武汉理工大学WUTE车队：寻找最优CATIA人机工程设计

高级专业技术文章：WUTE电动车方程式车队的人机工程设计实践与理论探索


摘要

WUTE电动车方程式车队成立于2013年，隶属于武汉理工大学汽车工程学院，队伍规模逐年递增，参与FSAE（Formula Student Automotive Engineering）赛事七年有余，屡创佳绩。本文特别聚焦于车队在人机工程领域的设计实践与理论探索，探讨如何通过人体工学原理优化赛车内部空间设置，为车手提供安全舒适的驾驶体验，进而提升赛车性能及驾驶员操控效能。文章涵盖了静态人体尺寸测量、CATIA人体模型建立、驾驶姿势预测及舒适度评估的关键步骤与方法，旨在为提升大学生方程式赛车成绩提供科学依据与实践经验。

一、写在前面

人机工程学作为一门研究人机环境闭环系统的交叉学科，重点在于理解人体的工作生理状态、认知能力与信息交互设计，以及如何优化制造系统、工作环境、人机交互以及组织管理中的元素以满足人类需求。汽车人机工程学则更为具体地聚焦于人机环境系统，其核心目标在于通过优化设计，提高驾驶员的安全性、舒适度与操作效能，最终实现整个系统性能的最优状态。

二、CATIA人体模型的建立




1. 静态人体尺寸测量：测量不仅仅是人体尺寸，更是为了设计工作空间的大小，确保在静态状态下人体能够舒适地完成其工作。静态人体尺寸测量为后续人体模型的构建提供了基础数据。

2. 人体数据文件的创建：此步骤基于采集得到的静态人体尺寸，通过CATIA的HME(Human Measurements Editor)模块构建自定义人体模型。每个人体模型文件典型的由四个部分构成：均值标准偏差（MEAN_STDEV）、均值绝对标准偏差（MMEAN_STDEV）、相关系数（FCORR）与修正系数（MCORR）等，用于精确构建适应车辆工程设计需求的人体模型。

3. 自定义人体模型的添加：通过CATIA的工具选项进入Ergonomics Design & Analysis模块，启用HME功能，点击添加即可封装设计所需的人体模型。

三、驾驶姿势预测与调整

1. 基于H点的姿势修改：通过调整人体关节角度，使车手的身体与赛车驾驶舱得到精确适配，确保车手能够高效操控赛车。

2. 基于座舱的驾驶姿势预测：首先设定座舱的基本参数，然后导入自定义的人体模型，系统将自动预测出最佳驾驶姿势。关键参数设置如下，例如座舱内部的宽度、高度与座椅调节选项等。

3. 驾驶员视野校核：着眼优化车手的视线范围，确保在高速行驶时能够清晰地查看仪表盘与道路情况，增加驾驶安全性。