基于驾驶员关节力矩的转向操纵不舒适性研究

针对汽车设计过程中难以定量描述操纵不舒适性的问题,提出了根据驾驶员关节力矩来评价转向操纵不舒适性的思想。通过蒙特卡洛和主成分分析法进行人体尺寸预测,选定不同人体尺寸作为不同百分位人体模型,最终以95th人体模型为例,利用RAMSIS软件进行转向姿势预测。建立人体上肢Kane动力学模型,利用上肢标志点运动学参数计算上肢各关节力矩,通过回归分析法建立上肢操纵不舒适度模型,最终通过RAMSIS进行验证。     

基于生物力学的自走式喷雾机驾驶员下肢姿势舒适性研究

针对人体的关节角度不能准确反映人体的关节受力,导致所构建的模型在模拟驾驶舒适性评价时应用效果欠佳,也不能解释类似舒适性机理等深层次问题,提出通过计算驾驶员下肢的关节力矩方法研究喷雾机驾驶姿势的舒适性。首先在CATIA中建立喷雾机的虚拟仿真模型,通过RAMSIS修改座椅高度和离合踏板距离的参数设定,预测驾驶员在约束条件下的最舒适驾驶姿势,并测量得到下肢关节的角度,对布置参数与各个关节角度的关系进行单变量回归分析,选取与喷雾机最为接近的两组定量,分析得出踏板距离对踝关节影响最明显,最大变化幅度为22.564°。运用雅各宾法对驾驶员的髋关节、膝关节和踝关节的力矩进行计算研究,得出驾驶员下肢各关节舒适性的影响因素都不相同,其中离合踏板的阻力方向和力臂变化对髋、膝关节舒适性影响较大,而踏板阻力的力矩作用对踝关节影响更明显,对以后的喷雾机驾驶室的人机优化和驾驶员人体肌肉力的研究提供依据。     

基于RULA方法的拖拉机驾驶室人机优化研究

人机工程学设计是拖拉机驾驶室设计中非常重要的部分。本文以RULA方法(上肢快速评估法)为核心对各类部件的进行分类,并且对其操纵舒适性进行评价与分级,依据这种评估方法的思想,分析不同操纵方式下人体上肢关节的舒适活动范围,同时以H点为参考建立人体上肢简化模型;依据建立的人体上肢简化模型与关节活动范围,对操纵部件的最优分布情况进行求解,得出方向盘的最佳分布范围,以及侧控台的最佳设计高度为高出H点42~98mm以及266~434mm这两个高度范围之内,此时最佳分布范围为环绕驾驶员753cm~2与899cm~2的类扇形区域。最后依据所得结论对K1804型号拖拉机驾驶室进行优化设计,采用Creo中的Manikin模块对设计结果进行验证,得出RULA值均小于2,验证研究结论有效。该研究方法为拖拉机驾驶室人机工程学设计提供一定的参考。     

汽车EPS与ASS的H∞/PID集成控制

分别建立了汽车电动助力转向（EPS）模型与主动悬架系统（ASS）模型，提出了EPS与ASS的集成模型。综合考虑EPS与ASS的相互影响，设计出H∞／PID集成控制系统。从提高汽车转向行驶时的乘坐舒适性和操纵稳定性角度出发，根据人体对振动的敏感频率范围引入了适当的频域加权函数，设计出ASS系统的H∞最优控制器，使水平和垂直方向敏感频率范围内的振动都得到明显降低；从改善驾驶员转向轻便性角度出发，设计出EPS系统的PID控制器。仿真结果表明，该集成控制方法能够使汽车转向行驶时的乘坐舒适性和操纵稳定性得到提高。     

基于Ramsis的拖拉机驾驶室脚操纵元件分析

根据市场调查,拖拉机驾驶员反映某拖拉机驾驶室内脚操纵元件在实际工作过程中存在一定的不舒适性。利用Ramsis人机工程软件,对该拖拉机驾驶室脚操纵元件进行了位置和力的分析,通过对油门踏板位置、离合器踏板位置和离合器操纵力的分析,对该拖拉机驾驶室内脚操纵元件不舒适性进行了直观的展示,对改进设计、提升该拖拉机品质具有一定的参考意义。     

汽车线控转向系统路感模拟方法

线控转向系统取消了传统转向系统方向盘到转向车轮的机械连接,因而转向路感无法直接反馈给驾驶员,为此通过对汽车转向系统路感的理论分析,建立了线控转向系统动力学模型。采用卡尔曼滤波技术对汽车转向系统齿条受力进行估计,并引入电动助力转向系统的助力特性,设计复制电动助力转向系统路感的线控转向系统路感模拟方法。试验结果表明,路感模拟方法可以使驾驶员获得有效的路感信息,提高了汽车的操纵性和舒适性。     

实体产品操纵舒适性定量测评研究

针对实体产品操纵舒适性难以定量评价的问题,从心理和生理角度对操纵机理进行分析,建立可量化的操纵反馈模型,提出操纵舒适性定义。建立关节与体节人体模型,提取连接关节的实际物理量,并生成相关曲线;以力平滑度指标为例,计算其操纵舒适性评分,采用客观逐次比较赋权法确定各指标权重,计算出操纵舒适性指数(I)。最后,构建实体产品操纵舒适性测评系统,并对具有两种操纵装置的典型实体产品进行实际测评,验证了该方法的实用性与有效性。     

拖拉机驾驶室人机工程学优化设计

拖拉机驾驶室人机工程学设计的合理性直接影响驾驶员在作业时的舒适性、安全性及工作效率。为此,以东方红LX1204型拖拉机驾驶室为研究对象,采用Creo3. 0创建驾驶室三维模型,以CATIA软件平台为基础,建立拖拉机驾驶室的人机系统模型,对第5、50、95百分位驾驶员进行操纵舒适性、可达性及视野的仿真。结果表明:驾驶室可达性符合设计要求,视野良好,方向盘和变速杆的操纵舒适性一般。结合拖拉机驾驶室操纵舒适性的调查,利用层次分析法与模糊综合评价法进行评价,调查评价的结果与仿真结果基本一致。最后,对驾驶室的方向盘和变速杆进行优化,方向盘立柱中心线与垂直方向夹角由35°度调整到30°,将主副变速杆沿Y方向向左移动了30mm。改进后,方向盘对踏板的遮挡变小,俯视视野良好;不同百分位的驾驶员操作方向盘、前控台、变速杆、提升器杆时RULA数值都为1或者2,操纵舒适性变好。本研究可为拖拉机驾驶室的人机工程学设计提供参考。     

拖拉机驾驶室舒适性满意度情况调查研究

设计了拖拉机驾驶室舒适性满意度调查表,选取了30个典型的拖拉机驾驶员样本,调查了其对拖拉机驾驶室舒适性的评价,并用Excel软件对部分调查数据进行了分析。调查结果显示,样本对拖拉机驾驶室的外观颜色、造型以及内室的仪表、转向盘、指示灯的满意度较高,对座椅、踏板、操纵手柄的满意度较低;"密封性太差"和"夏天太热"是影响驾驶室总体舒适性的主要因素。该调查可为驾驶室的改进设计提供参考。     

基于Jack的农机驾驶室人机工程学分析及仿真

农机驾驶操作比较复杂,合理的驾驶室设计能有效保证的驾驶的舒适性、安全性、准确性,能有效减少过早疲劳和事故的发生。为此,结合人机工程学原理与人体尺寸数据,用Rhion对农机驾驶室进行虚拟现实建模,并将其导入人机工程学软件JACK,在JACK中创建01%、05%、50%、95%、99%男女数字人模型。通过研究驾驶舒适H点、驾驶员背部受力危险临界值,以及手拉手刹、脚踩离合踏板的静态强度受伤风险值,对座椅及操纵装置进行改进。对驾驶室内部空间布局进行仿真及舒适性、可达域、可视域等模拟并进行评价,从而缩短设计周期,减少试制费用,有效提高农机驾驶室舒适性和安全性。     

基于多种加权评价指标的车舱热舒适性研究

为了分析空调车舱的热舒适性,建立了某款SUV 6座1∶1车舱模型和空调风道模型,引入太阳辐射模型,并通过试验舱对仿真模型进行了验证,试验结果和仿真结果相吻合,最大相对误差7%。在此模型基础上,加入人体热生理模型,利用CFD技术模拟人体体表的气流组织,针对车舱热环境不均匀的特点,采用修正的加权PMV评价人体整体热舒适性,再结合PPD、MRT指标评价人体的局部热舒适性,结果表明：乘员整体热舒适性良好,但空调出风口参数和车玻璃结构会造成乘员局部热舒适性较差,为空调车舱的热舒适性优化提供理论依据。     

改善拖拉机乘坐舒适性的研究

鉴于拖拉机座位系统的隔振性能较差,本文对座位参数进行了优化以改善拖拉机驾驶员的乘坐舒适性。乘坐舒适性的评价指标为乘坐质量沿铅垂方向的稳态高斯随机振动过程的加速度均方根值,并以人体的频率敏感性作为权因子。文章探讨了三种拖拉机力学模型。通过对单自由度线性座位系统各个参数的优化计算找出了改善拖拉机乘坐舒适性的一些途径,提出了力学模型。在此基础上,对比研究了三种具有不同动力特性的座位系统。根据优化计算的结果和实际的可能性,对各种座位系统作了评价。     

基于操纵舒适性的乘用车三踏板特性试验

为了使驾驶员获得良好的踏板舒适性,提出了一种对整车踏板感觉综合评价的方法——舒适性评价指数,通过实车试验得到与踏板操纵舒适性有关的特性参数,利用客观赋权法来处理三踏板舒适性所涉及的各项指标,为帮助企业在三踏板设计方面更好地满足用户对舒适性的要求提供数据参考。     

正确使用转向系

正确使用转向系可以减少转向系零件的磨损,保持正常的操纵力,减少驾驶员的疲劳。 1.轮胎气压对转向系有很大的影响,气压过低会增大转向时的操纵力:气压过高在不平的路面上行驶时颠簸,容易使驾驶员疲劳。驱动轮气压不一致,容易造成拖拉机跑偏。     

EPS系统汽车操纵稳定性人-车闭环联合仿真

在深入研究EPS系统结构及工作原理基础上,建立了EPS数学模型,结合查表法设计了最优助力特性曲线;基于Matlab/Simulink建立了PID控制模型、EPS仿真模型和补偿驾驶员模型;联合CarSim整车模型、EPS电动助力转向模型和驾驶员模型,搭建人-车闭环控制动力学系统,研究不同年龄段驾驶员反应时间、相同年龄段驾驶员不同行驶速度分别对整车操纵稳定性的影响。结果表明,各年龄段驾驶员反应时间越短,汽车所表现出的操纵稳定性越好,相同年龄段驾驶员行车速度越高,汽车所表现出的操纵稳定性越差。     

基于人机工程的驾驶室舒适性设计与仿真研究

为提高驾驶室舒适性及安全性,以国产某种收获机械驾驶室为研究载体,对人机工程学理论进行研究,结合中国人体尺寸数据,对驾驶室进行舒适性分析,改进其驾驶舒适跨点、驾驶座椅及驾驶操纵装置,优化各器件间布局配置关系。基于CATIA软件人机工程设计模块,对驾驶员驾驶姿态、操作可达性和视野范围进行模拟仿真,检验驾驶室设计合理性。对改进前后驾驶室舒适性进行主观对比试验,结果表明:随驾驶时间增加,驾驶员对两种驾驶室主观舒适性皆呈下降趋势;在0~20min驾驶时间内,对于两种驾驶室平均舒适性评价一致,在2 0~6 0 min驾驶时间内,改进前驾驶室驾驶员疲劳累积趋势加快;改进后的驾驶室总体布局合理,可满足对驾驶舒适性及安全性需求。该研究证明了人机仿真系统分析驾驶室舒适程度的可行性,为驾驶室的人机设计改进提供了参考依据。     

大型拖拉机驾驶室热舒适性评价

针对国内大型拖拉机驾驶室热舒适性差的问题,在对热舒适性影响因素分析的基础上,选取进风风速、风温和出风角为研究因素,采用ANSYS 18.1Fluent软件进行正交仿真,并基于仿真结果进行了人体热舒适性评价。仿真结果表明,整个驾驶室降温过程平稳有效,驾驶室内温度可调节范围为18~22℃,驾驶员周围风速为0.2m/s,耗时21min后驾驶室温度达到人体最适温度且人体各热舒适性指标均处于人体热舒适性区间内。正交仿真结果表明,空调风速和风温对降温效果影响显著,出风角对降温效果影响不显著。人体局部温度的仿真结果表明,在第41秒时人体脸部温度开始下降,头部首先进入舒适区,10min时人体各部分进入舒适区并在第21分钟人体各主要部分达到最舒适点,满足人体对降温速度的要求。若持续降温,在50min后驾驶室平均温度进入人体不舒适过冷区。人体热舒适性评价曲线表明,平均投票数评价曲线成直线下降趋势,说明所设计驾驶室的温度场能以较快速度达到人体舒适区;不满意百分数评价曲线呈现先下降后升高的趋势,表明整个降温过程人体首先从过热区进入舒适区,若继续降温则又会进入寒冷区,再次对人体产生不舒适。综上,仿真结果符合驾驶室内的实际降温情况和人体生理反应过程,为温度智能控制系统和驾驶室空气净化系统的设计提供了一定参考依据。     

一种履带式拖拉机的转向助力系统

<正> 我们曾经在东方红—75拖拉机的基础上改装成一种履带式推土机作为工程机械应用。为了改善驾驶员的劳动条件,我们在改装过程中增设了一套液压转向助力系统,使转向系的操纵力从原来的15～18公斤力降到2～3公斤力。改装样机经过600多小时的实际使用,该系统运转良好,工作可靠。     

基于主客观组合加权法的拖拉机座椅舒适度评价

拖拉机座椅是驾驶室人—机交互的主要界面。座椅是否舒适关系到驾驶员生理、心理以及作业效率等关键问题,因此对拖拉机座椅舒适性进行评价具有重要意义。为准确可靠地实现拖拉机座椅舒适性定量评价,提出一种基于主客观组合加权模型的拖拉机座椅舒适性综合评价方法。首先,通过文献调研和专家问卷,并结合作业中人体不舒适出现频率较多的部位,构建驾驶舒适性评价指标体系。其次,使用组合加权法平衡专家的主观评价和客观信息,得到综合权重。最后引用多级模糊综合评价理论将舒适性评价转换为定量评价,并进行实例分析验证组合加权法的有效性。结果表明：人体各部位对座椅舒适性影响程度不同,依次为臀部(0.355)、上背部(0.263)、下背部(0.199)和腿部(0.183)。验证试验表明使用组合赋权是有效的,该方法充分结合层次分析法与熵权法的优点,在保留专家主观意见的同时,很好地规避权重失衡的现象,对座椅舒适性评价以及优化设计具有重要的指导意义。     

基于预测控制的主动悬架与电动助力转向集成控制

通过建立主动悬架与电动助力转向集成控制模型，应用预测控制理论，进行了预测控制器的设计，并在Matlab／Simulink环境中进行仿真模拟。仿真结果表明：具有预测控制策略的主动悬架与电动助力转向集成系统不仅能明显改善车辆行驶平顺性，提高转向轻便性，并且对由路面输入引起的振动能够进行有效抑制，使车辆的操纵稳定性和乘坐舒适性均有不同程度的提高。