總布置限制面在汽車(chē)造型外飾設(shè)計(jì)中的應(yīng)用探討

程坤 李家烽 黃曉珍

上汽通用五菱汽車(chē)股份有限公司 廣西柳州市 545007

1 引言

隨著汽車(chē)工業(yè)的迅猛發(fā)展，當(dāng)前國(guó)內(nèi)汽車(chē)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，亮眼的汽車(chē)外飾造型相對(duì)更能吸引消費(fèi)者，而成功的造型設(shè)計(jì)始于合理制定的前期工程輸入，而總布置限制面就是其中一項(xiàng)非常重要的輸入.準(zhǔn)確合適的總布置輸入能夠更好地輔助以及約束造型前期開(kāi)發(fā)，減少造型和工程設(shè)計(jì)過(guò)程的反復(fù)，同時(shí)節(jié)約項(xiàng)目開(kāi)發(fā)時(shí)間，并能確保后續(xù)的工程開(kāi)發(fā)基于造型設(shè)計(jì)順利開(kāi)展。

2 整車(chē)總布置限制面梳理總結(jié)

2.1 整車(chē)總布置限制面的定義

總布置限制面是指基于某一區(qū)域的斷面及其它各類(lèi)，包括但不限于人機(jī)工程要求、標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)、零部件裝配、售后維修需求等一系列工程條件整合而成的一組整體可用的數(shù)據(jù)，通常體現(xiàn)為二維限制面或三維實(shí)體限制數(shù)模。在汽車(chē)內(nèi)外飾造型的重要區(qū)域，工程均需輸入限制模型，用于輔助及約束造型設(shè)計(jì)，以免設(shè)計(jì)出的造型脫離項(xiàng)目前期設(shè)定的整車(chē)構(gòu)架目標(biāo)。

2.2 整車(chē)總布置外飾限制面的分類(lèi)及作用

整車(chē)總布置外飾限制面按區(qū)域分為整車(chē)外廓參數(shù)、兩側(cè)、前端、后端限制面。

整車(chē)外廓參數(shù)限制面相關(guān)內(nèi)容及其作用見(jiàn)表1。

表1 整車(chē)外廓參數(shù)限制面內(nèi)容及作用

外飾兩側(cè)限制面相關(guān)內(nèi)容及其作用見(jiàn)表2。

表2 外飾兩側(cè)限制面內(nèi)容及作用

外飾前端限制面清單見(jiàn)表3。

表3 外飾前端限制面內(nèi)容及作用

外飾后端限制面清單見(jiàn)表4。

表4 外飾后端限制面內(nèi)容及作用

3 整車(chē)總布置外飾限制面的應(yīng)用探討

整車(chē)總布置限制面的設(shè)計(jì)依據(jù)來(lái)源于整車(chē)物理及性能構(gòu)架目標(biāo)。新車(chē)型在開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)前，技術(shù)部門(mén)需和規(guī)劃、市場(chǎng)部門(mén)一起提前進(jìn)行市場(chǎng)調(diào)研，并對(duì)市場(chǎng)上的主流競(jìng)爭(zhēng)車(chē)型的參數(shù)進(jìn)行充分的對(duì)標(biāo)分析，從而制定極富競(jìng)爭(zhēng)力的整車(chē)開(kāi)發(fā)目標(biāo)。根據(jù)規(guī)劃和市場(chǎng)部門(mén)設(shè)定的整車(chē)開(kāi)發(fā)目標(biāo)制定對(duì)應(yīng)合理的整車(chē)物理、性能構(gòu)架，并將之細(xì)化分解，轉(zhuǎn)化為更詳細(xì)的總布置參數(shù)目標(biāo)。而總布置工程師則可根據(jù)分解指定的總布置參數(shù)目標(biāo)，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)對(duì)應(yīng)的限制面約束造型和工程區(qū)域。本章以某國(guó)產(chǎn)新車(chē)型開(kāi)發(fā)為基礎(chǔ)，對(duì)總布置設(shè)計(jì)中駕駛員前后上下視野限制面和A柱障礙角限制面在新車(chē)型外飾造型中的應(yīng)用進(jìn)行分析探討。

3.1 駕駛員前后上下視野限制面

駕駛員前后上下視野限制面為整車(chē)外飾前端和后端限制面，其中駕駛員前上下視野限制面主要約束發(fā)罩、雨刮、前擋風(fēng)玻璃、頂蓋等外飾零件的設(shè)計(jì)位置，駕駛員的后上下視野限制面主要約束后擋風(fēng)玻璃、尾門(mén)、頂蓋、后雨刮等外飾件的設(shè)計(jì)位置。

駕駛員前后方上下視野是車(chē)輛行駛過(guò)程中最直觀(guān)的視野，其直接影響駕駛安全性，因此項(xiàng)目新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí)要盡量保證駕駛員前后方上下視野處于人機(jī)設(shè)計(jì)最優(yōu)水平。

根據(jù)市場(chǎng)調(diào)研用戶(hù)需求以及主要競(jìng)品車(chē)型數(shù)據(jù)對(duì)標(biāo)，并參考相關(guān)設(shè)計(jì)推薦標(biāo)準(zhǔn)后，確定新開(kāi)發(fā)車(chē)型A的前后視野設(shè)計(jì)目標(biāo)如表5所示。

表5 駕駛員前后方上下視野設(shè)計(jì)目標(biāo)

確定駕駛員前后方上下視野設(shè)計(jì)目標(biāo)，并過(guò)總布置人機(jī)團(tuán)隊(duì)評(píng)審后，前后方上下視野可采用三維軟件內(nèi)草圖和表達(dá)式方法進(jìn)行可編輯的參數(shù)化設(shè)計(jì)，首先基于2D人體和眼橢圓模塊生成眼橢圓，通過(guò)草圖設(shè)計(jì)Y向眼橢圓截面的前后方視野切線(xiàn)，利用表達(dá)式設(shè)計(jì)方法設(shè)定前后上視野和前后下視野與水平線(xiàn)之間的夾角參數(shù)，通過(guò)輸入前方上下視野目標(biāo)值定義參數(shù)，可使上下視野分析數(shù)據(jù)隨人機(jī)關(guān)鍵硬點(diǎn)的變化而變化，生成前后上下視野限制面，如圖1為駕駛員前后上下視野限制面。

圖1 駕駛員前后上下視野限制面

將駕駛員前后上下視野限制面輸入給造型作為視野限制界面。在造型CAS面發(fā)布時(shí)，需要對(duì)造型數(shù)據(jù)進(jìn)行校核，要求發(fā)布的造型數(shù)據(jù)滿(mǎn)足總布置人機(jī)目標(biāo)要求，如不滿(mǎn)足則需制定更改方案以達(dá)到目標(biāo)需求。經(jīng)校核，發(fā)布的造型數(shù)據(jù)不符合前下視野參數(shù)化模型目標(biāo)要求，造型數(shù)據(jù)僅6.3°，經(jīng)過(guò)人機(jī)臺(tái)架評(píng)審驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)前下視野確實(shí)偏小，造型數(shù)據(jù)需要匹配前下視野限制面目標(biāo)更改。工程數(shù)據(jù)發(fā)布時(shí)，通過(guò)駕駛員前后上下視野限制面檢查，最終發(fā)布的工程數(shù)據(jù)滿(mǎn)足前后上下視野人機(jī)設(shè)計(jì)目標(biāo)。設(shè)計(jì)校核如圖2所示。

圖2 駕駛員前后方上下視野限制面在造型及工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

3.2 A柱障礙角限制面

A柱障礙角限制面是整車(chē)外飾兩側(cè)限制面，其主要作用為約束A柱視野，要求A柱障礙角低于限制面，好的A柱視野可以大幅提升駕駛舒適性，同時(shí)降低行車(chē)安全風(fēng)險(xiǎn)，A柱障礙角則是體現(xiàn)A柱視野的重要指標(biāo)。

A柱障礙角的設(shè)計(jì)目標(biāo)需滿(mǎn)足國(guó)標(biāo)GB 11562 《汽車(chē)駕駛員前方視野要求及測(cè)量方法》的相關(guān)要求，同時(shí)為了更好的優(yōu)化視野，需結(jié)合對(duì)標(biāo)車(chē)型以及市場(chǎng)用戶(hù)需求，在兼顧造型和整車(chē)碰撞要求情況下，將A柱障礙角設(shè)置一個(gè)合理的目標(biāo)。新開(kāi)發(fā)車(chē)型A設(shè)計(jì)目標(biāo)如表6所示。

表6 A柱障礙角設(shè)計(jì)目標(biāo)

確定A柱障礙角設(shè)計(jì)目標(biāo)，并過(guò)總布置人機(jī)團(tuán)隊(duì)評(píng)審后，在三維軟件環(huán)境中，使用“A柱障礙角”布置工具，選取車(chē)型A的眼橢圓或眼點(diǎn)，結(jié)合A柱、膠條、玻璃黑邊以及設(shè)計(jì)目標(biāo)，利用總布置工具生成A柱障礙角限制面如圖3所示。

圖3 A柱障礙角限制面

將此限制面輸入給造型作為A柱障礙角限制界面。在造型CAS面發(fā)布時(shí)，需要對(duì)造型數(shù)據(jù)進(jìn)行校核，要求發(fā)布的造型數(shù)據(jù)滿(mǎn)足總布置人機(jī)目標(biāo)要求，如不滿(mǎn)足則需制定更改方案以達(dá)到目標(biāo)需求。經(jīng)校核發(fā)布的造型數(shù)據(jù)不符合A柱障礙角參數(shù)化模型要求，造型數(shù)據(jù)5.2°。經(jīng)過(guò)人機(jī)臺(tái)架評(píng)審驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)A柱視野確實(shí)偏大，造型數(shù)據(jù)需要匹配A柱障礙角參數(shù)化模型目標(biāo)更改。T2階段工程數(shù)據(jù)發(fā)布時(shí)，通過(guò)參數(shù)化模型檢查，最終發(fā)布的工程數(shù)據(jù)滿(mǎn)足A柱障礙角人機(jī)設(shè)計(jì)目標(biāo)。設(shè)計(jì)校核如圖4所示。

圖4 A柱障礙角限制面在造型及工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

4 結(jié)語(yǔ)

整車(chē)總布置應(yīng)充分對(duì)標(biāo)市場(chǎng)上主流車(chē)型競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的相關(guān)總布置參數(shù)以及人機(jī)工程，結(jié)合公司市場(chǎng)調(diào)研分析，配合項(xiàng)目制定合理且富有競(jìng)爭(zhēng)力的整車(chē)設(shè)計(jì)目標(biāo)，基于整車(chē)構(gòu)架目標(biāo)設(shè)計(jì)詳細(xì)的總布置限制面。本文詳細(xì)介紹了整車(chē)外飾限制面的類(lèi)型及作用，并結(jié)合某汽車(chē)公司新開(kāi)發(fā)車(chē)型，以駕駛員前后上下視野限制面以及A柱障礙角視野限制面為例，對(duì)限制面的目標(biāo)設(shè)定，設(shè)計(jì)及應(yīng)用展開(kāi)了相關(guān)的分析探討，證實(shí)了總布置限制面的準(zhǔn)確和高效性?？偛贾孟拗泼娴募皶r(shí)準(zhǔn)確輸入可以有效降低造型與工程間的沖突，可以減少設(shè)計(jì)反復(fù)造成的時(shí)間浪費(fèi)。

隨著信息時(shí)代的到來(lái)，很多新車(chē)型都有了更新更酷炫的配置，比如超大屏幕、流媒體后視鏡，氛圍燈，HUD、天幕等，其對(duì)應(yīng)的人機(jī)應(yīng)用場(chǎng)景也相較傳統(tǒng)的車(chē)型會(huì)有很大的不同。而如何保證新車(chē)型開(kāi)發(fā)中準(zhǔn)確合理的約束造型和工程，則需要我們根據(jù)實(shí)際具體的用戶(hù)場(chǎng)景制定更加貼切合理的限制面，使得新時(shí)代的車(chē)型也能高效迅速的推進(jìn)開(kāi)發(fā)。