹配处理。




九、仪表板特征造型

确定仪表板主体结构、各种仪表、装饰面板、操纵手柄、通风口、杂货箱、烟灰盒等造型及功能。



十、表面数字化

1、Class-A曲面初步设计

快速构造出仪表板总成的基本三维模型,以满足各种数据检查的需要以及为曲面精细调整作准备。在该阶段不需要过多的考虑曲面质量的好坏,重要的是将形成的三维数据用于对功能性检查与供暖、换气、空调系统的协调,与方向机构和安装结构的协调,与ABS及电器装置的协调等)、曲面分块方案和可制造性的检查、各种运动部件的机构和人机检查等工作。在曲面初步设计阶段,主体曲面一般先采用一个阶数较小的曲面进行拟合,一般是4x4阶曲面,这样就能较容易地调整出一个较为近似的曲面,它的基本特征是拟合精度不是太高(在允许的误差范围内),曲面光顺性要求不高,但曲面分块要合理;曲面的细节部位可简化处理。 



2、Class-A曲面精细设计

对主体曲面进行精细调整(曲面的修改、网格优化、匹配处理等),使之符合Class-A的技术要求,关键圆角符合曲率连续要求,并对细节曲面进行详细设计。在曲面精细设计阶段,如4x4阶曲面不能很好地拟合点云数据,则采用提高曲面阶数的方法,来提高曲面的拟合精度。但随着曲面阶数的增加,会给曲面的调整带来许多困难和增加许多调整曲面的工作量。一般的Class-A曲面的阶数是6x6阶,最多不超过8x8阶。理由是6x6阶的曲面一般能对曲面进行较好的拟合,可以满足曲面拟合精度要求与周围曲面的匹配精度曲率连续要求,而且也不会对曲面调整带来许多困难与工作量;曲面精细调整时,有必要把曲面上所有的横向、纵向控制网格线投影到平面上汽车设计工程中常常以25、50、100mm为间隔的等距平面,以生成高质量的曲面;单个曲面精细调整后,还应对相邻曲面进行匹配处理,以生成曲率连续的曲面组。 



3、曲面品质评价

1)利用CATIA-V5的各种曲面检查功能来检验所生成曲面的质量,如利用斑马线检查功能、断面线曲率图检查功能来判断曲面曲率的分布情况;

2)利用曲面间连接性检查功能来判断曲面间的连接性情况(如点连续、切矢连续、曲率连续等);

3)利用曲面拟合精度检查功能来判断生成曲面与点云数据的误差分布情况;

4)利用拔模角分析功能来判断所生成零件模型的制造工艺性情况等。




十一、曲面重构

利用三坐标测量仪测得的仪表板点云数据,经数据处理,轮廓特征线提取,利用产品表面的散乱点数据通过插值或者拟合,构建出产品原型。将曲面片拟合,生成整个曲面,再将生成的曲面进行整体曲面评价,使曲面符合光顺准则,以保证曲面的光顺,最终形成完整的曲面模型,完成曲面重构。




十二、三维结构设计

仪表板总成结构和特征设计是对仪表板总成,以及中控显示屏、各种仪表、操纵手柄、通风口、杂货箱、点烟器等设备而进行的设计工作。 


1、中控显示屏

国内汽车的中控屏也被特斯拉所传染,除了传统的音响和收音机之外,还加入了导航、视频以及一些更加时髦的功能。一些高端车型更是将车辆的诸多功能调节选项都安装在了这块中控大屏中,驾驶模式、油门响应、空调等许多功能都需要通过这块屏幕来执行。



中控屏的设计主要从以下几方面考虑:


1)先进性

一般采用超窄边液晶拼接显示技术,增大屏幕分辨率;

2)高可靠性

高档车上一般采用汽车用工业级液晶显示单元,应满足7*24小时,365天连续

3)运行的需求

4)低故障性

具有自动调节屏亮度,紧急断电功能等;

5)经济性

拼接单元具有内部图像处理功能,同时能实现高频的显示拼接;

6)易安装维护

现在汽车中控屏趋势越来越采用内嵌式,但无论式内嵌还是外接式,显示单元都需考虑采用模块化结构,并具有可插拔部件。


2、主题结构设计

根据仪表板的初步定义以及Class-A曲面数据,完成仪表板主题的详细设计,定义仪表板的厚度、接口方案,并协同工艺人员进行最终的检查。 



3、安放仪表组合设计

仪表组合需要随时提供关于汽车各方面的信息与数据,同时还起装饰作用。这些仪表组合必须布置在司机的正常视野范围内,以满足司机的正常驾驶要求。根据所选用的仪表组合的外形与尺寸设计安装仪表组合的内孔形状与尺寸,并确定其安装和维护方式。 


4、通风口设计

仪表板上的附设通风口是保持车内空气新鲜、氧气充足的主要部件之一。一般为圆形或方形的格栅,可以根据需要,上下、左右调整通风方向。该项工作需要同专业人员进行协调。




十三、早期分析

仪表板是汽车内饰中结构最为复杂,零部件数量最多的总成零件,由于其处于车内的高可见区域,除了要满足多种功能性要求,还涉及到许多安全法规的要求。在设计工程师完成初步的设计后,可以进行虚拟的产品试验,检验零件强度,刚度等是否达到目标值。

1、模态分析

辆在正常行驶过程中,由于受到发动机以及地面激励的作用,仪表板总成各个部件处于完全振动状态。如果刚度不合理,将直接影响仪表板总成的可靠性和NVH 特性等关键性指标。因此仪表板设计应保证合理的振动特性,以避免在使用过程中与车身各大总成产生共振。模态分析可以快速检验仪表板总成的振动特性是否满足要求。



2、头部碰撞分析

汽车在正面碰撞和紧急制动时,容易造成乘员头部和汽车仪表板的碰撞,使头部受到严重损伤。因此,开发安全的驾驶室内饰组件,研究人的头部在碰撞中的机械响应特性,对仪表板的改进设计具有重要的意义。头部碰撞分析所使用的有限元模型是在模态分析的基础上,添加球头模型(质量 6.8 kg,直径165 mm),并且添加材料的塑性特性曲线。根据GB 11552—1999的规定,在头碰区域内选取10个位置作为球头模型撞击点。标准规定在头部碰撞区域内,速度为24.1 km/h钢球撞击仪表板之后减速度超过80 g的持续时间不能超过3 ms。




十四、RP件制作

汽车仪表板快速成型工艺是汽车快速成型工艺中最复杂的成型之一,仪表板内的电路和线路非常多,表面质量要求很高,在汽车内饰件中所占的位置重要,样件试制的价格自然高。 汽车仪表板RP件制作工艺如下: 

1、原型

CNC加工,材料为ABS板材;

2、模具

A面特征为环氧树脂模具,B面结构为硅胶模具;

3、注型

真空注型,材料为PU树脂Hei-cast8150(类ABS材料);

4、后处理

喷砂\喷漆\包覆\镀膜;

5、检测

工装治具拼接,三坐标测量;

6、精度控制

7、原型件

主定位孔±0.3mm/1000mm,一般安装孔±0.5mm/1000mm,其它尺寸±1.0mm/1000mm。    

8、注型件

主定位孔±0.5mm/1000mm,一般安装孔±0.8mm/1000mm,其它尺寸±1.5mm/1000mm。




十五、主体零件详细设计

1、仪表板本体结构设计

在完成仪表板总体布置并完成外形曲面设计后,我们得到了完整的仪表板本体曲面、各特征外形曲面以及他们之间的分界线,这是我们进行下一步设计工作、工艺分析和结构分析的基础。 

仪表板本体是仪表板总成中最大的零件,直接安装到车体上,又是所有其他安装件如各种仪表、操纵手柄、通风装置的安装基础,它的设计与制造质量直接影响到仪表板总成的装配工艺性与使用性能。首先根据仪表板的造型风格特点及车型的市场定位,确定仪表板本体的设计结构与工艺方案。一般低档轿车或吉普车的仪表板本体采用整体注塑成型仪表板,材料选用PP复合材料、ASG及改性PPO材料。整体注塑成型可以充分发挥其一次成型复杂形状的特点,减少零件的数量,结构设计自由度大,工艺简单,生产效率高,成本低等。根据结构安装的需要和强度、刚度的要求,可以采用冲压件、焊接支架等进行支撑、加强或与车体结构进行连接等。进行结构设计时应首先满足使用功能要求,与车体连接简单可靠,各种安装件安装时的可接近性好,不应采用安装后破坏整体外观的连接方式。由于许多安装件并不是固定的,因此要在结构设计之前就应开始运动部件机构设计,充分考虑运动部件的机构性能及其协调性。在进行结构设计的同时还应充分考虑其制造工艺性,进行充分的工艺分析,有条件的情况下应与制造方充分协商产品的工艺性能。 

中高档轿车或吉普车的仪表板多采用软化结构,主要包括三部分:骨架、中间发泡层和表面蒙皮。将蒙皮埋入镶嵌物中,再注入发泡剂进行发泡成型,形成局部骨架结构,将其固定在仪表板横梁及支架上。 



骨架材料主要有如下几种:钢板冲压件、树脂注塑件、纤维板等;树脂注塑件采用PP复合材料、ABS树脂、ASG及改性PPO材料。表面蒙皮材料采用聚氯乙烯PVC)材料制成的人造皮革、真皮、PVC干粉等,蒙皮成形可采用真空成形和搪塑成形工艺。搪塑成形工艺具有表皮纹理逼真,厚度均匀,造型自由度大等特点。中间发泡层采用半硬质聚氨脂PUR)材料,它采用发泡工艺来完成,发泡成型可以得到柔软、有质感的仪表板。 

在进行仪表板本体结构设计的同时,实际上也就开始了各种安装件的结构设计、机构设计和工艺分析等过程。仪表板上的安装件很多,除仪表、操纵件外,还有音响、收放机、CD机等电气元件,杂货箱、烟灰盒、通风口、安全气囊、卫星导航系统等零部件。为了安装这些零部件,必须在仪表板本体上设计出安装这些零部件的结构与机构;同时还要设计出把仪表板总成安装到车体上的结构。在结构设计过程中,要充分考虑到使用功能性、安装方便性、制造工艺性等要求。 


2、仪表组合设计

仪表组合是整车仪表板中非常重要的零部件,它向司机随时提供关于汽车各方面的信息与数据,同时还起装饰作用。目前汽车仪表趋向于把各种功能仪表及报警灯设计成整体的一个组合仪表。主要仪表有行车速度表、发动机转速表、燃油表、机油压力表、冷却液温度表、电流表、行车里程表。有些仪表还设有变速档位指示、计时钟、环境温度表、路面倾斜表和地面高度表等等。警报信号与工作指示灯系统有:危险警报信号指示灯、机油压力警报灯、各种故障警报灯、手制动工作指示灯、左右转向指示灯、发动机冷却液高温警报灯、机油压力警报灯、制动块磨损警报灯等。在仪表组合中一般还有仪表照明灯,便于夜间行车司机观察仪表。随着电子事业的发展,越来越多的电子精良设备被采用。 



3、自然通风口设计

仪表板上的附设通风口是保持车内空气新鲜、氧气充足的主要部件之一。一般为圆形或方形的格栅,可以根据需要,上下、左右调整进风方向。一般通风口有多个,前部有暖风口,后部有暖风和冷风口,侧面有吹门窗的出口,下部有暖风吹脚风口。 



十六、装配设计

仪表板总成装配设计是指把仪表板总成的所有零部件,按他们之间的装配关系要求,组装在一起,以满足仪表板总成的总体功能要求。在仪表板总成装配设计阶段,主要考虑所采用的装配关系是否满足功能要求,装配工艺性如何等。

为了满足上述要求,我们可以利用CATIA-V5的强大电子样车DMU)技术,来发现零、部件在装配过程中的所有装配性问题,以便使问题在实际制造前得到及时地解决。

如利用运动分析功能来分析运动部件在运动过程中,是否会产生运动干涉;利用拆装分析功能来分析部件的装配工艺性等;利用导航分析功能来分析部件的装配关系以及静态干涉等;利用人机工程学分析功能来分析驾驶员的视野性等。




十七、软模制作

在数据出来之后,依据数据进行软模开发与制作,在开发过程中对发现的问题进行记录、反馈和修改,并将样件生产出来。




十八、样件检验

产品工程师、SQE、质量检验工程师一起对样件进行检验,主要检验零件性能、质量、精度和数据匹配度,如有需要可进行三坐标扫面,与数据进行匹配,检查误差,并做出《样品检验报告》。



十九、产品试装及检验

样件检验合格后,依据工艺手册,在工艺的指导下,将所有零件进行匹配与装配,检验零件的工艺可行性、产品质量,装配完成后,做出试装、试验的结果验证及报告等。




二十、硬模制作

在工艺、性能、尺寸、质量都经过验证之后,在软模的基础上进行硬模开发,开发完成进行试生产,检验零件质量,出具检验报告,检验合格,硬模开发完成。



二十一、量产

硬模开发完成,对仪表板进行大批量生产,并投向市场。




二十二、仪表板设计注意事项

1、注意科学确定目视距离

仪表面板的布置方案应从目视距离和平面夹角两个方面两确定,其确定方案如图1所示:为了核算和确定仪表板与方向盘间的视野性,需要准确确定驾驶员眼睛的分布位置,即需要绘出眼椭圆。我国在汽车仪表板设计过程中,其目视距离最大值为711mm,最合适距离为550mm;根据中国人身材特点,我国汽车仪表板的目视距离应有效控制在460mm到710mm较为适应,其中550mm为仪表板目视距离最佳值。上述值只是理论计算分析值,具体还应考虑驾驶习惯、车内装饰等相关因素。 



2、科学确定仪表板的平面夹角

仪表板在设计中,其上分布的所有功能仪表的可视程度均需要得到有效满足,不能被方向盘等物体遮挡,即:视角(仪表平面中心点与眼椭圆中心点的连线与仪表板表面的夹角)应符合90°的指标要求;驾驶员视线与仪表板水平面的夹角应控制在30°以内,且仪表板平面与铅垂平面间的夹角以10°为最佳。 



3、注重仪表板盲区以及仪表罩

在进行仪表的优化布设过程中,应充分考虑仪表板盲区问题,并将重要仪表布设在驾驶员最容易看到且看得准确的位置。在准确确定汽车仪表板的盲区后,要根据计算盲区的大小和位置来合理优化调整仪表、显示装置等功能单元的布设,以便驾驶员在高速行车过程中能够快速准确的看到仪表及显示装置的数据和信息提示。 

仪表面罩即防止灰尘等杂志进入仪表板内部的外部玻璃护罩。在仪表板整体优化设计过程中,合理地布设仪表面罩的空间位置和外观形状,则可以有效避免炫目光线(进入车内的外部反射光线、内部仪表自身发出的光线)对驾驶人员的干扰。为避免炫目光线的干扰,通常采用直立结构来设计仪表面罩。另外,通过将仪表面罩设计成为内凹曲面的外观来避免仪表板出现大面积反射光干扰。 



4、组合仪表罩及操纵按钮的优化设计

组合仪表罩布置的优化设计,仪表板在整体优化布设过程中,在已确定组合仪表罩的高度后,应通过合理结构布局优化确保其不超过下视角(5°)的边界指标要求,这样可以利用仪表罩自身高度来合理确定组合仪表罩的上边界,以确保驾驶员能够便捷准确的观察仪表板上的相关行驶数据信息。操纵按钮布置的优化设计。操纵按钮布置应按照各种按钮使用频率来确定按钮的布设位置,尤其应将常用的按钮布设在手伸及界面内,将使用较少的按钮布设在手可伸及的地方,以确保按钮操控的便捷可靠性。



二十三、仪表板的人机工程

人机工程是研究人和机器相互关系和相互作用的学科,立足与人,已优化人、机、环境三者之间的关系。汽车如果要上市,首先必须满足各种法规要求,包括头部碰撞、内部凸出物的校核、膝部保护等方面。其中国内又以三个标准为基础:GB11552、ECER21、FMVSS201.其中GB11552对等于ECER21,只是在局部做了微小修改。这几个法规国标对仪表板的头部碰撞区域、免疫区域、测试区域做出了清晰地解释


1、头部碰撞区域的确定

头部碰撞是指使用一个直径165cm的圆球模拟头部对仪表板表面进行撞击。根据圆球内的传感器所测得量的值来判断人体承受的伤害。按照GB11552的要求,通过一系列的YZ平面去切相切仪表板表面,在X向与YZ平面最向前的相切点,组成一条在仪表板上的曲线,即是仪表板水平线,水平线上面的区域即头部碰撞区域的下边界。头部碰撞区域上边界是从玻璃内表面往里100mm,得到另一曲线即为头碰的上区域。

头碰区域内的免检区域,在汽车行驶发生碰撞时,由于主驾驶的前侧有方向盘阻挡,且方向盘上存在安全气囊,所以头部无法碰撞到仪表盘。根据GB11552的规定,在此区域把方向盘的外边缘往外扩127mm,再投影在仪表上。由于方向盘是有两个极限,所以投影出的图形为非规则形状

按国标的要求,副驾驶侧的头部撞击区域界定主要存在两个区域,一个是头部碰撞的实验测试区域,一个是受门护板及立柱护板的影响而确定的免检区域。首先确定头部碰区域:用直径165mm圆模拟静态球头,按照736mm和840mm两个极限状态模拟半径进行连续调节。在模拟时注意圆心在X方向存在127mm、Z方向存在19mm的变化,该球体与仪表板连续相交所得到的曲线,即为副驾驶侧的头部碰撞区域。其次确认免检区域:免检区域是指由于门护板和A柱护板的影响,球头模拟无法接触到的仪表板表面。由此也定出的测试区侧边界,大致是门护板和A柱护板的向里表面偏移82.5mm后与仪表盘的相交线。在这个区域中,测试设备以24.4km/h的速度撞击其表面,球头的减速度超过80G的持续时间不得超过3ms。


2、内部突出物的校核

按照国标要求,仪表板水平线以上的区域,头部能碰到的地方最小圆角半径大于3.2mm,设计时候要尽量设计成3.2mm以上;中间驾驶侧区域的电器按键最小圆角半径要求大于2.5mm,如果突出高度小于9.5,则更细致的要求在距离最高点2.5mm处存在2000mm²的横截面积。如果突出高度大于9.5mm,不仅要求距离最高点6.5mm处存在6500mm²的横截面积,而且要求运用378N的力撞击凸出按键,如果断裂后没有尖锐边角,且残余高度小于9.5mm才符合要求。如果凸出高度小于宽度的二分之一,则允许圆角半径大于0.5mm。

对于在仪表板水平线一下的区域,主要检查有没有尖锐的凸出物,防止腿部的伤害,一般要求厚度不得小于2.5mm,半径不得小于3.2mm。


3、膝部保护区域

一般规定位于仪表板水平线以下的区域为膝部碰撞区域,为了保证驾驶员的膝部安全,在膝部前方下护板内侧布置吸能块。驾驶员侧的膝部吸能块表面距离假人的膝盖距离一般不超过100mm;成员侧的吸能块表面距离50%假人的膝盖距离不得超过125mm;这两个值都是水平距离;仪表板设计时要充分考虑下部护板结构,要为乘员提供一个碰撞吸能的缓冲空间,且要有足够的腿部活动空间。

1)首先95%假人姿态

H点处于座椅行程的中间点,左腿在制动踏板处于自然状态时,得到一个人体姿态偏移假人小腿外轮廓线25mm,得到曲线A。



2)右腿在油门踏板上处于最大行程处,得到一个假人状态,偏移假人小腿外轮廓线25mm,得到曲线B;

3)其次50%假人姿态:H点处于座椅最靠前的位置K点,油门踏板处于最大行程处,得到一个假人姿态,向前移动假人小腿中心线67mm,得到曲线C;

4)以50%人体裸点为圆心,半径245作圆,与直线C交于点E;以95%人体裸点为圆心,半径499mm作圆,与直线C交于F点;曲线A与曲线B交于I;

5)最后过点E作直线C的垂线,与曲线B交于点Q;过F作直线C的垂线,与曲线A交于点G。点E、F、G、I、Q五个点所围成的图形即是膝部保护区域;与H点Y坐标为中心,向两侧拉伸250mm,即得到膝部吸能的原始数据;

为了更好的对乘员膝部进行保护,分析定义了碰撞点的位置,如图:




4、操纵件的布置区域

在设计过程中,操纵件的布置应首先考虑驾驶员的操纵方便性,所有与驾驶操纵有关的开关、机构应布置在驾驶员的坐姿可以轻松触及的范围内,常用的操作开关由前机盖开启手柄、油箱开启手柄、换挡手柄、手刹、杯托、后视镜调节开关、转向开关、空调开关等。


5、杯托的设计

杯托的设计,首先评价杯托对杯子的容纳性,但还要考虑驾驶时杯子不能倾斜或掉出;只有满足这两点才能说明人机工程设计的较为完善。杯子的尺寸如下表:



杯子的设计容积尽量要大,但是设计得如果过大,直径超过90mm,占用的空间就太大,且影响内饰的整体造型。因此一般设计目标是80mm,并且可以设计一些卡夹来固定杯子。使杯子在颠簸的过程中不失去稳定性,深度不宜过深,否则没取出不方便,考虑与便捷式圆筒烟灰缸的通用性,一般深度不超过70mm。



6、出风口的设计

1)空调出风口的两种结构形式

A、叶片式:通过叶片可以上下左右调节出风角度

B、旋钮式:通过旋转来调节出风角度

2)满足条件

出风口向上调节至最高点,要吹到驾驶员和乘员的眼点,向下调节至最低点,要吹到驾驶员和乘员的H点


7、手套箱校核

手套箱的开启手柄应首选布置在靠近驾驶员的一侧,根据“GB-10000 中国成年人人体尺寸”的尺寸要求,因大于45mm。

三个重点校核位置:关闭状态,半开状态,全开状态。

开启后的开口距离应该大于100mm,全开时不能与95%的假人的小腿有干涉。



二十四、总结

汽车仪表板作为汽车的主要部件,发挥着功能性、安全性,同时还具有装饰性。针对汽车仪表板的设计进行研究,对汽车仪表板设计者具有一定的参考意义。



说明:文中部分图片、信息来源于网络,

由漫谈君根据经验整理,仅供学习、交流!


点击左下方阅读原文,阅读《汽车研发:车身尺寸控制技术及方法!》




扫码加漫谈君微信号:

Autotechstudy,一起漫谈汽车技术!



欢迎扫码关注汽车大漫谈!

    本站仅按申请收录文章,版权归原作者所有
    如若侵权,请联系本站删除
    觉得不错,分享给更多人看到