基于RAMSIS眼點(diǎn)的外后視鏡優(yōu)化設(shè)計(jì)

史志鵬，蘇迎，劉殿科，王隆宇

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基于RAMSIS眼點(diǎn)的外后視鏡優(yōu)化設(shè)計(jì)

史志鵬，蘇迎，劉殿科，王隆宇

（華晨汽車工程研究院，遼寧 沈陽(yáng) 110141）

針對(duì)法規(guī)要求的后視鏡視野要求，文章首先比較了常規(guī)眼點(diǎn)與RAMSIS 眼點(diǎn)的校核差異，通過RAMSIS眼點(diǎn)校核后視鏡視野法規(guī)要求的方法，設(shè)計(jì)后視鏡鏡片初始位置，不但滿足法規(guī)規(guī)定，同時(shí)也滿足了良好的人眼視覺要求，而且為優(yōu)化其他性能提供了支持。通過此研究為后續(xù)車型的開發(fā)提供了實(shí)踐參考依據(jù)。

RAMSIS；人眼視野；后視鏡；法規(guī)；空氣動(dòng)力學(xué)

引言

汽車作為當(dāng)今世界的最主要交通工具之一，時(shí)時(shí)刻刻在影響著人們的出行理念，人們?cè)陉P(guān)注汽車各項(xiàng)性能的同時(shí)，對(duì)汽車的安全性要求也在日益增加，駕駛員獲得信息的準(zhǔn)確程度和反應(yīng)時(shí)間，直接影響著行駛的安全性，而眼睛作為獲取信息的首要器官，駕駛員的視野更是必須保證的重中之重，在汽車總布置法規(guī)校核和視野人機(jī)的分析過程中，對(duì)外后視鏡視野的校核采用的校核標(biāo)準(zhǔn)不盡相同，各種方法的校核差異誤差也很大，目前個(gè)別后視鏡鏡片尺寸設(shè)計(jì)的很大、調(diào)節(jié)角度達(dá)到12°以上，即浪費(fèi)了空間、增加了設(shè)計(jì)制造成本的同時(shí)，對(duì)整車的空氣動(dòng)力學(xué)性能、燃油經(jīng)濟(jì)性能、NVH 性能都帶來一定的影響，本文通過多年實(shí)際研發(fā)經(jīng)驗(yàn)、深入分析GB15084 等法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)解讀和應(yīng)用，闡述了利用RAMSIS 眼點(diǎn)校核外后視鏡的方法，提高后視鏡設(shè)計(jì)使用的舒適性的同時(shí)優(yōu)化后視鏡設(shè)計(jì)提升整車其他性能的方法進(jìn)行后視鏡設(shè)計(jì)。

1 相關(guān)法規(guī)要求

本以文GB15084-2013中規(guī)定的Ⅲ類后視鏡為例：

1.1 駕駛員側(cè)法規(guī)要求

駕駛員至少能看到4000mm寬、由平行于車輛垂直縱向中間平面并且通過駕駛員一側(cè)車輛最遠(yuǎn)點(diǎn)的平面所界定，并延伸至駕駛員眼點(diǎn)后方20000mm的水平路面部分（見圖1）。同時(shí)，駕駛員應(yīng)能看到從通過駕駛員兩眼點(diǎn)的垂直后方4000mm的點(diǎn)開始、寬1000mm、由平行與車輛垂直縱向中間平面并通過車輛最遠(yuǎn)點(diǎn)的平面所限定的路面。[1]

1.2 成員側(cè)法規(guī)要求

駕駛員至少能看到4000mm寬、由平行于車輛垂直縱向中間平面并且通過駕駛員一側(cè)車輛最遠(yuǎn)點(diǎn)的平面所界定，并延伸至駕駛員眼點(diǎn)后方20000mm的水平路面部分（見圖1）。同時(shí)，駕駛員應(yīng)能看到從通過駕駛員兩眼點(diǎn)的垂直后方4000mm的點(diǎn)開始、寬1000mm、由平行與車輛垂直縱向中間平面并通過車輛最遠(yuǎn)點(diǎn)的平面所限定的路面。[1]

圖1 Ⅲ類后視鏡的視野

2 眼點(diǎn)的選擇分析

2.1 GB15084 規(guī)定的眼點(diǎn)位置

常通過汽車制造廠設(shè)計(jì)確定的駕駛員乘坐位置中心，作一平行于汽車縱向基準(zhǔn)面的平面。從該平面內(nèi)的駕駛員座椅R點(diǎn)向上635mm，作垂直于該平面的一條直線段。在直線段與該平面交點(diǎn)的兩側(cè)各32.5mm處（總距離65mm）作兩個(gè)點(diǎn)，即為駕駛員眼點(diǎn)。

左、右眼視野重合而獲得的總視野（見圖2）[1]。

圖2 雙眼總視野

2.2 RAMSIS 軟件規(guī)定的眼點(diǎn)位置

根據(jù)2010國(guó)家體育總局體質(zhì)監(jiān)測(cè)公報(bào)以及國(guó)家統(tǒng)計(jì)局第六次人口普查的人口分布數(shù)據(jù)，中國(guó)18~60歲的成年人平均身高為1635mm，成年男子平均身高1692mm，成年女子平均身高為1597mm。[2]

圖3 身高差異對(duì)比

圖4 RAMSIS 眼點(diǎn)的獲取

而在RAMSIS 中中國(guó)人體模板和歐洲人體模板的身高和身體比例有著較大的差異（見圖3）。

本文選取中國(guó)人體模板進(jìn)行校核，通過選取假人模板進(jìn)行約束[3]，模擬得到駕駛員的駕駛姿態(tài)，從而得到RAMSIS 眼點(diǎn)的位置。（見圖4）。

在RAMSIS中選取不同百分率的人體模板，分別進(jìn)行約束，從而可以得到相應(yīng)的駕駛姿態(tài)和眼點(diǎn)位置（見圖5）。

圖5 不同百分率的RAMSIS眼點(diǎn)

2.3 校核結(jié)果的差異

筆者在針對(duì)GB15084-2013 中規(guī)定的眼點(diǎn)，已經(jīng)通過RAMSIS 模擬仿真的眼點(diǎn)，分別求取滿足法規(guī)要求的后視鏡鏡片位置。

圖6 法規(guī)眼點(diǎn)校核的鏡片位置

通過對(duì)比法規(guī)和各種比例人體眼點(diǎn)滿足法規(guī)要求所獲得的鏡片位置可知，單純滿足法規(guī)的鏡片位置是無法滿足大部分中國(guó)人群所需要的鏡片位置。（見圖8）

圖8 鏡片位置對(duì)比

3 優(yōu)化設(shè)計(jì)分析

（1）筆者應(yīng)用選取滿足50% 男性人體模板的鏡片位置，作為優(yōu)化基礎(chǔ)。選取該鏡片位置，應(yīng)用GB15084-2013中所規(guī)定的眼點(diǎn)，再次進(jìn)行法規(guī)校核（見圖9）。

圖9 50%鏡片位置法規(guī)眼點(diǎn)校核

可見圖9所示的結(jié)果滿足法規(guī)需求，因此50% 男性人體模板的鏡片位置即為優(yōu)化后的鏡片位置，同時(shí)避免了鏡片初始角度5°的設(shè)計(jì)浪費(fèi)。

（2）針對(duì)新的鏡片初始位置，筆者重新校核了各百分位男性、女性人體的視野是否可能被門板內(nèi)飾遮擋的問題，避免相關(guān)的人機(jī)設(shè)計(jì)問題。

圖9 左側(cè)不遮擋

（3）在優(yōu)化角度的同時(shí)，筆者發(fā)現(xiàn)鏡片Z向尺寸在滿足法規(guī)需求和設(shè)計(jì)制造公差的條件下，可以再優(yōu)化10mm的鏡片Z向尺寸，從而減小外后視鏡鏡殼尺寸，減輕后視鏡重量和鏡脖厚度，提升整車的空氣動(dòng)力學(xué)性能。

4 風(fēng)洞測(cè)試

圖11 優(yōu)化前

圖12 優(yōu)化后

通過風(fēng)洞測(cè)試兩版后視鏡對(duì)整車空氣動(dòng)力學(xué)性能的影響可知，新的小尺寸鏡殼在120km/h的風(fēng)速測(cè)試中，對(duì)風(fēng)阻系數(shù)ΔCX-1的正向作用。

同時(shí)在風(fēng)洞測(cè)試中發(fā)現(xiàn)，對(duì)后視鏡頸脖的形狀優(yōu)化同時(shí)也有減小風(fēng)阻系數(shù)ΔCX-1的作用，而減輕后視鏡重量，為優(yōu)化鏡脖的形狀提供了可能基礎(chǔ)。

圖13 鏡脖優(yōu)化

5 結(jié)論與應(yīng)用方案

通過本次基于RAMSIS 眼點(diǎn)的后視鏡優(yōu)化設(shè)計(jì)筆者得出如下結(jié)論：

（1）根據(jù)法規(guī)要求，選取RAMSIS 眼點(diǎn)進(jìn)行鏡片初始位置的優(yōu)化，可以避免鏡片調(diào)整角度的冗余設(shè)計(jì)，節(jié)省產(chǎn)品成本。

（2）基于RAMSIS 眼點(diǎn)校核各百分位人機(jī)的視野要求，可以規(guī)避一些視野遮擋的人機(jī)問題。

（3）也為優(yōu)化整車的空氣動(dòng)力學(xué)性能做了基礎(chǔ)鋪墊。

[1] GB15084-2013機(jī)動(dòng)車輛后視鏡的性能和安裝要求.

[2] 雄偉.汽車后視鏡視野校核眼點(diǎn)的一種確定方法[D].汽車科技, 2013.

[3] Ramsis-Handbook:Human -solution.

Base on RAMSIS eyespots the out mirror optimal design

Shi Zhipeng, Su Ying, Liu Dianke, Wang Longyu

（Brilliance Automotive Engineering Research Institute, Liaoning Shenyang 110141）

Aiming at the requirement of vehicle regulations, the writer in this paper analyzed and compared the different checking results between the standard points and RAMSIS eyespots. The original position of the out mirror is positioned by using RAMSIS eyespots, The way can not only fit for regulation requirements, but also we got a good well of ergonomic visual, also good for aerodynamic design. By the conclusion of this research we can get a way for our vehicles design.

RAMSIS eyespots; ergonomic visual; out mirror; Legal requirement; aerodynamic

U462

A

1671-7988(2019)07-139-03

史志鵬，工程師，本科，就職于華晨汽車工程研究院，研究方向?yàn)槿藱C(jī)工程、性能集成。

U462

A

1671-7988(2019)07-139-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.07.047