Catia參數(shù)化建模在人機設(shè)計方面的應(yīng)用

【摘要】目前也有很多專業(yè)用于人機設(shè)計軟件例如：UG，RAMSIS等。但是作為設(shè)計人員來講這些專門的軟件有一定的弊端：或者是價格昂貴、或者與數(shù)據(jù)建模的軟件版本不兼容需要轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)、或者因為這些專業(yè)軟件的設(shè)計過程都是固化的靈活性不能讓設(shè)計師滿意。使用Catia參數(shù)化設(shè)計可以完成人機設(shè)計和法規(guī)校核等工作，并且可以直接修改參數(shù)更新數(shù)模一勞永逸。本文將以內(nèi)后視野設(shè)計為例進行參數(shù)化設(shè)計。

【關(guān)鍵詞】人機工程；眼點；SGRP；參數(shù)化；Catia

一、前言

任何產(chǎn)品最終面向的客戶都是人，產(chǎn)品給人帶來的感受決定了產(chǎn)品的市場占有率。因此所有產(chǎn)品的設(shè)計也就優(yōu)先要考慮人機工程。可以說汽車造型決定客戶看不看車，而人機工程則決定客戶買不買車。汽車的人機設(shè)計的目的就是要開發(fā)出對于絕大部分百分位人體來說具有駕駛操縱高效、方便、舒適、不易疲勞、安全的乘坐駕駛環(huán)境。因此人機工程的設(shè)計也成為整車設(shè)計中主要的性能之一。目前也有很多專業(yè)用于人機設(shè)計軟件例如：UG，RAMSIS等。但是作為設(shè)計人員來講這些專門的軟件有一定的弊端：或者是價格昂貴、或者與數(shù)據(jù)建模的軟件版本不兼容需要轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)、或者因為這些專業(yè)軟件的設(shè)計過程都是固化的靈活性不能讓設(shè)計師滿意。使用Catia參數(shù)化設(shè)計可以完成人機設(shè)計和法規(guī)校核等工作，并且可以直接修改參數(shù)更新數(shù)模一勞永逸。本文將以內(nèi)后視野設(shè)計為例進行參數(shù)化設(shè)計。

二、汽車人機工程設(shè)計內(nèi)容介紹

三、后視野設(shè)計Catia參數(shù)化建模步驟

1.內(nèi)后視鏡法規(guī)要求

a.后視鏡必須能在其反射面上繪出一個以高度為40mm底邊長為a的矩形，其中：

，如圖1所示。

b.后視鏡必須為球狀凸面鏡或平面鏡鏡。

c.r值對于I類內(nèi)后視鏡必須大于1200mm。

d.反射面邊緣在框架內(nèi)，框架周邊點C值≧2.5mm；若不在框架內(nèi)，則其周邊點C值≧2.5mm，且突出部位在50N的作用力下，能回到框架內(nèi)。

e.內(nèi)后視鏡應(yīng)在駕駛員位置上可以調(diào)節(jié)。

f.在駕駛員眼點后60000mm處能看見20000mm的視野區(qū)域。如圖2所示。

g.對內(nèi)后視鏡：遮擋部分在與汽車縱向基準面垂直的鉛垂面上時，其總和占所規(guī)定視野的15%以下。

h.后視鏡的位置應(yīng)保證駕駛員在正常駕駛狀態(tài)下，能看清汽車后方和兩側(cè)道路上的路況。

2.Catia繪制步驟

1）輸入從項目組得到的處于整車坐標系下后視鏡數(shù)據(jù)。

2）在后視鏡鏡面上繪制國標要求矩形區(qū)域（如圖1所示）。

3）確定駕駛員的眼點（如圖3所示）。

4）確定后視鏡旋轉(zhuǎn)軸線（如圖4所示）。

在常規(guī)曲面設(shè)計中用提取鉸接軸銷，并用繪制鉸接軸銷中心點，用繪制以中心點為原點，方向分別為z軸和y軸的兩條線段，此兩條線段即為旋轉(zhuǎn)軸線（提示：應(yīng)根據(jù)實際情況確定軸線）；

5）抽取鏡面及鏡面邊界。

在常規(guī)曲面設(shè)計中用命令抽取內(nèi)后視鏡鏡面，并用相同的命令抽取內(nèi)后視鏡鏡面邊界。

6）作鏡面邊界等分點。

用命令等分左右鏡面邊界，一般等分為30-50個點為宜。

7）通過等分點作鏡面的垂線（鏡像入射光線時會用到）。

用命令中的選項，依次通過每個等分點做鏡面的垂線，長度自定（建議取30mm-50mm）。（結(jié)果如5圖所示）

8）通過左右眼點作入射光線。

用命令中的選項，依次連接駕駛員左右眼點和鏡面邊界等分點。如圖6所示（提示：在作入射光線時，左右眼點所發(fā)出入射光線顏色最好不一致，以免在以后的校核過程中出現(xiàn)錯誤）

9）通過鏡面邊界等分點垂線作入射光線的反射光線。

用命令依次將左右眼點的入射光線通過各自的鏡面鉛垂線進行鏡像操作（如圖7所示）。

10）延長反射光線并調(diào)整后視鏡位置。

用命令中的選項，依次延長各條反射線。（提示：因后視野有風擋玻璃黑邊等遮擋物建議此反射光線延長至車長即可。）

若反射光線區(qū)域不在后風擋玻璃中心區(qū)，用命令轉(zhuǎn)動鏡面使反射光線中心區(qū)處于后風擋玻璃中心區(qū)。判斷：若反射光線包含玻璃黑邊則等分玻璃黑邊，連接左右眼點的虛像與玻璃黑邊并延長70m處地面。若不包含則直接延長反射光線至70m處地面。

11）作地平面。

根據(jù)R點到地平面的距離，用命令創(chuàng)建平面，并在該平面內(nèi)作地平面。

12）作地平面與反射光線的交點并以此連接交點。

雙擊命令，依次選擇地平面和反射光線，作出地平面和反射光線的交點，用命令，依次選擇反射線與地平面的交點。作出的曲線如下圖所示（如圖8所示）。

13）繪制國標規(guī)定可見區(qū)域。

選擇地平面，通過進入草圖繪制界面，根據(jù)國家標準繪制下圖所示線框區(qū)域。

14）判斷后視野是否滿足相關(guān)國家標準。

觀察上一步驟繪制的線框是否在反射光線與地平面交點所連接曲線之內(nèi)。若在內(nèi)，則表明該汽車后視野滿足國家標準；若線框落在交點連接曲線之外（如9圖所示）則表明該汽車后視野不能滿足相關(guān)國家標準，需要進行調(diào)整或加大鏡片等后續(xù)操作。

15）若因設(shè)計變更需要調(diào)整內(nèi)后視鏡布置位置或者更換鏡面時可直接在結(jié)構(gòu)樹上修改參數(shù)和替換鏡面曲面即可（如圖10、11）。

四、總結(jié)

本文只是一內(nèi)后視鏡視野設(shè)計為例簡單說明了Catia參數(shù)化設(shè)計在人機工程設(shè)計中的應(yīng)用。上文中所有人機設(shè)計均可采用catia參數(shù)化設(shè)計，不再依賴UG、RAMSIS等專業(yè)的人機設(shè)計軟件。運用參數(shù)化設(shè)計使得設(shè)計和修改過程變得十分簡單，節(jié)省大量工作時間提高項目進展效率。

作者簡介：

衣麗（1987—），女，遼寧撫順人，工學學士，助理工程師，現(xiàn)供職于遼寧曙光汽車集團股份有限公司，主要從事汽車研發(fā)及工業(yè)生產(chǎn)過程控制。

田欣（1987—），男，遼寧錦州人，工學學士，助理工程師，現(xiàn)供職于遼寧曙光汽車集團股份有限公司，主要從事汽車研發(fā)及工業(yè)生產(chǎn)過程控制。

王國平（1981—），男，陜西西安人，工學學士，助理工程師，現(xiàn)供職于遼寧曙光汽車集團股份有限公司，主要從事汽車研發(fā)及工業(yè)生產(chǎn)過程控制。

宋崇（1988—），男，遼寧新民人，工學學士，助理工程師，現(xiàn)供職于遼寧曙光汽車集團股份有限公司，主要從事汽車研發(fā)及工業(yè)生產(chǎn)過程控制。