某车型的视野校核分析

 RonWang   2008-09-08 14:52   381 人阅读  0 条评论

本论文利用CATIA软件对克莱斯勒J1车型的零部件进行建模和装配;根据GB和SAE的相关方法和标准,采用作图分析法对驾驶员的前方视野和后方视野进行校核。通过作图得出相应的视野范围的数据,按照相关标准给出数值对该车型的视野的优劣程度进行定量的评价和分析。从而对车辆的相关设计文件和图纸进行调整和校准,已确定车辆的视野性能满足国家法规要求。


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摘要:利用CATIA 软件为J1车型的零部件进行建模和装配;根据驾驶员的H点水平调整行程和选择的眼椭圆百分位,以国标和SAE标准提供的眼椭圆确定方法,绘制俯、侧视图的眼椭圆样板:包括确定眼椭圆中心的坐标,眼椭圆长、短轴的长度,眼椭圆的方位角。在3D数模的布置图中确定眼椭圆的位置:包括在车身布置的侧视图上作出垂直、水平工作线,确定出眼椭圆样板基准坐标系的原点相对于垂直和水平工作线的坐标值,确定出侧、俯视图上眼椭圆的位置。采用作图分析法对驾驶员的前方视野和后方视野进行校核(前方视野主要是方向盘影响的仪表盘视野校核,车身A、B、C柱等因素影响的驾驶员视野盲区校核;后方视野主要是车内后视野和车外后视野两个部分,它是驾驶员借助车内后视镜、车外左右后视镜及其它辅助视镜的作用,所能观察到驾驶员后方的可视范围。通过作图分析得出相应视野的数据和范围,对比国标和国际的相关标准对该车型的视野的优劣程度进行定量的评价,并根据分析结果对车辆的设计文件、设计图纸等进行调整或更改,以确定车辆的视野性能在满足国家法规要求的基础上,为乘客提供更安全、更舒适的整车产品。

1.前言

视野(Field of Vision)是指驾驶员在行车中眼睛固定注视一定目标时,所能观察到的空间范围。良好的视野效果是保证车辆驾驶安全性的重要因素之一,因此在车辆的设计过程中,必须对车辆的视野效果进行严格的校核和分析。

2.校核的内容

视野的校核分析包括前方视野和后方视野两个部分。前方视野(又称直接视野)分析主要包括方向盘造成的仪表盘盲区校核,车身A、B、C柱等因素形成的视野盲区的校核;后方视野(又称间接视野)包括车内后视野和车外后视野,是驾驶员借助车内后视镜和车外左、右后视镜所能观察到驾驶员后方的可视范围。

3.校核分析

3.1 基本参数

首先,在CATIA软件中将车身、仪表板、方向盘、座椅等数模进行装配(由于整车的数模装配对计算机性能要求很高,可以根据分析的需求对数据文件的格式进行转换处理,如:将部分部件打包成CGR格式等)。整车的数模搭建完成后,设置空载地面线、标准载荷地面线和满载地面线,设置R点(R点即乘坐基准点,是指汽车制造公司规定的设计H点)的坐标为X=1375.8,Y=-366,Z=273,θ=22°。

3.1.1 坐标参考点

3.1.1.1 眼椭圆

眼椭圆代表了驾驶员以正常驾驶姿势坐在座椅上,其眼睛所在位置的分布范围,由于驾驶员眼睛的分布图形呈椭圆状,故称之为“眼椭圆”。

汽车设计中,一般用作图法来确定眼椭圆的位置,又称之眼椭圆样板定位,具体的确定方式如下:

首先,设计说明书设定:J1驾驶员H点的水平调整行程(即座椅行程)为240mm,上下行程56.5mm,座椅椅背角22°。

GB/T 17867规定了H点的水平行程在102~165mm范围内的眼椭圆相关参数的确定值,而J1的座椅行程为240mm,超出GB的规定范围,因此本文的参数值根据SAE J941标准确定,计算结果和其它确定的数据具体见表1、表2。

3.1.1.2 P点

驾驶员眼睛高度上的头部中心点,分别用P1、P2表示驾驶员水平观察物体时P点的不同位置:

3.1.1.2 V点

V点是表征驾驶员眼睛的位置点,用V1、V2两点表示V点的不同位置。

Sheet04.jpg

3.2 前方视野

3.2.1 风窗玻璃透明区

要求风窗玻璃透明区至少包括风窗玻璃基准点(基准点取法参见GB 11562-94第4.1节)连线所包围的面积。

Dig01.jpg

图 1 J1风窗透明区及A区、B区面积

通过作图分析(图1、图4),J1的前方视野的风窗透明区满足国标的要求。

3.2.2 A柱障碍角

根据GB 11562-94要求作A柱的S1(S2)截面,即从Pm点向前作与水平面向上成2°(水平面向下成5°)的平面与A柱相交的最前点作水平截面,将S1、S2截面投影在P点所在的水平面内,双目障碍角在该平面内测量。

1)驾驶员(左)侧A柱双目障碍角

E1和E2的连接线绕P1旋转,使E1至左A柱的S2截面外侧的切线与E1、E2连线成直角,从E1向左A柱的S2截面外侧作切线和从E2向左A柱S1截面内侧作切线,从E2点作前一切线平行线,与后一切线所成的平面视野角度即为驾驶员(左)侧的A柱双目障碍角(见图2)。

2)乘员(右)侧A柱双目障碍角

E3和E4的连接线绕P2旋转,使E4至右A柱S2截面外侧的切线与E3、E4连线成直角,从E3向右A柱S1截面内侧做切线和从风E4向右A柱S2截面外侧作切线,从E3点作后一切线平行线,与前一切线所成的平面视野角度即为乘员(右)侧的双目障碍角(见图2)。

图 2 A柱障碍角S1、S2截面做法

图 3 J1 A柱障碍角分析图

作图分析结果:双目A柱障碍角驾驶员侧双目障碍角4.2°、乘员侧A柱双目障碍角为1.0°,均满足法规要求。

3.2.2 遮阳板对前视野的影响

遮阳板是安装在汽车风窗框上横梁或前风窗上端具有一定强度的部件上,QC T 629-2005对遮阳板的视野角给出了建议值。即当遮阳板本体绕X轴旋转至其下边缘处于最低位置时,其下边缘应在V2点所确定的仰视角为5°的范围内。不使用时,其本体不应减小驾驶员视野。从J1前视野校核分析图可得,当遮阳板其下缘在最低位置时,与V2点确定的仰角为6.5°,满足国标要求。

图 4 J1 前视野分析侧视图

3.3 后方视野

后方视野包括车内后视野和车外后视野,是驾驶员借助车内外后视镜所能看到的驾驶员后方的可见范围,由于后方视野要通过后视镜来观察,因此又称为间接视野。

间接视野扩大了驾驶员的视野范围,其视野设计是保证汽车安全行驶的重要部分,汽车设计中根据汽车的间接视野要求,以驾驶员能充分确认后续车辆、侧方后续车辆及车前下方路况为前提,来设计校核后视镜的安装位置。

本文是以GB15084-2006为依据进行后视镜及其视野的校核。

3.3.1 内、外后视镜尺寸

1)内后视镜

国标要求必须能在其反射面上绘出一个矩形,该矩形的高度为40mm,底边长度为a,a尺寸的计算方法为:   ;r为镜面的曲率半径,J1为平面镜因此r=∞,计算a=150mm。 分析如图5

图 5 内后视镜尺寸校核图

2)外后视镜

外后视镜的反射面尺寸规定必须满足能绘出a为底边,高为40mm的矩形;与矩形高平行的线段,其长度为b 。

底边a的长度计算公式:   ,b≥70mm 。

根据GB 15084-2006的分类,J1的左、右外后视镜为III类后视镜,其曲率半径均为 r=1275mm,计算a= 72.858,作图分析如图(右后视镜分析同左)。

Sheet05.jpg

图 6 左后视镜尺寸校核图

因此车辆的视野分析成为汽车总布置中不可或缺的任务之一,车辆的视野校核分析包括:直接视野、间接视野、雨刷视野和仪表视野等。这些分析内容是衡量一辆汽车视觉性能的关键因素。对车辆驾驶员视野的

附录:

眼椭圆中心点在座椅行程大于133mm时根据下面公式计算:

X= L31-259.91472+10.281641*(L40)-0.032032*(L40)2                        3-1

Y= W20±32.5 (“+”号为右眼,“–”号为左眼)                           3-2

Z= H70+653.71757+0.398747*(L40)-0.059301*(L40) 2                       3-3

L31-为H点的X坐标; L40-为座椅椅背角;W20-为H点的Y坐标;H70-为H点的Z坐标

参考文献:

[1] 乐玉汉.轿车车身设计[M]北京:高等教育出版社,2000,7.

[2] SAE J1100.MOTOR VEHICLE DIMENSIONS, 1997.5

[3] SAE J940.MOTOR VEHICLE DRIVRES' EVE LOCATIONS, 1992.7

[4] SAE J1050.DESCRIBING AND MEASURING THE DRIVRES' FIELD OF VIEW, 1994.8

[5] GB 11555-1994, 汽车风窗玻璃除霜系统的性能要求和试验方法,1994.

[6] GB/T 15089-2001, 机动车辆及挂车分类,2001.7

[7] GB 15084-2006, 机动车辆后视镜的性能和安装要求,2006.1

[8] GB 11562-1994, 汽车驾驶员前方视野要求及测量方法,1994.5


戴姆勒-克莱斯勒J1车型的视野校核分析

王旭东

北京奔驰-戴姆勒.克莱斯勒汽车有限公司,北京  100172;

摘  要 :利用CATIA软件对克莱斯勒J1车型的零部件进行建模和装配;根据GB和SAE的相关方法和标准,采用作图分析法对驾驶员的前方视野和后方视野进行校核。通过作图得出相应的视野范围的数据,按照相关标准给出数值对该车型的视野的优劣程度进行定量的评价和分析。从而对车辆的相关设计文件和图纸进行调整和校准,已确定车辆的视野性能满足国家法规要求。

关键词:视野;SAE;眼椭圆;H点;盲区

中图分类号:TH138 文献标识码:A    文章编号:XXXX-XX2008

Chrysler J1 Vechicle View Research & Analysis

WANG Xu-dong

Beijing Benz Daimler-Chrysler Automotive Co.,LTD. Beijing  100172;

Abstract: The Article of Chrysler J1 are modeled and assembled by CATIA software. According to the relevant methods and standards of GB and SAE, the driver's front and rear vision are checked by graphic analysis method. The data of visual field range are obtained by drawing, and the numerical value is given according to the relevant standards to evaluate and analyze the visual field of the vehicle quantitatively. Thus, the relevant design documents and drawings of the vehicle are adjusted and calibrated, and the visual field performance of the vehicle has been determined to meet the requirements of national regulations.

Key Words: View;SAE(Society of Automotive Engineers);Eye Ellipse;  H point; Blind area

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