整车总布置参数化建模研究

何敬梅

安徽江淮汽车商务车研究所 安徽省合肥市 230000

1 引言

在设计汽车车身总体布置的时候，其在设计的时候对于人体模型的使用比较普遍，因此构建能够表现普通人体尺寸且能够随意迅速的调整人体关节角度的模型十分重要，CATIA软件为实现这种设计开发的要求需，其利用人体工程设计分析内容和人体模型等基础功能模块进行模型的开发，但是在模型开发设置的时候由于并没有根据中国人的体型尺寸来设置模型的一些参数选型，这就导致由三维模型不能生成二维的。

本文在CATIA知识工程和参数模型指导下将汽车设计与人体尺寸相结合设计适合的汽车车身总设计的人体模型参数，该模型在二维以及三维车身设计中都可以使用。

2 CATIA技术相关概述

知识工程所涉及的应用范围十分广阔，其中做主要的应用就是其能够结合传统CAX系统进行设计工作。该技术将CAD软件设计加入到了领域专家经验与知识范围内，在无需或是极少人工参与的基础上能够遵循客户要求展开设计并及时更改设计计划，使产品品质得以提高。目前所具有的知识工程内容是该软件中的关键技术。

CATIA其中加入了知识工程和CAD软件，其在设计产品中发挥着重要的作用。在进行产品设计的时候，使专业设计知识和CAD软件设计相结合进行产品的参数化和智能化设计。在CATIA基础上实现了产品设计，而其作为产品设计重复利用的模板能够在以后的设计中被循环应用，在应用的时候利用所导入的相关知识对知识工程模型作出检验，使其与设计需求相一致。同时，通过与设计人员的及时讨论作出设计调整，将不合适的设计内容进行修改调整，以使最后的设计能够与客户需求相一致，做到产品设计的智能化。

3 车身设计人体知识的应用

3.1 人体尺寸在车身设计中的应用

人体尺寸关系着车身的总体设计与布置，在对车身整体进行设计布置的时候要遵循普遍性的人体数据原则进行设计，其所遵循的设计数据就是普通男子第95百分位以及普通女子第5位的人体尺寸等数据。按照车型市场需求目标差异设计不同车身，其总体设计布置普遍使用的就是人体标准尺寸，其数据标准就是国家标准以及ASE标准。

3.2 汽车内关于人体坐姿关节角度、舒适空间知识

车身总布置在设计的时候需要考虑到乘客在其中的舒适程度，而乘客在汽车中的坐姿的关节角度与其自身的舒适和疲劳程度关系密切。基于此的车身总体设计就需要调整人体不同关节在车体中的角度，进而使人体在汽车中的坐姿能够更加的舒适。

关节角度的舒适在车型的变化下随之改变，就关节角度而言，不同文献对于关节角度舒适空间的阐述不同，值得注意的是，车辆中不需要操作的乘客舒适坐姿空间与驾驶员之间也存在一些差距。

4 在CATIA基础上构建人体模板

4.1 人体模型肢体部分

在车身的整体布置与设计中，遵循人体标准尺寸进行车身设计是相对稳定的，但是对于人体关节角度数据需要不断的调整改进。因此，在建立人体模板的时候需要重点就车身整体内关于人体在其中的关节变化情况作出设计，但是人体的尺寸不进行参数的处理。

4.2 在CATIA知识工程基础上使人体模型参数化

基于已经完成人体参数化的模型上建立在CATIA指导下的参数人体模型。该模型建立流程如下：

（1）在模型中，根据人体坐姿的数据重新对人体关节变化参数角度进行建设，重新建设的参数体现在特征树参数内；

（2）利用公式使重新建立的关节角度参数及其肢体旋转角度相连，所建公式表现在特征树关系内；

（3）通过产品知识目标实例化的将用户特征实现，由此使人体关节变化的舒适范围数值取值定为角度参数数值变化取值范围，使人体模型关节角度能够得到控制。基于此在CATIA指导下实现车身整体设计的参数化，进而实现人体模型的建立，如图1所示。按照这种形式构建的额模型既能够使人体关节角度实现参数化，同时也使得领域知识融入。若是关节角度舒适空间内的参数数据修改不在其修改范围内，则在修改的时候就会提示错误修改信息，这就使得该参数的修改更加的智能化。

图1 参数化人体模型

5 应用实例分析

在设计车身总布置的时候，整车坐标系统下配置已经建设完成的参数化人体模型，根据车身自身的结构情况将模型位置进行调整，同时调整人体的关节变化，进而完善人体坐姿的相关设计。通过CATIA技术对车身整体设计与布置进程人体参数化，其能够快速高效、便捷的布置并设计人体坐姿。

如图2所示，其是基于CATIA技术上建立的具有立体性质的参数人体模型所指导建设的人体在车内的实例坐姿，其内加入了领域知识，使其能够在设计应用中更快捷高效。

如图2所示，其是在CATIA技术指导下构建的立体参数人体模型，其所设计得到的坐姿实例设计情况加入了领域知识，使其能够在设计应用中更快捷高效。

如图3所示，其是在车身总体设计与布置中所构建的二维参数模型。因为建立的人体模型基本是根据人体标准尺寸实现的，由此其整体设计都是从二维平面设计转变为三维立体人体设计的，防止出现了二维人体模型图不好看的问题。

图2 某车型驾驶座人体姿态及布置

图3 二维参数化人体模型用于车身总布置图

从实际的应用中可以得到，在CATIA技术指导下建立的人体参数模型能够与车身总体设计中关于人体的各种坐姿要求相符合，其在模型中加入了各种专业的舒适度相关研究，进而使得人体关节在车身中的角度参数具有智能化的修改限度，为后续的设计奠定了基础。

6 结语

综上所述，本文同对CATIA软件相关知识应用方法及技术的阐述与介绍，进而为车身总体设计与布置所设计的人体模型参数提供了方法，同时为其设计布置的具体应用提供了实例分析。因此，基于该软件建立的车身整体设计与布置能够与实际的人体需求相符合，且能够使设计的质量及其效率得到大幅度的提升，这就使得设计更加的智能和高效。在CATIA技术指导下设计的产品呈现的智能性质与其他产品设计智能需求也同样使用。而将传统CAD设计关键加入到该软件设计中，将专业知识表现在产品设计中使得产品更加的智能，有效提升了产品的开发设计制冷剂效率。