运用三维坐标系法对试验车辆部分位置调节

洪念乐

摘 要：近年来，随着经济的不断发展，汽车行业也是蓬勃发展，据易车网报道目前我国汽车人均拥有量达到了0.141[1]。本文主要讲述汽车试验时，实验前汽车相关位置的调节方法的改进。其试验方法也有制定的相关强检标准，但是随着科学技术的不断发展创新，试验人员的不断研究改进，对于质量、效率的要求也是越来越严格，现针对被动安全试验时其汽车的转向管柱，座椅行程的调节，对传统调节方法进行改进，运用三维坐标系进行车内部件的调节。

关键词：被动安全 调节方法 三维坐标系 精密 效率

Application of the Three-dimensional Coordinate System Method to the Adjustment of the Test Vehicle Position

Hong Nianle

Abstract：In recent years， with the continuous development of the economy， the automobile industry is also booming. According to Bitauto.com， the current per capita car ownership in our country has reached 0.141 [1]. This article mainly describes the improvement of the adjustment method of the relevant position of the car before the test during the car test. The test method also has related mandatory inspection standards. However， with the continuous development and innovation of science and technology， and the continuous research and improvement of test personnel， the requirements for quality and efficiency are becoming more and more stringent. Now it is aimed at the steering of its cars during passive safety tests. The adjustment of the pipe column and seat stroke improves the traditional adjustment method， and the article applies the three-dimensional coordinate system to the adjustment of the interior parts of the car.

Key words：passive safety， adjustment method， three-dimensional coordinate system， precision， efficiency

1 汽车转向管柱的调节

1.1 绪论

随着汽车保有量不断增加，道路交通事故也与之俱增，汽车给人类带来生活上的便捷，但也带来了人生灾难和财产损失，我国每年有大量的人在交通事故丧生，并且其比例远远高于其它发达国家！随着国人对汽车知识储备的提升，也逐渐由对车速、外观的关注转移到汽车安全上来[2]。我国本着对国民人身安全负责的态度，也一直不断加强对汽车安全质量的监督，以及汽车安全法规的不断改进，对车辆的安全性能越来越严格。我国目前乘用车的被动安全试验，国内的相关法规主要有GB11551-2014汽车正面碰撞的乘员保护，GB20071-2006汽车侧面碰撞的乘员保护，GB20072-2006乘用车后碰撞燃油系统安全要求，GB26134-2010乘用车顶部抗压强度以及C-IASI中国保险汽车安全指数等。

1.2 转向管柱的试验要求

与乘员相关的试验都会涉及转向管柱的调节，因为转向管柱在汽车发生重大碰撞事故中，由于其装配有安全气囊，在事故发生过程中对乘员起到一定的保护作用，气囊的展开能够很好的吸收撞击能量，使乘员头部得到保护，所以在碰撞试验时我们也会把转向管柱调节到规定的试验位置进行试验，通过相关仪器采集假人的伤害，来对试验车的性能结果进行评判。

国标试验中我们需要把试验车辆的转向管柱调节到前后中间，上下行程中间[3]。针对不同的汽车生产厂家或汽车检验公司都会有相应的调节方式，其调节方式最终也能达到预期效果！但是经过我本人对其它方式方法的了解和实际操作，对比三维坐标系法来进行调节，目前来说很难在精度上和三维坐标系媲美，另外当我们形成一个整体的三维坐标系法进行其它部件调节时，总体效率也会有显著的提高。所以我认为本着对试验更加严谨态度，以及对工作效率的提升建议采用三维坐标系法来进行部分装置进行调节。

1.3 三维坐标系法的建系要求

首先选择一个平整的基准面，目前国内实验室部分可以满足此条件，在摆正试验车身后，用楔块抵住前后轮胎，避免车辆轻微移动。再用千斤顶轻微的接触车辆的左右两边，用卷尺测量左右两边的轮眉高度，通过对千斤顶的轻微调节，使左右两边的轮眉高度达到一致。并用电子角度仪在车辆左右对称的门槛处量取角度，通过对比使之保持一致。尽可能消除试验误差。最后采用3、2、1的方法进行建系，采用法规的方向來进行X，Y，Z，三轴的定义（X轴方向是由车头指向车尾的方向为正方向，Y轴方向是由车头左侧指向车头右侧的方向为正方向，Z轴方向是由地面指向车顶的方向为正方向）一般采用车门的锁扣定义为原点。

对于部分实验室无法满足地面水平的情况，不应该采用3、2、1、的建系操作。我们可以在摆正车身后，采用拟合车身坐标系的手法来进行建系，也能达到我们所需的坐标系，从而进行试验调节。在检验坐标系正确无误后，可以进行试验调节。

1.4 转向管柱的调节步骤

首先我们的目标是要把转向管柱调节到角度上下中间，前后行程中间，此过程考虑到转向管柱的运动轨迹的不同，制定相对应的流程。

对于前后行程来讲，其运动轨迹是一个简单的直线，我们可以在方向盘上任意选取一个方便操作的点并进行标记，然后把转向管柱轻微的移动到最前、最后、。用三坐标分别打出位于最前最后这二个点并做记录下来，通过计算X轴最前最后二点的平均值我们可以确定其中间行程，并移动到最终位置。

对于上下行程来说，由于其移动轨迹是个弧形，不能用简单的平均求值来得出结果，应如下求值：

已知转向管柱的移动半径R是固定的，分别把转向管柱移动到最上记为点A（X1，Z1），移动到最下记为点B（X2，Z2），弧长为L。

向量AB=

θ=2arcsin

=θR=

根据弧长的求导公式计算，我们可以得出二分之一的弧度，以此完成所需调节，达到预期效果。

其优点：

①因为三坐标的精度基本可以保证在0.1mm左右，这是目前其用它技术调节难以达到的测量精度。

②由于采用三坐标进行调节，可以减少试验人员与试验车辆的接触，这样也可以有效避免一些不必要的人为误差。

③建立坐标系以后可以对其它要调节的部位进行调节，总体时间一定是比传统的调节方式更加快捷，所以可以极大的提升试验人员的工作效率。

2 座椅行程的调节

2.1 被动安全中座椅要求

汽车被动安全试验中，只要需要采集假人数据的，座椅的行程是也是一项具有明确要求的调节位置，在GB20072-2006中其试验的碰撞线也和座椅行程有关[3]。座椅的高低位置和前后行程位置都是直接影响假人的放置位置，在发生碰撞过程中是对假人从头部的合成加速度，假人颈部的力和力矩、假人的胸部位移、胸部粘性指标、到假人大腿力的采集以及试验后假人生存空间的判定都是密切相关的。

所以座椅行程的调节，是对整个碰撞试验有着重要意义。所以我们如何对其进行调节，以此来保证试验的严谨性和有效性。

2.2 运用三维坐标系进行座椅调节方式

举例（GB11551-2014汽车正面碰撞的乘员保护，其座椅行程要求为前后中间，上下高调中间）。

按照法规要求，我们需要对座椅位置进行试验位置的调节，当我们在对主驾座椅进行座椅行程调节时，由于此前我们用三维坐标系法调节过汽车的转向管柱，而主驾座椅和转向管柱位于同一侧，我们完全可以利用之前同一个坐标系来进行座椅行程的打点，在座椅侧面标记一个点，使座椅移动到最前且座椅齿轮卡死的位置进行打点并记录，再使座椅移动到最后齿轮卡死的位置打点并记录，最后通过相同的求平均值方法来确定座椅行程的试验位置。这也是之前所说的在消除人为误差的同时也更高效！对于副驾的座椅可以采用相关的三维坐标系蛙跳原理手法进行相同的调节，达到预期效果。

优点：

①因为共用坐标系的原因，可以很快的获取我们要的数值，从而提高工作效率。

②相比其它调节方式，其精度更高，减少误差。

3 座椅靠背角的调节要求及步骤

3.1 靠背角的定义

座椅靠背与Z轴的形成的一个夹角，我们定义为靠背角。

3.2 运用三维坐标系法对靠背角的调节

在汽车碰撞试验中，法规对座椅靠背角的取值要求是：在厂家没有具体规定时我们要调节到25°。在1.3中我们已经建立好三维坐标系，可以直接对座椅进行相对调节。

分别在座椅的头枕杆附近，腰脱以及坐垫处选出三组对称点并做好标记。用三坐标分别打出三组坐标，可以通过这三组的Y值求出座椅中线并记录。然后我们可以按照3-DH的放置要求（对于二代3-DH，按照从中间到两边的顺序，对于一代3-DH，按照从下往上的顺序，放上所有重块;）;把3-DH放在试验座椅上，通过对3-DH左右二个H点进行打点并记录，得出3-DH的中心线。参考座椅中心线，使这二条中心线Y值保持一致时，通过轻微的移动座椅靠背，用角度仪在3-DH上量取试验要求的角度，此时即为我们要求的试验角度。

关于乘员舱的相关位置调节，本文尚未涉及到的，我们通过正确的操作方式都可以使用同一坐标系，提升工作效率。

4 总结

本章内容主要针对汽车安全法规要求，运用三维坐标系法对试验车辆的转向管柱、座椅行程以及座椅的靠背角的调节，这些相关位置在汽车的被动安全试验前调节都是必不可少的一环，其作用也是可以间接影响到实验后对假人各部位伤害值的采集，从而影响到对车身安全的判定结果。作为试验的把控者，本着公正负责的态度，应该严格的遵从法规，把试验车辆的每个部位都精准的调节到相应的试验位置。

我们如何运用现有的仪器设备更加精准快速的把汽车各部件调节到试验要求位置，而目前我认为三维坐标系法在调节相关位置时，能够精准的完成我们所需的试验要求，在减少精度误差提升试验质量的同时，还可以提升我们的工作效率。希望本次论述能够为被汽车动安全试验提供帮助，也希望此方法能够得到推广运用。

参考文献：

[1]易车网.

[2]汽车被动安全技术—钟迎 指導老师：徐磊 2013年11月.

[3]GB11551-2014汽车正面碰撞乘员的乘员保护.

[4]GB20071-2006汽车侧面碰撞的乘员保护.