運(yùn)用三維坐標(biāo)系法對試驗(yàn)車輛部分位置調(diào)節(jié)

洪念樂

摘 要：近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，汽車行業(yè)也是蓬勃發(fā)展，據(jù)易車網(wǎng)報(bào)道目前我國汽車人均擁有量達(dá)到了0.141[1]。本文主要講述汽車試驗(yàn)時(shí)，實(shí)驗(yàn)前汽車相關(guān)位置的調(diào)節(jié)方法的改進(jìn)。其試驗(yàn)方法也有制定的相關(guān)強(qiáng)檢標(biāo)準(zhǔn)，但是隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展創(chuàng)新，試驗(yàn)人員的不斷研究改進(jìn)，對于質(zhì)量、效率的要求也是越來越嚴(yán)格，現(xiàn)針對被動(dòng)安全試驗(yàn)時(shí)其汽車的轉(zhuǎn)向管柱，座椅行程的調(diào)節(jié)，對傳統(tǒng)調(diào)節(jié)方法進(jìn)行改進(jìn)，運(yùn)用三維坐標(biāo)系進(jìn)行車內(nèi)部件的調(diào)節(jié)。

關(guān)鍵詞：被動(dòng)安全 調(diào)節(jié)方法 三維坐標(biāo)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 汽車轉(zhuǎn)向管柱的調(diào)節(jié)

1.1 緒論

隨著汽車保有量不斷增加，道路交通事故也與之俱增，汽車給人類帶來生活上的便捷，但也帶來了人生災(zāi)難和財(cái)產(chǎn)損失，我國每年有大量的人在交通事故喪生，并且其比例遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它發(fā)達(dá)國家！隨著國人對汽車知識儲(chǔ)備的提升，也逐漸由對車速、外觀的關(guān)注轉(zhuǎn)移到汽車安全上來[2]。我國本著對國民人身安全負(fù)責(zé)的態(tài)度，也一直不斷加強(qiáng)對汽車安全質(zhì)量的監(jiān)督，以及汽車安全法規(guī)的不斷改進(jìn)，對車輛的安全性能越來越嚴(yán)格。我國目前乘用車的被動(dòng)安全試驗(yàn)，國內(nèi)的相關(guān)法規(guī)主要有GB11551-2014汽車正面碰撞的乘員保護(hù)，GB20071-2006汽車側(cè)面碰撞的乘員保護(hù)，GB20072-2006乘用車后碰撞燃油系統(tǒng)安全要求，GB26134-2010乘用車頂部抗壓強(qiáng)度以及C-IASI中國保險(xiǎn)汽車安全指數(shù)等。

1.2 轉(zhuǎn)向管柱的試驗(yàn)要求

與乘員相關(guān)的試驗(yàn)都會(huì)涉及轉(zhuǎn)向管柱的調(diào)節(jié)，因?yàn)檗D(zhuǎn)向管柱在汽車發(fā)生重大碰撞事故中，由于其裝配有安全氣囊，在事故發(fā)生過程中對乘員起到一定的保護(hù)作用，氣囊的展開能夠很好的吸收撞擊能量，使乘員頭部得到保護(hù)，所以在碰撞試驗(yàn)時(shí)我們也會(huì)把轉(zhuǎn)向管柱調(diào)節(jié)到規(guī)定的試驗(yàn)位置進(jìn)行試驗(yàn)，通過相關(guān)儀器采集假人的傷害，來對試驗(yàn)車的性能結(jié)果進(jìn)行評判。

國標(biāo)試驗(yàn)中我們需要把試驗(yàn)車輛的轉(zhuǎn)向管柱調(diào)節(jié)到前后中間，上下行程中間[3]。針對不同的汽車生產(chǎn)廠家或汽車檢驗(yàn)公司都會(huì)有相應(yīng)的調(diào)節(jié)方式，其調(diào)節(jié)方式最終也能達(dá)到預(yù)期效果！但是經(jīng)過我本人對其它方式方法的了解和實(shí)際操作，對比三維坐標(biāo)系法來進(jìn)行調(diào)節(jié)，目前來說很難在精度上和三維坐標(biāo)系媲美，另外當(dāng)我們形成一個(gè)整體的三維坐標(biāo)系法進(jìn)行其它部件調(diào)節(jié)時(shí)，總體效率也會(huì)有顯著的提高。所以我認(rèn)為本著對試驗(yàn)更加嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度，以及對工作效率的提升建議采用三維坐標(biāo)系法來進(jìn)行部分裝置進(jìn)行調(diào)節(jié)。

1.3 三維坐標(biāo)系法的建系要求

首先選擇一個(gè)平整的基準(zhǔn)面，目前國內(nèi)實(shí)驗(yàn)室部分可以滿足此條件，在擺正試驗(yàn)車身后，用楔塊抵住前后輪胎，避免車輛輕微移動(dòng)。再用千斤頂輕微的接觸車輛的左右兩邊，用卷尺測量左右兩邊的輪眉高度，通過對千斤頂?shù)妮p微調(diào)節(jié)，使左右兩邊的輪眉高度達(dá)到一致。并用電子角度儀在車輛左右對稱的門檻處量取角度，通過對比使之保持一致。盡可能消除試驗(yàn)誤差。最后采用3、2、1的方法進(jìn)行建系，采用法規(guī)的方向來進(jìn)行X，Y，Z，三軸的定義（X軸方向是由車頭指向車尾的方向?yàn)檎较?，Y軸方向是由車頭左側(cè)指向車頭右側(cè)的方向?yàn)檎较颍琙軸方向是由地面指向車頂?shù)姆较驗(yàn)檎较颍┮话悴捎密囬T的鎖扣定義為原點(diǎn)。

對于部分實(shí)驗(yàn)室無法滿足地面水平的情況，不應(yīng)該采用3、2、1、的建系操作。我們可以在擺正車身后，采用擬合車身坐標(biāo)系的手法來進(jìn)行建系，也能達(dá)到我們所需的坐標(biāo)系，從而進(jìn)行試驗(yàn)調(diào)節(jié)。在檢驗(yàn)坐標(biāo)系正確無誤后，可以進(jìn)行試驗(yàn)調(diào)節(jié)。

1.4 轉(zhuǎn)向管柱的調(diào)節(jié)步驟

首先我們的目標(biāo)是要把轉(zhuǎn)向管柱調(diào)節(jié)到角度上下中間，前后行程中間，此過程考慮到轉(zhuǎn)向管柱的運(yùn)動(dòng)軌跡的不同，制定相對應(yīng)的流程。

對于前后行程來講，其運(yùn)動(dòng)軌跡是一個(gè)簡單的直線，我們可以在方向盤上任意選取一個(gè)方便操作的點(diǎn)并進(jìn)行標(biāo)記，然后把轉(zhuǎn)向管柱輕微的移動(dòng)到最前、最后、。用三坐標(biāo)分別打出位于最前最后這二個(gè)點(diǎn)并做記錄下來，通過計(jì)算X軸最前最后二點(diǎn)的平均值我們可以確定其中間行程，并移動(dòng)到最終位置。

對于上下行程來說，由于其移動(dòng)軌跡是個(gè)弧形，不能用簡單的平均求值來得出結(jié)果，應(yīng)如下求值：

已知轉(zhuǎn)向管柱的移動(dòng)半徑R是固定的，分別把轉(zhuǎn)向管柱移動(dòng)到最上記為點(diǎn)A（X1，Z1），移動(dòng)到最下記為點(diǎn)B（X2，Z2），弧長為L。

向量AB=

θ=2arcsin

=θR=

根據(jù)弧長的求導(dǎo)公式計(jì)算，我們可以得出二分之一的弧度，以此完成所需調(diào)節(jié)，達(dá)到預(yù)期效果。

其優(yōu)點(diǎn)：

①因?yàn)槿鴺?biāo)的精度基本可以保證在0.1mm左右，這是目前其用它技術(shù)調(diào)節(jié)難以達(dá)到的測量精度。

②由于采用三坐標(biāo)進(jìn)行調(diào)節(jié)，可以減少試驗(yàn)人員與試驗(yàn)車輛的接觸，這樣也可以有效避免一些不必要的人為誤差。

③建立坐標(biāo)系以后可以對其它要調(diào)節(jié)的部位進(jìn)行調(diào)節(jié)，總體時(shí)間一定是比傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)方式更加快捷，所以可以極大的提升試驗(yàn)人員的工作效率。

2 座椅行程的調(diào)節(jié)

2.1 被動(dòng)安全中座椅要求

汽車被動(dòng)安全試驗(yàn)中，只要需要采集假人數(shù)據(jù)的，座椅的行程是也是一項(xiàng)具有明確要求的調(diào)節(jié)位置，在GB20072-2006中其試驗(yàn)的碰撞線也和座椅行程有關(guān)[3]。座椅的高低位置和前后行程位置都是直接影響假人的放置位置，在發(fā)生碰撞過程中是對假人從頭部的合成加速度，假人頸部的力和力矩、假人的胸部位移、胸部粘性指標(biāo)、到假人大腿力的采集以及試驗(yàn)后假人生存空間的判定都是密切相關(guān)的。

所以座椅行程的調(diào)節(jié)，是對整個(gè)碰撞試驗(yàn)有著重要意義。所以我們?nèi)绾螌ζ溥M(jìn)行調(diào)節(jié)，以此來保證試驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性和有效性。

2.2 運(yùn)用三維坐標(biāo)系進(jìn)行座椅調(diào)節(jié)方式

舉例（GB11551-2014汽車正面碰撞的乘員保護(hù)，其座椅行程要求為前后中間，上下高調(diào)中間）。

按照法規(guī)要求，我們需要對座椅位置進(jìn)行試驗(yàn)位置的調(diào)節(jié)，當(dāng)我們在對主駕座椅進(jìn)行座椅行程調(diào)節(jié)時(shí)，由于此前我們用三維坐標(biāo)系法調(diào)節(jié)過汽車的轉(zhuǎn)向管柱，而主駕座椅和轉(zhuǎn)向管柱位于同一側(cè)，我們完全可以利用之前同一個(gè)坐標(biāo)系來進(jìn)行座椅行程的打點(diǎn)，在座椅側(cè)面標(biāo)記一個(gè)點(diǎn)，使座椅移動(dòng)到最前且座椅齒輪卡死的位置進(jìn)行打點(diǎn)并記錄，再使座椅移動(dòng)到最后齒輪卡死的位置打點(diǎn)并記錄，最后通過相同的求平均值方法來確定座椅行程的試驗(yàn)位置。這也是之前所說的在消除人為誤差的同時(shí)也更高效！對于副駕的座椅可以采用相關(guān)的三維坐標(biāo)系蛙跳原理手法進(jìn)行相同的調(diào)節(jié)，達(dá)到預(yù)期效果。

優(yōu)點(diǎn)：

①因?yàn)楣灿米鴺?biāo)系的原因，可以很快的獲取我們要的數(shù)值，從而提高工作效率。

②相比其它調(diào)節(jié)方式，其精度更高，減少誤差。

3 座椅靠背角的調(diào)節(jié)要求及步驟

3.1 靠背角的定義

座椅靠背與Z軸的形成的一個(gè)夾角，我們定義為靠背角。

3.2 運(yùn)用三維坐標(biāo)系法對靠背角的調(diào)節(jié)

在汽車碰撞試驗(yàn)中，法規(guī)對座椅靠背角的取值要求是：在廠家沒有具體規(guī)定時(shí)我們要調(diào)節(jié)到25°。在1.3中我們已經(jīng)建立好三維坐標(biāo)系，可以直接對座椅進(jìn)行相對調(diào)節(jié)。

分別在座椅的頭枕?xiàng)U附近，腰脫以及坐墊處選出三組對稱點(diǎn)并做好標(biāo)記。用三坐標(biāo)分別打出三組坐標(biāo)，可以通過這三組的Y值求出座椅中線并記錄。然后我們可以按照3-DH的放置要求（對于二代3-DH，按照從中間到兩邊的順序，對于一代3-DH，按照從下往上的順序，放上所有重塊;）;把3-DH放在試驗(yàn)座椅上，通過對3-DH左右二個(gè)H點(diǎn)進(jìn)行打點(diǎn)并記錄，得出3-DH的中心線。參考座椅中心線，使這二條中心線Y值保持一致時(shí)，通過輕微的移動(dòng)座椅靠背，用角度儀在3-DH上量取試驗(yàn)要求的角度，此時(shí)即為我們要求的試驗(yàn)角度。

關(guān)于乘員艙的相關(guān)位置調(diào)節(jié)，本文尚未涉及到的，我們通過正確的操作方式都可以使用同一坐標(biāo)系，提升工作效率。

4 總結(jié)

本章內(nèi)容主要針對汽車安全法規(guī)要求，運(yùn)用三維坐標(biāo)系法對試驗(yàn)車輛的轉(zhuǎn)向管柱、座椅行程以及座椅的靠背角的調(diào)節(jié)，這些相關(guān)位置在汽車的被動(dòng)安全試驗(yàn)前調(diào)節(jié)都是必不可少的一環(huán)，其作用也是可以間接影響到實(shí)驗(yàn)后對假人各部位傷害值的采集，從而影響到對車身安全的判定結(jié)果。作為試驗(yàn)的把控者，本著公正負(fù)責(zé)的態(tài)度，應(yīng)該嚴(yán)格的遵從法規(guī)，把試驗(yàn)車輛的每個(gè)部位都精準(zhǔn)的調(diào)節(jié)到相應(yīng)的試驗(yàn)位置。

我們?nèi)绾芜\(yùn)用現(xiàn)有的儀器設(shè)備更加精準(zhǔn)快速的把汽車各部件調(diào)節(jié)到試驗(yàn)要求位置，而目前我認(rèn)為三維坐標(biāo)系法在調(diào)節(jié)相關(guān)位置時(shí)，能夠精準(zhǔn)的完成我們所需的試驗(yàn)要求，在減少精度誤差提升試驗(yàn)質(zhì)量的同時(shí)，還可以提升我們的工作效率。希望本次論述能夠?yàn)楸黄噭?dòng)安全試驗(yàn)提供幫助，也希望此方法能夠得到推廣運(yùn)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]易車網(wǎng).

[2]汽車被動(dòng)安全技術(shù)—鐘迎 指導(dǎo)老師：徐磊 2013年11月.

[3]GB11551-2014汽車正面碰撞乘員的乘員保護(hù).

[4]GB20071-2006汽車側(cè)面碰撞的乘員保護(hù).