Catia參數(shù)化建模在人機(jī)設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用

【摘要】目前也有很多專(zhuān)業(yè)用于人機(jī)設(shè)計(jì)軟件例如：UG，RAMSIS等。但是作為設(shè)計(jì)人員來(lái)講這些專(zhuān)門(mén)的軟件有一定的弊端：或者是價(jià)格昂貴、或者與數(shù)據(jù)建模的軟件版本不兼容需要轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)、或者因?yàn)檫@些專(zhuān)業(yè)軟件的設(shè)計(jì)過(guò)程都是固化的靈活性不能讓設(shè)計(jì)師滿意。使用Catia參數(shù)化設(shè)計(jì)可以完成人機(jī)設(shè)計(jì)和法規(guī)校核等工作，并且可以直接修改參數(shù)更新數(shù)模一勞永逸。本文將以?xún)?nèi)后視野設(shè)計(jì)為例進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)。

【關(guān)鍵詞】人機(jī)工程；眼點(diǎn)；SGRP；參數(shù)化；Catia

一、前言

任何產(chǎn)品最終面向的客戶都是人，產(chǎn)品給人帶來(lái)的感受決定了產(chǎn)品的市場(chǎng)占有率。因此所有產(chǎn)品的設(shè)計(jì)也就優(yōu)先要考慮人機(jī)工程?？梢哉f(shuō)汽車(chē)造型決定客戶看不看車(chē)，而人機(jī)工程則決定客戶買(mǎi)不買(mǎi)車(chē)。汽車(chē)的人機(jī)設(shè)計(jì)的目的就是要開(kāi)發(fā)出對(duì)于絕大部分百分位人體來(lái)說(shuō)具有駕駛操縱高效、方便、舒適、不易疲勞、安全的乘坐駕駛環(huán)境。因此人機(jī)工程的設(shè)計(jì)也成為整車(chē)設(shè)計(jì)中主要的性能之一。目前也有很多專(zhuān)業(yè)用于人機(jī)設(shè)計(jì)軟件例如：UG，RAMSIS等。但是作為設(shè)計(jì)人員來(lái)講這些專(zhuān)門(mén)的軟件有一定的弊端：或者是價(jià)格昂貴、或者與數(shù)據(jù)建模的軟件版本不兼容需要轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)、或者因?yàn)檫@些專(zhuān)業(yè)軟件的設(shè)計(jì)過(guò)程都是固化的靈活性不能讓設(shè)計(jì)師滿意。使用Catia參數(shù)化設(shè)計(jì)可以完成人機(jī)設(shè)計(jì)和法規(guī)校核等工作，并且可以直接修改參數(shù)更新數(shù)模一勞永逸。本文將以?xún)?nèi)后視野設(shè)計(jì)為例進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)。

二、汽車(chē)人機(jī)工程設(shè)計(jì)內(nèi)容介紹

三、后視野設(shè)計(jì)Catia參數(shù)化建模步驟

1.內(nèi)后視鏡法規(guī)要求

a.后視鏡必須能在其反射面上繪出一個(gè)以高度為40mm底邊長(zhǎng)為a的矩形，其中：

，如圖1所示。

b.后視鏡必須為球狀凸面鏡或平面鏡鏡。

c.r值對(duì)于I類(lèi)內(nèi)后視鏡必須大于1200mm。

d.反射面邊緣在框架內(nèi)，框架周邊點(diǎn)C值≧2.5mm；若不在框架內(nèi)，則其周邊點(diǎn)C值≧2.5mm，且突出部位在50N的作用力下，能回到框架內(nèi)。

e.內(nèi)后視鏡應(yīng)在駕駛員位置上可以調(diào)節(jié)。

f.在駕駛員眼點(diǎn)后60000mm處能看見(jiàn)20000mm的視野區(qū)域。如圖2所示。

g.對(duì)內(nèi)后視鏡：遮擋部分在與汽車(chē)縱向基準(zhǔn)面垂直的鉛垂面上時(shí)，其總和占所規(guī)定視野的15%以下。

h.后視鏡的位置應(yīng)保證駕駛員在正常駕駛狀態(tài)下，能看清汽車(chē)后方和兩側(cè)道路上的路況。

2.Catia繪制步驟

1）輸入從項(xiàng)目組得到的處于整車(chē)坐標(biāo)系下后視鏡數(shù)據(jù)。

2）在后視鏡鏡面上繪制國(guó)標(biāo)要求矩形區(qū)域（如圖1所示）。

3）確定駕駛員的眼點(diǎn)（如圖3所示）。

4）確定后視鏡旋轉(zhuǎn)軸線（如圖4所示）。

在常規(guī)曲面設(shè)計(jì)中用提取鉸接軸銷(xiāo)，并用繪制鉸接軸銷(xiāo)中心點(diǎn)，用繪制以中心點(diǎn)為原點(diǎn)，方向分別為z軸和y軸的兩條線段，此兩條線段即為旋轉(zhuǎn)軸線（提示：應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況確定軸線）；

5）抽取鏡面及鏡面邊界。

在常規(guī)曲面設(shè)計(jì)中用命令抽取內(nèi)后視鏡鏡面，并用相同的命令抽取內(nèi)后視鏡鏡面邊界。

6）作鏡面邊界等分點(diǎn)。

用命令等分左右鏡面邊界，一般等分為30-50個(gè)點(diǎn)為宜。

7）通過(guò)等分點(diǎn)作鏡面的垂線（鏡像入射光線時(shí)會(huì)用到）。

用命令中的選項(xiàng)，依次通過(guò)每個(gè)等分點(diǎn)做鏡面的垂線，長(zhǎng)度自定（建議取30mm-50mm）。（結(jié)果如5圖所示）

8）通過(guò)左右眼點(diǎn)作入射光線。

用命令中的選項(xiàng)，依次連接駕駛員左右眼點(diǎn)和鏡面邊界等分點(diǎn)。如圖6所示（提示：在作入射光線時(shí)，左右眼點(diǎn)所發(fā)出入射光線顏色最好不一致，以免在以后的校核過(guò)程中出現(xiàn)錯(cuò)誤）

9）通過(guò)鏡面邊界等分點(diǎn)垂線作入射光線的反射光線。

用命令依次將左右眼點(diǎn)的入射光線通過(guò)各自的鏡面鉛垂線進(jìn)行鏡像操作（如圖7所示）。

10）延長(zhǎng)反射光線并調(diào)整后視鏡位置。

用命令中的選項(xiàng)，依次延長(zhǎng)各條反射線。（提示：因后視野有風(fēng)擋玻璃黑邊等遮擋物建議此反射光線延長(zhǎng)至車(chē)長(zhǎng)即可。）

若反射光線區(qū)域不在后風(fēng)擋玻璃中心區(qū)，用命令轉(zhuǎn)動(dòng)鏡面使反射光線中心區(qū)處于后風(fēng)擋玻璃中心區(qū)。判斷：若反射光線包含玻璃黑邊則等分玻璃黑邊，連接左右眼點(diǎn)的虛像與玻璃黑邊并延長(zhǎng)70m處地面。若不包含則直接延長(zhǎng)反射光線至70m處地面。

11）作地平面。

根據(jù)R點(diǎn)到地平面的距離，用命令創(chuàng)建平面，并在該平面內(nèi)作地平面。

12）作地平面與反射光線的交點(diǎn)并以此連接交點(diǎn)。

雙擊命令，依次選擇地平面和反射光線，作出地平面和反射光線的交點(diǎn)，用命令，依次選擇反射線與地平面的交點(diǎn)。作出的曲線如下圖所示（如圖8所示）。

13）繪制國(guó)標(biāo)規(guī)定可見(jiàn)區(qū)域。

選擇地平面，通過(guò)進(jìn)入草圖繪制界面，根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)繪制下圖所示線框區(qū)域。

14）判斷后視野是否滿足相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

觀察上一步驟繪制的線框是否在反射光線與地平面交點(diǎn)所連接曲線之內(nèi)。若在內(nèi)，則表明該汽車(chē)后視野滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；若線框落在交點(diǎn)連接曲線之外（如9圖所示）則表明該汽車(chē)后視野不能滿足相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，需要進(jìn)行調(diào)整或加大鏡片等后續(xù)操作。

15）若因設(shè)計(jì)變更需要調(diào)整內(nèi)后視鏡布置位置或者更換鏡面時(shí)可直接在結(jié)構(gòu)樹(shù)上修改參數(shù)和替換鏡面曲面即可（如圖10、11）。

四、總結(jié)

本文只是一內(nèi)后視鏡視野設(shè)計(jì)為例簡(jiǎn)單說(shuō)明了Catia參數(shù)化設(shè)計(jì)在人機(jī)工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。上文中所有人機(jī)設(shè)計(jì)均可采用catia參數(shù)化設(shè)計(jì)，不再依賴(lài)UG、RAMSIS等專(zhuān)業(yè)的人機(jī)設(shè)計(jì)軟件。運(yùn)用參數(shù)化設(shè)計(jì)使得設(shè)計(jì)和修改過(guò)程變得十分簡(jiǎn)單，節(jié)省大量工作時(shí)間提高項(xiàng)目進(jìn)展效率。

作者簡(jiǎn)介：

衣麗（1987—），女，遼寧撫順人，工學(xué)學(xué)士，助理工程師，現(xiàn)供職于遼寧曙光汽車(chē)集團(tuán)股份有限公司，主要從事汽車(chē)研發(fā)及工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制。

田欣（1987—），男，遼寧錦州人，工學(xué)學(xué)士，助理工程師，現(xiàn)供職于遼寧曙光汽車(chē)集團(tuán)股份有限公司，主要從事汽車(chē)研發(fā)及工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制。

王國(guó)平（1981—），男，陜西西安人，工學(xué)學(xué)士，助理工程師，現(xiàn)供職于遼寧曙光汽車(chē)集團(tuán)股份有限公司，主要從事汽車(chē)研發(fā)及工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制。

宋崇（1988—），男，遼寧新民人，工學(xué)學(xué)士，助理工程師，現(xiàn)供職于遼寧曙光汽車(chē)集團(tuán)股份有限公司，主要從事汽車(chē)研發(fā)及工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制。