汪新偉, 周自寶

(蕪湖職業(yè)技術(shù)學(xué)院 汽車(chē)工程學(xué)院，安徽 蕪湖 241003)

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基于CATIA的轎車(chē)駕駛員手伸及界面參數(shù)化構(gòu)建

汪新偉, 周自寶

(蕪湖職業(yè)技術(shù)學(xué)院 汽車(chē)工程學(xué)院，安徽 蕪湖 241003)

駕駛員可觸及性校核是汽車(chē)人機(jī)工程校核中非常重要的方面，駕駛艙內(nèi)的操控件均要布置在駕駛員可觸及的范圍內(nèi)，才能最大程度保證行車(chē)安全.運(yùn)用CATIA中的知識(shí)工程模塊，將繁瑣的駕駛員手伸及界面構(gòu)建過(guò)程固化到模塊工具中，建立參數(shù)化的手伸及界面模塊，節(jié)省了大量的重復(fù)勞動(dòng)時(shí)間，提高了構(gòu)建精度和效率.

CATIA；手伸及界面；參數(shù)化；人機(jī)工程

隨著經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的發(fā)展，汽車(chē)也逐漸進(jìn)入普通人的家庭[1].汽車(chē)人機(jī)工程作為汽車(chē)性能的一個(gè)重要方面，關(guān)系人的駕乘舒適性及行車(chē)安全，越來(lái)越成為各大車(chē)企研發(fā)的重點(diǎn).車(chē)輛前期開(kāi)發(fā)過(guò)程中需要對(duì)車(chē)輛數(shù)據(jù)模型進(jìn)行大量人機(jī)工程校核工作，保證汽車(chē)舒適性設(shè)計(jì)能滿足目標(biāo)要求.

駕駛員手伸及界面是汽車(chē)開(kāi)發(fā)初期人機(jī)工程校核的一個(gè)重要方面[2]，是指駕駛員以正常姿態(tài)坐在座椅上，系上安全帶，一手握住方向盤(pán)，另外一只手所能伸及的最大輪廓面.按操控部件類(lèi)型的不同[3]，駕駛員手伸及界面可以分為一指觸及區(qū)，三指觸及區(qū)和五指觸及區(qū)，每類(lèi)觸及區(qū)又根據(jù)人體H點(diǎn)、腳鍾點(diǎn)和方向盤(pán)中心點(diǎn)的不同，起始位置及參考位置也不相同.

1　手伸及界面影響因素

駕駛員在正常坐姿下，由于安全帶、踏板和方向盤(pán)的約束，其手伸及界面一方面和人體伸及能力有關(guān)，另一方面必然與駕駛室內(nèi)部尺寸有關(guān).由SAE J287，駕駛員手伸及界面的影響因素為3個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)值──座椅參考點(diǎn)SgRp，方向盤(pán)中心點(diǎn)SW，人體腳鍾點(diǎn)AHP點(diǎn).

2　手伸及界面參數(shù)化構(gòu)建過(guò)程

2.1確定整車(chē)布置因子

由整車(chē)座椅位置確定的數(shù)值，如圖1所示 .

圖1　座椅位置尺寸圖

整車(chē)布置因子G是多個(gè)車(chē)輛內(nèi)部尺寸共同確定的，可以通過(guò)以下公式進(jìn)行計(jì)算：

G=0.003 27*H30+0.002 85*H17-3.21

2.2建立參考X平面

根據(jù)公式，計(jì)算HR平面

HR=786-99*G

若HR-L53<0，HR面在AHP點(diǎn)縱向后HR(此處指具體數(shù)值)處;若HR-L53>0，HR面為過(guò)SgRP點(diǎn)垂面.

2.3建立控制界面

通過(guò)整車(chē)SgRp的水平面為Z平面；通過(guò)整車(chē)C/LO的縱向鉛垂面為Y平面，過(guò)HR的橫向鉛垂面為X平面；三平面交點(diǎn)即為觸及界面坐標(biāo)原點(diǎn).

(1)參考SAE J287 表1～42，[4]選擇計(jì)算好的整車(chē)布置因子G值，特定駕駛員比例及約束方式整車(chē)布置因子G 圓整到小數(shù)點(diǎn)后兩位，選擇相應(yīng)范圍的表格.

(2)將上述參數(shù)集成至CATIA知識(shí)工程模塊，[5]控制參數(shù)選擇10個(gè)，分別為約束類(lèi)型，座椅參考點(diǎn)SgRp點(diǎn)坐標(biāo)，方向盤(pán)中心點(diǎn)SW坐標(biāo)，人體腳鍾點(diǎn)AHP點(diǎn)坐標(biāo)，上述構(gòu)建過(guò)程中的中間變量均可根據(jù)這十個(gè)控制參數(shù)計(jì)算而得，計(jì)算過(guò)程如表1所示：

表1　中間變量與原始變量的轉(zhuǎn)換

(3)集成后控制界面如圖所示，輸入具體參數(shù)后，得到某車(chē)型手伸及界面如下.

圖2　參數(shù)化模塊控制界面及生成界面

3　布置及校核

以具體某車(chē)型為例，校核觸摸屏在前期造型過(guò)程中的手可觸及性.將伸及界面及前期車(chē)輛內(nèi)飾造型數(shù)據(jù)輸入,通過(guò)截面查看觸摸屏的可觸及性.

圖3左圖為初版造型校核結(jié)果,可見(jiàn)觸摸屏全部位于一指觸及區(qū)后面,人難以觸及屏幕,不能滿足設(shè)計(jì)要求,圖3右圖為將屏幕向人體方向移動(dòng)40 mm,造型局部?jī)?yōu)化后效果,只有屏幕邊角處很小一部分未能觸及,基本滿足要求,達(dá)到了兼顧造型和工程的目的.

圖3　內(nèi)飾模型優(yōu)化

4　結(jié)語(yǔ)

本文詳細(xì)介紹了轎車(chē)駕駛員手伸及界面的參數(shù)化構(gòu)建過(guò)程，該方法較傳統(tǒng)構(gòu)建方法節(jié)省了大量時(shí)間，提高了效率，同時(shí)利用某車(chē)型造型數(shù)據(jù)進(jìn)行了實(shí)際校核分析，對(duì)該車(chē)型前期開(kāi)發(fā)造型設(shè)計(jì)具有一定的指導(dǎo)意義.

[1]周一鳴,毛恩榮.車(chē)輛人機(jī)工程學(xué)[M].第2版.北京：北京理工大學(xué)出版社，1999：10-11.

[2]溫吾凡,杜子學(xué).駕駛員手伸及界面布置因數(shù)G研究[J].汽車(chē)工程，1991(1)：19-22.

[3]高鵬飛,杭磊.基于CATIA的駕駛員手伸及界面校核研究[A].河南省汽車(chē)工程技術(shù)研討會(huì),2010.

[4]SAE J287 Surface vehicle recommended practice[S].FEB，2007.

[5]尤春鳳.CATIA高級(jí)應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社,2006:111-119.

[責(zé)任編輯王新奇]

Parameterized Construction of the Hand Reach Interface ofCar Driver Based on CATIA Software

WANG Xin-wei，ZHOU Zi-bao

(School of Automotive Engineering, Wuhu Institute of Technology, Wuhu 241003, China)

The driver’s accessibility check is a very important aspect in the man-machine engineering check of automobile. In order to ensure the maximum degree of driving safety, the control parts in the cockpit should be arranged in the range of the driver can be touched. In the early stage of vehicle modeling, by using of the hand reach interface of car driver, the data check is conducted by the accessibility check. In this paper, the tedious construction process of the hand reach interface of car driver is solidified to the module tool by using of the knowledge engineering module of CATIA, and the parameterized hand reach interface and module are established. Eventually, a large number of repeated working hours are saved, and the precision and efficiency of construction are improved.

CATIA; hand reach interface; parameterization; man-machine engineering

1008-5564(2016)03-0057-03

2015-11-19

蕪湖職業(yè)技術(shù)學(xué)院2015年度校級(jí)科學(xué)研究項(xiàng)目(Wzyzr201509)；安徽省質(zhì)量工程名師工作室項(xiàng)目(2014msgzs173)；2015省級(jí)質(zhì)量工程專(zhuān)業(yè)綜合改革試點(diǎn)項(xiàng)目(2015zy087)

汪新偉(1985—) ，男，安徽黃山人，蕪湖職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車(chē)工程學(xué)院講師，碩士，工程師，主要從事人機(jī)工程研究.

U462.2

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