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基于照相法的人体建模及在车身布置中的应用研究

作 者: 韩菲菲
导 师: 于多年
学 校: 吉林大学
专 业: 机械工程
关键词: 照相法 人体建模 CATIA 人机工程学
分类号: U462
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
下 载: 65次
引 用: 2次
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内容摘要


人体模型是汽车设计必备的一种测量和模拟分析工具。然而建立相应的人体模型就要以人体尺寸数据为基础,测量人体尺寸、建立人体数据库是一项复杂、繁琐、周期长的工作。随着社会和经济的不断发展,汽车行业越来越强调个性化服务,因此用于汽车车身设计与布置的人体模型必须有时效性,代表性。目前世界上欧美日本等发达国家都有自己的人体测量方法和相应的大型人体尺寸数据库。传统手工测量方法效率低、测量结果不准确,而现代三维扫描测量系统造价昂贵,实验器材庞大。本文结合这两种测量方法的优缺点,有针对性的采用了一种测量方法:用数码照相测量人体尺寸。它具有高效率,低成本、实验设备携带方便等优点。并在此基础上利用CATIA软件建立相应的人体模型,用于汽车车身设计、布置、校核等工作。首先对介绍了数码照相测量人体尺寸的实验方法。制定了照相法测量的具体实验原理、方法、场地选择、参与实验被测人员等。为了测量结果更加准确,分析了照相法测量人体误差的产生原因,根据各个原因的制定出相应的手段和方法去减少误差。并且验证了照相法实验的可行性,使得整个实验有意义。采用照相的方法测量人体尺寸尽可能少的占用了被测量人员的时间,只需1到2分钟拍摄照片,后期测量人体各项尺寸只需要用相关软件分析用户照片便可。而且实验成本低,实验设备轻便易携带,测量技术相对好掌握,效率较高。同时研究了现有人体数据库建立方法,为建立数据库方法选择和计算等后续工作打下基础。其次研究了CATIA自定义参数化人体模型的建立。在CATIA人机工程模块中,根据CATIA人体模型文件及和格式要求,对现有人体尺寸做基本数据处理,求出平均值和标准差以及进行相关分析,利用根据不同人体尺寸之间的相关系数大小,结合实际意义的要求对各人体尺寸项的计算方法进行等研究,建立做一元回归方程和多元回归方程,并对方程和相关系数的显著性进行f检验和t检验。借助Excel软件来完成显著性检验,用EXCEL可以直接得到判断显著结果的数值,结果显示只有回归方程和回归系数同时具有较高的显著性,所建立的回归方程有实际意义和价值。对常见人体尺寸数据库格式进行研究,建立这些数据库的格式转换方法,生成符合CATIA数据格式和要求的人体模型文件,建立参数化人体模型。最后根据所建立的人体模型在某一汽车平台上进行内饰布置设计。确定空间大小、座椅位置方向盘的布置,并在布置完成的汽车上应用CATIA V5软件相应的模块功能对进行驾驶员进行坐姿舒适性评估,评估结果显示座椅布置满足各个肢体夹角舒适要求。并且根据相关的国家标准对该车在不同工况下对驾驶员进行视野校核和视野仿真。结果显示视野要求符合国家标准。

全文目录


摘要  4-6
ABSTRACT  6-11
第1章 绪论  11-17
  1.1 研究背景以及现状  11-12
  1.2 研究目的以及意义  12-14
  1.3 研究内容以及关键技术  14
  1.4 研究可行性分析  14-15
  1.5 本章小结  15-17
第2章 照相法人体尺寸测量研究  17-29
  2.1 照相法测量人体尺寸实验  17-20
    2.1.1 实验设备以及实验测量方法  17-20
    2.1.2 被测量人员  20
    2.1.3 人体尺寸计算原理  20
  2.2 误差分析  20-22
  2.3 人体尺寸测量要求  22-24
    2.3.1 人体测量学中常用术语  22
    2.3.2 人体测量基准点  22-23
    2.3.3 人体测量基准面  23-24
  2.4 人体尺寸研究  24-28
    2.4.1 人体尺寸差异性  24
    2.4.2 人体测量数据统计处理  24-26
    2.4.3 人体尺寸相关性  26-27
    2.4.4 现有人体测量数据库计算方法  27-28
  2.5 本章小结  28-29
第3章 基于测量尺寸的CATIA人体模型建立  29-49
  3.1 CATIA人机工程模块简介  29
    3.1.1 CATIA人机工程模块  29
    3.1.2 CATIA人体模型  29
  3.2 CATIA建立自定义人体模型  29-34
    3.2.1 人体模型基本尺寸要求  29-32
    3.2.2 CATIA人体模型文件格式要求  32-34
  3.3 依据CATIA人体尺寸相关性分析  34-39
    3.3.1 回归分析  34-37
    3.3.2 相关系数  37-38
    3.3.3 回归方程检验和评价  38-39
  3.4 建立CATIA参数化人体模型  39-47
    3.4.1 人体尺寸计算  39-44
    3.4.2 人体模型建立  44-47
  3.5 本章小结  47-49
第4章 人体模型在车身中布置应用  49-63
  4.1 汽车车身布置设计工具  49-51
    4.1.1 人体模型  49
    4.1.2 汽车驾驶员眼椭圆  49-50
    4.1.3 手伸及界面  50
    4.1.4 乘员与驾驶员的头廓包络线  50-51
    4.1.5 驾驶员的膝部包络线  51
  4.2 车身内部布置设计的方法  51
  4.3 车内空间布置  51-56
    4.3.1 驾驶员姿态基本相关硬点  52-53
    4.3.2 车内驾驶空间尺寸设计  53-56
  4.4 舒适性校核  56-60
    4.4.1 舒适驾驶坐姿  56-57
    4.4.2 姿态评估  57-59
    4.4.3 姿态优化  59-60
  4.5 视野校核仿真  60-62
    4.5.1 前方视野要求  60
    4.5.2 视野仿真  60-62
  4.6 本章小节  62-63
第5章 全文总结和展望  63-65
  5.1 全文总结  63
  5.2 全文展望  63-65
参考文献  65-68
后记和致谢  68

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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 汽车工程 > 整车设计与计算
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