基于NX二次开发的汽车后视野研究

摘 要 在UG/NX软件平台的基础上，结合相关的视野设计理论，介绍了视野校核的一般流程，利用UF/KF和C/C++等二次开发工具，结合SAE以及GB等视野设计标准对驾驶员侧水平方向上的后视野进行了测量。

关键词 汽车视野 眼椭圆 眼点 二次开发

中图分类号：U463.82 文献标识码：A

随着汽车技术的不断发展，视野性能的好坏越来越影响到驾乘人员的行驶安全性、乘坐舒适性以及操作方便性，设计者在车辆设计初期就要充分合理地布置车身的空间结构，保证绝大部分的驾乘人员能够在最适宜的坐姿条件下获得最好的内外视野。

1驾驶员视野

驾驶员视野是指驾驶员处于最适宜的驾驶位置，同时眼睛和头部在正常活动范围内看到的视野范围，包括驾驶员不通过辅助设备而能直接看到的直接视野；以及驾驶员通过后视镜等辅助设备才能看到的间接视野。或者可以分为驾驶员看到的驾驶室内的内部视野，以及直接或间接看到的驾驶室之外的外部视野。

2驾驶员后视野的要求

驾驶员后视野是指通过后视镜观察到的间接视野，本文仅对侧后视镜的情况作出说明。

汽车在多种驾驶环境中行驶时，内外后视镜需要提供足够有效的交通信息以保证行驶安全，使驾驶员可以观察到汽车两侧以及后方的障碍物（行人、自行车以及其他行驶中的汽车）。欧、美、日等汽车工业发达地区和国家都以法规的形式作出强制性规范。鉴于各国国情、道路交通状况不同，制定视野要求的侧重面也不同，我国对驾驶员外后视野的要求，主要针对外后视镜视野是否满足GB15084―2006。

（1）驾驶员侧外后视镜的视野：驾驶员借助外后视镜必须能在水平路面上看见一段宽度至少为2.5 m的视野区域，其右边与汽车纵向基准面平行，且与汽车左边最外侧点相切，并从驾驶员眼点后10m外延伸至地平线。

（2）副驾驶侧外后视镜的视野：总质量小于2000kg的M1和N1类汽车，驾驶员借助外后视镜必须能在水平路面上看见一段宽度至少为4m的视野区域，其左边与汽车纵向基准面平行，且与汽车右边最外侧点相切，并从驾驶员的眼点向后20m延伸至地平线。

3后视镜布置与设计

3.1 眼椭圆及其位置

眼椭圆是由美国汽车工程师协会（SAE）提出，即各种身材的驾驶员，以正常的驾驶姿势就座并且按自己的意愿将座椅调至自己最适宜的位置时，统计他们的眼睛位置在车内坐标系中的分布，因图形在三维正态分布图上呈现椭圆状，因此称其为眼椭圆。据此，美国制定了SAE J941《机动车驾驶员眼睛位置》，根据眼点的分布情况，分为90百分位，95百分位，99百分位眼椭圆。驾驶员眼睛在车内坐标系中的位置是进行视野设计与校核的基准，尤其是在汽车概念设计阶段。

3.2 H点和R点

H点是指二维或者三维人体模型中人体躯干与大腿的联结点，即胯点。因为前排座椅滑轨通常可以前后上下调节，H点的位置实际上是由一系列的点组成，H点有一个平行四边形的运动范围，在总布置设计时，不同百分位的假人模型在车辆坐标系中的位置相应也是不同的，只有在座椅位置调至最后和最低位置时的H点才与R点重合。R点相对于车辆坐标系的坐标为：L31、W20、H30。在这里使用（1350，-350，214）作为H点坐标。

3.3 驾驶员眼点（SAE标准中的驾驶员眼点）

SAE标准中涉及到的表示驾驶员左右眼睛位置的眼点是第95百分位眼椭圆的基础上的，与头部转动中心 （P点） 配合使用。

3.3.1 E点定位

过驾驶员的乘坐中心作一平行于纵向基准面的平面，在此平面内能够确定R点，从R点向上垂直距离为635mm处作一垂直于该平面的直线段，在直线段与平面交点两侧各32.5mm处作两个点，即为驾驶员眼点E1，E2。如图4所示：

3.3.2 P点定位

驾驶员左右眼点E1和E2两点连线，从E1，E2连线的中点向后作垂线，垂直距离为98mm处即为P点。

按不同的视野校核要求来分，P点分为P1、P2、P3、P4点，P点相对于R点位置及其具体用途如下：

①P1点可用于左侧驾驶员对A立柱的盲区角度的测量；

②P2点可用于右侧驾驶员对A立柱的盲区角度的测量；

③P3点可用于右侧驾驶员对后视镜间接视野的测量；

④P4点可用于左侧驾驶员对后视镜间接视野的测量。

3.4后视镜布置

在此不详细表述后视镜的设计过程，只对后视镜的安装位置作简单表述：

为了确定后视镜位置，需要确定一些必需的参数，比如驾驶员的R点、AHP踵点、座椅行程和转向盘中心等位置参数，根据SAEJ941可以确定95百分位眼椭圆样（下转第172页）（上接第169页）板，过右眼椭圆上的一点作一条直线，与眼椭圆相切且与左侧车窗密封条相切，左后视镜的镜面部分必须全在切线之后，同理，使用左眼椭圆得到右侧后视镜的布置边界。即驾驶员侧的外后视镜应该安装在后视镜中心至驾驶员两眼中心点连线与纵向基准面间的夹角不大于55度的范围内，副驾驶侧的外后视镜夹角不大于75度，如图6所示。以简化的某款车的后视镜，后视镜矩形位置可以用镜面中心点以及镜面的长与宽来确定，这里左外后视镜的安装点坐标（712，-809，725）；车宽1600mm；取左外后视镜的镜长为185mm，镜宽为100mm。

后视镜安装位置的确定首先要满足法规的要求，并且后视镜镜面不能够被车身其他结构遮挡，还要考虑驾驶员通过后视镜观察后视野的舒适性，眼睛以及头部不用转动太大角度，以免引起驾驶疲劳或者危害行驶安全。

3.5外后视镜视野

驾驶员左外后视镜视野，使用P4点，驾驶员眼点确定后，就可以在驾驶员眼睛以及头部的转动范围内求得通过后视镜所能获得的水平后视野。

对于左侧的外后视镜，外边缘使用右眼点，内边缘则用左眼点，如果后视镜边缘处于眼睛的极限转动范围（30度）内，那么这一侧的视域即为眼睛转动至刚好看到镜面内外边缘时眼睛转过的角度，如果处于眼睛的极限转动范围之外的话，在眼睛极限位置还需头部转动一定的角度，在刚好看到后视镜内外边缘时的视域即为眼睛和头部转动的角度之和。

在外后视镜面边缘上作一系列均匀的点，分别作驾驶员眼点跟这些点的连线，即驾驶员的假想视线，根据光学原理分别作这些直线相对于镜面的反射线，这些反射线即为驾驶员的假想外后视野。

检查是否符合法规要求，若不满足要求，则需要调节后视镜的安装位置，安装角度等参数。

4系统开发与应用

本文以UGNX10.0 作为图形支撑平台，以UG/Open API和Visual C++为开发工具，并且暂不考虑UI界面；结合SAE标准对驾驶员侧水平方向上的后视野进行了测量，在所有参数确定后，输入驾驶员的H点作为基准点，计算出眼点E1，E2以及头部转动点P3，P4的位置，最后将图形输出到Part中。驾驶员左后视镜水平视野。与SAE进行比对，可知符合法规要求。

参考文献

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