头盔显示器(HMDs)工业设计研究
本文选题:头瞄系统 + 力学分析 ; 参考:《东南大学》2016年硕士论文
【摘要】:随着科技的进步与发展,未来的战争环境将会变得越来越复杂,获得战场上的制空权越来越受到各个国家的重视,其中,头盔瞄准显示器系统(HMDs)作为驾驶员在战场上获取重要信息的载体,也越来越受到各个国家的关注。本文从工业设计的角度对头盔显示器进行外观造型分析及相关理论探索,对头盔造型进行创新方案设计,以优化头盔信息显示布局,减轻头盔重量对驾驶员头颈部的影响,并对头盔模型进行有限元仿真的体压分析。本课题首先从发现的问题——头盔重量对驾驶员会产生生理和心理危害出发,对头瞄系统的工作原理、观瞄方式及五种飞行状态进行了研究;从工程力学的角度定性分析了头盔重量对驾驶员头颈部的影响,并在此基础上提出探索解决方案;为了使设计的头盔造型更具科学性及合理性,对人的视觉信息(视域、视野、视角和视距)进行了分析,从而对头盔界面信息的布局提供了科学的指导;根据人体尺寸的国家标准,分析并计算了人体头部尺寸的范围,为头盔造型的设计提供了尺寸参考。对头盔瞄准显示器系统的模块进行感性工学及语义差异法的评价,从选取的意象中对头盔造型进行创新设计,对头盔主体、遮阳板和辅助设备分别进行设计,并最终组合,输出高保真效果图与细节图;对头盔模型进行有限元仿真分析并求解,得出头盔造型的体压分析图,体压分析的结果又反过来指导头盔造型的设计,从而对头盔造型进行优化。本文综合运用感性工学、人机工程学、人因工程学、设计心理学、人体测量学、有限元仿真分析法等对头盔造型进行创新设计和优化设计。利用Rhino、Keyshot、 SolidWorks、Photoshop、Illustrator等三维二维软件对头盔造型进行展示,整个设计的过程和分析过程都会对头盔的造型提供参考,对头盔造型的优化也有重要的指导意义。
[Abstract]:With the progress and development of science and technology, the future war environment will become more and more complex. Helmet aiming display system (HMDs), as a carrier for drivers to obtain important information on the battlefield, has attracted more and more attention from various countries. From the angle of industrial design, this paper analyzes the appearance of helmet display and explores the related theory, and designs the innovative scheme of helmet modeling in order to optimize the layout of helmet information display and reduce the influence of helmet weight on the driver's head and neck. And the finite element analysis of the helmet model is carried out. Starting from the problem that the helmet weight will cause physiological and psychological harm to the pilot, the working principle, observation mode and five flying states of the head-pointing system are studied in this paper. This paper qualitatively analyzes the influence of helmet weight on the head and neck of driver from the angle of engineering mechanics, and puts forward some solutions on this basis, in order to make the design of helmet shape more scientific and reasonable, the visual information (field of view, visual field, visual field), The angle of view and visual distance) are analyzed to provide scientific guidance for the layout of helmet interface information, and according to the national standards of human body dimensions, the range of human head dimensions is analyzed and calculated, which provides a dimension reference for the design of helmet modeling. The module of helmet aiming display system is evaluated by perceptual engineering and semantic difference method. The helmet modeling is innovated from the selected image, the main body of helmet, sun shading board and auxiliary equipment are designed, and the final combination is carried out. Output high-fidelity effect diagram and detail diagram; the helmet model is simulated and solved by finite element method, and the volume pressure analysis diagram of helmet modeling is obtained. The result of volume pressure analysis in turn guides the design of helmet modeling, and then optimizes the helmet modeling. This paper synthetically uses perceptual engineering, ergonomics, human factor engineering, design psychology, anthropometry, finite element simulation analysis and so on to carry on the innovation design and the optimization design to the helmet modelling. The 3D 2D software, such as Rhino Keyshot, SolidWorks Photoshop Illustrator and so on, are used to display the helmet modeling. The whole design process and analysis process will provide reference for the helmet modeling, and also have important guiding significance for the helmet modeling optimization.
【学位授予单位】:东南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:V244.3;TN873
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,本文编号:1934896
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