董遠(yuǎn)志+李珞+張彭朋

摘 要：在符合FSC賽事規(guī)則的條件下，滿足5到95百分位身高的成年大學(xué)生駕駛員為基礎(chǔ)，深入分析現(xiàn)有的踏板布置位置及踏板行程和阻力標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，以大學(xué)生為統(tǒng)計(jì)樣本，重新通過統(tǒng)計(jì)學(xué)原理計(jì)算出合適的數(shù)據(jù)，優(yōu)化賽車的人機(jī)工程，設(shè)計(jì)出專門為大學(xué)生方程式賽車坐姿準(zhǔn)備的合適踏板布置位置、踏板力和行程。使其在人機(jī)工程效能方面得到提高。

關(guān)鍵詞：FSC；車輛工程；踏板力；踏板行程

駕駛汽車最重要的操控方式包括手操控和腳操控，合理的安排操縱施力方式與負(fù)荷可以有效降低操縱負(fù)荷。以腳操控為例，腳操控主要是腳對(duì)加速踏板、制動(dòng)踏板的控制人腳發(fā)出力的大小與人的姿態(tài)，腳的位置等有關(guān)，因此踏板的布置位置和阻力大小需要對(duì)此做針對(duì)性優(yōu)化。方程式賽車坐姿比大部分乘用車都要低矮賽車界通行的辦法是專車專用踏板總成，但大部分新入學(xué)校并無(wú)預(yù)算與相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，本課題在深入分析了現(xiàn)有的踏板布置位置及踏板行程和阻力標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，擬統(tǒng)計(jì)出專門為大學(xué)生方程式賽車坐姿準(zhǔn)備的通用踏板布置位置、踏板力和行程。

1數(shù)據(jù)采集實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

由于各車隊(duì)踏板布置方式不盡相同，故對(duì)FSC方程式賽車坐姿下踏板力及踏板行程的研究主要分兩方面進(jìn)行。

一方面是制動(dòng)踏板，方程式賽車制動(dòng)踏板操作邏輯相對(duì)簡(jiǎn)單，大多數(shù)情況下是頻繁的猛踩剎車減速，因此制動(dòng)踏板踏板力的關(guān)鍵數(shù)據(jù)是駕駛員猛踩剎車時(shí)能達(dá)到的峰值作用力，而踏板行程則是達(dá)到峰值作用力時(shí)的踏板行程。綜上，在赤驥車隊(duì)2015年度賽車上進(jìn)行制動(dòng)踏板力和踏板行程相應(yīng)數(shù)據(jù)的收集工作的主要方法是通過在制動(dòng)油壓系統(tǒng)中加裝壓力傳感器，一分鐘內(nèi)6次隨機(jī)要求駕駛員猛踩制動(dòng)踏板模擬制動(dòng)減速操作，測(cè)量6次油壓系統(tǒng)內(nèi)部壓力并求平均值，再反向計(jì)算平均踏板力，以及通過在踏板與車架之間加裝滑軌位移傳感器測(cè)定踏板受力點(diǎn)水平方向的平均行程。

另一方面是油門和離合踏板，此處僅考慮傳統(tǒng)的既有油門踏板又有離合踏板的情況。在方程式賽車上，油門和離合踏板操作邏輯和自身結(jié)構(gòu)比較類似，兩種踏板最舒適的踏板布置應(yīng)是保證操縱輕便的同時(shí)保持一定的力反饋和較長(zhǎng)行程，使駕駛員對(duì)操縱量能有主觀的判斷。在赤驥車隊(duì)2015年度賽車上進(jìn)行油門和離合踏板力和踏板行程相應(yīng)數(shù)據(jù)的收集工作的主要方法是將油門踏板上的油門拉線拆除，安裝滑軌和位移傳感器以及測(cè)量油門踏板力的彈簧式測(cè)力計(jì)，測(cè)量駕駛員每10秒踩一次踏板每次7秒，重復(fù)20次操作時(shí)去掉極值的平均踏板力與踏板行程。

2數(shù)據(jù)采集實(shí)驗(yàn)條件

為保證收集數(shù)據(jù)可靠，且可直接流用，故將實(shí)驗(yàn)條件標(biāo)準(zhǔn)化，既保證各個(gè)體數(shù)據(jù)測(cè)量條件基本相同，又可為使用該數(shù)據(jù)成果的后來(lái)者提供設(shè)計(jì)參考。

由于本課題研究主要為踏板總成，跟駕駛員下半身姿態(tài)關(guān)系較為緊密，要得到使駕駛員舒適的踏板力和踏板行程，其前提即是確定使駕駛員下肢舒適的H點(diǎn)位置，根據(jù)FSC規(guī)則規(guī)定車手座椅的最低點(diǎn)必須不低于車架底部管件的下表面以及《汽車人機(jī)工程學(xué)》中推薦H點(diǎn)位置，將H點(diǎn)距車架底面垂直距離選為120mm，踏板受力點(diǎn)與車架底面垂直距離同樣默認(rèn)120mm。

踏板水平方向布置方式如圖所示，取油門踏板在HP點(diǎn)右側(cè)180mm，制動(dòng)踏板在HP點(diǎn)右側(cè)90mm，離合踏板位于HP點(diǎn)左側(cè)100mm.

踏板縱向布置根據(jù)FSC規(guī)則規(guī)定，取H點(diǎn)到任意踏板面距離至少能達(dá)到915mm。

3數(shù)據(jù)采集與分析

代入數(shù)據(jù)可得[t]=1.11<[t0.97599]=1.982

可以接受假設(shè)H0：?4=46.9即在顯著性水平0.05下，可以認(rèn)為全部大學(xué)生感覺舒適的油門踏板行程平均值為46.9毫米。

4結(jié)論

綜上，在H點(diǎn)距踏板面915mm，H點(diǎn)高度120mm，油門踏板在HP點(diǎn)右側(cè)180mm，制動(dòng)踏板在HP點(diǎn)右側(cè)90mm，離合踏板位于HP點(diǎn)左側(cè)100mm情況下，制動(dòng)踏板最大行程400mm最大踏板力509.6N，油門及離合踏板80.36N，行程46.9mm最符合大學(xué)生方程式賽車人機(jī)工程要求，能夠使大多數(shù)大學(xué)生車手感到舒適，有效提高人機(jī)工程效能。

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