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1、车辆人机学课件车辆人机学课件第1页，本讲稿共15页n驾驶员眼睛位置测量数据的统计驾驶员眼睛位置测量数据的统计眼睛位置在前后、上下、左右三个方向分别服从正态分布。眼睛位置在前后、上下、左右三个方向分别服从正态分布。双变量的正态分布的等百分比线为一椭圆。双变量的正态分布的等百分比线为一椭圆。驾驶员左右眼睛位置的等百分比轮廓线在侧视图、俯视图、后视驾驶员左右眼睛位置的等百分比轮廓线在侧视图、俯视图、后视图上均为椭圆，是椭球的轮廓投影线。图上均为椭圆，是椭球的轮廓投影线。f(x)f(z)第2页，本讲稿共15页百分位视切比2-D 包含比(侧视图)3-D包含比90.0090.00%56.01%35.02%
2、95.0095.00%74.15%56.07%99.0099.00%93.32%85.60%99.9699.96%99.66%99.00%n眼椭圆的几何意义眼椭圆的几何意义视切比：视切比：含眼椭圆的切线一侧区域内的眼睛数与眼睛总数之比含眼椭圆的切线一侧区域内的眼睛数与眼睛总数之比。包含比：包含比：眼椭圆内包含的眼睛数与眼睛总数之比眼椭圆内包含的眼睛数与眼睛总数之比。第3页，本讲稿共15页3.2眼椭圆尺寸及眼椭圆在汽车内的位置眼椭圆尺寸及眼椭圆在汽车内的位置n影响眼椭圆尺寸及眼椭圆在车内位置的因素影响眼椭圆尺寸及眼椭圆在车内位置的因素车型车型A类车类车、B类车类车。驾驶员性别比例驾驶员性别比例（
3、男（男/女）女）：50/50、25/7575/25、任意。任意。座椅位置座椅位置（水平前后位置）（水平前后位置）可可调调、固定。、固定。百分位数百分位数第第95百分位、第百分位、第99百分位。百分位。人体尺寸人体尺寸（男、女的身高均值、身高标准差、坐高均值）（男、女的身高均值、身高标准差、坐高均值）美国人体尺寸、其他人体尺寸。美国人体尺寸、其他人体尺寸。座椅靠背角座椅靠背角 按按SAE标准，根据不同的上述因素，应采用不同的方法确定眼椭圆尺寸标准，根据不同的上述因素，应采用不同的方法确定眼椭圆尺寸及眼椭圆在车内位置，得到的结果亦不同。及眼椭圆在车内位置，得到的结果亦不同。第4页，本讲稿共15页n
4、A类汽车与类汽车与 B类汽车类汽车A类汽车：类汽车：通常包括小型乘用车、多功能车、皮卡车等通常包括小型乘用车、多功能车、皮卡车等。B类汽车：类汽车：通常包括载货汽车、大客车、多功能车（通常包括载货汽车、大客车、多功能车（MPV）。驾驶员工作空间尺寸尺寸范围A类汽车B类汽车座椅基准点到踵点的垂直高度(H30)127405 mm405530 mmH点高度调节量(TH23)050 mm0 mm座椅水平调节量(TL23)100 mm100 mm方向盘直径(W9)450 mm450560 mm躯干角(靠背角）(A40)540 1118 第5页，本讲稿共15页3.2.1 A类汽车、男类汽车、男/女比例女比
5、例50/50、座椅位置可调、座椅位置可调男性身高均值男性身高均值1755mm、标准差、标准差74.2mm和女性身高均值和女性身高均值1618mm、标准差标准差68.7mm（美国人）。（美国人）。n眼椭圆尺寸眼椭圆尺寸座椅水平调节量百分位X 轴长Y轴长Z 轴长 13395206.460.393.499287.185.3132.11 13395173.860.393.499242.185.3132.1座椅水平座椅水平调节量越大，眼睛位置量越大，眼睛位置在前后方向上的分在前后方向上的分布范布范围越大，眼越大，眼椭圆的的x x轴越越长。第6页，本讲稿共15页n眼椭圆在汽车内的位置眼椭圆在汽车内的位置X
6、c=L1+664+0.587(L6)0.176(H30)12.5 t Ycl=W20 32.5Ycr=W20+32.5 Zc=H8+638+H30=12.0(单位：mm)式中：式中：t t取决于取决于变速器型式。速器型式。有离合器踏板取有离合器踏板取t=1t=1，没有离合器踏板取没有离合器踏板取t=0t=0。不不论何种情何种情况，左、右眼况，左、右眼椭圆中心距离中心距离均均为65mm65mm，第7页，本讲稿共15页对于任意身高均值、任意男女比例的群体，眼椭圆及在车中的位置如下。对于任意身高均值、任意男女比例的群体，眼椭圆及在车中的位置如下。n眼椭圆尺寸眼椭圆尺寸男女眼男女眼椭圆中心在眼椭圆侧视
7、图长轴方向上与眼椭圆参考中心的距离椭圆中心在眼椭圆侧视图长轴方向上与眼椭圆参考中心的距离M=0.473(SMSR)F=0.473(SFSR)男女眼睛位置在眼椭圆侧视图长轴方向上的分布标准差男女眼睛位置在眼椭圆侧视图长轴方向上的分布标准差 男：男：女：女：由下式解出由下式解出CM、CF 1q=pM(CFM)/sdM+(1 pM)(CFF)/sdF q=pM(CMM)/sdM+(1 pM)(CMF)/sdF眼椭圆尺寸：眼椭圆尺寸：X轴长轴长CMCF Y轴长轴长18.341(q)1(1q)Z轴长轴长28.391(q)1(1q)式中式中:CM、CF是眼椭圆侧视图长轴相是眼椭圆侧视图长轴相对于眼椭圆参考
8、中心的前、后边界尺对于眼椭圆参考中心的前、后边界尺寸；寸；q是眼椭圆百分位；是眼椭圆百分位；p pM是男性所占的比是男性所占的比例；例；是累积正态分布概率。是累积正态分布概率。3.2.2 A类汽车、男类汽车、男/女比例女比例25/7575/25、座椅位置可调、座椅位置可调式中：式中：SM为男性身高均男性身高均值；SF为女性身高均女性身高均值；SR为 参考身高参考身高，为美国男女身高均美国男女身高均值的平均的平均值1686mm。式中式中M、F分别是男、女身高的标准差；分别是男、女身高的标准差；（眼（眼椭圆参考中心即男参考中心即男/女比例女比例为50/5050/50时的眼的眼椭圆中心）中心）第8页
9、，本讲稿共15页不同国家的人体尺寸不同国家的人体尺寸(mm)国家性别身高均值身高标准差坐高均值美国男175574.2919.5女161868.7856.2日本男1672.762.4901.3女1544.861.2838.4荷兰男1806.280944女169070887国家百分位X 轴长Y轴长Z 轴长美国95206.460.3 93.499287.185.3 132.1日本95195.193.460.399271.585.3132.1荷兰95202.060.393.499283.185.3132.1不同国家人体的眼椭圆轴长不同国家人体的眼椭圆轴长(mm)（座椅水平调节量（座椅水平调节量 133
10、mm）将不同国家的人体尺寸代入上述计算公式，可得到相应的不同眼将不同国家的人体尺寸代入上述计算公式，可得到相应的不同眼椭圆尺寸。椭圆尺寸。不同身高的眼不同身高的眼椭圆差差别很小。上表中的数很小。上表中的数据可据可满足大多数的足大多数的设计要求。要求。第9页，本讲稿共15页n眼椭圆在汽车内的位置眼椭圆在汽车内的位置眼眼椭圆参考中心位置椭圆参考中心位置（即男（即男/女比例为女比例为50/5050/50时的眼椭圆中心位置）时的眼椭圆中心位置）：Xcref=L1+664+0.587(L6)0.176(H30)12.5 t+0.473(人体身高均值美国人身高均值)cosYcref=W20Zcref=H8
11、+H30+638(人体坐高均值/美国人坐高均值)眼眼椭圆中心位置椭圆中心位置:=18.6(A19)式中式中:t t取决于取决于变速器型式，速器型式，有离合器踏板取有离合器踏板取t=1t=1，没有离合器踏板取没有离合器踏板取t=0t=0。第10页，本讲稿共15页3.3.3 A类汽车、男类汽车、男/女比例女比例50/50、座椅位置固定、座椅位置固定百分位X 轴长Y轴长Z 轴长9599.2104.1119.699140.4147.3164.3男性身高均值男性身高均值1755mm、标、标准差准差74.2mm和女性身高均值和女性身高均值1618mm、标准差、标准差68.7mm（美（美国人）。国人）。n眼
12、椭圆尺寸眼椭圆尺寸 比起座椅位置可调，比起座椅位置可调，X X轴长较短，轴长较短，Y Y轴长轴长较长、较长、Z Z轴长较长。轴长较长。n眼椭圆在汽车内的位置眼椭圆在汽车内的位置=0.719(A40)9.6Xc=L31+640 sin Ycycl=W20Zc=H70+640cos去除式中的去除式中的L31、W20、H70，可看出，可看出实质上是以上是以SgRP为基准。基准。第11页，本讲稿共15页3.2.4 A类汽车、任意驾驶员男类汽车、任意驾驶员男/女比例、座椅位置固定女比例、座椅位置固定 对于任意身高均值、任意男女比例的群体，眼椭圆及在车中的位置如下。对于任意身高均值、任意男女比例的群体，眼
13、椭圆及在车中的位置如下。n眼椭圆尺寸眼椭圆尺寸H点到眼睛的距离：点到眼睛的距离：男：男：hM=104.3+0.317SM 女：女：hF=104.3+0.317SFH点到眼睛距离的标准差点到眼睛距离的标准差:男：男：女：女：由下式解出由下式解出CM、CF:1 q=pM(CFhM)/sdM+(1 pM)(CFhF)/sdFq=pM(CMhM)/sdM+(1 pM)(CMhF)/sdF 式中，式中，pM 是男性所占的比例；是男性所占的比例；CM、CF分别是眼椭圆在分别是眼椭圆在z轴上的上、下边界距座椅参考点的距离；轴上的上、下边界距座椅参考点的距离；q是眼椭圆百分位；是眼椭圆百分位；是累积正态分布概
14、率。是累积正态分布概率。眼椭圆的轴长：眼椭圆的轴长：z轴长轴长CMCFx轴长轴长 2.721(q)y轴长轴长=31.6521(q)式中，式中，SM、SF分分别为男、女的身高均男、女的身高均值。式中，式中，SM、SF分别为男、女身高标准差。分别为男、女身高标准差。第12页，本讲稿共15页n眼椭圆在汽车内的位置眼椭圆在汽车内的位置=0.719(A40)9.6Xc=sinYc=0Zc=cos座椅不可调，则座椅基准点位置是座椅不可调，则座椅基准点位置是固定的，故用作为确定眼椭圆位置的基固定的，故用作为确定眼椭圆位置的基准。准。第13页，本讲稿共15页3.2.5 B类汽车类汽车n眼椭圆尺寸眼椭圆尺寸眼椭
15、圆百分位95th 眼椭圆95th 眼椭圆99th 眼椭圆99th 眼椭圆座椅水平调整量100133 mm133 mm100133 mm133 mmX 轴长173.8198.9242.1268.2Y 轴长105.0105.0149.0149.0Z 轴长86.086.0122.0122.0A类车，座椅位置固定类车，座椅位置固定A类车，座椅位置可调类车，座椅位置可调B类车类车将几种眼椭圆进行比较：将几种眼椭圆进行比较：x轴倾角、轴长不同。轴倾角、轴长不同。第14页，本讲稿共15页n眼椭圆在汽车内的位置眼椭圆在汽车内的位置50/50的驾驶员男的驾驶员男/女比例：女比例：X=X(ATRP)175.26+
16、12.68(A40)Z=Z(ATRP)+691.09 3.57(A40)75/25的驾驶员男的驾驶员男/女比例：女比例：X=X(ATRP)201.05+13.65(A40)Z=Z(ATRP)+699.66 3.82(A40)90/10 95/5的驾驶员男的驾驶员男/女比例：女比例：X=X(ATRP)184.44+12.23(A40)Z=Z(ATRP)+707.52 4.17(A40)任意驾驶员男任意驾驶员男/女比例情况的左、右女比例情况的左、右眼椭圆中心的眼椭圆中心的Y坐标坐标 YL=W20 32.5 YR=W20+32.5 上式中，上式中，X(ATRP)、Z(ATRP)为布置工具参考为布置工具参考点的坐标，由相应的驾驶员男点的坐标，由相应的驾驶员男/女比例确定。女比例确定。第15页，本讲稿共15页