面向人体工程学的方向盘三维建模及设计开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

人体工程学，也称人机工程学、人类工程学、人体工学、人间工学或人类工效学。人体工程学是由6门分支学科组成，即：人体测量学、生物力学、劳动生理学、环境生理学、工程心理学、时间与工作研究学。早期的人体工程学主要研究人和工程机械的关系，即人机关系。其内容有人体结构尺寸和功能尺寸，操作装置，控制盘的视觉显示，这就涉及到了心理学，人体解剖学和人体测量学等，继而研究人和环境的相互作用，即人-环境关系，这有涉及到了心理学，环境心理学等。随着经济水平和生产力的提高，人体工程学重要性也逐渐在设计中增加，人们的消费重点开始向舒适化、美观化、简洁化方面发展，对人与器械的交互也提出了更高的要求。

纵观汽车发展的一百多年的历史，汽车已经成为人们出行的重要工具，方向盘作为汽车中必不可少的重要零部件，是驾驶者接触时间最长、使用频率最高的装置。对于汽车方向盘而言应满足以下要求：①表面光泽均匀, 不刺眼、手感舒适；②足够的强度, 优良的耐磨损性能；③耐汽油、柴油、汗液的腐蚀；④良好的耐热及耐寒性能。在方向盘的造型设计过程中，主要包括辐数、盘体形状、装饰件位置、按键布置、缝线方式等内容，在设计中必须将这几点糅合贯通、轻重调和才能设计出出彩的方向盘。现如今，消费者已经不再满足于批量化方向盘的功能性，除需要具有一定强度、硬度, 并能承受一定扭转力及弯曲应力外, 还需要具有一定的柔韧性，方向盘的设计的好坏直接影响着驾驶员的驾驶舒适度、操作是否方便以及驾驶的安全问题，由此可得，方向盘的构想设计不是仅靠一点或两点的因素决定的，而是基于造型、舒适度、功能、按键分布等多种因素共同决定的结果，并不是单一元素独立存在的，因此，对方向盘的外形、尺寸、操作方式进行人体工程学的设计是十分重要的。

同时此次研究设计也体现了人体工程学设计与数据相结合的思想。不仅仅是汽车方向盘的设计，与人交互的器件物品在设计时都可考虑相关类似的使用数据采集后分析的设计方法，以优化系统的工效和人的使用情况之间的关系，对于之后的物品设计也有十分重要的意义。f

2. 研究的基本内容与方案

本次毕业设计的主要内容与目标是要研究学习tekscan公司的GRIP分布测量系统，利用相关三维建模算法，实现方向盘的三维设计，并使其满足人体工程学的范畴。拟采用的技术方案是研究学tekscan公司GRIP分布测量系统对数据进行采集分析，然后对方向盘使用3D Studio Max进行三维建模。

GRIP握力压力分布量测系统是一套可以用于量测握力、对象抓力之静态及动态压力/力量分布的工具。这套压力分布测量系统在软件上提供了精确的压力图形、力量和曲线分布，用以量化分析不同的握力应用。GRIP分布测量系统在硬件上有识别手上的高压/低压、确定抓住物体所需的力、检测振动的影响的功能，可以用来识别和检查每个手指、拇指和手掌感受到的力和压力，改进转向设计，而且还可以测量并记录抓握、抬起和转动方向盘时手和手指上施加的动态压力和力，以及到达方向盘上不同接触点时感受到的压力，用于量化驾驶员在驾驶或加速时感受到的振动。通过模拟驾驶活动，采集在使用方向盘时手部不同的压力数据，并对其分析，设计方向盘模型。

3. 研究计划与安排

第1周—第3周 搜集资料，撰写开题报告

第4周—第5周 论文开题；

第6周—第12周 进行试验模拟与数据采集，并开始建模工作，撰写论文初稿；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 朱虎,赵佩,王洪宇.面向个性化定制的汽车方向盘模型快速设计制造[j].机床与液压,2019,47(04):29-32.

[2] 石林杰,杨传江,韩允童,马文杰,杨艺清,芦赛.汽车方向盘发展前景分析——基于人机工程学[j].科技资讯,2019,17(13):218 220.

[3] 邓昭,屈小月.智能时代下的方向盘设计研究[j].大众文艺,2020(01):88-89