某競(jìng)品車型設(shè)計(jì)R點(diǎn)的確認(rèn)方法淺析

王 恒

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

某競(jìng)品車型設(shè)計(jì)R點(diǎn)的確認(rèn)方法淺析

王 恒

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

∶R點(diǎn)，即“座椅基準(zhǔn)點(diǎn)”，或稱“座椅參考點(diǎn)”。R點(diǎn)是一個(gè)空間點(diǎn)，是人體軀干線與大腿胯關(guān)節(jié)中心的鉸接交點(diǎn)。R點(diǎn)是整車布置過(guò)程中的主要基準(zhǔn)點(diǎn)之一，與駕駛員和乘客的乘坐姿態(tài)、舒適性、周邊功能操縱件的操縱方便性、駕駛員的前后視野等參數(shù)強(qiáng)相關(guān)。在整車開(kāi)發(fā)以及競(jìng)品分析過(guò)程中，應(yīng)首先確認(rèn)R點(diǎn)以及與R點(diǎn)相關(guān)的基準(zhǔn)點(diǎn)。文章基于某車型逆向開(kāi)發(fā)過(guò)程中，對(duì)于競(jìng)品車型的R點(diǎn)確認(rèn)過(guò)程，描述了一整套運(yùn)用第二代假人裝置（HPM-II）以及H點(diǎn)設(shè)計(jì)工具（HPD）來(lái)確認(rèn)競(jìng)品車型R點(diǎn)的方法，并根據(jù)確認(rèn)過(guò)程，總結(jié)出HPM-II使用過(guò)程中的一些經(jīng)驗(yàn)和注意事項(xiàng)。

∶R點(diǎn)；基準(zhǔn)；競(jìng)品分析；HPM-II；HPD

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.09.037

CLC NO.: U471.2Document Code: AArticle ID: 1671-7988 (2016)09-97-04

前言

隨著社會(huì)的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)水平的逐步提升，人們對(duì)汽車產(chǎn)品的要求也在不斷提高：從最初的皮實(shí)耐用，能跑能裝，上升到對(duì)于車輛的操控性能，駕駛及乘坐舒適性，視野是否開(kāi)闊，使用便利性都有較高的期望。很顯然，一款開(kāi)起來(lái)流暢，乘坐起來(lái)舒適，用起來(lái)得心應(yīng)手的乘用車，會(huì)得到更多人的青睞。因此在汽車產(chǎn)品設(shè)計(jì)的初期，工程師就需要充分考慮到這些因素。而所有操縱方便性，駕駛與乘坐舒適性，空間感受等評(píng)價(jià)參數(shù)，都與座椅的R點(diǎn)息息相關(guān)。汽車產(chǎn)品開(kāi)發(fā)階段，首先確認(rèn)的主要參數(shù)之一就是駕駛員R點(diǎn)。在確認(rèn)R點(diǎn)坐標(biāo)過(guò)程中，需要根據(jù)車輛的市場(chǎng)定位，確定一些市場(chǎng)表現(xiàn)良好，評(píng)價(jià)較高的車型作為標(biāo)桿和競(jìng)品車型。并通過(guò)分析這些標(biāo)桿競(jìng)品車型的相關(guān)人機(jī)工程參數(shù)，來(lái)評(píng)價(jià)目標(biāo)車型的基本參數(shù)是否合理，在同級(jí)別的競(jìng)爭(zhēng)中是否處于優(yōu)勢(shì)地位等，為未來(lái)產(chǎn)品上市銷售打好基礎(chǔ)?；谶@一目標(biāo)，本文描述了在某MPV車型開(kāi)發(fā)過(guò)程中對(duì)于競(jìng)品車型R點(diǎn)的確認(rèn)過(guò)程。

1、定義SgRP∶座椅參考點(diǎn)。定義詳見(jiàn)SAEJ1100-《機(jī)動(dòng)車尺寸》

HPM-II：第二代假人H點(diǎn)裝置。用于在物理環(huán)境下測(cè)量與座椅相關(guān)的人機(jī)工程參數(shù)。如圖1所示：

HPD：H點(diǎn)設(shè)計(jì)工具。用于在CAD環(huán)境中結(jié)合HPM的掃描數(shù)據(jù)確認(rèn)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和參數(shù)。詳見(jiàn)SAE J4002。

加速踏板踵點(diǎn)（AHP），腳部鉸接點(diǎn)（BOF），踏板傾角（A47）等定義詳見(jiàn)SAEJ1100《機(jī)動(dòng)車尺寸》。

2、競(jìng)品車R點(diǎn)確認(rèn)流程簡(jiǎn)介

在確認(rèn)競(jìng)品車R點(diǎn)的過(guò)程中，需要先將HPM裝置按照標(biāo)準(zhǔn)要求擺放在特定的駕駛員座椅位置，加載質(zhì)量塊，通過(guò)CMM掃描設(shè)備，獲得其掃描的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。將點(diǎn)云數(shù)據(jù)對(duì)入整車坐標(biāo)系中，再利用HPD工具和HPM上的特征點(diǎn)，最終確認(rèn)R點(diǎn)坐標(biāo)。

3、實(shí)車掃描流程

3.1車輛及設(shè)備的準(zhǔn)備

確認(rèn)車輛處于整備質(zhì)量狀態(tài)（零部件安裝齊全，輪胎氣壓滿足要求，油料及各種液體加滿），座椅狀態(tài)良好，至少經(jīng)歷過(guò)一次以上的壓縮。座椅裝置至少應(yīng)該靜置足夠的時(shí)間（至少4小時(shí)）以保證其達(dá)到室溫。室溫應(yīng)介于19-26攝氏度（華氏66-79度），室內(nèi)濕度應(yīng)控制在50%±5%。放置假人裝置之前，應(yīng)該在座椅上鋪一塊棉布。棉布須足夠大，防止假人裝置與座椅直接接觸。

3.2HPM裝置的擺放

按照腳部裝置→坐板總成→背板總成的順序，依次擺放好假人H點(diǎn)裝置（詳細(xì)過(guò)程參見(jiàn)SAEJ4003-2008）。在此過(guò)程中，需要注意如下事項(xiàng)：

1）鞋子放置在踏板上之前，應(yīng)保證踏板處于未踩下的初始狀態(tài)；

2）擺放假人裝置之前，應(yīng)首先利用公式（1）計(jì)算出該車的鞋平面角SPA；（如圖2）

其中，H30是指座椅高度（一般車輛會(huì)由制造商提供此數(shù)據(jù)），本次試驗(yàn)的車輛，H30值為336mm

據(jù)此，得出鞋平面角SPA=48.398°

圖2　腳部裝置示意圖

假人的腳部裝置擺放完成后，表1 的數(shù)據(jù)就可以直接讀取或者通過(guò)一定的計(jì)算得到。

表1　H點(diǎn)裝置中的踏板參考點(diǎn)

其中，AHP點(diǎn)和BOFRP點(diǎn)的坐標(biāo)可以由公式（2）--公式（4）計(jì)算得出：

上述公式中，S3X和S3Z代表腳部工具上的特征點(diǎn)S3的X和Z坐標(biāo)值，由掃描獲得。

3）座板和背板擺放時(shí)，應(yīng)盡量將他們的中心線與座椅中心線對(duì)其，并保證左右兩端的水平度；

4）假人質(zhì)量塊加載過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格按照從下到上，從中間到兩端的順序進(jìn)行；

5）由于目標(biāo)車輛座椅可調(diào)，因此擺放假人裝置過(guò)程中，需要多次使用角度儀檢查靠背角以保證座椅靠背角處于設(shè)計(jì)狀態(tài)的位置，偏差不超過(guò)±1°。

3.3數(shù)據(jù)掃描

由數(shù)據(jù)掃描人員按照標(biāo)準(zhǔn)流程，利用CMM設(shè)備對(duì)假人裝置及周邊參考硬點(diǎn)進(jìn)行掃描。掃描過(guò)程中注意以下事項(xiàng)：

1）掃描過(guò)程中車輛和應(yīng)處于完全靜止?fàn)顟B(tài)，不能發(fā)生前后移動(dòng)和晃動(dòng)；

2）將座椅分別調(diào)整至最后最下，最后最上，最前最上，最前最下，以及上下調(diào)節(jié)行程中間位置時(shí)的前后兩個(gè)極限，總共六個(gè)不同位置進(jìn)行掃描；

3）選取鈑金特征孔位和平面作為參考，以便進(jìn)行點(diǎn)云處理時(shí)確認(rèn)坐標(biāo)系；

4）根據(jù)車輛狀態(tài)，選取兩臺(tái)車輛分別進(jìn)行掃描，對(duì)最終結(jié)果的確認(rèn)提供依據(jù)。

根據(jù)掃描結(jié)果，輸出三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，如圖3所示：

圖3　六種極限位置的座椅狀態(tài)掃描數(shù)據(jù)

4、掃描數(shù)據(jù)處理及結(jié)果分析

數(shù)據(jù)處理過(guò)程：

1）將得到的點(diǎn)云利用Imageware軟件進(jìn)行稀釋處理，得到密度較小，便于操作的點(diǎn)云數(shù)據(jù)；

2）將稀釋后的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，利用CATIA軟件進(jìn)行三角化處理，生成可編輯的part文件；

3）根據(jù)掃描結(jié)果上的特征面和孔位，將數(shù)據(jù)對(duì)入整車坐標(biāo)系，得到基于整車設(shè)計(jì)坐標(biāo)的準(zhǔn)確位置；

4）測(cè)量每個(gè)位置上的H1R和H1L點(diǎn)坐標(biāo)，二者連線的中點(diǎn)即為該位置上的座椅R點(diǎn)。H1L和H1R點(diǎn)示意如圖4所示：

圖4　假人裝置坐板上的H1L和H1R點(diǎn)示意

5）將六個(gè)位置得到的六個(gè)R點(diǎn)相連，即可得到座椅R點(diǎn)的行程曲線，如圖5所示：

6）根據(jù)制造商提供的信息，座椅設(shè)計(jì)R點(diǎn)位于座椅最后最下位置。測(cè)量座椅行程曲線的最后最下位置點(diǎn)坐標(biāo)，即為該競(jìng)品車的設(shè)計(jì)R點(diǎn)---（1306，-408,490）；

7）綜合比較兩臺(tái)車的掃描數(shù)據(jù)結(jié)果，確認(rèn)本次掃描的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。

圖5　掃描得到的座椅行程曲線

5、與R點(diǎn)相關(guān)的人機(jī)工程參數(shù)確認(rèn)

5.1R點(diǎn)作為基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行的主要人機(jī)工程參數(shù)確認(rèn)

R點(diǎn)作為整車設(shè)計(jì)最重要的基準(zhǔn)點(diǎn)之一，與多項(xiàng)人機(jī)工程參數(shù)息息相關(guān)。根據(jù)上一章節(jié)處理掃描得到的R點(diǎn)坐標(biāo)，利用三維H點(diǎn)工具，進(jìn)行相關(guān)參數(shù)項(xiàng)校核，結(jié)果如下表2：

表2　根據(jù)掃描得到的R點(diǎn)進(jìn)行的人機(jī)工程參數(shù)校核

5.2相關(guān)參數(shù)不滿足要求時(shí)的調(diào)整方法

表3　人機(jī)工程參數(shù)校核項(xiàng)不滿足要求時(shí)的R點(diǎn)調(diào)整

若利用通過(guò)掃描得到的R點(diǎn)進(jìn)行上述表2中的相關(guān)參數(shù)項(xiàng)校核時(shí)，發(fā)現(xiàn)有參數(shù)不滿足要求，則可以通過(guò)調(diào)整座椅的前后和上下行程，得到一個(gè)新的R點(diǎn)，在滿足各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)要求的前提下，將調(diào)整后的R點(diǎn)定義為整車的設(shè)計(jì)R點(diǎn)。其中上述各項(xiàng)參數(shù)不滿足要求時(shí)需要進(jìn)行的R點(diǎn)坐標(biāo)調(diào)整方法見(jiàn)表3。

6、結(jié)論

1）合理運(yùn)用假人H點(diǎn)裝置，可以方便準(zhǔn)確地確認(rèn)目標(biāo)車輛的座椅R點(diǎn)；

2）在假人裝置的運(yùn)用過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格按照SAEJ4003-2008所描述的步驟操作；

3）實(shí)車掃描過(guò)程中，由于人為操作的誤差，可能會(huì)導(dǎo)致最終結(jié)果有所偏差，因此需要至少對(duì)兩臺(tái)車進(jìn)行掃描確認(rèn)或者同一臺(tái)車在不同時(shí)間進(jìn)行兩次掃描，以保證結(jié)果的準(zhǔn)確性；

4）掃描得到R點(diǎn)之后，應(yīng)利用H點(diǎn)設(shè)計(jì)工具對(duì)與R點(diǎn)相關(guān)的人機(jī)工程參數(shù)項(xiàng)進(jìn)行校核，確保關(guān)鍵參數(shù)的合理性。

[1] SAEJ4003-2008：H點(diǎn)裝置--H點(diǎn)的確認(rèn)流程--座椅基準(zhǔn)確認(rèn).

[2] SAEJ1100：機(jī)動(dòng)車尺寸.

[3] 陳錫林,朱凱杰,陳星.新型三維H點(diǎn)裝置（HPM-II）尺寸的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè).工業(yè)計(jì)量20140343.

[4] 李江兵.R點(diǎn)在在整車設(shè)計(jì)中的確立過(guò)程詳細(xì).南方農(nóng)機(jī).201508.

[5] 周勇,馬國(guó)清,楊震,李楊.汽車駕駛員座椅H點(diǎn)位置的測(cè)量.汽車實(shí)用技術(shù).2015年第1期.

[6] 于文衛(wèi).人體工程學(xué)與汽車座椅設(shè)計(jì).現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備.2014第6期.總第223期.

The confirmation method of the R point of the design of a competing product

Wang Heng
(Anhui Jianghuai Automobile Co. Ltd., Anhui Hefei 230601)

R Point,also called “Seating Reference Point”,is a fictitious spacial point, which is the intersection of torso line and the H-point pivot. The SgRP Point is one of the most important frudimental points during vehicle package layout process. It's strongly related to driver's&passangers' seating position, comfort, convenience for switch compoments, front and rear vision, etc. So the SgRP point shall be determined prior to other dimensions in the vehicle investigation process. This document describes an efficient procedure to determine the SgRP of competitor vechicle driver seat by using the H-pointMachine（HPM-II）and the H-point Design Tool (HPD)during benchmarking. In adition, we summarize some notices and factors that shall be taken into consideration during the SgRP benchmarking process.

SgRP; benchmarking; ompetitor; HPM-II; HPD

∶U471.2

∶A

∶1671-7988(2016)09-97-04

王恒，就職于安徽江淮汽車股份有限公司。