第1篇：汽车工程论文
汽车工程论文
随着社会的不断发展，计算机和通信技术已经被广泛的应用于我们的生活中，系统工程的科学方法在汽车工程中的应用也将会更为广泛，进一步加强对其的研究非常有必要。接下来小编搜集了汽车工程论文，欢迎查看。
篇一：智能自动化技术在汽车工程的作用
摘要
智能自动化技术是人工智能技术和自动化控制技术相结合的综合性技术。随着汽车制造业的发展，对智能控制技术的要求也越来越高，智能自动化技术在汽车工程中的应用也越来越广泛。本文对智能控制技术进行了分析和研究，从汽车应用的实际出发，对智能自动化技术在汽车工程中的应用进行了研究，包括汽车后视镜的智能化控制以及汽车空气质量智能化监测技术和汽车智能化刹车驻车系统进行了分析和研究。
关键词
智能自动化技术；汽车工程；智能控制；模糊控制技术
引言
随着智能技术和汽车工业的发展，汽车不仅仅是一种交通工具，人们对汽车的安全性和智能技术的要求越来越高。汽车的智能化技术的应用是汽车工业发展的必然趋势，智能技术在汽车工程中的应用也越来越广泛，智能自动化技术的应用可以提高汽车的安全性和可靠性，使汽车更能满足人们的智能化需要。
一、智能控制技术及系统分析
随着计算机技术的发展，智能自动化技术是计算机智能化技术和自动化控制技术相结合的产物，是在控制领域对智能技术的一种应用。智能自动化技术是把人工智能技术和理论同控制技术和理论结合在一起，通过人工智能实现对系统的自动控制。智能自动化控制系统是一种具有智能行为的系统，智能系统具有某种智能化行为，对系统的问题可以发出正确的响应，这就是智能化系统的特点。智能控制系统中模块控制和仿人智能控制是两种重要的技术，模糊控制是在模糊控制理论的基础之上建立的智能控制，模糊控制采用模糊推理作为主要的处理方式，以人们的控制经验为基础，对人们的控制决策进行模仿。模糊控制技术是人们的推理经验，并且通过语言来表达这些经验。模糊控制工程的计算方法是采用模糊算法，从而得出系统的控制规律，模糊控制技术与传统的控制方法不同，它主要采用行为规则库，规则表达与人的推理系统比较符合，这样人们在进行操作的时候很方便。仿人智能控制中的控制环节部分是以控制作用的人构成的，并对特性进行模仿从而构成数学模型，讲了与之对应的控制器，这样可以对过程进行有效的控制。
二、智能自动化技术在汽车工程中的应用研究意义
汽车智能自动化技术是电子工业和汽车工业两个领域相结合的，汽车电子技术改善了汽车的动力性能，使汽车在驾驶过程中更加具有安全性和稳定性。汽车电子技术中的动力传动电子控制系统包括自动变速器控制和发动机电子控制技术。动力传动电子控制系统结构主要有传感器和电控单元组成，保证汽车在不同的工作状况下可以稳定的运行，驾驶员可以很方便的对汽车进行操作，油耗降低了，动力传动系统的冲击也减少了，提高汽车的动力性和经济性。底盘电子控制系统包括车辆牵引控制系统和驱动控制系统等，提高汽车的安全性，汽车底盘电子控制系统在轿车的应用非常广泛。车身电子控制系统包括自动座椅、自动门窗和视野照明控制等，可以增强汽车的安全性。多媒体娱乐和通信系统包括车辆导航、故障诊断系统和多媒体信息系统等，主要是把人、车和外界的信息连接在一起，可以很好的实现对车辆电子控制功能的协调处理，未来的汽车电子技术的应用朝着移动智能办公的反向发展，把汽车和远程服务结合在一起，建立智能化交通系统。汽车的安全技术是智能自动化在汽车工程中应用的一个重要方向，雷达技术可以开发出车辆自动碰撞系统，轮胎的综合检测系统的应用可以保证车辆安全行驶。在汽车的安全领域的发展中汽车智能自动控制技术作为主要的发展方向。
三、智能自动化技术在汽车工程中的具体应用研究
3.1智能自动化技术在汽车后视镜位置随动系统中的应用
位置随动系统是位置控制技术，是对位置反馈的一种控制技术。位置随动系统根据根据输入信号的不同可以分为模拟位置控制系统和数字位置控制系统两种。位置随动系统结构原理图如图1所示。位置随动系统的输入量是变化的，输出量和输入量之间按照一定的比例进行相应的变化。系统中供电电路采用可逆电路的设计方式，伺服电机在正向和反向两个方向进行转动，这样可以把正向和反向的位置偏差消除掉。
3.2智能自动化技术在汽车后视镜模糊控制系统
汽车后视镜是汽车车厢外的关键零部件，安装在汽车驾驶室外的两边，驾驶员在驾驶汽车的过程中通过后视镜对车辆行驶状况进行观察。驾驶员对后视镜的调节通过X轴和Y轴的转动调节来调节位置的角度。驾驶员对后视镜进行调节主要是根据自己的视线高低和驾驶位置进行相应的调节，通过后视镜观察行车过程中车辆左右的情况以及在驻车过程中车辆两侧和车尾的具体情况。驾驶员通过手动方式对后视镜的调节受到诸多外界因素的影响，很难达到精确的调整，准确度低。角度的大小和转动的速度的快慢等都是很模糊的，所以我们在对汽车后视镜的控制中采用了模糊控制技术，这样可以对问题进行有针对性的解决。驾驶员对后视镜进行调节主要是调整到自己的视野范围内，对控制的精确度要求不高，我们在对汽车后视镜位置进行控制采用单位制环控制的系统控制器进行实现。汽车后视镜模糊控制位置系统原理图如图2所示。在汽车后视镜模糊控制位置系统原理图中，位置设定的值以模拟数值的形式存在，位置设定值经过转换器进行转换后通过单片机来是实现模糊推理，单片机把数值进行精确的输出后转变为模拟量，然后在功率放大器的作用下实现电机的正向和反向转动，这样就可以实现后视镜的转动，与此同时后视镜的转动带动反馈电位器进行转动，通过模拟控制器进行控制，实现对后视镜的位置控制。模糊控制器的设计核心是模糊控制系统，控制器工作原理主要是把输入量通过运算推理得出理想的输出控制效果，模拟控制器是把模糊输入量通过相应的运算推理而产生输出控制作用。模拟控制器是把模拟量通过规则推理得出精确的控制量，我们在模糊控制器进行设计的时候采用模糊芯片，模糊芯片的特点是推理速度快，并且自动化控制精确度高。
3.3智能自动化技术在汽车车内空气质量智能检测中的应用
随着社会经济的发展，人们对车辆的使用频率增加，车内空气质量的好坏直接影响人们的身体健康。通过气敏传感器智能化技术对车辆内空气质量进行检测，驾驶员根据气敏传感器检测的结果采取车内空气改善的措施。车内空气质量智能检测技术结构原理图如图3所示。车内空气质量智能检测系统可以显示车内空气质量值的高低，如果空气质量值高，发光二极管就会发出绿色的光，如果空气质量值差，那么发光二极管就会发出红色的光，同时发出铃声提醒。车内空气质量智能检测安装对臭气味反映灵敏的AF20L气敏传感器，AF20L气敏传感器是一种半导体材料，AF20L气敏传感器的阻值随着表面氧化还原反应而进行变化，AF20L气敏传感器的工作状态回路电压设置为10V-20V，使用非常安全。
3.4智能自动化技术在汽车驻车刹车系统中的应用
目前汽车使用自动变速箱的比较多，这样驾驶员在对汽车进行停车刹车的操作时候非常方便，而且还不需要进行换挡，但是自动变速箱和手动变速箱比油耗还是比较高的，所以在市场中手动变速箱的汽车还是占有很大比重的，本文的研究是手动变速箱为主要研究对象，实现汽车上坡停车制动的自动化，通过倾斜角度传感器获取汽车的倾斜方向角度值，汽车处于上坡状态的时候，脚踩刹车进行停车的操作进而出发开关实现开关的闭合，倾斜角度传感器把倾角转换的电压值反馈出来与功率开关的开启电压值进行对比，如果大于功率开关的开启电压值，那么继电器被启用，驻车刹车电路系统被驱动，这样我们就可以实现汽车在上坡过程中刹车系统的自动化。在汽车驻车刹车系统设计中采用高速功率的开关集成电路TWH8750，TWH8750的塑封结构采用TO-210模式，外部由5个引脚组成，其中TWH8750的第二个引脚的电压值达到1.5V的时候，电压就会被开启，器件电路开始工作，系统中继电器实现通电吸合，在汽车驻车系统电路中的接点实现闭合，驻车刹车系统启动，LED灯发光并发出警告。TWH8750在工作运行时候的电压值设置为10V-20V之间，为了保证整个系统的安全和稳定，系统中设计了稳压电路。本系统中电路设计最关键的就是倾角传感器，对传感器的选择要按照以下参数进行选择，倾角传感器的检测范围-30°到+30°之间，FSO的值设置为60°，倾角传感器的稳定性0.03°MAX，响应时间为0.2S，倾角传感器的绝缘电阻100欧姆，倾角传感器工作温度-20°到80°之间。系统的整个电路在供电的时候采用12V的蓄电池进行供电，采用稳压电路对系统进行供电。
四、总结
智能自动化技术在汽车工程中的应用非常广泛，随着汽车工业的发展，汽车对智能自动化技术的要求也越来越高，汽车工程的发展更加注重智能化电子技术的应用，智能自动化技术在汽车工程中的应用研究具有一定的研究价值。
参考文献：
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[4]张硕，刘进一，朱忠祥，杜岳峰，谢斌，李伟.基于LabVIEW的电动车智能控制创新教学实验平台[J].实验技术与管理，2017（07）.
[5]王辉，朱建新，曹茉莉.LPG-柴油混烧中液化气流量的智能控制[J].江苏理工大学学报（自然科学版），2001（01）.
篇二：智能自动化技术在汽车工程的应用
摘要：
在人工智能及自动控制这些学科的基础上，新兴起一个交叉学科，那就是智能控制。将智能自动化技术应用于汽车工程上，可以推动汽车工业的快速发展，同时控制理论也得到发展。汽车在市场经济中处于重要地位，随着人们生活水平的不断提高，人们对于交通工具的'要求也越来越高。作为交通工具的汽车，不仅要具有交通性和安全性，同时还要具有人性化和舒适性。所以，不仅要研制出智能车锁，同时还要研制出一些智能门窗和智能刹车。
关键词：
智能控制；汽车工程；自动化技术
将智能控制技术应用于汽车工程上，可以有效调整汽车后视镜的位置，同时我们还可以运用模糊控制的方法，提升汽车的整体性能。通过智能自动化技术，操作人员可以对实践经验和直观感觉进行形式化描述，同时还可以进行条理化表达。
一、智能控制基本知识及智能控制系统概述
智能控制也可以称为自动控制，其中还融合了人工智能和运筹学两个方面的专业知识，可以算是三个学科的结合物。这种观点有以下含义，它指出了智能控制产生的背景或条件，即人工智能理论与技术的发展及其向控制领域的渗透，我们需要将智能控制拓展到每一个领域。在拓展的过程中我们要运用大量的定量优化方法，对每一个目标的优化都要实行线性规划。同时还必须将智能控制维持在一定的范围之内，智能控制本身就融合了理论和技术两个方面。智能控制简单来说也可以算是一种信息反馈，智能控制具有许多基本的要素，比如智能反馈、智能决策和智能信息。信息虽然不是一种具体的物质，也不是虚无缥缈的能量，但是在智能控制中占据着非常重要的地位。在某种意义上来说信息是知识的载体，可以更好地将信息所包含的内容进行科学化的传达。当我们对智能进行固定化的阐述时，我们就会对智能的载体有一个较为模糊的认识，不利于我们全面了解智能化。在识别信息特征后，我们可以非常便捷地获得一些智能信息，根据自身对于信息的一些需求，我们可以对智能信息进行一些微处理和加工。在对信息进行微处理和加工的过程中，我们就会逐渐消除信息所带来的一些不确定的因素。为了更好地控制信息，我们可以将反馈设置为智能信息中最重要的环节。反馈在智能自动化技术的应用过程中是非常重要的，它可以更加便捷地反馈信息，不同的汽车工程会具有不同的系统控制特点，通过不同的特点我们可以对信息进行独特的反馈和负反馈。反馈和负反馈可以较好地阐述智能信息，同时我们还可以根据自身发展的特点去调整负反馈的强弱，智能信息在某种程度上来说具有仿人的特点，所以才称为智能反馈信息自动化技术。智能决策也是智能控制决策，这种决策在定量的限制上非常薄弱，为了使整套自动化技术更加完整，可以将定性综合集成应用到其中。这样可以使智能自动化技术更好地模仿人脑的决策，在作决策的过程中同时也提高了智能技术。
二、智能监测技术在车辆设备中的其他应用
1.汽车驻车智能刹车系统将智能监测技术应用于车辆设备中，可以更好地对汽车驻车智能刹车系统进行研究，同时在汽车上可以安装许多的自动变速箱，目的是方便初学驾驶者学习，这样就会减少换挡的操作，同时还不需要在上坡的过程中进行停车和刹车。但是在整体的驾驶过程中，自动变速箱对于汽油的使用量比较大。高污染、高消耗已经满足不了现代的绿色消费需求，所以市场需求已经逐渐转向于手动变速汽车。将智能自动化技术应用于汽车工程上，可以全面扩展刹车的功能，实现上坡停车制动的自动化。2.汽车后视镜位置的智能控制位置随动控制也可以称为位置全服控制，为了更好地对汽车后视镜的位置进行智能控制，我们可以将信号和反馈信号进行两类规划。首先我们要对后视镜的位置进行模拟控制，引入数字位置控制系统。在微处理和加工信息的过程中，我们就会逐渐消除信息所带来的一些不确定的因素，同时也要将位置控制拓展到每一个领域。在人们所熟悉的办公自动化中，也应用了大量的智能自动化技术，比如说复印机、磁盘的磁头位置控制，这些都运用了数控机床定位控制。
三、结语
随着科学技术的不断进步，智能控制技术已经拓展到了各个领域，同时已经形成了产业化的发展方向。智能仪表、机械制造、汽车工业和石油化工，都广泛应用智能自动化技术。模糊控制也是智能自动化技术中的一种，在汽车工程中也得到了广泛的应用，模糊控制可以全方位监控控制的对象。在汽车工程发展的过程中，我们需要对每一个控制领域进行数学模型描述，这样才可以改进制造工艺。为了减少智能自动化技术中存在的偏差，我们需要全方位监测非线性和不确定系统，同时还要提高模糊控制技术的质量。
参考文献：
[1]窦振中.模糊逻辑控制技术及其应用[M].北京:北京航空航天大学出版社,2011.
[2]韩峻峰,李玉惠.模糊控制技术[M].重庆:重庆大学出版社,2003.
[3]余永权.模糊控制技术与自动化汽车工程[M].北京:北京航空航天大学出版社,2000.
第2篇：汽车人机工程论文
摘要
目前汽车尤其是乘用车设计强调以人为中心，舒适性一直是汽车设计的主 体和追求目标。商用车是汽车工业产品型谱中的重要组成部分,在我国国民经济建设和社会发展中发挥着巨大的作用。近年来随着我国国民经济的快速发展、高等级公路的大量修建以及物流业的迅速发展,我国商用车发展迅速。国内商用车企业虽然具有一定的自主研发和科技创新能力,但在商用车人机工程设计开发方面与国外相比还有一定的差距。运用人机工程学原理对商用车驾驶室进行科学合理的设计,改善驾驶员工作环境,对于提高商用车主动安全性,保证驾驶员行车安全和身体健康具有重要意义。
本文结合所承担的“十一五”国家高技术发展计划(863计划)项目“重型汽 车集成开发先进技术(2006从110105)”,对重型商用车人机工程设计与评价方法 和关键技术进行了深入、系统研究,论文完成的主要研究工作如下:对重型商用车驾驶室人机工程学设计的主要内容和过程,以及采用的统计学方法进行了研究总结,建立了重型商用车人机工程设计方法。
研究了根据人体测量学数据建立用于商用车人机工程设计和分析数字人体模型的关键技术,包括人体测量学参数描述、运动学和动力学建模、人体肢体运动驱动和姿势求解的正向和反向运动学问题、几何建模和外观可视化、性能建模等,建立了三维数字化人体模型,开发了具有自主知识产权的重型商用车人机工程设计评价系统(SHOVED)。
利用该系统对某商用车驾驶室座椅H点位置、前后方视野、A柱盲区、仪表视野和平均观测距离、手伸及性,踏板舒适性,操纵方便性、风窗刮扫面积和上下车方便性等人机性能进行了设计、分析与评价。结果表明,该车型的人机性能满足国内外标准要求,并给出了进一步改善驾驶室人机性能的建议。提出了一种改进的人体姿势舒适度评价方法,即采用人体肌肉负荷作为姿势舒适性的客观量度,而肌肉负荷从宏观上根据关节载荷计算;通过仿真分析获得姿势空间内姿势舒适性的分布;对姿势舒适性分布数据进行统计分析,建立姿势舒适性评价模型。
本文将商务车驾驶室作为一个特殊、复杂的人机系统，运用人机工程学理论，借助计算机仿真技术，实现了装载机驾驶室人机系统设计的计算机化。该方法为 缩短装载机新机型的开发周期，降低开发成本，也为进行驾驶室设计和性能检验 提供了一种有效手段。
关键字：人体测量学，驾驶室，人机工程学，数字人体模型
ABSTRACT Nowadays，the modem vehicle especially the car emphasis on that men is the center，and the designing of Vehicle is the main content and target to Heavy-duty commercial vehicle is important part in automobile product catalog, and plays an important role in our national economical construction and social development.In recent years, with rapid development of the Chinese national economy, extensive construction of highway, and development of logistics industry, Heavy-duty truck industry develops rapidly in China.Although domestic commercial vehicle enterprises have the abilities of self-R&D and science and technology innovation, but domestic commercial vehicle enterprises lag behind oversea automobile companies in ergonomic design.From the Point of view of vehicle design, the most direct way to improve the active safety of vehicle and Working environment of drivers’ safety and health, is to design the cab scientifically by using the ergonomic theories.Based on national’863’high-tech development Project” Advanced Technology of Integration and development for Heavy-duty Truck”(No.2206AAll0105), The profound and systematic research works are carried out in this diertation focusing mainly on the key techniques of Heavy-duty commercial vehicle cab ergonomic design and evaluation method.The major research contents are finished as follows: A summation is conducted for the ergonomic design contents, Procees and Statistical method of commercial vehicle cab.A ergonomic design method for Heavy-duty truck is established.In this diertation, key techniques of modeling of digital human used for Heavy-duty commercial vehicle ergonomic design and analysis are studied, including anthropometry Parameters description, kinematics and dynamics modeling, direct and reverse kinematics for limbs driving and Posture calculation, geometric modeling and visualization, Performance modeling, etc.A 3D digital human model is built up.By integrating these functions, together with vehicle modeling and ergonomic analysis features, a Heavy-duty commercial vehicle ergonomic design and evaluation system SHOVED(System for Heavy-duty Commercial Vehicle Ergonomic Design)is developed.By using SHOVED, cab concept can be constructed based on the cab parameters inputted, test samples of target population for ergonomic analysis can be generated, comfort of upper and lower extremities can be evaluated considering steering, shift and pedal operations, front and back vision field, A-Pillar dead ground, dashboard vision field and mean observation distance, windshield sweep area, and convenience for up-and down truck can be analyzed and evaluated.Results show that ergonomic Performance of target vehicle satisfied domestic and SAE standard requirements.A few suggestions are proposed for improving ergonomic performance of the cab further.In this study, loader cab Was taken as a special and complex man machine．By the aid of the theory of man·machine engineering and computerized simulation the CAD method of loader cab Was realized．With the new design method。The development cycle and cost were decreased．And it provides an effective way for loader cab design and performance tests．
Keywords：Anthropometry Heavy-duty Commercial Vehicle Cab
第一部分 前言
1.1论文研究背景
商用车发展的潮流是行驶安全性越来越好,技术含量越来越高,驾驶越来越舒适和人性化。在人们生活水平大幅提高的我国,随着汽车工业技术水平的不断提升和消费者的不断成熟,会对商用车的舒适性和安全性有着越来越高的要求,使得进一步研究和改善商用车的人机性能十分必要。在驾驶室布置设计中,人机工程学的研究及应用是提高舒适性、安全性最直接的措施,特别是对驾驶和乘坐环境的改进尤为显著。良好的人机工程设计会充分考虑操作者的生理、心理等因素与人一车一环境系统的状态,是实现汽车人性化设计的重要方面。人机工程布置还会影响整车内外造型的尺寸,进一步影响整车的总体性能和市场竞争力。从某种意义上讲,人机工程设计的好坏直接决定了汽车设计水平的高低。
近几年,汽车安全性也成为人机工程学研究热点之一。国外汽车工业重视“以 人为本”的同时,加大了汽车安全驾驶的研究力度,强调通过合理设计和车身结构的改进来减少汽车碰撞损失和加强行人保护（1）。目前仍然有许多问题要借助人机工程学手段做传统的汽车设计过程是从概念设计到初步设计、详细设计和分析反复进行的过程,其中概念设计和初步设计中都包含了车身布置设计的内容,它是进行造型和详细设计的基础。随着并行工程、计算机集成制造系统技术和计算机技术在汽车设计中的不断应用和发展,现代汽车设计流程已将造型设计、布置设计、结构分析等内容同步进行。但为减少协调的时间和保证设计效率,在设计初期就以布置设计的要求为依据下达造型等工作的任务书,并不断在布置和其它设计内容之间进行协调,最后完成设计。因此,布置设计是概念设计过程中很重要的内容进一步研究解决。
1.2人体模型
驾驶室设计需要利用人体模型来尽可能的模拟现实中的人，从而缩短与人体 有关的零部件的设计与评价周期。以人体参数为基础建立的人体模型是描述人体 形态特征和力学特征的有效工具，是研究、分析、评价、试验人机系统不可缺少 的重要辅助手段。科学、合理的建立人体模型是人机工程设计的基础。对于像装 载机这样比较复杂的设计对象，应用人体模型是一种重要的辅助手段，它既可以 表现设计结果，也可以用来调整设计，以确定最终设计尺寸。
人体模型按构造方法可以分为物理仿真模型和数学仿真模型两类。我们在 人机工程设计领域常用的人体模型有二维人体模板、三维人体模型、人体数学模 型和数字人体模型，最后一类人体模型以计算机技术为基础，能够与设计对象的 数字模型进行交互，使人机系统三维显示在设计师的面前。其特点是反映的信息 量大，便于解决相关的复杂计算，是产品的设计更加直观、快速和可靠。
人体模型在装载机驾驶室设计中作为一种辅助手段，它既可以表现设计结 果，也可以用来轻松调整设计方案，从而确定最终设计尺寸。将人体模型引入到 通过CAD技术建造虚拟的三维作业空间模型中（2），可以对比、分析、评价作业空间的多种设计方案。计算机中产生的三维图形可以使设计师更加方便、快捷的调整 人—机—环境之间的相互关系。通过多个设计方案的对比、分析、评价，最终能够优选出最合理的作业空间。1.3商用车人机设计方法
人机工程设计通常始于概念设计初期。此前,先要明确产品开发的目标；并通过对标分析，确定人机工程设计的基本概念、目标和约束条件(如:驾驶室长、宽、高，座椅高度,前方地面盲区长度等)。此外,还要了解目标驾驶员群体特点（男女比例、地区、年龄特点等)和人体尺寸,作为人机工程设计的依据，商用货车具有底盘高，驾驶室为平头,驾驶室内部高度方向空间大、长度方向空间紧凑等特点。此外，重型商用货车的驾驶员群体多数为男性。对于全新开发车型,重型商用货车人机工程设计主要内容和流程。最终的布置结果必须满足如下要求：（1）乘员坐姿符合乘员群体舒适乘坐要求；
（2）保证必须的空间,以保证驾驶员操作灵活准确,增强舒适性和安全性；（3）操纵装置的布置位置和作用力大小符合人体操纵范围和操纵力特点；（4）驾驶员视觉信息系统适合人眼视觉特性和驾驶员视野要求,且能及时获得 正确的驾驶信息。
从总体上讲，汽车人机工程学设计分为初步设计和后期校核两个阶段。初步设计的任务是建立乘员和室内主要部件的布置方案。传统的人机工程初步设计或者对于全新开发所进行的初步设计,参考的资料和数据相对较少，通常可以按照一定的设计流程来建立一个初步的设计方案。由于设计内容是从驾驶员乘坐和驾驶环境设计参数定义开始,然后过渡到驾驶室、乃至整车的设计参数定义,因此,这种设计过程又称为从内到外的设计，从内到外的设计过程中,为了方便进行乘员布置、表达设计意图、进行视野校核、以及工程制图等,通常借助一些设计工具辅助完成。初步设计是整个设计过程中至关重要的阶段。初步设计的结果为后续的详细设计确定了基本的基调。本节对重型商用车驾驶室人机工程学初步设计方法进行了研究总结，并应用于本公司的某款车型的开发中，取得了良好的效果（3）。
装载机驾驶座椅主要参数的人机工程要求。
1.4驾驶座椅主要参数的人机工程要求
驾驶座椅属于工作用座椅，通过以往的设计经验和相关实验，对工作用座椅的主要参数有相应的人机工程设计要求，见表1-1。
表 1-1 座椅主要设计部位及设计要求
1.5 人机工程设计原则
人机系统中，操纵装置是将人的信息输送给机器，用以调整、改变机器状态的装置。操纵装置将操作者的信号转换成机器的输入信号，是人机信息交互的重要组成部分，其设计是否合理，直接关系到整个人机系统能否正常安全运转。遵循人机工程设计原则，这就要求保证操纵装置的操纵有效性，同时要考虑到以下几个方面：(1)操纵器的形状适应人的生理特点；(2)操纵器的形状便于触觉对他进行识别；(3)尺寸应符合人体尺度的需要。根据人与物接触部位不同，操纵器可以分为手控操纵器和脚控操纵器，这两种操纵装置在装载机驾驶室中都存在。
装载机工况和作业要求复杂，因此其操纵装置除了常规的踏板和操纵杆，还有不同于普通车辆的动臂操纵杆和铲斗操纵杆，这就要求在操纵装置的人机工程设计中，要充分考虑驾驶员的生理特点，也要考虑操纵装置的使用功能和使用情况。而且装载机的操纵装置使用频繁，其在驾驶室内的布置及操作顺序要符合人的生理、心理特点和运动习惯。
第二部分 工作原理
2.1 汽车人机工程设计 国外对汽车人机工程学的研究起始于上世纪五十年代,主要集中在北美地区, 尤其是推出了很多标准，有的已被国际标准组织所采用,如:三维H点装置、眼椭圆等。这些研究为科学地从事汽车人机工程设计奠定了良好的理论基础和方法条件。
在国内,温吾凡、刘金秋等人都曾对人机工程学应用于汽车驾驶室设计中的关键问题进行过研究。葛如海专门研究了重型商用牵引车驾驶室设计的人机工程问题。经过对人机工程学在汽车内部布置方面应用和相关国内外标准进行消化吸收的基础上,一些人研究如何将领域知识凝练到软件中,以快速地完成人机工程设计和分析。例如:宋宝玉、李维斗等人研究开发了驾驶室人机工程设计软件。
在人机设计方案评价方面,许多企业和高校也在不断研究。有的研究了一种主观评价内部布置的方法,选择一定数量的有经验的驾驶员,根据驾驶经验、舒适性感受等主观判断,对驾驶室各部分进行主观打分,从而实现主观评价。有的系统研究了汽车驾驶室设计的人机界面评价过程,包括从厂商的项目提出到最终的综合人机评价等个步骤，研究了汽车坐姿不舒适性主观评价方法,并研究了通过易读性、量表信度和表面效度的显著性水平来简化问卷指标的方法。
2.2 踏板布置
加速踏板的安装位置和驾驶员座椅高度决定了驾驶员的基本乘坐姿态,对驾 驶员坐姿舒适性和各项功能操作具有重要影响(4)。此外,加速踏板位置还决定了驾驶室其它部件（其它踏板、转向盘等）的布置位置,是车内布置的重要参考元 素。加速踏板布置分析主要关注以下问题:（1）踏板中心高度。会影响驾驶员踩关节舒适性。由于加速踏板踩踏频繁,其布置必须考虑长时间操作的舒适性。加速踏板未踩下时,应保证跺关节角度A46不小于870,踩到底后A46不大于105“,以保证驾驶员踩关节舒适；
（2）踏板表面倾斜角度要合适,否则会影响踏板表面和脚底面的贴合；（3）要保证驾驶员脚底施力位置始终处于踏板中心附近；
（4）踏板转动中心位置要合适。不合适的转动中心位置,不能保证在踩踏行程范围内脚底施力点位置始终位于踏板中心附近,或者踏板表面与脚底面的贴合；（5）制动和离合踏板的位置可参照加速踏板位置进行布置。为保证紧急制动时,驾驶员不会误踩到加速踏板,通常制动和加速踏板表面错开一定距离；
（6）确定所有踏板高度和前后位置之后,还要确定侧向的位置和间距,包括离 合踏板与驾驶员中心线、制动踏板与驾驶员中心线、以及制动踏板与加速踏板之间的间隙。
根据上述原则,可以对踏板的布置方案进行分析和评价,乃至给出合理的布置 建议。踏板布置相关尺寸参见图2-1。
图 2-1 SAE定义的踏板布置尺寸
2.3 H点方案设计
2.3.1人体设计样板法
人体设计样板法是采SAEJ826中定义的H点二维人体设计样板[58]来布置定位 H点位置,如图2-2所示。
图2-2 H点二维人体模板
在踏板位置方案确定之后,将第95百分位的男子人体模板按要求摆放在驾驶室内。将其加速踏板踵点AHP与踏板附近指定的地面上的一点重合,整个脚掌绕AHP旋转至脚掌与踏板面贴合;调节背部角到要求的角度然后锁定,从而定位躯干;再调整模板小腿和大腿的角度,则这时的设计H点为最后H点。按同样步 骤将第5百分位的女子人体模板摆放在驾驶室,所得到的设计H点为最一前H点。根据第5百分位女子和第95百分位男子H点来确定H点的上下、前后调节行程。这种确定H点的方法简单可行,在内部正向设计初期是一种很重要的方法。但是人体模板虽然是用统计意义上的人体数据所创建的,但是并不具有实际代表意义,因为它只是两个人体模板,只是两个个体,并且这种统计意义上的人体模板在现实生活中是很少会存在的。所以利用这种人体模板设计出来的H点适应度是不够的。虽然应用的是95百分位的男性人体模板和5百分位的女性人体模板,但是实际上设计出的H点并不一定能够保证良好的适应性。2.3.2 SAE适意H点位置曲线法(5)
1985年,SAE推出了SAEJ1517标准,用来辅助进行驾驶员H点布置。SAEJ1517中推荐了不同百分位的一组适意驾驶位置时H点的位置线哗],其中每一条曲线都表征了H点位置与定位参考点之间的水平XH和垂直方向ZH的位置关系。对于B类车,zH与xH呈线性关系,参见表2-1。图2-3给出了B类车的一SAE适意H点位置线。给定不同百分位的H点高度就能够得到最后、最前以及其它百分位的设计H点,座椅的行程和升程可根据最后和最前H点来确定。
表2-1 SAEJ1517中推荐不同百分位的一组适意驾驶位置的H点位置线
图2-3 B类车SAE适意H点位置曲线
SAE适意线是根据早先的美国人体数据,经统计分析之后得出的,对于不同 时代、不同国家的人体统计数据不一定适用。计算对应某一百分位的H点时只能得到一个点,灵活性较差。同时,SAE适意线法没有将目标驾驶员群体的统计特 性,尤其是国别、身材、男女比例、百分位等作为参数,因此,不能针对任意给的驾驶员目标人群都适用。SAE适意线比较适合于在从内到外的车身布置方法中使用。因此,很多人也研究了其它的H点布置方法。2.3.3 面向指定驾驶员群体的H点布置方法
驾驶员座椅的布置通过确定不同身材驾驶员乘坐位置(H点位置)来实现,这 些H点分布呈现一个范围。对于重型商用货车,用一个矩形表示驾驶员群体中一 定比例个体H点位置的分布范围,称为H点调节窗口160],其位置和尺寸反映了设计方案对于目标群体的适应程度,通常要求适合90%的驾驶员;此外,在保证驾 驶员下肢舒适的前提下,将座椅位置布置得适当靠前一些,以保证良好的驾驶员 前方下视野。H点的布置是驾驶室内其它布置设计的基础,并且关系舒适、安全 等多方面性能,因此,在最基本的驾驶员乘坐方案中,必须科学、准确地设计H点调节窗口。
已知条件为地板和加速踏板参考点PRP位置,参见图2-4。在布置坐标系尤02下,某一个体驾驶员的H点位置坐标,驾驶员上半身越倾向直立。硬点尺寸H30为座椅高度，是乘坐参考点到加速踏板踩点的垂直距离,反映了群体命分布的状况。对于带有高度方向调节功能的座椅，应位于H点调节窗口的右边界中点处。设计中通常根据对标分析或设计目标给出刀30,再据此确定H点在水平和垂直方向的分布范围,即硬点尺寸TL23、升217和L53。上述硬点尺寸和术语的定义参见文献,这里的刀30、L53指的是汽车设计参数。
图2-4 重型商用车H点布置
商用车主要考虑男子群体。根据我国成年男子身高、坐高的均值和标准 差,计算覆盖群体范围90%的群体身高Hs和坐高从的分布边界,见图2-5;在边 界上生成分布均匀的8个样本点,其人体尺寸参见表2-1。在布置坐标系口刃Z中，大腿长度L3、小腿长度L4、以及跺关节到踩点的距离Lg有关。通过分析得知，与乘坐位置有关的变量L3、L4和Lg的分布只存在一个很显著的主成份,可根据它的单调性来设计H点调节窗口。鉴于下肢长度的单调性与该主成份是一致的,有理由选取样本点中下肢长度最长和最短的两个作为设计样本。通过对比可知,下肢最长的样本点是P5,最短的样本点是P6。
图2-5覆盖群体分布的样本点
表2-2样本人体尺寸
根据已知条件(PRP、地板和万30),以及商用车驾驶员肢体活动范围,计算H 点分布范围,计算公式如下2-1：
分别计算两个样本点的H点分布区域,如图2-6所示。
图 2-6 H点调节窗口
在图中画出了不同舒适程度的区域,以不同的颜色表示。在这两个区域中分别选取一点作为最前最低H点(图中Pl)和最后最高H点(图中P2),由这两个点形成H点调节窗口。所选的H点应尽可能具有较好的舒适性。如前所述,sgRP位于H点调节窗口的右边界上,所以,选取这两个H点的时候,还要使H30尽可能与设计目标值一致;并在保证H点调节窗口左下角和右上角落入相应H点分布范围的同时尽可能减小TL23和Z日17,以减小座椅调节机构设计难度。
2.4 布置工具图形定位
布置工具图形是进一步进行仪表板、操纵件布置,保证目标驾驶员群体中的大多数人具有良好的驾乘舒适性有力工具(7)。2.4.1 SAE眼椭圆
B类车椭圆标准的内容自1987年以来一直没变。尺寸参见表2-3。B类车定位时以ATRP，驾驶室布置工具图形定位基准点作为基准点。由于操作B类车的驾驶员中，具体车型的不同,驾驶员群体中男女比例可能会有较大的差异,因此,眼椭圆定位时需要考虑驾驶员群体中男女比例。此外,在侧视图上,眼椭圆关于其中心有向前下方11.6度的转角；在俯视图上，左右眼椭圆关于其中心有向右侧5.4度的转角。
表2-3 B类车椭圆尺寸
图2-7 B类车眼椭圆
表2-4 定位公式
眼椭圆中心相对于Al,RP点的定位公式列于表2一4。表中,万为椭圆中心相对于ATRP的水平距离;玖、殊分别为左、右眼椭圆中心相对于ATRP的侧向距离;z为圆中心相对于ATRP的垂直距离。眼椭球绕其中心旋转:在俯视图中向内侧偏5.4度,侧视图中向前下偏转0.6度。ArRP是驾驶室布置工具图形定位基准点,是SAEJ1516标准中定义的、用于定位布置工具图形的基准点(8)。对于A类车,根据95th百分位H点位置曲线和H点高度计算ATRP。对于B类车,根据50th百分位驾驶员H点位置曲线、H点高度和驾驶员男女比例来计算户a,RP。ATRP位置根据下式计算:
2.5转向盘布置
转向盘布置，包括确定中心位置、倾角和轮缘直径。合理地布置转向盘, 对于改善驾驶员操纵姿势、减小操舵力,从而降低驾驶疲劳程度具有重要意义。确定转向盘的位置要考虑与仪表板和驾驶员之间的距离合适。转向盘轮缘到驾 驶员躯干的距离不宜小于250mm,这个间隙是安全的重要保证。转向盘前后位置还要保证驾驶员打转向时的伸及性。转向盘的高度的确定应考虑驾驶员上肢的舒适性,太高会造成“端胳膊”的感觉,容易加快疲劳。由于不同身材驾驶员乘坐位置和肢体尺寸的离散性,上述要求不容易对于大多数人都满足,因此,转向盘的位置一般设计成可调节的,使得大多数人都能够通过调节获得舒适的转向盘操作位置。
转向盘倾角的选定应该使转向盘轮缘所在平面尽量与驾驶员观察仪表时的接近视线垂直,以获得最佳的仪表视野;同时,还要与手部抓握轴线的方向相适应。商用车转向盘直径通常大于450mm。太小则操纵不稳定,且影响仪表视野。转向盘直径太大会浪费布置空间。很多商用货车都装有转向助力装置,不必采用加大直径的办法来减小操舵力(9)。
最终所确定的转向盘中心位置、倾角和转向盘直径,是通过反复进行驾驶员 人体、座椅、转向盘布置和位置校核后得到的。现代转向盘上还集成了许多操纵钮键,如雨刮器开关,风挡玻璃洗涤器喷水开关,大灯、转向灯、小灯开关,喇叭按钮,巡航按钮等。布置这些的时候要考虑手指操作的伸及性。适当选择这些钮件的形式和操作顺序,保证操作方便性。
2.6仪表板布置
2.6.1仪表板主断面设计
仪表板主断面位于驾驶员中心对称面处。仪表板主断面的设计是驾驶员坐环境概念设计的重要内容。参见图2-8。
图2-8仪表板断面设计原理
根据驾驶员前方地面盲区要求作前方下视野线切,与眼椭圆下方相切,则切 与水平面所成的角度即为驾驶员前方下视野角a。为保证前方下视野的要求,应该使仪表板上方最高点、前风窗玻璃下边缘和转向盘轮缘都低于下视野线切。作转向盘轮缘最高处截面下方和眼椭圆上方的公切线L1,作转向盘轮毅上方和眼椭圆下方的公切线L2,则仪表盘应该布置在Ll和L2之间。连接仪表盘中心和眼椭圆中心的直线L3,它应平分L1、L2之间的空间;直线U与水平面的夹角应该在30“范围内。仪表盘平面到眼椭圆中心的距离R最大为75Omm,推荐距离为710~。仪表盘平面与直线L3的夹角一般控制在80度到100度范围内。2.6.2仪表布置
仪表盘和仪表在宽度方向的位置应布置在可视区域内。为此,应该作出不受方向盘阻挡的可视区域。在可视区中心附近应该布置最常用、最主要的仪表,如: 车速里程表(10)。在最重要的仪表周围布置一般性仪表,如:发动机转速表、燃油表、发动机水温表等。有些汽车仪表盘上还集成了发电机状态、灯光、变速档位、环境温度、路面倾斜度等仪表。这些仪表排列顺序应与其认读顺序相一致,同时考虑它们彼此之间逻辑上的联系。相互联系越多的仪表应布置得越靠近。当仪表很多时,应按照它们的功能区分排列,区与区之间颜色搭配应有明显的区别。性质重要的仪表区,在仪表板上要有引人注目的背景。2.6.3仪表罩布置
仪表罩要有足够的深度,以遮住射向仪表玻璃的光线。设计时应进行眩目检查。
如果入射光经过仪表面反射后不会与眼椭圆相交,就不会产生眩目现象。仪表罩的布置不能影响前方下视野,其断面应该布置在前方下视野线Ld以下、公切线Ll的上方。仪表罩最前端与转向盘要保持一定的距离，免发生干涉。
第三部分 结论
本文是对商务汽车驾驶室设计方法构架及其相关参数评价方法的有益探索，以人机工程学为基本原理，借助计算机辅助技术，对装载机驾驶室进行人机工程设计，能够提供给驾驶员舒适的驾驶姿势，良好的视野和合理的操纵装置布局，以实现安全、舒适、健康、高效的人机系统设计目标。研究过程中借鉴了其它工程车辆和汽车设计中较为先进、成熟的技术，并取得了良好的效果。本课题的主要研究工作和成果如下：
（1）在驾驶室人机工程设计方法研究中,根据重型商用车和驾驶员群体的特点, 研究了人机设计的前期条件、设计要求、设计流程、具体设计原理和基于统计学的设计工具,建立了适用于重型商用车任意目标驾驶员群体的通用人机工程设计方法。
（2）数字人体模型在汽车人机工程方案设计和工效分析中发挥着越来越重要的 作用。在数字人体建模方面,本文研究了根据人体测量学数据进行数字人体参数 化建模的关键问题,研究并筛选了合适的人体测量学参数,建立了人体运动学和 动力学模型,研究并实现了人体肢体运动驱动和姿势求解的正向和反向运动学功 能,研究了人体几何建模和外观可视化问题,以及常见人体性能,建立了三维数 字化人体模型。将上述功能和汽车建模、工效分析等功能集成,开发了专用于重 型商用车人机工程设计评价系统SHOVED,能够根据输入的汽车参数建立驾驶室 的概念描述,生成人机工程分析的人体模型样本,对转向、变速、踩踏板等操作 的上肢和下肢舒适性进行分析,进行视野分析和伸及性分析等(11)。
（3）深入研究了驾驶员驾驶和乘坐姿势的舒适性。提出了采用人体肌肉负荷作 为姿势舒适性的客观量度,而肌肉负荷从宏观上根据关节载荷计算来评价舒适度 的方法。进行了驾驶员姿势舒适度仿真分析,获得了姿势空间内舒适性的分布;对姿势舒适性分布数据进行统计分析,建立了姿势舒适性评价模型。克服了以往 所建的模型主观因素准确性低,模型粗糙的不足。并将所建姿势舒适度模型,用 于某重型商用车H点布置方案的优化设计中,收到了良好的效果。
（4）某重型商用车样车的人机性能进行了客观评价,分析了该车型手操纵件伸 及性和舒适性、仪表视野、前方视野、后视野、前风挡玻璃刮扫区域、驾驶室进出方便性和乘坐空间等方面的人机工程性能。
（5）提出了一种重型商用车人机性能的主观评价方法,对所开发的重型商用车 的手操纵件伸及性和舒适性、A立柱盲区、仪表视野、前方视野、后视野、前风挡玻璃刮扫区域、驾驶室进出方便性和乘坐空间等人机工程性能进行了主观评价(12)。
结果表明,所研究车型的人机工程设计方案比较合理,但仍存在一定的人机性能 方面的提升空间。
第四部分 参考文献
(1)中国商用汽车网
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第3篇：汽车工程论文汽车修理论文
汽车工程论文汽车修理论文
独立院校汽车服务工程专业人才培养模式的探讨
摘 要： 本文旨在探讨在中国汽车产业高速发展，以及对人才数量和质量需求越来越高的现状下，独立院校汽车服务工程专业的人才培养模式及特点，使学生能够从容面对毕业后的广阔市场。
关键词： 独立院校 汽车服务工程 人才培养模式
在中国汽车产业高速发展的同时，由于汽车人才的培养时间周期性的限制，优秀人才的供给远远跟不上市场的需求，尤其是汽车服务行业的人才缺口更是目前无法测算的。
1.汽车服务人才需求分析
过去，汽车行业都比较关注高端的研发人才和低端的维修人才，却忽略了中间的服务人才，如：汽车销售人才、汽车保养修理人才、汽车装饰（美容）人才、汽车中高级管理人才、汽车金融人才、二手车交易人才、汽车进出口人才、汽车电子商务人才、汽车媒体策划和经营管理人
