基于RAMSIS的上下車方便性分析方法

摘要：上下車方便性的設(shè)計是整車開發(fā)過程中的一項重要內(nèi)容，其設(shè)計是否合理，對整車的人機工程和開發(fā)周期都有重要影響。RAMSIS是一種常用的人機工程分析軟件，本文嘗試使用RAMSIS軟件，在前期設(shè)計階段，模擬分析設(shè)計的合理性，對上下車方便性設(shè)計的相關(guān)參數(shù)提供改進意見。

關(guān)鍵詞：RAMSIS;人機工程;上下車方便性;人體模型

中圖分類號：U463.8 文獻標(biāo)識碼：A

1前言

上下車方便性的設(shè)計是整車開發(fā)過程中的一項重要內(nèi)容。其中涉及到參數(shù)設(shè)計不合理的情況，如果在軟工裝或OTS樣車階段才修改參數(shù)，則會對車輛的開發(fā)周期產(chǎn)生重大影響，嚴(yán)重影響車輛的上市時間。若不做修改，則會在車輛上市銷售后，被客戶抱怨，影響車型的競爭力。

RAMSIS是“用于乘員仿真的計算機輔助人體數(shù)字系統(tǒng)”，是一種用于乘員仿真和車身人機工程設(shè)計的高效CAD工具。該軟件為工程師提供了一個詳細(xì)的數(shù)字人體模型，來模擬仿真駕駛員的駕駛行為。設(shè)計者在產(chǎn)品開發(fā)過程的初期，在只有少量CAD數(shù)據(jù)的情況下就可以進行大量的人機工程分析，從而避免在后續(xù)產(chǎn)品開發(fā)過程的較晚階段進行昂貴的修改。RAMSIS已經(jīng)成為在全球汽車研發(fā)行業(yè)中廣泛用于人機工程設(shè)計的校核標(biāo)準(zhǔn)。

本文將介紹前側(cè)門乘員上下車方便性的分析方法，后側(cè)門乘員下車方法與之相同。

2建立不同尺寸的人體庫

根據(jù)人體尺寸的正態(tài)分布比例，需要在軟件RAMSIS中建立不同尺寸的人體庫。樣本的選取情況，一般情況可結(jié)合市場需求，提出重點關(guān)注的人群。而最初人體數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)，是基于對德國人的廣泛人體調(diào)查而建立的，所以必須將德國數(shù)據(jù)庫切換成中國區(qū)域的人體數(shù)據(jù)庫，如圖1所示。

例如，對于一般乘用車，可分別為5百分位女性（150WM，即身高150cm，女性正常均勻身材，下同;再根據(jù)圖1所示表格選擇相應(yīng)人體），50百分位女性和男性，以及95百分位女性和男性。此外，可根據(jù)項目實際需求校核特殊尺寸人體的人機狀態(tài)。

本文的校核內(nèi)容僅以大人體（190MM）為例，其他人體尺寸的校核步驟與大人體的校核步驟相同。

3上下車的校核方法

3.1三維數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換

由于RAMSIS軟件不能直接使用Part格式的數(shù)據(jù)，在使用RAMSIS進行校核前，需要先將軟件三維數(shù)模中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為后綴為IGS或者IGES格式的數(shù)據(jù)，再導(dǎo)入到RAMSIS軟件中。以下數(shù)據(jù)需要從UG軟件中導(dǎo)出：地平面、打開狀態(tài)的車門內(nèi)飾板、門檻飾板、門框膠條、頂棚、位于校核位置的座椅、地毯、方向盤及校核位置的H點等。

3.2數(shù)據(jù)導(dǎo)入

啟動RAMSIS軟件，新建任務(wù)，導(dǎo)入上述準(zhǔn)備好的IGS或者IGES格式的數(shù)據(jù)（圖2）。

3.3駕駛員、乘員尺寸約束

（1）點擊“Manikin-Creat”，按系統(tǒng)默認(rèn)選項生成一個男性假人模型，該人體模型的尺寸為系統(tǒng)默認(rèn)尺寸。

（2）點擊“File-Open”，在Body Dimensions中選擇數(shù)據(jù)庫中的“190MM”的人體參數(shù)，點擊“Open”（圖3），人體尺寸對應(yīng)更改。USA SAE標(biāo)準(zhǔn)96.1%的男性人體百分位人體模型創(chuàng)建完成。

3.4乘員上下車姿態(tài)約束

（1）點擊“FileOpen”，在Skin Points數(shù)據(jù)庫中選擇“MANV34”，打開后，皮膚點集被加載到人體模型上。

（2）點擊“Animate-Define Task”，新建約束，將假人臀部約束至座墊上（圖4）。運行“Postu re Calculation”，生成相應(yīng)姿態(tài)視圖（圖5）。

（3）點擊“Animate-Rotate”，調(diào)整假人的角度，使其向外側(cè)偏轉(zhuǎn)30°（圖6）。點擊“Animate-Transiate”，分別調(diào)整假人X坐標(biāo)、Y坐標(biāo)，使其乘坐位置在X向不受B柱影響。同時，使其臀部在座椅上的位置在Y向比坐墊中心偏外150mm（圖了）。

（4）點擊“Animate-Joint”，選擇如下關(guān)節(jié)點，調(diào)節(jié)相應(yīng)角度。

①分別選擇左側(cè)髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)和腳關(guān)節(jié)，調(diào)節(jié)其角度，使假人左腿跨過門檻、腳部接觸地面。

②分別選擇左側(cè)髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)和腳關(guān)節(jié)，調(diào)節(jié)其角度，使假人右腳踩在地毯上。

③分別選擇右肩關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)和手腕關(guān)節(jié)，調(diào)節(jié)其角度，使假人右手搭在方向盤上。

④選擇腰關(guān)節(jié)，使假人上半身向外傾斜，至頭部通過的門洞上方。

調(diào)整后的乘員上下車姿態(tài)，如圖8所示。

3.5乘員上下車方便性校核

在約束好的RAMSIS模型中，查看乘員頭部與門框膠條的距離，不能出現(xiàn)干涉;查看乘員左腿與門檻距離，不能出現(xiàn)干涉;查看乘員腿部與周邊內(nèi)飾件，不能出現(xiàn)干涉情況。

4結(jié)束語

對于每一個需要研發(fā)的項目車型，都需要進行不同尺寸的人體進行上下車方便性分析。相對應(yīng)的，某一尺寸的假人模型，都需要用它去進行不同車型的測試和分析。因此，為了在后續(xù)的項目中可以直接方便套用已有的人體模型，即可將已建立不同尺寸的人體數(shù)據(jù)模型庫，直接應(yīng)用在相對應(yīng)的車型項目上，這樣就能節(jié)省前期數(shù)據(jù)設(shè)置和導(dǎo)入過程，節(jié)約了試驗成本和縮短了研發(fā)周期。

同時，通過軟件的分析，能較為準(zhǔn)確地模擬在實際狀態(tài)下的上下車情況，檢查上下車方便性的設(shè)計。這樣能夠盡早發(fā)現(xiàn)和解決相關(guān)問題，為項目開發(fā)減少后續(xù)的驗證、返工時間，提高了設(shè)計質(zhì)量。