基于RAMSIS的上下車方便性分析方法

李輝　和昌靜

摘要：上下車方便性的設(shè)計(jì)是整車開(kāi)發(fā)過(guò)程中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，其設(shè)計(jì)是否合理，對(duì)整車的人機(jī)工程和開(kāi)發(fā)周期都有重要影響。RAMSIS是一種常用的人機(jī)工程分析軟件，本文嘗試使用RAMSIS軟件，在前期設(shè)計(jì)階段，模擬分析設(shè)計(jì)的合理性，對(duì)上下車方便性設(shè)計(jì)的相關(guān)參數(shù)提供改進(jìn)意見(jiàn)。

關(guān)鍵詞：RAMSIS;人機(jī)工程;上下車方便性;人體模型

中圖分類號(hào)：U463.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1前言

上下車方便性的設(shè)計(jì)是整車開(kāi)發(fā)過(guò)程中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。其中涉及到參數(shù)設(shè)計(jì)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(huì)對(duì)車輛的開(kāi)發(fā)周期產(chǎn)生重大影響，嚴(yán)重影響車輛的上市時(shí)間。若不做修改，則會(huì)在車輛上市銷售后，被客戶抱怨，影響車型的競(jìng)爭(zhēng)力。

RAMSIS是“用于乘員仿真的計(jì)算機(jī)輔助人體數(shù)字系統(tǒng)”，是一種用于乘員仿真和車身人機(jī)工程設(shè)計(jì)的高效CAD工具。該軟件為工程師提供了一個(gè)詳細(xì)的數(shù)字人體模型，來(lái)模擬仿真駕駛員的駕駛行為。設(shè)計(jì)者在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程的初期，在只有少量CAD數(shù)據(jù)的情況下就可以進(jìn)行大量的人機(jī)工程分析，從而避免在后續(xù)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程的較晚階段進(jìn)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(jī)工程設(shè)計(jì)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(kù)

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(kù)。樣本的選取情況，一般情況可結(jié)合市場(chǎng)需求，提出重點(diǎn)關(guān)注的人群。而最初人體數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)，是基于對(duì)德國(guó)人的廣泛人體調(diào)查而建立的，所以必須將德國(guó)數(shù)據(jù)庫(kù)切換成中國(guó)區(qū)域的人體數(shù)據(jù)庫(kù)，如圖1所示。

例如，對(duì)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(xiàng)目實(shí)際需求校核特殊尺寸人體的人機(jī)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(jìn)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(kāi)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(diǎn)等。

3.2數(shù)據(jù)導(dǎo)入

啟動(dòng)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(diǎn)擊“Manikin-Creat”，按系統(tǒng)默認(rèn)選項(xiàng)生成一個(gè)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(diǎn)擊“File-Open”，在Body Dimensions中選擇數(shù)據(jù)庫(kù)中的“190MM”的人體參數(shù)，點(diǎn)擊“Open”（圖3），人體尺寸對(duì)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(diǎn)擊“FileOpen”，在Skin Points數(shù)據(jù)庫(kù)中選擇“MANV34”，打開(kāi)后，皮膚點(diǎn)集被加載到人體模型上。

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

（3）點(diǎn)擊“Animate-Rotate”，調(diào)整假人的角度，使其向外側(cè)偏轉(zhuǎn)30°（圖6）。點(diǎn)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(shí)，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(diǎn)擊“Animate-Joint”，選擇如下關(guān)節(jié)點(diǎn)，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(guò)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(guò)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(yǔ)

對(duì)于每一個(gè)需要研發(fā)的項(xiàng)目車型，都需要進(jìn)行不同尺寸的人體進(jìn)行上下車方便性分析。相對(duì)應(yīng)的，某一尺寸的假人模型，都需要用它去進(jìn)行不同車型的測(cè)試和分析。因此，為了在后續(xù)的項(xiàng)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(kù)，直接應(yīng)用在相對(duì)應(yīng)的車型項(xiàng)目上，這樣就能節(jié)省前期數(shù)據(jù)設(shè)置和導(dǎo)入過(guò)程，節(jié)約了試驗(yàn)成本和縮短了研發(fā)周期。

同時(shí)，通過(guò)軟件的分析，能較為準(zhǔn)確地模擬在實(shí)際狀態(tài)下的上下車情況，檢查上下車方便性的設(shè)計(jì)。這樣能夠盡早發(fā)現(xiàn)和解決相關(guān)問(wèn)題，為項(xiàng)目開(kāi)發(fā)減少后續(xù)的驗(yàn)證、返工時(shí)間，提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量。