学习目标：1.掌握汽车车身总体布局设计的主要内容和基本方法；2.了解人机工程学在车身布局设计中的应用；3.了解人体的结构特点和知觉特点；4.掌握基于统计学的车身内部布局工具；5.汽车车舱内部布局的设计方法。 学习要求 知识重点 能力要求 相关知识 车身布局设计的主要内容 1.了解车身布局设计的性能要求 2.掌握车身布局设计的主要设计内容与方法 车辆布局、车身布局 汽车人机工程学 1.了解汽车人机工程学的定义、研究内容与方法 2.了解汽车人机工程学中人体的基本特点 人-机-环境、人体基本尺寸、百分位数 人机工程学辅助设计工具 1.掌握常用汽车人机工程学设计辅助工具的定义、功能与应用 2.了解数字人体模型的技术特点、功能与应用 H 点装置、眼椭圆、头部轮廓包络线、手部延伸与界面、数字人体模型 车辆内饰布局设计 1.掌握使用人机工程学辅助工具进行车辆内饰布局与人机界面设计的方法 2.了解目前常用的车身布局设计软件的特点与功能 人体适宜坐姿、设计 H 点、人机界面等 1 车身布局要求 车身布局设计是在车身表面进行的整车总体布置的基础。车辆总体布置包括：汽车的总体定位、整车质量、轴荷分布范围、基本尺寸（长、宽、高、轴距、轮距等）、乘员空间、行李舱容积、车辆基本结构（两厢或三厢、乘员人数、座位排数，以及动力总成、传动系统、制动系统、转向系统、前后桥、车轮轮廓尺寸等）、驱动方式及发动机布置，以及车辆的结构强度、刚度和性能要求。
乘坐安全舒适、操作方便 密封性、隔热性、隔音性好 上下车方便 维修、保养方便 方便确定所需零部件 质量轻、制造、装配方便 外观有限 空间无限 4.1.1车体总体布局的设计要求 满足国际、国内有关法规 系列化、通用化 可视性好 乘坐舒适度 影响舒适度的因素很多，但舒适度最终还是取决于人的主观评价。 密封、隔热、抗震和隔音 淋水试验、防尘试验 隔离传递到车内的振动，防止车身自身的振动 减少或隔离车内与车外的热交换 车内噪声不得高于75dB 各种仪表、信号装置及警报器应集中布置并有明显的区分 5.1 车身总体布置的原则和内容 可视性 座椅布置位置及高度 立柱结构 车窗尺寸、形状及布置位置 座垫及靠背倾斜角度 发动机罩高度 挡泥板形状 可视性 确定车身造型 确定车身造型 车身载荷形式 乘坐和操作空间 车辆内外尺寸 轿车车身总体布置设计内容 发动机及传动系等总成、机构位置 4.1.2 车身总体布置设计的主要内容 燃油箱、备胎的布置。设计车身总体布置时，需要考虑各总成的尺寸、布置位置和生理特点。 对车身内外廓、发动机舱、前后围、地板、车窗、内饰总成及部件（仪表板、座椅及操纵机构等）、备胎、燃油箱及排气系统等尺寸进行控制和布置。主要参数：前后悬长度、前后风挡位置及角度、发动机罩高度、地板平面高度、前面板位置、座椅布置、内部空间控制尺寸、方向盘位置角度、操纵机构及踏板的相对位置等。
动力总成的布置1）发动机总布置设计发动机与传动系的布置以及各总成、部件的布置位置和空间尺寸，决定车辆的轴荷分配，影响车辆的动力性、平顺性、操纵稳定性、安全性、车身的长、宽、高以及车体布置的位置和空间。动力总成相对于前轮轴线的位置，会影响车辆的轴荷分配（如表4-2所示）和轿车前排座椅的乘坐舒适性，以及传动轴的长度和角度；发动机的上下位置，会影响驾驶员的视野、汽车的最小离地间隙和质心高度。在总布置草图上，动力总成的位置可根据曲轴中心线与发动机气缸体前端的交点以及曲轴中心线的倾斜角（一般卡车为1～4°，轿车为3～4°）确定。 确定动力总成位置的主要尺寸 2）传动系布置方式（针对FR布置方式） 对于FF和RR型车，由于不需要在地板下方设置传动轴，因此可以降低地板高度，有利于座椅布置，提高舒适度。对于FR布置方式，为尽量降低地板高度，提高乘坐舒适度，应尽量减小传动轴穿过地板下部所需的地板凸起高度。通常传动轴在垂直平面上布置成U型。 U型传动轴 (a)单万向传动轴 (b)带中间支撑的双万向传动轴 发动机舱及前后围布置方式 发动机舱需要根据发动机、变速箱、排气系统、散热器及蓄电池的尺寸和布置情况确定其空间，并据此进行结构设计。
前围板将发动机舱与乘员舱分隔开来，前挡风玻璃固定在前围板上部，仪表板安装在乘员舱内部，外侧支撑发动机罩，安装雨刮器。对于三厢车，后围板用于将车内与后备箱分隔开来。地板布置与轮罩形状最小离地间隙对汽车的舒适性和通过性影响很大，在开始设计时，可取汽车最低凸出部分所需的最小离地间隙为240mm作为参考值。降低车身地板平面的措施 (a)X型车架 (b)固定车架 (c)采用准双曲面齿轮传动，将传动分为两段 (d)前置前驱 (e)后置后驱 轮罩设计要求：外观小巧紧凑，内部宽敞舒适。要贯彻“寸土必争”的原则，可制作前轮转向跳动图和后轮跳动图，确定前后轮罩的空间大小和形状。 车轮跳动图需要根据车轮跳动的极限位置和最大转向角来制作，为了画出方向盘套面，首先要确定车轮弹到极限位置时所占的空间和最大转向角。 允许增加座椅宽度的轮罩形状 座椅位于前轴上方 汽车方向盘套及翼子板开口形状的确定 行李箱、油箱及备胎的布置 （a）油箱和备胎位于行李箱下方 （b）油箱位于后排座椅后方，备胎靠近行李箱侧面 （c）油箱位于后轴前方，备胎位于行李箱下方 （d）油箱位于后轴后方，备胎位于行李箱下方 前置发动机前轮驱动轿车的油箱布置方案 4.2 车身布置设计中的人机工程学 汽车人机工程学：运用生理学、心理学和社会学的科学知识，通过对人体尺寸和操作范围、人的视觉与光效应、听觉信息的传递和噪声干扰以及人体对环境的适应性等的研究，以从主客观角度使汽车的各项性能更好地适应人的生理和心理要求，获得合理的“产品功能尺寸”。
车身布置设计时，应将人-车-路系统作为一个系统进行研究，充分考虑人体尺寸、生理心理特点、人体使用习惯等人为因素，以及道路交通特点。根据测量的人体尺寸、生理结构、感知特点甚至心理特点，确定最舒适的驾驶姿势、座椅形状、仪表板布置、方向盘形式及其相互之间的相对位置关系，并检查操作方便性、乘坐舒适性、上下车方便性、视野等。 4.3 车身内部人机设计的辅助工具 4.3.1 H 点装置 H 点装置（ ）是车身布置与测量的重要工具，对于驾驶室人机工程学设计和参数测量，辅助定位驾驶室内部参考点具有重要意义。 2.鞋子固定装置 3.小腿 4.大腿 5.座垫 6.可拆卸重物 7.头部空间测量装置 8.躯干式 H 点测量装置 HPM 型 H 点测量装置由鞋子、小腿、大腿、座垫、躯干等组成，各部分完全独立，均可拆卸，此外还包括鞋子固定装置和头部空间测量装置两个附件。 2. H 点设计工具 H 点设计工具 3. H 点装置上的参考点 1)设计 H 点 借助 HPD，按照一定的程序建立的 H 点，用以表达设计乘坐位置 2)乘坐参考点 SgRP 对于规定的乘坐位置，这是一个特殊的设计 H 点，它具有以下特点： 它是在车辆设计过程早期定义的重要参考点。
行程可调座椅H点调节轨迹上虽然有多个设计H点，但只有一个点被定义为SgRP。驾驶员SgRP可用于定位一些布置工具，并用于定义很多关键尺寸。3）实际H点它是将HPM按规定的步骤安放在实际车辆指定乘坐位置的座椅上时测得的H点，是坐姿状态下H点装置的臀部最低点，是H点装置上大腿与小腿之间的铰接点，即膝关节点。（4）躯干线从H点装置上的H点出发，平行于后腰区外表面，用来定义躯干角的直线是连接小腿两端关节的直线，包含大腿线和小腿线。 大腿线连接H点与K点，小腿线连接K点与踝关节点。 （6）座垫线 从H点出发，用以定义座垫角度的直线。 H点装置上的参考点与关键尺寸百分位数：是人体测量学中的术语，用来表示人体某一尺寸数据的高低。 将样品的测量尺寸值在数轴上从小到大排列，再将此尺寸段分成100等份，取第n个点处的数值作为百分位数。百分位数是一个位置指标，95百分位数，也就是这一组中95％的人低于或等于某一数值，只有5％的人高于这个数值。例如：在数轴上数出一组人的身高，第50个点处的数值是多少，则称其为50百分位数，一般写为P 50 =。
通常有P5、P50、P95三种类型，用此法可测量人体各部位的尺寸，通过数据处理，可得到各百分位的标准人体尺寸。硬点及硬点尺寸：硬点尺寸是指控制车体外部轮廓与内部空间以满足使用要求的硬点之间的空间尺寸。汽车的外部尺寸包括总长、总宽、总高、轴距、前后悬长、前后轮接近角、离去角、最小离地间隙等；内部尺寸包括车内长度、宽度、高度以及发动机舱和行李舱的容积等。外部尺寸与造型、气动性能密切相关，影响汽车的重量和轴荷分配及整车的性能；而内部尺寸的确定则应保证乘车的舒适性、操作性、安全性、上下车的方便性等。 4.3.2 眼椭圆 眼椭圆是指不同体型的乘客以正常姿势坐在车内时，眼位的统计分布图。 左右两侧各一个，分别代表左眼和右眼的分布图。 因为是椭圆形，所以叫眼椭圆。 1.长轴Ax 2.短轴Ay 3.纵轴Az 眼椭圆 驾驶员眼椭圆实验装置要求驾驶员（男女比例50：50）坐在三辆静止的敞篷车内，根据习惯将方向盘和座椅调整到合适的位置，注视前方屏幕播放的交通场景，像真实驾驶一样操作汽车。 同时，前方和两侧的摄像机同步拍摄眼位。 经过计算，就可以确定眼睛在汽车坐标系中的位置。
统计结果是眼睛分布范围在顶视图和侧视图中的投影可以近似为一个椭圆。利用眼椭圆设计驾驶员前下视野的原理。以驾驶员前下视野设计为例，进一步说明利用眼椭圆设计视野的原理。眼椭圆的应用眼椭圆还可以用来检查雨刮器面积、除霜面积；检查车身A、B、C柱的盲区；检查方向盘的盲区；确定仪表板的可达性以及检查遮光板的遮光效果。 4.3.3头部包络面头部包络面是指不同体型的乘员以正常坐姿坐在合适位置时头部（含头发）的包络面，用于在设计中确定乘员所需的头部空间。 头部包络面的应用 由于驾驶员操作的许多手控装置都安装在仪表板上，因此，头部包络面可用于确定仪表板的位置。同时，头部包络面还用于确定驾驶员和乘员的头部空间，以便校核或设计车顶的高度和宽度，以保证乘员头部运动和在颠簸、翻车时头部必要的缓冲空间。 4.3.4 驾驶员手部伸展与接口 驾驶员手部伸展与接口是指驾驶员以正常驾驶姿势坐在座椅上，系好安全带，右脚踩油门踏板，一手握住方向盘时，驾驶员一只手所能触及的最大空间轮廓。 驾驶员手部伸展与接口在车内的位置 1-外侧手部伸展与接口 2-内侧手部伸展与接口 3-参考原点 可达性试验 4.4.1 基于人机工程学对轿车车内布置设计的要求： 保证安全性、舒适性。
车身内部布置：主要任务包括驾驶区布置和乘员区布置，核心问题是确定人在车身内所需的空间、人与座椅的相对位置关系、驾驶操纵机构等。这一切都应以人体为中心，以相关的人体尺寸作为设计依据。一般车辆内部布置都是按照成年人的人体尺寸设计的，需要考虑人体身高存在地域差异，车身内部空间和操纵机构的布置以及司乘座椅的尺寸和布置等，都可以以此统计数据为依据。 4.4 车身内部布置设计 （1）驾驶员H点布置设计 在人体舒适姿势下，在人体关节角度范围内，符合人体尺寸的车身内部布置 （2）方向盘布置 方向盘最大操纵力与方向盘倾角与车速的关系 方向盘布置包括确定中心位置、倾角、轮辋直径等。 （3）踏板布局驾驶员脚部需要操作的踏板包括油门踏板、离合器踏板和制动踏板。这些踏板