整車總布置參數(shù)化建模研究

何敬梅

安徽江淮汽車商務車研究所 安徽省合肥市 230000

1 引言

在設計汽車車身總體布置的時候，其在設計的時候?qū)τ谌梭w模型的使用比較普遍，因此構(gòu)建能夠表現(xiàn)普通人體尺寸且能夠隨意迅速的調(diào)整人體關節(jié)角度的模型十分重要，CATIA軟件為實現(xiàn)這種設計開發(fā)的要求需，其利用人體工程設計分析內(nèi)容和人體模型等基礎功能模塊進行模型的開發(fā)，但是在模型開發(fā)設置的時候由于并沒有根據(jù)中國人的體型尺寸來設置模型的一些參數(shù)選型，這就導致由三維模型不能生成二維的。

本文在CATIA知識工程和參數(shù)模型指導下將汽車設計與人體尺寸相結(jié)合設計適合的汽車車身總設計的人體模型參數(shù)，該模型在二維以及三維車身設計中都可以使用。

2 CATIA技術(shù)相關概述

知識工程所涉及的應用范圍十分廣闊，其中做主要的應用就是其能夠結(jié)合傳統(tǒng)CAX系統(tǒng)進行設計工作。該技術(shù)將CAD軟件設計加入到了領域?qū)＜医?jīng)驗與知識范圍內(nèi)，在無需或是極少人工參與的基礎上能夠遵循客戶要求展開設計并及時更改設計計劃，使產(chǎn)品品質(zhì)得以提高。目前所具有的知識工程內(nèi)容是該軟件中的關鍵技術(shù)。

CATIA其中加入了知識工程和CAD軟件，其在設計產(chǎn)品中發(fā)揮著重要的作用。在進行產(chǎn)品設計的時候，使專業(yè)設計知識和CAD軟件設計相結(jié)合進行產(chǎn)品的參數(shù)化和智能化設計。在CATIA基礎上實現(xiàn)了產(chǎn)品設計，而其作為產(chǎn)品設計重復利用的模板能夠在以后的設計中被循環(huán)應用，在應用的時候利用所導入的相關知識對知識工程模型作出檢驗，使其與設計需求相一致。同時，通過與設計人員的及時討論作出設計調(diào)整，將不合適的設計內(nèi)容進行修改調(diào)整，以使最后的設計能夠與客戶需求相一致，做到產(chǎn)品設計的智能化。

3 車身設計人體知識的應用

3.1 人體尺寸在車身設計中的應用

人體尺寸關系著車身的總體設計與布置，在對車身整體進行設計布置的時候要遵循普遍性的人體數(shù)據(jù)原則進行設計，其所遵循的設計數(shù)據(jù)就是普通男子第95百分位以及普通女子第5位的人體尺寸等數(shù)據(jù)。按照車型市場需求目標差異設計不同車身，其總體設計布置普遍使用的就是人體標準尺寸，其數(shù)據(jù)標準就是國家標準以及ASE標準。

3.2 汽車內(nèi)關于人體坐姿關節(jié)角度、舒適空間知識

車身總布置在設計的時候需要考慮到乘客在其中的舒適程度，而乘客在汽車中的坐姿的關節(jié)角度與其自身的舒適和疲勞程度關系密切?；诖说能嚿砜傮w設計就需要調(diào)整人體不同關節(jié)在車體中的角度，進而使人體在汽車中的坐姿能夠更加的舒適。

關節(jié)角度的舒適在車型的變化下隨之改變，就關節(jié)角度而言，不同文獻對于關節(jié)角度舒適空間的闡述不同，值得注意的是，車輛中不需要操作的乘客舒適坐姿空間與駕駛員之間也存在一些差距。

4 在CATIA基礎上構(gòu)建人體模板

4.1 人體模型肢體部分

在車身的整體布置與設計中，遵循人體標準尺寸進行車身設計是相對穩(wěn)定的，但是對于人體關節(jié)角度數(shù)據(jù)需要不斷的調(diào)整改進。因此，在建立人體模板的時候需要重點就車身整體內(nèi)關于人體在其中的關節(jié)變化情況作出設計，但是人體的尺寸不進行參數(shù)的處理。

4.2 在CATIA知識工程基礎上使人體模型參數(shù)化

基于已經(jīng)完成人體參數(shù)化的模型上建立在CATIA指導下的參數(shù)人體模型。該模型建立流程如下：

（1）在模型中，根據(jù)人體坐姿的數(shù)據(jù)重新對人體關節(jié)變化參數(shù)角度進行建設，重新建設的參數(shù)體現(xiàn)在特征樹參數(shù)內(nèi)；

（2）利用公式使重新建立的關節(jié)角度參數(shù)及其肢體旋轉(zhuǎn)角度相連，所建公式表現(xiàn)在特征樹關系內(nèi)；

（3）通過產(chǎn)品知識目標實例化的將用戶特征實現(xiàn)，由此使人體關節(jié)變化的舒適范圍數(shù)值取值定為角度參數(shù)數(shù)值變化取值范圍，使人體模型關節(jié)角度能夠得到控制?；诖嗽贑ATIA指導下實現(xiàn)車身整體設計的參數(shù)化，進而實現(xiàn)人體模型的建立，如圖1所示。按照這種形式構(gòu)建的額模型既能夠使人體關節(jié)角度實現(xiàn)參數(shù)化，同時也使得領域知識融入。若是關節(jié)角度舒適空間內(nèi)的參數(shù)數(shù)據(jù)修改不在其修改范圍內(nèi)，則在修改的時候就會提示錯誤修改信息，這就使得該參數(shù)的修改更加的智能化。

圖1 參數(shù)化人體模型

5 應用實例分析

在設計車身總布置的時候，整車坐標系統(tǒng)下配置已經(jīng)建設完成的參數(shù)化人體模型，根據(jù)車身自身的結(jié)構(gòu)情況將模型位置進行調(diào)整，同時調(diào)整人體的關節(jié)變化，進而完善人體坐姿的相關設計。通過CATIA技術(shù)對車身整體設計與布置進程人體參數(shù)化，其能夠快速高效、便捷的布置并設計人體坐姿。

如圖2所示，其是基于CATIA技術(shù)上建立的具有立體性質(zhì)的參數(shù)人體模型所指導建設的人體在車內(nèi)的實例坐姿，其內(nèi)加入了領域知識，使其能夠在設計應用中更快捷高效。

如圖2所示，其是在CATIA技術(shù)指導下構(gòu)建的立體參數(shù)人體模型，其所設計得到的坐姿實例設計情況加入了領域知識，使其能夠在設計應用中更快捷高效。

如圖3所示，其是在車身總體設計與布置中所構(gòu)建的二維參數(shù)模型。因為建立的人體模型基本是根據(jù)人體標準尺寸實現(xiàn)的，由此其整體設計都是從二維平面設計轉(zhuǎn)變?yōu)槿S立體人體設計的，防止出現(xiàn)了二維人體模型圖不好看的問題。

圖2 某車型駕駛座人體姿態(tài)及布置

圖3 二維參數(shù)化人體模型用于車身總布置圖

從實際的應用中可以得到，在CATIA技術(shù)指導下建立的人體參數(shù)模型能夠與車身總體設計中關于人體的各種坐姿要求相符合，其在模型中加入了各種專業(yè)的舒適度相關研究，進而使得人體關節(jié)在車身中的角度參數(shù)具有智能化的修改限度，為后續(xù)的設計奠定了基礎。

6 結(jié)語

綜上所述，本文同對CATIA軟件相關知識應用方法及技術(shù)的闡述與介紹，進而為車身總體設計與布置所設計的人體模型參數(shù)提供了方法，同時為其設計布置的具體應用提供了實例分析。因此，基于該軟件建立的車身整體設計與布置能夠與實際的人體需求相符合，且能夠使設計的質(zhì)量及其效率得到大幅度的提升，這就使得設計更加的智能和高效。在CATIA技術(shù)指導下設計的產(chǎn)品呈現(xiàn)的智能性質(zhì)與其他產(chǎn)品設計智能需求也同樣使用。而將傳統(tǒng)CAD設計關鍵加入到該軟件設計中，將專業(yè)知識表現(xiàn)在產(chǎn)品設計中使得產(chǎn)品更加的智能，有效提升了產(chǎn)品的開發(fā)設計制冷劑效率。