Catia参数化建模在人机设计方面的应用

【摘要】目前也有很多专业用于人机设计软件例如：UG，RAMSIS等。但是作为设计人员来讲这些专门的软件有一定的弊端：或者是价格昂贵、或者与数据建模的软件版本不兼容需要转换数据、或者因为这些专业软件的设计过程都是固化的灵活性不能让设计师满意。使用Catia参数化设计可以完成人机设计和法规校核等工作，并且可以直接修改参数更新数模一劳永逸。本文将以内后视野设计为例进行参数化设计。

【关键词】人机工程；眼点；SGRP；参数化；Catia

一、前言

任何产品最终面向的客户都是人，产品给人带来的感受决定了产品的市场占有率。因此所有产品的设计也就优先要考虑人机工程。可以说汽车造型决定客户看不看车，而人机工程则决定客户买不买车。汽车的人机设计的目的就是要开发出对于绝大部分百分位人体来说具有驾驶操纵高效、方便、舒适、不易疲劳、安全的乘坐驾驶环境。因此人机工程的设计也成为整车设计中主要的性能之一。目前也有很多专业用于人机设计软件例如：UG，RAMSIS等。但是作为设计人员来讲这些专门的软件有一定的弊端：或者是价格昂贵、或者与数据建模的软件版本不兼容需要转换数据、或者因为这些专业软件的设计过程都是固化的灵活性不能让设计师满意。使用Catia参数化设计可以完成人机设计和法规校核等工作，并且可以直接修改参数更新数模一劳永逸。本文将以内后视野设计为例进行参数化设计。

二、汽车人机工程设计内容介绍

三、后视野设计Catia参数化建模步骤

1.内后视镜法规要求

a.后视镜必须能在其反射面上绘出一个以高度为40mm底边长为a的矩形，其中：

，如图1所示。

b.后视镜必须为球状凸面镜或平面镜镜。

c.r值对于I类内后视镜必须大于1200mm。

d.反射面边缘在框架内，框架周边点C值≧2.5mm；若不在框架内，则其周边点C值≧2.5mm，且突出部位在50N的作用力下，能回到框架内。

e.内后视镜应在驾驶员位置上可以调节。

f.在驾驶员眼点后60000mm处能看见20000mm的视野区域。如图2所示。

g.对内后视镜：遮挡部分在与汽车纵向基准面垂直的铅垂面上时，其总和占所规定视野的15%以下。

h.后视镜的位置应保证驾驶员在正常驾驶状态下，能看清汽车后方和两侧道路上的路况。

2.Catia绘制步骤

1）输入从项目组得到的处于整车坐标系下后视镜数据。

2）在后视镜镜面上绘制国标要求矩形区域（如图1所示）。

3）确定驾驶员的眼点（如图3所示）。

4）确定后视镜旋转轴线（如图4所示）。

在常规曲面设计中用提取铰接轴销，并用绘制铰接轴销中心点，用绘制以中心点为原点，方向分别为z轴和y轴的两条线段，此两条线段即为旋转轴线（提示：应根据实际情况确定轴线）；

5）抽取镜面及镜面边界。

在常规曲面设计中用命令抽取内后视镜镜面，并用相同的命令抽取内后视镜镜面边界。

6）作镜面边界等分点。

用命令等分左右镜面边界，一般等分为30-50个点为宜。

7）通过等分点作镜面的垂线（镜像入射光线时会用到）。

用命令中的选项，依次通过每个等分点做镜面的垂线，长度自定（建议取30mm-50mm）。（结果如5图所示）

8）通过左右眼点作入射光线。

用命令中的选项，依次连接驾驶员左右眼点和镜面边界等分点。如图6所示（提示：在作入射光线时，左右眼点所发出入射光线颜色最好不一致，以免在以后的校核过程中出现错误）

9）通过镜面边界等分点垂线作入射光线的反射光线。

用命令依次将左右眼点的入射光线通过各自的镜面铅垂线进行镜像操作（如图7所示）。

10）延长反射光线并调整后视镜位置。

用命令中的选项，依次延长各条反射线。（提示：因后视野有风挡玻璃黑边等遮挡物建议此反射光线延长至车长即可。）

若反射光线区域不在后风挡玻璃中心区，用命令转动镜面使反射光线中心区处于后风挡玻璃中心区。判断：若反射光线包含玻璃黑边则等分玻璃黑边，连接左右眼点的虚像与玻璃黑边并延长70m处地面。若不包含则直接延长反射光线至70m处地面。

11）作地平面。

根据R点到地平面的距离，用命令创建平面，并在该平面内作地平面。

12）作地平面与反射光线的交点并以此连接交点。

双击命令，依次选择地平面和反射光线，作出地平面和反射光线的交点，用命令，依次选择反射线与地平面的交点。作出的曲线如下图所示（如图8所示）。

13）绘制国标规定可见区域。

选择地平面，通过进入草图绘制界面，根据国家标准绘制下图所示线框区域。

14）判断后视野是否满足相关国家标准。

观察上一步骤绘制的线框是否在反射光线与地平面交点所连接曲线之内。若在内，则表明该汽车后视野满足国家标准；若线框落在交点连接曲线之外（如9图所示）则表明该汽车后视野不能满足相关国家标准，需要进行调整或加大镜片等后续操作。

15）若因设计变更需要调整内后视镜布置位置或者更换镜面时可直接在结构树上修改参数和替换镜面曲面即可（如图10、11）。

四、总结

本文只是一内后视镜视野设计为例简单说明了Catia参数化设计在人机工程设计中的应用。上文中所有人机设计均可采用catia参数化设计，不再依赖UG、RAMSIS等专业的人机设计软件。运用参数化设计使得设计和修改过程变得十分简单，节省大量工作时间提高项目进展效率。

作者简介：

衣丽（1987—），女，辽宁抚顺人，工学学士，助理工程师，现供职于辽宁曙光汽车集团股份有限公司，主要从事汽车研发及工业生产过程控制。

田欣（1987—），男，辽宁锦州人，工学学士，助理工程师，现供职于辽宁曙光汽车集团股份有限公司，主要从事汽车研发及工业生产过程控制。

王国平（1981—），男，陕西西安人，工学学士，助理工程师，现供职于辽宁曙光汽车集团股份有限公司，主要从事汽车研发及工业生产过程控制。

宋崇（1988—），男，辽宁新民人，工学学士，助理工程师，现供职于辽宁曙光汽车集团股份有限公司，主要从事汽车研发及工业生产过程控制。