乘用车加速踏板人机匹配设计与试验研究.pdf

汽车实用技术
2017年第10期
设计研究
AUTOMOBILE APPLIED TECHNOLOGY
2017NO.10
10.1638/j.cnki.1671-7988.2017.10.018
乘用车加速踏板人机匹配设计与试验研究
任平,吴光准,姜宇,徐俊波,张士金
安徽江准汽车集团股份有限公司,安微合肥230601)
摘要:为了提高加速踏板的操纵舒近性,提出了一种人机匹配设计方法。首先利用客观赋权法处理加速踏板人机
匹配的各个性能指标;在此基础上,以某款乘用车加速踏板为研究对象,分别开展了扫描试验、静态试验及动态
试验研究;基于主成分分析法对试验数据进行处理,分析了加逑踏板行程和加速踏板力,膝角及踝角的关系,合
理地匹配踏板参数和人体参数,验证了所提方法的正确性和有效性,该方法对于踏板操纵舒适性的研究具有指导
意义。
关键词:加速踏板;人机匹配;试验研究
中图分类号:U463.2文献标识码:A文章编号:1671-7988(2017)10-50-03
Design and Experimental Study on the Man-machine Matching of
Passenger Car Accelerator Pedal
Ren Ping, Wu Guanghuai, Jiang Yu, Xu Junbo, Zhang Shijin
( Anhui Jianghuai Automobilc group Co. Lid, Anhui Hclci 230601)
Abstract: In ordcr to improvc the comfort o!the accclcrator pedal, a dcsign mcthod of man-machinc matching is proposed
Firstly, the objective weighting method is used to deal with the performance indexes of the accelerator pedal; On the basis of
this, laking a ccrtain passenger car accclcrator pedal as the rcscarch objccl, the scanning tcst, static tcst and dynamic tcsl
were carried out: Based on the principal component analysis(PCA ) the relationship between the acceleration pedal stroke,
the pedal force, the knee angle and ankle angle was analyzed, the correctness and effectiveness of the proposed method are
verified by matching the paramctcrs o! the pedal and the human body. This mcthod is o! guiding significancc for the study of
pedal control comfort
Keywords: Accelerator pedal; man-machine matching; experimental study
CLC NO. U4632 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2017)10-50-03
工程在整车布置方面。研究中对具体操纵装置的人机工
程应用主要是通过该操纵裝置的空间布局参数和人体生物力
加逑踏仮是驾驶员重要的操纵装置,用于改变发动机输
学结构参数来匹配设计的。也有以肌肉疲劳、应急反应等生
出功率。将人及人所控制的机器视作一个整体或系统即为理心理因素来研究人体的锊适性。还有以操纵装置的动力学
人机系统。加逃踏板操纵就是一个典型的人机系统:驾驶特性参数如操纵位移等的变化规律来评价。
员操作加速踏板同时,右脚也受到了踏板的反作用力。国内
本文以某款加速踏板为研究对象,提出加速踏板人机匹
车辆人机工程研究起步较晩,近年来研究重点オ逐渐转向人配设计方法,同时开展了加速踏板的试验研究,分析了加速
踏板的扫描试验、静态试验和动态试验下的人体参数、踏板
作者简介:任平,就职于安徽江淮汽车集团股份有限公司
参数及踏板性能对人机匹配设计的影响。
万方数括
汽车实用技术
2017年第10期
1、加速踏板人机匹配设计
加逑踏板的人机匹配设计就是使人机系统总体设计达到
最优。根据踏板布置规范,加速踏板感觉的设计耑要考虑
如下几个方面:a)应有合适的踏板力;b)应有合近的踏板
行程;c)一定阻尼、力变化要求等。
同时人体参数是研究人机系统必不可少的因素,可以校
核驾驶舒适性及检查踏板、座椅等部件的布置合理性。采用
图3踏板点云图
客观赋权法对加逑踏板的人机匹配进行评价:
表1人机参数及踏板结构参数
I=(F1,F2,F3,F4,L1,L2)
座椅H点坐标/mm
(1318,-335.301)
式中:F1,F2,F3,F4,L1,L2分别代表最大踏板力、
踵点坐标mm
(522-335,-22)
后背角
踏板回蝉力、踏板预载力、踏板退滞力、踏板自由行程以及
髋部角
最大踏板行
膝角
对Ⅰ进行归一化处理,得到各个指标的权重
踝角尸
油门階板平面角P
油门踏板初始角度ρ
油门踏板空行程m
行程对应开合角度
式中:V为各个指标的均值与标准差的比值
空行程占比%
则加速踏板的操纵舒适性为各个指标的权重*各个指标2静态试验
标准下的性能得分。
关闭发动机进行加速踏板静态试验:加速踏板力均匀增
2、加速踏板试验设计
加(使踏板力和踏板行程的关系接近线性)至油门踏板开度
踩最大开度,记录整个过程的踏板力及踏板行程曲线如图4
对某乘用车加速踏板人机匹配设计进行试验研究,试验所示。通过测量踩踏过程中力和位移的关系,可定性地反应
选择MSP-S-20om拉线式传感器测试踏板行程、IKM踏板力出人的操作感受,即“脚感”。通过踩踏过程中动态地测量踏
传感器测试踏板力, Crossbow VG.41陀螺仪測暈车辆运动信板力和位移,并实时显示出力和位移的关系曲线,通过曲线
息,传感器及陀螺仪的安装位置如图1所示。
的形状和数值关系就可反应出被测踏板的性能状态。由图3
可知:加速踏板的最大行程为106.8mm,最大踏板力为
66.4N,踏板?收力为24.6N
(a)位移和力传感器安装位置(b)陀螺仪安装位置
图1测量设备安装位置
2.1扫描试验
利用 Crcaform扫描仪扫描汽车驾驶室,对驾驶室地毯、
加速踏板行程mm)
左石档板、座椅的四个状态、踏板状态面、及汽车A座出处
图4加速踏板行程和加速踏板力的关系
点云的结构参数进行扫描(图2)。建立试验车辆的点云模型2.3动态试验
(图3)。通过点云处理得到人机参数及踏板结构参数(表1)
踏板工况试验在江淮试验场地进行,从得到的数据中选
取较好的一段作为木次的试验结果数据。驾