一种后视镜目标重量设定方法

王 莉，林明进（东风汽车股份有限公司商品研发院，武汉430057）

一种后视镜目标重量设定方法

王 莉，林明进
（东风汽车股份有限公司商品研发院，武汉430057）

在对后视镜结构、尺寸及重量进行测量、分析汇总的基础上，建立后视镜“等效体积-重量”数据集，得到每个等效体积对应的目标重量。使得后视镜设计时，在满足标准法规、设计规范的前提下，可以根据合理的目标重量，进行优化设计，从而得到满足目标性能的结构。

后视镜 ；等效体积； 目标重量

王莉

毕业于湖北汽车工程学院车辆工程专业，现任东风汽车股份有限公司商品研发院高级工程师，主要研究方向车身机构件设计。

1　引言

汽车后视镜属于车身重要零部件，除了要求与整车造型协调一致外，后视镜的结构必须满足视野、性能、安装维修方便性等各项要求［1］。关于后视镜的设计需要满足一系列严格的法规，在设计上也有着相对完善的设计流程，其设计方法也相对比较成熟。但随着汽车使用环境的变化和用户要求的提高，尤其在整车轻量化这一大背景下，后视镜作为汽车的一个重要总成件，如何减重在设计中的重要程度也就不言而喻。作为影响用户利益最大化的三个方面——性能、成本、重量，前两方面是开发过程中必然会考虑的项目，但是在后视镜重量方面，在传统的开发和设计流程中并没有予以足够的重视，往往是设计完成后再确定重量。对于整车来说后视镜的重量比重很小，但从全价值链来考虑，对于后视镜总成的目标重量设定往往不合理或是不够充分。针对这个问题，本文探讨了后视镜目标重量设定的一种方法，为设计初始阶段，对后视镜的目标重量进行合理设定提供有效依据。

2　后视镜

2.1后视镜种类

由于车辆种类不同，后视镜的结构也多种多样。乘用车的后视镜大多装配在车门上，自身尺寸较小，悬臂较短，安装后与车身形成一个整体，美观性强。商用车（客车、货车）后视镜与乘用车相差较大，通常安装在车门或者前围上。安装在车门上的后视镜与乘用车相比，其尺寸、悬臂长度都要大很多，如图1a）所示。相对于安装在车门上的单杆后视镜，商用车更多的使用框架式后视镜如图1b）和图1c）所示，通常框架式后视镜的尺寸较大，且镜子的数量较多（主后视镜、广角镜、补盲镜、下视镜等）。

2.2后视镜结构

后视镜总成由多个部件构成，涉及材料广泛，塑料、橡胶、金属、玻璃等，注塑件、压铸件、钣金件，种类多种多样。有些后视镜还包括电器元件，以实现照明、加热、除雾、折叠等多项功能。后视镜主要构成如图2所示。鉴于后视镜的结构构成，其重量组成纷繁复杂，设计时如何确定目标重量是一个难题。因此需要寻找一种合理、简单的方法来估算后视镜重量。本文就是测量后视镜重量与尺寸，对数据统计、分析，采用合理的数据处理方法，寻找二者之间是否存在特定的联系，建立相应的可以应用的数学模型。

3　后视镜“等效体积-重量”方法的建立

不同种类的后视镜，结构、尺寸差异较大，各自的重量也有不同［2］。一个新设计的后视镜，目标重量定多少，怎么定，这是一个需要解决的问题。一个合理的目标重量意味着合理的成本，过重或过轻可能都会带来材料或设计上的额外代价。因此需要提出一个方法，对新设计的后视镜，为了确定其目标重量的合理范围，建立一个后视镜分析机制［3］。根据现有的条件，后视镜的尺寸和重量是比较容易测量的参数。在这里提出了一个“等效体积-重量”方法。

3.1“等效体积-重量”方法的说明

在测量、分析、统计大量的后视镜体积（即尺寸）及重量数据后，通过数学处理方法，与重量联系起来，形成 “等效体积-重量”数据集。在把该数据集通过特定方式（如公式、图表等方式）表示出来。

3.2等效体积

等效体积是一个整体概念。为了排除后视镜总成结构上的复杂因素，对后视镜三维尺寸进行测量，进而转化成的体积，用体积对后视镜的大小进行整体描述。下面就如何计算后视镜的等效体积进行介绍。

3.2.1建立投影面积坐标系

本文中使用的3D设计软件是CATIA，在“创成式外形设计”模块下，对导入的后视镜总成使用“测量惯量”的菜单进行测量［4］。如图3所示，在“测量惯量”菜单中点击“创建几何图形”，在跳出的“几何图形的创建”窗口中选择轴系，就可以生成一个以重心为原点的参考坐标系，如图4所示。这里需要注意的是导入的后视镜模型必须完整，尤其是一些涉及到外轮廓的覆盖件不能缺少，否则会产生较大的测量偏差。

3.2.2建立投影面

坐标系建立后，需要在软件的虚拟空间生成后视镜总成的投影基准面。这里确定投影基准面的方向就是刚生成的参考坐标轴的三个方向。单击“creates rough stock”菜单，跳出如图5所示窗口：

“Axis”栏选择上一步生成的参考坐标系，确认后生成后视镜总成的最小测量长方体（即最小测量盒），其对应的三个相互垂直面就是零件的三个投影基准面。

3.2.3等效体积处理方法

把后视镜总成的轮廓分别投影在最小测量盒的三个面上，如图6所示：

轮廓抽取的方法有很多，主流的3D设计软件都有相应的方法进行处理。在CATIA软件中，可以使用“reflect line”来进行处理，并可以计算出投影面积。根据投影在三个基准面上生成的投影面积，在通过以下公式就可以计算后视镜总成的等效体积“V”。

其中：

K为等效体积因子

Al为 零件长度方向投影面积

Aw为 零件宽度方向投影面积

Ah为 零件高度方向投影面积

L为投影面上零件的长度

W为投影面上零件的宽度

H为投影面上零件的高度。

由式（1）～（5）可以得到等效体积：

4　“等效体积-重量”的应用

有了“等效体积-重量”方法，就需要进行应用。为使最终得到的“等效体积-重量”关系更合理，需要对所研究后视镜进行市场细分，采集尽可能多的类似结构的后视镜，为了减小困难，加快采集进度，这里仅对轻型商用车后视镜尺寸及重量数据进行采集。

4.1相关后视镜尺寸及重量数据采集

后视镜的尺寸采用扫描后逆向建模的方式获得，然后导入到CATIA软件中进行测量。重量则采取称重的方式。采集数据的后视镜数量尽可能多。

4.2建立“等效体积-重量”图

数据采集后，根据上述方法对每款后视镜计算等效体积，结合其重量，生成“等效体积-重量”数据集，以“等效体积”为横轴，“重量”为纵轴，绘出“等效体积-重量”图5，如图7所示：

4.3根据“等效体积-重量”图形设定目标重量方法

通常根据设计车型的后视镜布置情况，可以得出后视镜的基本尺寸，在CATIA软件中绘制出后视镜模型，采用上述方法计算出该后视镜的等效体积。然后根据等效体积值在“等效体积-重量”图上查出对应的重量值，则该值即为目标重量值，（按图8中的顺序①②③④进行）。

在后视镜设计过程中，可能会因为结构、配置等各种原因导致，实际设计重量与“等效体积-重量”图解法确定的目标重量不一致，这时就需要对相关输入条件进行判断，确定是否按照新的要求调整目标重量。这是一个交互式的过程，最终目的是为了确定后视镜合理的目标重量。

5　结论

本文寻找了一个方法，在采集后视镜结构、尺寸及重量信息的数据基础上，把尺寸转换成等效体积，然后通过一种图形处理方法，与后视镜的重量联系起来，通过大量的数据，绘出“等效体积-重量”数据集。以“等效体积”为横轴，“重量”为纵轴，把数据集图形化，就可以在图形上对新开发的后视镜重量设定进行应用，从而确定后视镜相对合理的目标重量值。该方法对于后视镜的设计开发具有指导意义，使得在开发过程中的对目标重量的设定更加明确合理，减少不必要的过度设计而带来的成本增加。“等效体积-重量”的处理方法也可以应用于其它汽车零部件的开发。

［1］刘惟信，汽车设计［M］，北京：清华大学出版社，2001.

［2］李再华，孔军，干毛第，潘滨，赵红，GB15084-2013，机动车辆间接视野装置的性能和安装要求.

［3］成艾国，沈阳，姚佐平，汽车车身先进设计方法和流程，北京：机械工业出版社，2011.

［4］张云杰，胡海龙，乔建军，CATIA V5R20高级应用，北京：清华大学出版社，2011.

［5］徐凤生，离散数学及其应用，第2版，北京：机械工业出版社，2009.

专家推荐

吕清涛：

本文通过图形处理方法，针对大量数据，绘出“等效体积-重量”数据集，此数据集可后视镜的设计开发时达到合理的目标重量有一定的指导意义。

A Method of Setting the Target Weight for Rearview Mirror

WANG-li，LIN Ming-jin
（ Commercial Product R&D Institute Dongfeng Automobile CO.，LTD.，Wuhan 430057，China ）

To establish the rearview mirrors "equivalent volume - weight" data，the structure，size，weight of rearview mirror are measured to take the corresponding target volume weight for designing rearview mirror. With satisfying the standards and regulations，the optimal design method based on a reasonable target weight，can get the correct structure in the design of the rearview mirror.

rearview mirror； equivalent volume； target weight

2016-04-21

U461

A

1005-2550（2016）04-0030-04

10.3969/j.issn.1005-2550.2016.04.005