CATIA知识工程的头部包络模板建立分析.docx

PAGE 1 PAGE 1 CATIA知识工程的头部包络模板建立分析  为满意汽车总布置的设计需要，使重复性的设计工作参数化，以CATIAV5设计软件为平台，依据SAE标准的相关规定，对汽车驾驶员和乘员头部包络进行数字化建模，实现产品开发过程参数化，并以实例说明模型的实用性。研究表明，建立汽车驾驶员和乘员的头部包络模板，可以有效提高设计过程中的工作效率。  随着汽车的日益普及，越来越多的消费者不仅关心车辆的价格、排量、外观、配置等，对车内空间的关注度也日渐提升。其中头部空间的大小是汽车产品的一项重要人机指标，它很大程度上影响了驾乘人员的舒适感；而头部包络位置的确定是整车设计中打算头部空间的必要条件，驾乘人员头部空间的舒适感可用头部包络位置来评价。所以，汽车设计工程师依据头部包络位置确定车身内部顶棚的高度。  美国机动车工程师学会（SocietyofAutomotiveEngineers，以下简称SAE），是国际上最大的汽车工程学会组织，制定的标准具有权威性，是机动车行业的技术标准，我国汽车行业也参照其标准。机动车辆驾驶员或乘客头部包络及定位标准（SAEJ1052）明确了汽车驾乘人员头部位置与座椅行程、驾乘位置等有着亲密关系。所以，可以依据标准中的算法分门别类，手动建立不同位置、不同条件下的头部包络。我国整车厂在车辆研发阶段，生成汽车驾驶员及乘员头部包络所参照的企业标准，均根据SAEJ1052标准翻译而成，一般采用中英文对照形式表达。  CATIAV5作为目前汽车设计的主流三维开发软件，供应的二次开发接口可以满意设计者的不同需求，其参数化设计模式可以快速满意设计要求，且效率高、便利运用。为了提高工作效率和精度、简化设计过程及便利使用，在CATIAV5平台基础上依据SAEJ1052标准，结合专业学问，开发基于学问工程的头部包络模板，并将之应用于实例。  1头部包络的定义及新版SAE标准的修订  头部包络是指不同人体坐于汽车内，将座椅调整到合适的位置，头部运动在整车坐标系下所形成的分布图形，为研究车辆的头部空间供应基准。SAEJ1052-2002版标准具体地定义并描述了头部包络的种类及生成方法，但是汽车设计工程师在法规解读上易出现偏差，本文特殊强调以下两处：  （1）标准中明确驾驶员与前排乘客外侧的头部包络（靠近车辆中心面的统称为内侧，远离车辆中心面的统称为外侧，车辆中心面定义如图1所示，从后视图进行观看，外侧比内侧进一步延伸23mm，可以一定程度地减小驾驶人员的A柱视野盲区。需要留意，对于第一排驾乘人员外侧而言，不管座椅是否固定，额外的23mm都存在，头包相对于中心点不对称；而其他座椅位置的人体头部包络不存在23mm的偏差，头包相对于中心点对称。即23mm取决于座椅位置，与座椅是否固定并无肯定关系。 图1车辆俯视图和后视图 （2）标准中规定若座椅可调整，在侧视图中，头部位置轮廓则前倾12度。如图2所示，其他状况下，侧视图中头部轮廓无倾斜。即头包的倾斜角度只与座椅是否可调整有关，与座椅位置无关。 图2头部位置轮廓前倾12度示意图 2002版头部包络标准的改进是为了反衬眼椭圆标准（SAEJ941-2002）中机动车辆驾驶员的眼睛位置标准中眼椭圆的变化，其头部包络轴长与头部包络标准97版的全都，但是中心定位不同。两者的详细差别如下：  （1）97版本中头包中心依据厂家给定的设计靠背角所确定跨点（H）来确定位置，而在2002版本里需要用到相应的眼椭圆中心坐标。  （2）当座椅移动行程TL23>0时，97版的X轴角度相对于整车X轴向下偏6.4度，小于2002版的12度。  （3）首次定义了前中心座椅人体的头包位置。2002版的头部包络整体向上向前移动，对车辆的头部空间要求更为苛刻，分类也更加细化。本文参照SAEJ1052-2002建立头部包络模板，以便实际调用。  2头部包络的打算因素及构造  2.1头包的打算因素  考虑到头部包络包含大部分人体正常乘坐状态下的头部运动空间，其大小取决于3个因素，分别是座椅移动行程（TL23）、期望头部运动轮廓的百分点、驾乘人员的座位位置。  （1）座椅移动行程。头部轮廓的大小和位置均随着座椅运行轨迹的变化而变化。依据座椅可否调整以及调整的大小，对应的座椅行程可分为3大类：0mm（固定座椅）、133mm、大于133mm。其中可调整的座椅（即座椅行程大于0mm），头部轮廓要求往前倾斜12度，反之，头部轮廓相对于固定位置没有倾斜。  （2）期望的百分点。这里的百分点是指相应比例的人体头部轮廓处于这个范围内，百分点影响了头部轮廓的大小。SAEJ1052-20