摘 要

本文借助人机工程学软件JACK针对丰田Prado这款SUV进行了人机工程学的仿真，并对其做了详细地研究。利用丰田Prado的三维模型，通过JACK软件建立人体模型，在JACK软件中进行仿真和分析，评价其驾乘舒适性和操作方便性等性能，并用分析得到的数据与国家以及国际各项标准作对比，对不满足标准以及人机工程原理的地方提出改进办法，并进行了优化。所得结果对于实际改进和优化丰田Prado汽车具有重要的指导意义。

论文主要研究SUV驾驶室人机工程内容，通过运用JACK软件分析眼椭圆、头廓包络线及头廓包络面、驾驶员手伸及界面等，评价内容包括人体坐姿、乘坐舒适性、可达域、可视域。

研究结果表明：原有的SUV模型的三指最大可达域和最大抓取区域以及驾驶舒适度不符合要求。针对这些问题，本文对此SUV做出了优化，并结合各项标准进行人机工程校核，最终的优化结果是符合各项标准的。

关键词：人机工程学；JACK；SUV

Abstract

In this paper, ergonomics software JACK for Toyota Prado this SUV carried out ergonomic simulation, and I made a detailed study of it. Using Jody model, and the human body model was established by JACK software, and then they were simulated and analyzed in JACK software, and its performance such as driving comfort and operation convenience were evaluated. The data obtained from the analysis were compared with national and international standards, and this article did improvements and optimization of places that do not meet standards and ergonomic principles. The results obtained for the actual improvement and optimization of Toyota Prado car has important guiding significance.

This paper mainly studies the content of ergonomics of SUV cab. Through the use of JACK software to analyze the oval, the outline envelope and the head envelope, the driver's hand and the interface, the evaluation contents include the human body sitting, ride comfort, Domain and visual field.

The results show that the three-finger maximum reachability and maximum grabbing area of the original SUV model and the driving comfort do not meet the requirements. In view of these problems, this article has made the optimization of this SUV, and combined with the standard for ergonomic verification, the final optimization results are in line with the standards.

Key Words：Ergonomics；JACK；SUV

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 人机工程学的概述 1

1.2.1 人机工程学的研究方向 2

1.2.2 人机工程学的研究目的和方法 2

1.2.3 人机工程学的研究内容 2

1.2.4 人机工程学的重要性 3

1.3 人机工程学的发展历程 3

1.3.1 人机工程学的萌芽时期 3

1.3.2 人机工程学的兴起时期 4

1.3.3 人机工程学的成长时期 4

1.3.4 人机工程学的发展时期 4

1.4 国内外关于汽车人机工程学的研究现状 4

1.5研究的基本内容、目标、拟采用的技术方案及措施 5

1.5.2 研究的基本目标 5

1.5.3 采用的技术方案 6

第2章 JACK软件中的仿真前处理 7

2.1 JACK软件的基本介绍 7

2.2 JACK仿真环境中整车的创建 8

2.2.1 整车模型的导入 8

2.2.2 整车模型的尺寸优化 8

2.2.3 整车模型的结构优化 9

2.3 JACK仿真环境中数字人的创建 10

2.3.1 JACK数字人模型 10

2.3.2 本次研究中数字人模型的选用 12

2.4 本章小结 13

第3章 JACK的仿真数据录入 14

3.1 JACK软件的参数设置模块 14

3.2 仿真参数的设置 15

3.2.1 初始设定 15

3.2.2 车辆设置 15

3.2.3 成员设置 25

3.3 本章小结 26

第4章 基于SAE标准的驾驶室内部布置分析 27

4.1 驾驶员手伸及界面分析 27

4.1.1 最大按钮区域分析 28

4.1.2 三指最大可达域 29

4.1.3 最大抓取区域 30

4.2 眼椭圆的求解 31

4.2.1眼椭圆的定义 31

4.2.2 眼椭圆的研究 32

4.2.3 眼椭圆的定位 32

4.2.4 眼椭圆在实际中的应用 34

4.3 驾驶员头廓包络线（面）的分析 35

4.3.1头廓包络的定义 35

4.3.2 头廓包络的生成原理 35

4.3.3 头廓包络面的尺寸 36

4.3.4 适用于A类车的头廓包络面的定位 37

4.3.5 头廓包络的应用 38

4.4 本章小结 39

第5章 基于JACK的驾驶员舒适度分析 40

5.1 驾驶员驾驶姿势修正 40

5.2 JACK的舒适性评价指标 42

5.3 基于JACK的舒适性分析 45

5.4 本章小结 48

第6章 基于JACK的驾驶员视野校核 49

6.1 视野校核的重要性 49

6.2 国家法规对前方视野的规定 49

6.3 评价视野的有关名词术语 49

6.4 基于JACK的驾驶员前方视野校核 50

6.4.1驾驶员前上方视野校核 51

6.4.2 驾驶员前下方视野校核 52

6.4.3 A立柱盲区校核 54

6.5 本章小结 57

第7章 丰田Prado的优化分析 58

7.1 丰田Prado模型存在的问题 58

7.2 丰田Prado模型问题的分析 58

7.3 解决丰田Prado模型问题的初始方案 58

7.4 优化后模型的分析校核 62

7.4.1 优化后模型的头廓包络面校核 62

7.4.2 优化后模型的可达域校核 63

7.4.3 优化后模型的舒适度校核 63

7.4.4 优化后模型的视野校核 64

7.5 本章小结 67

第8章 结论与展望 68

8.1 主要结论 68

8.2 研究限制和展望 68

参考文献 70

致谢 72

第1章 绪论

1.1 引言

自进入21世纪以来，我国人民群众的消费水平不断提高，汽车销量也逐年增加，人们的观念逐渐从“有车开”转化为“开好车”。一辆好的车不仅要求动力性好，更要为驾乘人员提供良好舒适的驾乘体验，也就是要满足人机工程学的思想。车辆的人机工程研究学主要是基于人机工程学以及汽车制造技术的一项工作，这项工作涉及到某车辆是否可以满足驾乘舒适性等要求，人机工程学的研究已经成为整车开发过程中一项很重要的内容。

我国是一个人口大国，一直以来我国汽车行业发展迅速，已成为汽车生产和销售的第一大国。在这个充斥着很多汽车品牌的局面里，消费者会优先选择哪种类型的汽车呢？据调查表明，安全性和舒适性是消费者最关注的两项性能。

随着技术的进步，安全性相对会下降：发机性能越来越好，车速也会越来越高，在汽车销量不断上升的条件下，道路情况也会越来越复杂，总的来说，这些都会使得驾驶环境变得糟糕。这就要求改善驾驶员的驾驶环境，就要用人机工程学的方法对汽车进行设计优化。

随着现代计算机技术的发展，目前已经有很多人机工程软件的存在了，并且这类软件也在全世界范围内的各大公司中使用，在这类软件中做得比较好的是西门子公司的JACK软件。在汽车开发和汽车优化过程中都经常会使用到JACK软件。这使得分析变得便捷，所得的结果也比较精确，缩短了设计以及后续产品优化的周期。在国内JACK软件也在大范围内普及，对人机工程研究方面也投入了很多精力。