今天 漫談君就和大家聊一聊 儀表板的設計、開發(fā)方法和流程 儀表板總成是汽車內(nèi)飾件中最重要的組成部分,也是車內(nèi)最引人注目的部分,在行車過程中,為駕駛員方便、安全地提供各種信息與數(shù)據(jù),儀表板的造型設計也體現(xiàn)了汽車的個性,可以將其作為衡量不同生產(chǎn)廠家的工藝水平與藝術風格的標準之一。 儀表板是指駕駛室中安裝各種指示儀表和點火開關等的一個總成,汽車內(nèi)飾中最關鍵的零部件之一,位于前排座椅和前風窗玻璃之間,通常為薄壁大跨度曲面零件。它裝在儀表嵌板上,或者作為附件裝在轉(zhuǎn)向管柱上。儀表板總成好似一扇窗戶,隨時反映車子內(nèi)部機器的運行狀態(tài)。同時它又是部分設備的控制中心和被裝飾的對象,是駕駛室內(nèi)最引人注目的部件。儀表板總成既有技術的功能又有藝術的功能,是整車風格的代表之一。 1、集舒適,功能,安全,美觀于一身,已成為彰顯各種文化的載體; 2、儀表板充當了汽車操縱中心,其上部有各種儀表及操縱開關,是汽車操縱顯示的集中部分,是各種功能集成的載體。 1、安全性能 1)無氣囊儀表板 2)帶氣囊儀表板 2、成型工藝 1)硬質(zhì)注塑儀表板 儀表板直接用注塑機把處于熔融狀態(tài)的塑料粒子推注到模具里,保壓冷卻后直接裝配成樣件的儀表板總類。 2)軟質(zhì)包覆儀表板 在注塑成骨架后,表面包覆一層表皮。使其舒適性大大增強。同時在骨架和表皮之間填充聚氨酯泡沫或表皮的背面直接附帶一層泡沫,大幅提高觸感,從而提高整車的檔次。 儀表板是汽車操縱顯示的集中部分,其上有各種儀表及操縱開關,是汽車操縱中心。設計好的儀表板能使駕駛員感到方便、舒適;反之,有可能影響駕駛員和乘員的安全。儀表板設計已成為汽車車身設計的一個重要組成部分。 1、產(chǎn)品設計特點 2、設計要求 1)要體現(xiàn)功能性,并通過造型將結(jié)構(gòu)的內(nèi)在美與外形美結(jié)合起來; 2)要體現(xiàn)裝飾性,外形美的儀表板給人第一眼的印象是安全、舒適、恬靜、愉快,給人以美好而積極的作用; 3)汽車外部造型、其它飾件相呼應做到整體感強,達到內(nèi)外統(tǒng)一; 4)儀表板的布局應主次分明、功能醒目,做到系統(tǒng)、簡練、有層次、有起伏感; 5)附件的造型應相互協(xié)調(diào)、配套。 3、功能要求 1)有足夠的強度、剛度,能夠承受儀表、管路和雜物等負荷,能抵抗一定的沖擊; 2)有良好的尺寸穩(wěn)定性,在太陽光輻射和發(fā)動機余熱的高溫下,不變形、不失效、不影響各儀表的精確度; 3)有良好的裝飾性,反光度低、格調(diào)優(yōu)雅,給人以寧靜舒適的感覺; 4)耐久性好、耐冷熱、耐沖擊、耐光照、使用壽命10年以上; 5)制造儀表板的主要原料與輔助材料均不得含鎘等對人體有害的物質(zhì); 6)不允許滋生使玻璃變模糊的揮發(fā)物,耐汽柴油和汗液的腐蝕; 7)軟質(zhì)表皮在常溫下破損是,應是韌性斷裂,即要求制品破損時不允許出現(xiàn)尖銳角。 根據(jù)車輛的市場、價格、客戶定位,參考對標車及車輛主題定義,設計師根據(jù)自己的理解和創(chuàng)意設計出大體方向,準備幾套方案,進行評審。 在評審之后,初步選定幾套方案,由設計師進行細節(jié)設計,并進行著色,設計出儀表板的細節(jié)效果,用于評審。 1)初步檢查和校核儀表板總成的功能完善性、可制造性與維修性,各功能零部件的分塊方法; 2)初步確定儀表板總成的結(jié)構(gòu)形式、制造材料、加工制造工藝、拔模方向等關鍵參數(shù); 3)定義儀表板總成及部件的安裝方式和安裝順序; 4)初步定義各部件之間的安裝位置和安裝截面圖(Master Section); 5)初步定義儀表板總成的各位置的間隙。 1、油泥模型 根據(jù)整車總布置的技術要求和周圍的邊界條件,參考相應的樣件,并按造型師的設計意圖,來制作儀表板總成的油泥模型。在制作油泥模型時,應考慮以下因素: 1)符合人機工程學的要求,保證其安全性、舒適性; 2)充分考慮到人的各種習慣,保證各種開關、按鈕等控制件的操作方便性; 3)布置在儀表板總成上的各種儀表具有良好的視野性; 4)造型美觀大方、有特色,但必須與整車風格協(xié)調(diào)一致; 5)結(jié)構(gòu)優(yōu)化,便于加工制造與維修; 6)儀表設備功能齊全、先進與完善; 7)借鑒相關車型儀表板造型的成功經(jīng)驗。 2、油泥模型測量與數(shù)據(jù)處理 1)確定測量方案,利用照相測量法提取油泥模型表面數(shù)據(jù),利用三坐標測量機測取孔位數(shù)據(jù)等; 2)對測量數(shù)據(jù)進行編輯處理,生成CAD系統(tǒng)能夠接受的數(shù)據(jù)格式如ASC、STL等); 3)把測量數(shù)據(jù)輸入CAD系統(tǒng),進行點云編輯處理點云數(shù)據(jù)過濾、點云數(shù)據(jù)的色彩渲染、點云數(shù)據(jù)的剖切),以獲得建模所需的最佳數(shù)據(jù); 4)把處理好的數(shù)據(jù)匹配到車身整車坐標系中,以便與周圍的汽車零部件的數(shù)模進行整體匹配處理。 確定儀表板主體結(jié)構(gòu)、各種儀表、裝飾面板、操縱手柄、通風口、雜貨箱、煙灰盒等造型及功能。 1、Class-A曲面初步設計 快速構(gòu)造出儀表板總成的基本三維模型,以滿足各種數(shù)據(jù)檢查的需要以及為曲面精細調(diào)整作準備。在該階段不需要過多的考慮曲面質(zhì)量的好壞,重要的是將形成的三維數(shù)據(jù)用于對功能性檢查與供暖、換氣、空調(diào)系統(tǒng)的協(xié)調(diào),與方向機構(gòu)和安裝結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào),與ABS及電器裝置的協(xié)調(diào)等)、曲面分塊方案和可制造性的檢查、各種運動部件的機構(gòu)和人機檢查等工作。在曲面初步設計階段,主體曲面一般先采用一個階數(shù)較小的曲面進行擬合,一般是4x4階曲面,這樣就能較容易地調(diào)整出一個較為近似的曲面,它的基本特征是擬合精度不是太高(在允許的誤差范圍內(nèi)),曲面光順性要求不高,但曲面分塊要合理;曲面的細節(jié)部位可簡化處理。 2、Class-A曲面精細設計 對主體曲面進行精細調(diào)整(曲面的修改、網(wǎng)格優(yōu)化、匹配處理等),使之符合Class-A的技術要求,關鍵圓角符合曲率連續(xù)要求,并對細節(jié)曲面進行詳細設計。在曲面精細設計階段,如4x4階曲面不能很好地擬合點云數(shù)據(jù),則采用提高曲面階數(shù)的方法,來提高曲面的擬合精度。但隨著曲面階數(shù)的增加,會給曲面的調(diào)整帶來許多困難和增加許多調(diào)整曲面的工作量。一般的Class-A曲面的階數(shù)是6x6階,最多不超過8x8階。理由是6x6階的曲面一般能對曲面進行較好的擬合,可以滿足曲面擬合精度要求與周圍曲面的匹配精度曲率連續(xù)要求,而且也不會對曲面調(diào)整帶來許多困難與工作量;曲面精細調(diào)整時,有必要把曲面上所有的橫向、縱向控制網(wǎng)格線投影到平面上汽車設計工程中常常以25、50、100mm為間隔的等距平面,以生成高質(zhì)量的曲面;單個曲面精細調(diào)整后,還應對相鄰曲面進行匹配處理,以生成曲率連續(xù)的曲面組。 3、曲面品質(zhì)評價 1)利用CATIA-V5的各種曲面檢查功能來檢驗所生成曲面的質(zhì)量,如利用斑馬線檢查功能、斷面線曲率圖檢查功能來判斷曲面曲率的分布情況; 2)利用曲面間連接性檢查功能來判斷曲面間的連接性情況(如點連續(xù)、切矢連續(xù)、曲率連續(xù)等); 3)利用曲面擬合精度檢查功能來判斷生成曲面與點云數(shù)據(jù)的誤差分布情況; 4)利用拔模角分析功能來判斷所生成零件模型的制造工藝性情況等。 利用三坐標測量儀測得的儀表板點云數(shù)據(jù),經(jīng)數(shù)據(jù)處理,輪廓特征線提取,利用產(chǎn)品表面的散亂點數(shù)據(jù)通過插值或者擬合,構(gòu)建出產(chǎn)品原型。將曲面片擬合,生成整個曲面,再將生成的曲面進行整體曲面評價,使曲面符合光順準則,以保證曲面的光順,最終形成完整的曲面模型,完成曲面重構(gòu)。 儀表板總成結(jié)構(gòu)和特征設計是對儀表板總成,以及中控顯示屏、各種儀表、操縱手柄、通風口、雜貨箱、點煙器等設備而進行的設計工作。 1、中控顯示屏 國內(nèi)汽車的中控屏也被特斯拉所傳染,除了傳統(tǒng)的音響和收音機之外,還加入了導航、視頻以及一些更加時髦的功能。一些高端車型更是將車輛的諸多功能調(diào)節(jié)選項都安裝在了這塊中控大屏中,駕駛模式、油門響應、空調(diào)等許多功能都需要通過這塊屏幕來執(zhí)行。 中控屏的設計主要從以下幾方面考慮: 1)先進性 一般采用超窄邊液晶拼接顯示技術,增大屏幕分辨率; 2)高可靠性 高檔車上一般采用汽車用工業(yè)級液晶顯示單元,應滿足7*24小時,365天連續(xù) 3)運行的需求 4)低故障性 具有自動調(diào)節(jié)屏亮度,緊急斷電功能等; 5)經(jīng)濟性 拼接單元具有內(nèi)部圖像處理功能,同時能實現(xiàn)高頻的顯示拼接; 6)易安裝維護 現(xiàn)在汽車中控屏趨勢越來越采用內(nèi)嵌式,但無論式內(nèi)嵌還是外接式,顯示單元都需考慮采用模塊化結(jié)構(gòu),并具有可插拔部件。 2、主題結(jié)構(gòu)設計 根據(jù)儀表板的初步定義以及Class-A曲面數(shù)據(jù),完成儀表板主題的詳細設計,定義儀表板的厚度、接口方案,并協(xié)同工藝人員進行最終的檢查。 3、安放儀表組合設計 儀表組合需要隨時提供關于汽車各方面的信息與數(shù)據(jù),同時還起裝飾作用。這些儀表組合必須布置在司機的正常視野范圍內(nèi),以滿足司機的正常駕駛要求。根據(jù)所選用的儀表組合的外形與尺寸設計安裝儀表組合的內(nèi)孔形狀與尺寸,并確定其安裝和維護方式。 4、通風口設計 儀表板上的附設通風口是保持車內(nèi)空氣新鮮、氧氣充足的主要部件之一。一般為圓形或方形的格柵,可以根據(jù)需要,上下、左右調(diào)整通風方向。該項工作需要同專業(yè)人員進行協(xié)調(diào)。 儀表板是汽車內(nèi)飾中結(jié)構(gòu)最為復雜,零部件數(shù)量最多的總成零件,由于其處于車內(nèi)的高可見區(qū)域,除了要滿足多種功能性要求,還涉及到許多安全法規(guī)的要求。在設計工程師完成初步的設計后,可以進行虛擬的產(chǎn)品試驗,檢驗零件強度,剛度等是否達到目標值。 1、模態(tài)分析 輛在正常行駛過程中,由于受到發(fā)動機以及地面激勵的作用,儀表板總成各個部件處于完全振動狀態(tài)。如果剛度不合理,將直接影響儀表板總成的可靠性和NVH 特性等關鍵性指標。因此儀表板設計應保證合理的振動特性,以避免在使用過程中與車身各大總成產(chǎn)生共振。模態(tài)分析可以快速檢驗儀表板總成的振動特性是否滿足要求。 2、頭部碰撞分析 汽車在正面碰撞和緊急制動時,容易造成乘員頭部和汽車儀表板的碰撞,使頭部受到嚴重損傷。因此,開發(fā)安全的駕駛室內(nèi)飾組件,研究人的頭部在碰撞中的機械響應特性,對儀表板的改進設計具有重要的意義。頭部碰撞分析所使用的有限元模型是在模態(tài)分析的基礎上,添加球頭模型(質(zhì)量 6.8 kg,直徑165 mm),并且添加材料的塑性特性曲線。根據(jù)GB 11552—1999的規(guī)定,在頭碰區(qū)域內(nèi)選取10個位置作為球頭模型撞擊點。標準規(guī)定在頭部碰撞區(qū)域內(nèi),速度為24.1 km/h鋼球撞擊儀表板之后減速度超過80 g的持續(xù)時間不能超過3 ms。 汽車儀表板快速成型工藝是汽車快速成型工藝中最復雜的成型之一,儀表板內(nèi)的電路和線路非常多,表面質(zhì)量要求很高,在汽車內(nèi)飾件中所占的位置重要,樣件試制的價格自然高。 汽車儀表板RP件制作工藝如下: 1、原型 CNC加工,材料為ABS板材; 2、模具 A面特征為環(huán)氧樹脂模具,B面結(jié)構(gòu)為硅膠模具; 3、注型 真空注型,材料為PU樹脂Hei-cast8150(類ABS材料); 4、后處理 噴砂\噴漆\包覆\鍍膜; 5、檢測 工裝治具拼接,三坐標測量; 6、精度控制 7、原型件 主定位孔±0.3mm/1000mm,一般安裝孔±0.5mm/1000mm,其它尺寸±1.0mm/1000mm。 8、注型件 主定位孔±0.5mm/1000mm,一般安裝孔±0.8mm/1000mm,其它尺寸±1.5mm/1000mm。 1、儀表板本體結(jié)構(gòu)設計 在完成儀表板總體布置并完成外形曲面設計后,我們得到了完整的儀表板本體曲面、各特征外形曲面以及他們之間的分界線,這是我們進行下一步設計工作、工藝分析和結(jié)構(gòu)分析的基礎。 儀表板本體是儀表板總成中最大的零件,直接安裝到車體上,又是所有其他安裝件如各種儀表、操縱手柄、通風裝置的安裝基礎,它的設計與制造質(zhì)量直接影響到儀表板總成的裝配工藝性與使用性能。首先根據(jù)儀表板的造型風格特點及車型的市場定位,確定儀表板本體的設計結(jié)構(gòu)與工藝方案。一般低檔轎車或吉普車的儀表板本體采用整體注塑成型儀表板,材料選用PP復合材料、ASG及改性PPO材料。整體注塑成型可以充分發(fā)揮其一次成型復雜形狀的特點,減少零件的數(shù)量,結(jié)構(gòu)設計自由度大,工藝簡單,生產(chǎn)效率高,成本低等。根據(jù)結(jié)構(gòu)安裝的需要和強度、剛度的要求,可以采用沖壓件、焊接支架等進行支撐、加強或與車體結(jié)構(gòu)進行連接等。進行結(jié)構(gòu)設計時應首先滿足使用功能要求,與車體連接簡單可靠,各種安裝件安裝時的可接近性好,不應采用安裝后破壞整體外觀的連接方式。由于許多安裝件并不是固定的,因此要在結(jié)構(gòu)設計之前就應開始運動部件機構(gòu)設計,充分考慮運動部件的機構(gòu)性能及其協(xié)調(diào)性。在進行結(jié)構(gòu)設計的同時還應充分考慮其制造工藝性,進行充分的工藝分析,有條件的情況下應與制造方充分協(xié)商產(chǎn)品的工藝性能。 中高檔轎車或吉普車的儀表板多采用軟化結(jié)構(gòu),主要包括三部分:骨架、中間發(fā)泡層和表面蒙皮。將蒙皮埋入鑲嵌物中,再注入發(fā)泡劑進行發(fā)泡成型,形成局部骨架結(jié)構(gòu),將其固定在儀表板橫梁及支架上。 骨架材料主要有如下幾種:鋼板沖壓件、樹脂注塑件、纖維板等;樹脂注塑件采用PP復合材料、ABS樹脂、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藝。搪塑成形工藝具有表皮紋理逼真,厚度均勻,造型自由度大等特點。中間發(fā)泡層采用半硬質(zhì)聚氨脂PUR)材料,它采用發(fā)泡工藝來完成,發(fā)泡成型可以得到柔軟、有質(zhì)感的儀表板。 在進行儀表板本體結(jié)構(gòu)設計的同時,實際上也就開始了各種安裝件的結(jié)構(gòu)設計、機構(gòu)設計和工藝分析等過程。儀表板上的安裝件很多,除儀表、操縱件外,還有音響、收放機、CD機等電氣元件,雜貨箱、煙灰盒、通風口、安全氣囊、衛(wèi)星導航系統(tǒng)等零部件。為了安裝這些零部件,必須在儀表板本體上設計出安裝這些零部件的結(jié)構(gòu)與機構(gòu);同時還要設計出把儀表板總成安裝到車體上的結(jié)構(gòu)。在結(jié)構(gòu)設計過程中,要充分考慮到使用功能性、安裝方便性、制造工藝性等要求。 2、儀表組合設計 儀表組合是整車儀表板中非常重要的零部件,它向司機隨時提供關于汽車各方面的信息與數(shù)據(jù),同時還起裝飾作用。目前汽車儀表趨向于把各種功能儀表及報警燈設計成整體的一個組合儀表。主要儀表有行車速度表、發(fā)動機轉(zhuǎn)速表、燃油表、機油壓力表、冷卻液溫度表、電流表、行車里程表。有些儀表還設有變速檔位指示、計時鐘、環(huán)境溫度表、路面傾斜表和地面高度表等等。警報信號與工作指示燈系統(tǒng)有:危險警報信號指示燈、機油壓力警報燈、各種故障警報燈、手制動工作指示燈、左右轉(zhuǎn)向指示燈、發(fā)動機冷卻液高溫警報燈、機油壓力警報燈、制動塊磨損警報燈等。在儀表組合中一般還有儀表照明燈,便于夜間行車司機觀察儀表。隨著電子事業(yè)的發(fā)展,越來越多的電子精良設備被采用。 3、自然通風口設計 儀表板上的附設通風口是保持車內(nèi)空氣新鮮、氧氣充足的主要部件之一。一般為圓形或方形的格柵,可以根據(jù)需要,上下、左右調(diào)整進風方向。一般通風口有多個,前部有暖風口,后部有暖風和冷風口,側(cè)面有吹門窗的出口,下部有暖風吹腳風口。 儀表板總成裝配設計是指把儀表板總成的所有零部件,按他們之間的裝配關系要求,組裝在一起,以滿足儀表板總成的總體功能要求。在儀表板總成裝配設計階段,主要考慮所采用的裝配關系是否滿足功能要求,裝配工藝性如何等。 為了滿足上述要求,我們可以利用CATIA-V5的強大電子樣車DMU)技術,來發(fā)現(xiàn)零、部件在裝配過程中的所有裝配性問題,以便使問題在實際制造前得到及時地解決。 如利用運動分析功能來分析運動部件在運動過程中,是否會產(chǎn)生運動干涉;利用拆裝分析功能來分析部件的裝配工藝性等;利用導航分析功能來分析部件的裝配關系以及靜態(tài)干涉等;利用人機工程學分析功能來分析駕駛員的視野性等。 在數(shù)據(jù)出來之后,依據(jù)數(shù)據(jù)進行軟模開發(fā)與制作,在開發(fā)過程中對發(fā)現(xiàn)的問題進行記錄、反饋和修改,并將樣件生產(chǎn)出來。 產(chǎn)品工程師、SQE、質(zhì)量檢驗工程師一起對樣件進行檢驗,主要檢驗零件性能、質(zhì)量、精度和數(shù)據(jù)匹配度,如有需要可進行三坐標掃面,與數(shù)據(jù)進行匹配,檢查誤差,并做出《樣品檢驗報告》。 樣件檢驗合格后,依據(jù)工藝手冊,在工藝的指導下,將所有零件進行匹配與裝配,檢驗零件的工藝可行性、產(chǎn)品質(zhì)量,裝配完成后,做出試裝、試驗的結(jié)果驗證及報告等。 在工藝、性能、尺寸、質(zhì)量都經(jīng)過驗證之后,在軟模的基礎上進行硬模開發(fā),開發(fā)完成進行試生產(chǎn),檢驗零件質(zhì)量,出具檢驗報告,檢驗合格,硬模開發(fā)完成。 硬模開發(fā)完成,對儀表板進行大批量生產(chǎn),并投向市場。 1、注意科學確定目視距離 儀表面板的布置方案應從目視距離和平面夾角兩個方面兩確定,其確定方案如圖1所示:為了核算和確定儀表板與方向盤間的視野性,需要準確確定駕駛員眼睛的分布位置,即需要繪出眼橢圓。我國在汽車儀表板設計過程中,其目視距離最大值為711mm,最合適距離為550mm;根據(jù)中國人身材特點,我國汽車儀表板的目視距離應有效控制在460mm到710mm較為適應,其中550mm為儀表板目視距離最佳值。上述值只是理論計算分析值,具體還應考慮駕駛習慣、車內(nèi)裝飾等相關因素。 2、科學確定儀表板的平面夾角 儀表板在設計中,其上分布的所有功能儀表的可視程度均需要得到有效滿足,不能被方向盤等物體遮擋,即:視角(儀表平面中心點與眼橢圓中心點的連線與儀表板表面的夾角)應符合90°的指標要求;駕駛員視線與儀表板水平面的夾角應控制在30°以內(nèi),且儀表板平面與鉛垂平面間的夾角以10°為最佳。 3、注重儀表板盲區(qū)以及儀表罩 在進行儀表的優(yōu)化布設過程中,應充分考慮儀表板盲區(qū)問題,并將重要儀表布設在駕駛員最容易看到且看得準確的位置。在準確確定汽車儀表板的盲區(qū)后,要根據(jù)計算盲區(qū)的大小和位置來合理優(yōu)化調(diào)整儀表、顯示裝置等功能單元的布設,以便駕駛員在高速行車過程中能夠快速準確的看到儀表及顯示裝置的數(shù)據(jù)和信息提示。 儀表面罩即防止灰塵等雜志進入儀表板內(nèi)部的外部玻璃護罩。在儀表板整體優(yōu)化設計過程中,合理地布設儀表面罩的空間位置和外觀形狀,則可以有效避免炫目光線(進入車內(nèi)的外部反射光線、內(nèi)部儀表自身發(fā)出的光線)對駕駛?cè)藛T的干擾。為避免炫目光線的干擾,通常采用直立結(jié)構(gòu)來設計儀表面罩。另外,通過將儀表面罩設計成為內(nèi)凹曲面的外觀來避免儀表板出現(xiàn)大面積反射光干擾。 4、組合儀表罩及操縱按鈕的優(yōu)化設計 組合儀表罩布置的優(yōu)化設計,儀表板在整體優(yōu)化布設過程中,在已確定組合儀表罩的高度后,應通過合理結(jié)構(gòu)布局優(yōu)化確保其不超過下視角(5°)的邊界指標要求,這樣可以利用儀表罩自身高度來合理確定組合儀表罩的上邊界,以確保駕駛員能夠便捷準確的觀察儀表板上的相關行駛數(shù)據(jù)信息。操縱按鈕布置的優(yōu)化設計。操縱按鈕布置應按照各種按鈕使用頻率來確定按鈕的布設位置,尤其應將常用的按鈕布設在手伸及界面內(nèi),將使用較少的按鈕布設在手可伸及的地方,以確保按鈕操控的便捷可靠性。 人機工程是研究人和機器相互關系和相互作用的學科,立足與人,已優(yōu)化人、機、環(huán)境三者之間的關系。汽車如果要上市,首先必須滿足各種法規(guī)要求,包括頭部碰撞、內(nèi)部凸出物的校核、膝部保護等方面。其中國內(nèi)又以三個標準為基礎:GB11552、ECER21、FMVSS201.其中GB11552對等于ECER21,只是在局部做了微小修改。這幾個法規(guī)國標對儀表板的頭部碰撞區(qū)域、免疫區(qū)域、測試區(qū)域做出了清晰地解釋 1、頭部碰撞區(qū)域的確定 頭部碰撞是指使用一個直徑165cm的圓球模擬頭部對儀表板表面進行撞擊。根據(jù)圓球內(nèi)的傳感器所測得量的值來判斷人體承受的傷害。按照GB11552的要求,通過一系列的YZ平面去切相切儀表板表面,在X向與YZ平面最向前的相切點,組成一條在儀表板上的曲線,即是儀表板水平線,水平線上面的區(qū)域即頭部碰撞區(qū)域的下邊界。頭部碰撞區(qū)域上邊界是從玻璃內(nèi)表面往里100mm,得到另一曲線即為頭碰的上區(qū)域。 頭碰區(qū)域內(nèi)的免檢區(qū)域,在汽車行駛發(fā)生碰撞時,由于主駕駛的前側(cè)有方向盤阻擋,且方向盤上存在安全氣囊,所以頭部無法碰撞到儀表盤。根據(jù)GB11552的規(guī)定,在此區(qū)域把方向盤的外邊緣往外擴127mm,再投影在儀表上。由于方向盤是有兩個極限,所以投影出的圖形為非規(guī)則形狀 按國標的要求,副駕駛側(cè)的頭部撞擊區(qū)域界定主要存在兩個區(qū)域,一個是頭部碰撞的實驗測試區(qū)域,一個是受門護板及立柱護板的影響而確定的免檢區(qū)域。首先確定頭部碰區(qū)域:用直徑165mm圓模擬靜態(tài)球頭,按照736mm和840mm兩個極限狀態(tài)模擬半徑進行連續(xù)調(diào)節(jié)。在模擬時注意圓心在X方向存在127mm、Z方向存在19mm的變化,該球體與儀表板連續(xù)相交所得到的曲線,即為副駕駛側(cè)的頭部碰撞區(qū)域。其次確認免檢區(qū)域:免檢區(qū)域是指由于門護板和A柱護板的影響,球頭模擬無法接觸到的儀表板表面。由此也定出的測試區(qū)側(cè)邊界,大致是門護板和A柱護板的向里表面偏移82.5mm后與儀表盤的相交線。在這個區(qū)域中,測試設備以24.4km/h的速度撞擊其表面,球頭的減速度超過80G的持續(xù)時間不得超過3ms。 2、內(nèi)部突出物的校核 按照國標要求,儀表板水平線以上的區(qū)域,頭部能碰到的地方最小圓角半徑大于3.2mm,設計時候要盡量設計成3.2mm以上;中間駕駛側(cè)區(qū)域的電器按鍵最小圓角半徑要求大于2.5mm,如果突出高度小于9.5,則更細致的要求在距離最高點2.5mm處存在2000mm2的橫截面積。如果突出高度大于9.5mm,不僅要求距離最高點6.5mm處存在6500mm2的橫截面積,而且要求運用378N的力撞擊凸出按鍵,如果斷裂后沒有尖銳邊角,且殘余高度小于9.5mm才符合要求。如果凸出高度小于寬度的二分之一,則允許圓角半徑大于0.5mm。 對于在儀表板水平線一下的區(qū)域,主要檢查有沒有尖銳的凸出物,防止腿部的傷害,一般要求厚度不得小于2.5mm,半徑不得小于3.2mm。 3、膝部保護區(qū)域 一般規(guī)定位于儀表板水平線以下的區(qū)域為膝部碰撞區(qū)域,為了保證駕駛員的膝部安全,在膝部前方下護板內(nèi)側(cè)布置吸能塊。駕駛員側(cè)的膝部吸能塊表面距離假人的膝蓋距離一般不超過100mm;成員側(cè)的吸能塊表面距離50%假人的膝蓋距離不得超過125mm;這兩個值都是水平距離;儀表板設計時要充分考慮下部護板結(jié)構(gòu),要為乘員提供一個碰撞吸能的緩沖空間,且要有足夠的腿部活動空間。 1)首先95%假人姿態(tài) H點處于座椅行程的中間點,左腿在制動踏板處于自然狀態(tài)時,得到一個人體姿態(tài)偏移假人小腿外輪廓線25mm,得到曲線A。 2)右腿在油門踏板上處于最大行程處,得到一個假人狀態(tài),偏移假人小腿外輪廓線25mm,得到曲線B; 3)其次50%假人姿態(tài):H點處于座椅最靠前的位置K點,油門踏板處于最大行程處,得到一個假人姿態(tài),向前移動假人小腿中心線67mm,得到曲線C; 4)以50%人體裸點為圓心,半徑245作圓,與直線C交于點E;以95%人體裸點為圓心,半徑499mm作圓,與直線C交于F點;曲線A與曲線B交于I; 5)最后過點E作直線C的垂線,與曲線B交于點Q;過F作直線C的垂線,與曲線A交于點G。點E、F、G、I、Q五個點所圍成的圖形即是膝部保護區(qū)域;與H點Y坐標為中心,向兩側(cè)拉伸250mm,即得到膝部吸能的原始數(shù)據(jù); 為了更好的對乘員膝部進行保護,分析定義了碰撞點的位置,如圖: 4、操縱件的布置區(qū)域 在設計過程中,操縱件的布置應首先考慮駕駛員的操縱方便性,所有與駕駛操縱有關的開關、機構(gòu)應布置在駕駛員的坐姿可以輕松觸及的范圍內(nèi),常用的操作開關由前機蓋開啟手柄、油箱開啟手柄、換擋手柄、手剎、杯托、后視鏡調(diào)節(jié)開關、轉(zhuǎn)向開關、空調(diào)開關等。 5、杯托的設計 杯托的設計,首先評價杯托對杯子的容納性,但還要考慮駕駛時杯子不能傾斜或掉出;只有滿足這兩點才能說明人機工程設計的較為完善。杯子的尺寸如下表: 杯子的設計容積盡量要大,但是設計得如果過大,直徑超過90mm,占用的空間就太大,且影響內(nèi)飾的整體造型。因此一般設計目標是80mm,并且可以設計一些卡夾來固定杯子。使杯子在顛簸的過程中不失去穩(wěn)定性,深度不宜過深,否則沒取出不方便,考慮與便捷式圓筒煙灰缸的通用性,一般深度不超過70mm。 6、出風口的設計 1)空調(diào)出風口的兩種結(jié)構(gòu)形式 A、葉片式:通過葉片可以上下左右調(diào)節(jié)出風角度 B、旋鈕式:通過旋轉(zhuǎn)來調(diào)節(jié)出風角度 2)滿足條件 出風口向上調(diào)節(jié)至最高點,要吹到駕駛員和乘員的眼點,向下調(diào)節(jié)至最低點,要吹到駕駛員和乘員的H點 7、手套箱校核 手套箱的開啟手柄應首選布置在靠近駕駛員的一側(cè),根據(jù)“GB-10000 中國成年人人體尺寸”的尺寸要求,因大于45mm。 三個重點校核位置:關閉狀態(tài),半開狀態(tài),全開狀態(tài)。 開啟后的開口距離應該大于100mm,全開時不能與95%的假人的小腿有干涉。 汽車儀表板作為汽車的主要部件,發(fā)揮著功能性、安全性,同時還具有裝飾性。針對汽車儀表板的設計進行研究,對汽車儀表板設計者具有一定的參考意義。 |
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