基于CATIA的轿车驾驶员手伸及界面参数化构建

汪新伟, 周自宝

(芜湖职业技术学院 汽车工程学院，安徽 芜湖 241003)



基于CATIA的轿车驾驶员手伸及界面参数化构建

汪新伟, 周自宝

(芜湖职业技术学院 汽车工程学院，安徽 芜湖 241003)

驾驶员可触及性校核是汽车人机工程校核中非常重要的方面，驾驶舱内的操控件均要布置在驾驶员可触及的范围内，才能最大程度保证行车安全.运用CATIA中的知识工程模块，将繁琐的驾驶员手伸及界面构建过程固化到模块工具中，建立参数化的手伸及界面模块，节省了大量的重复劳动时间，提高了构建精度和效率.

CATIA；手伸及界面；参数化；人机工程

随着经济与社会的发展，汽车也逐渐进入普通人的家庭[1].汽车人机工程作为汽车性能的一个重要方面，关系人的驾乘舒适性及行车安全，越来越成为各大车企研发的重点.车辆前期开发过程中需要对车辆数据模型进行大量人机工程校核工作，保证汽车舒适性设计能满足目标要求.

驾驶员手伸及界面是汽车开发初期人机工程校核的一个重要方面[2]，是指驾驶员以正常姿态坐在座椅上，系上安全带，一手握住方向盘，另外一只手所能伸及的最大轮廓面.按操控部件类型的不同[3]，驾驶员手伸及界面可以分为一指触及区，三指触及区和五指触及区，每类触及区又根据人体H点、脚锺点和方向盘中心点的不同，起始位置及参考位置也不相同.

1　手伸及界面影响因素

驾驶员在正常坐姿下，由于安全带、踏板和方向盘的约束，其手伸及界面一方面和人体伸及能力有关，另一方面必然与驾驶室内部尺寸有关.由SAE J287，驾驶员手伸及界面的影响因素为3个点的坐标值──座椅参考点SgRp，方向盘中心点SW，人体脚锺点AHP点.

2　手伸及界面参数化构建过程

2.1确定整车布置因子

由整车座椅位置确定的数值，如图1所示 .

图1　座椅位置尺寸图

整车布置因子G是多个车辆内部尺寸共同确定的，可以通过以下公式进行计算：

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

2.2建立参考X平面

根据公式，计算HR平面

HR=786-99*G

若HR-L53<0，HR面在AHP点纵向后HR(此处指具体数值)处;若HR-L53>0，HR面为过SgRP点垂面.

2.3建立控制界面

通过整车SgRp的水平面为Z平面；通过整车C/LO的纵向铅垂面为Y平面，过HR的横向铅垂面为X平面；三平面交点即为触及界面坐标原点.

(1)参考SAE J287 表1～42，[4]选择计算好的整车布置因子G值，特定驾驶员比例及约束方式整车布置因子G 圆整到小数点后两位，选择相应范围的表格.

(2)将上述参数集成至CATIA知识工程模块，[5]控制参数选择10个，分别为约束类型，座椅参考点SgRp点坐标，方向盘中心点SW坐标，人体脚锺点AHP点坐标，上述构建过程中的中间变量均可根据这十个控制参数计算而得，计算过程如表1所示：

表1　中间变量与原始变量的转换

(3)集成后控制界面如图所示，输入具体参数后，得到某车型手伸及界面如下.

图2　参数化模块控制界面及生成界面

3　布置及校核

以具体某车型为例，校核触摸屏在前期造型过程中的手可触及性.将伸及界面及前期车辆内饰造型数据输入,通过截面查看触摸屏的可触及性.

图3左图为初版造型校核结果,可见触摸屏全部位于一指触及区后面,人难以触及屏幕,不能满足设计要求,图3右图为将屏幕向人体方向移动40 mm,造型局部优化后效果,只有屏幕边角处很小一部分未能触及,基本满足要求,达到了兼顾造型和工程的目的.

图3　内饰模型优化

4　结语

本文详细介绍了轿车驾驶员手伸及界面的参数化构建过程，该方法较传统构建方法节省了大量时间，提高了效率，同时利用某车型造型数据进行了实际校核分析，对该车型前期开发造型设计具有一定的指导意义.

[1]周一鸣,毛恩荣.车辆人机工程学[M].第2版.北京：北京理工大学出版社，1999：10-11.

[2]温吾凡,杜子学.驾驶员手伸及界面布置因数G研究[J].汽车工程，1991(1)：19-22.

[3]高鹏飞,杭磊.基于CATIA的驾驶员手伸及界面校核研究[A].河南省汽车工程技术研讨会,2010.

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

[5]尤春凤.CATIA高级应用[M].北京：清华大学出版社,2006:111-119.

[责任编辑王新奇]

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

芜湖职业技术学院2015年度校级科学研究项目(Wzyzr201509)；安徽省质量工程名师工作室项目(2014msgzs173)；2015省级质量工程专业综合改革试点项目(2015zy087)

汪新伟(1985—) ，男，安徽黄山人，芜湖职业技术学院汽车工程学院讲师，硕士，工程师，主要从事人机工程研究.

U462.2

A