某競品車型設計R點的確認方法淺析

王 恒

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

某競品車型設計R點的確認方法淺析

王 恒

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

∶R點，即“座椅基準點”，或稱“座椅參考點”。R點是一個空間點，是人體軀干線與大腿胯關節中心的鉸接交點。R點是整車布置過程中的主要基準點之一，與駕駛員和乘客的乘坐姿態、舒適性、周邊功能操縱件的操縱方便性、駕駛員的前后視野等參數強相關。在整車開發以及競品分析過程中，應首先確認R點以及與R點相關的基準點。文章基于某車型逆向開發過程中，對于競品車型的R點確認過程，描述了一整套運用第二代假人裝置（HPM-II）以及H點設計工具（HPD）來確認競品車型R點的方法，并根據確認過程，總結出HPM-II使用過程中的一些經驗和注意事項。

∶R點；基準；競品分析；HPM-II；HPD

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.09.037

CLC NO.: U471.2Document Code: AArticle ID: 1671-7988 (2016)09-97-04

前言

隨著社會的發展和經濟水平的逐步提升，人們對汽車產品的要求也在不斷提高：從最初的皮實耐用，能跑能裝，上升到對于車輛的操控性能，駕駛及乘坐舒適性，視野是否開闊，使用便利性都有較高的期望。很顯然，一款開起來流暢，乘坐起來舒適，用起來得心應手的乘用車，會得到更多人的青睞。因此在汽車產品設計的初期，工程師就需要充分考慮到這些因素。而所有操縱方便性，駕駛與乘坐舒適性，空間感受等評價參數，都與座椅的R點息息相關。汽車產品開發階段，首先確認的主要參數之一就是駕駛員R點。在確認R點坐標過程中，需要根據車輛的市場定位，確定一些市場表現良好，評價較高的車型作為標桿和競品車型。并通過分析這些標桿競品車型的相關人機工程參數，來評價目標車型的基本參數是否合理，在同級別的競爭中是否處于優勢地位等，為未來產品上市銷售打好基礎。基于這一目標，本文描述了在某MPV車型開發過程中對于競品車型R點的確認過程。

1、定義SgRP∶座椅參考點。定義詳見SAEJ1100-《機動車尺寸》

HPM-II：第二代假人H點裝置。用于在物理環境下測量與座椅相關的人機工程參數。如圖1所示：

HPD：H點設計工具。用于在CAD環境中結合HPM的掃描數據確認設計基準和參數。詳見SAE J4002。

加速踏板踵點（AHP），腳部鉸接點（BOF），踏板傾角（A47）等定義詳見SAEJ1100《機動車尺寸》。

2、競品車R點確認流程簡介

在確認競品車R點的過程中，需要先將HPM裝置按照標準要求擺放在特定的駕駛員座椅位置，加載質量塊，通過CMM掃描設備，獲得其掃描的點云數據。將點云數據對入整車坐標系中，再利用HPD工具和HPM上的特征點，最終確認R點坐標。

3、實車掃描流程

3.1車輛及設備的準備

確認車輛處于整備質量狀態（零部件安裝齊全，輪胎氣壓滿足要求，油料及各種液體加滿），座椅狀態良好，至少經歷過一次以上的壓縮。座椅裝置至少應該靜置足夠的時間（至少4小時）以保證其達到室溫。室溫應介于19-26攝氏度（華氏66-79度），室內濕度應控制在50%±5%。放置假人裝置之前，應該在座椅上鋪一塊棉布。棉布須足夠大，防止假人裝置與座椅直接接觸。

3.2HPM裝置的擺放

按照腳部裝置→坐板總成→背板總成的順序，依次擺放好假人H點裝置（詳細過程參見SAEJ4003-2008）。在此過程中，需要注意如下事項：

1）鞋子放置在踏板上之前，應保證踏板處于未踩下的初始狀態；

2）擺放假人裝置之前，應首先利用公式（1）計算出該車的鞋平面角SPA；（如圖2）

其中，H30是指座椅高度（一般車輛會由制造商提供此數據），本次試驗的車輛，H30值為336mm

據此，得出鞋平面角SPA=48.398°

圖2　腳部裝置示意圖

假人的腳部裝置擺放完成后，表1 的數據就可以直接讀取或者通過一定的計算得到。

表1　H點裝置中的踏板參考點

其中，AHP點和BOFRP點的坐標可以由公式（2）--公式（4）計算得出：

上述公式中，S3X和S3Z代表腳部工具上的特征點S3的X和Z坐標值，由掃描獲得。

3）座板和背板擺放時，應盡量將他們的中心線與座椅中心線對其，并保證左右兩端的水平度；

4）假人質量塊加載過程中，應嚴格按照從下到上，從中間到兩端的順序進行；

5）由于目標車輛座椅可調，因此擺放假人裝置過程中，需要多次使用角度儀檢查靠背角以保證座椅靠背角處于設計狀態的位置，偏差不超過±1°。

3.3數據掃描

由數據掃描人員按照標準流程，利用CMM設備對假人裝置及周邊參考硬點進行掃描。掃描過程中注意以下事項：

1）掃描過程中車輛和應處于完全靜止狀態，不能發生前后移動和晃動；

2）將座椅分別調整至最后最下，最后最上，最前最上，最前最下，以及上下調節行程中間位置時的前后兩個極限，總共六個不同位置進行掃描；

3）選取鈑金特征孔位和平面作為參考，以便進行點云處理時確認坐標系；

4）根據車輛狀態，選取兩臺車輛分別進行掃描，對最終結果的確認提供依據。

根據掃描結果，輸出三維點云數據，如圖3所示：

圖3　六種極限位置的座椅狀態掃描數據

4、掃描數據處理及結果分析

數據處理過程：

1）將得到的點云利用Imageware軟件進行稀釋處理，得到密度較小，便于操作的點云數據；

2）將稀釋后的點云數據，利用CATIA軟件進行三角化處理，生成可編輯的part文件；

3）根據掃描結果上的特征面和孔位，將數據對入整車坐標系，得到基于整車設計坐標的準確位置；

4）測量每個位置上的H1R和H1L點坐標，二者連線的中點即為該位置上的座椅R點。H1L和H1R點示意如圖4所示：

圖4　假人裝置坐板上的H1L和H1R點示意

5）將六個位置得到的六個R點相連，即可得到座椅R點的行程曲線，如圖5所示：

6）根據制造商提供的信息，座椅設計R點位于座椅最后最下位置。測量座椅行程曲線的最后最下位置點坐標，即為該競品車的設計R點---（1306，-408,490）；

7）綜合比較兩臺車的掃描數據結果，確認本次掃描的數據準確性。

圖5　掃描得到的座椅行程曲線

5、與R點相關的人機工程參數確認

5.1R點作為基準點進行的主要人機工程參數確認

R點作為整車設計最重要的基準點之一，與多項人機工程參數息息相關。根據上一章節處理掃描得到的R點坐標，利用三維H點工具，進行相關參數項校核，結果如下表2：

表2　根據掃描得到的R點進行的人機工程參數校核

5.2相關參數不滿足要求時的調整方法

表3　人機工程參數校核項不滿足要求時的R點調整

若利用通過掃描得到的R點進行上述表2中的相關參數項校核時，發現有參數不滿足要求，則可以通過調整座椅的前后和上下行程，得到一個新的R點，在滿足各項標準要求的前提下，將調整后的R點定義為整車的設計R點。其中上述各項參數不滿足要求時需要進行的R點坐標調整方法見表3。

6、結論

1）合理運用假人H點裝置，可以方便準確地確認目標車輛的座椅R點；

2）在假人裝置的運用過程中，應嚴格按照SAEJ4003-2008所描述的步驟操作；

3）實車掃描過程中，由于人為操作的誤差，可能會導致最終結果有所偏差，因此需要至少對兩臺車進行掃描確認或者同一臺車在不同時間進行兩次掃描，以保證結果的準確性；

4）掃描得到R點之后，應利用H點設計工具對與R點相關的人機工程參數項進行校核，確保關鍵參數的合理性。

[1] SAEJ4003-2008：H點裝置--H點的確認流程--座椅基準確認.

[2] SAEJ1100：機動車尺寸.

[3] 陳錫林,朱凱杰,陳星.新型三維H點裝置（HPM-II）尺寸的現場檢測.工業計量20140343.

[4] 李江兵.R點在在整車設計中的確立過程詳細.南方農機.201508.

[5] 周勇,馬國清,楊震,李楊.汽車駕駛員座椅H點位置的測量.汽車實用技術.2015年第1期.

[6] 于文衛.人體工程學與汽車座椅設計.現代制造技術與裝備.2014第6期.總第223期.

The confirmation method of the R point of the design of a competing product

Wang Heng
(Anhui Jianghuai Automobile Co. Ltd., Anhui Hefei 230601)

R Point,also called “Seating Reference Point”,is a fictitious spacial point, which is the intersection of torso line and the H-point pivot. The SgRP Point is one of the most important frudimental points during vehicle package layout process. It's strongly related to driver's&passangers' seating position, comfort, convenience for switch compoments, front and rear vision, etc. So the SgRP point shall be determined prior to other dimensions in the vehicle investigation process. This document describes an efficient procedure to determine the SgRP of competitor vechicle driver seat by using the H-pointMachine（HPM-II）and the H-point Design Tool (HPD)during benchmarking. In adition, we summarize some notices and factors that shall be taken into consideration during the SgRP benchmarking process.

SgRP; benchmarking; ompetitor; HPM-II; HPD

∶U471.2

∶A

∶1671-7988(2016)09-97-04

王恒，就職于安徽江淮汽車股份有限公司。