在新車(chē)設(shè)計(jì)中，車(chē)身一直都是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，而且所需的周期最長(zhǎng)。由于轎車(chē)的主要功能是運(yùn)送乘客，所以在進(jìn)行車(chē)身內(nèi)部布置時(shí)人是考慮的第一因素。除了保證安全性，還要考慮以最舒適的方式對(duì)人體進(jìn)行支撐，并適當(dāng)?shù)夭贾帽徊僮鲗?duì)象的位置，從而減少疲勞和誤操作。本文講述了NX5GPDL模塊中H點(diǎn)設(shè)計(jì)工具(HPD)在汽車(chē)人機(jī)工程中的應(yīng)用，并以HPD模塊設(shè)計(jì)某款轎車(chē)駕駛員工作空間為例，講述其實(shí)際使用方法。

　　一、前言

　　轎車(chē)車(chē)身的內(nèi)部布置，應(yīng)首先考慮人的因素，也就是說(shuō)，既要保證安全性又要考慮舒適性。因此，人機(jī)工程學(xué)在汽車(chē)車(chē)身設(shè)計(jì)中應(yīng)用研究日趨深入。這些研究對(duì)解決汽車(chē)如何適應(yīng)人體特點(diǎn)、提高人機(jī)系統(tǒng)工作效率均有重要的意義。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)周期較長(zhǎng)，有設(shè)計(jì)變更則使得周期更長(zhǎng)，這無(wú)法滿足當(dāng)前的市場(chǎng)需求?，F(xiàn)在由于NX5中GPDL平臺(tái)的產(chǎn)生：H點(diǎn)設(shè)計(jì)工具，使得H點(diǎn)的確定由一個(gè)不斷重復(fù)迭代修改以尋求最佳折衷方案的過(guò)程，變得容易操作，從而縮短了設(shè)計(jì)周期。

　　下面從NX5 GPDL模塊HPD向?qū)А點(diǎn)的定義、意義及HPD向?qū)Ь唧w的操作步驟三方面進(jìn)行介紹。

　　二、NX5 GPDL模塊HPD向?qū)?/P>

　　GPDL開(kāi)發(fā)程序共享數(shù)據(jù)庫(kù)(Glob alProgram Development Library)，是基于NX5開(kāi)發(fā)的資源，引用了國(guó)際汽車(chē)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，并與NX軟件集成。GPDL采用的架構(gòu)可以激發(fā)一系列軟件程序的應(yīng)用，包括Team Center、NX等，大大提高了設(shè)計(jì)效率。

　　HPD向?qū)П挥脕?lái)確定車(chē)輛內(nèi)部空間配置和測(cè)量方面的關(guān)鍵車(chē)輛參考點(diǎn)。這些點(diǎn)包含：座椅參考點(diǎn)(SgRP)和踵點(diǎn)(Heel points)。HPD向?qū)е袇?shù)設(shè)置滿足SAE J4002(2004年2月版)的要求，用戶可以根據(jù)SAEJ4002(2004年2月版)中駕駛員座椅位置設(shè)計(jì)過(guò)程和第二或第三排外側(cè)座椅位置設(shè)計(jì)過(guò)程創(chuàng)建和修改HPD裝配特征，并且可以在HPD向?qū)е袨樗械年P(guān)鍵參數(shù)創(chuàng)建表達(dá)式，HPD模型會(huì)隨 著參數(shù)值的改變而更新。

　　三、定義H點(diǎn)及意義

　　進(jìn)行車(chē)身內(nèi)部空間布置，并使之適合人體特性的要求，離不開(kāi)人體尺寸這一基本參數(shù)。為了獲得人體尺寸分布規(guī)律，要進(jìn)行抽樣測(cè)量。我國(guó)各地人體尺寸測(cè)量所得統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如表1所示。該表為建立人體模型提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

　　當(dāng)前在汽車(chē)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)用的人體模型各部尺寸，質(zhì)量及質(zhì)心位置均以人體測(cè)量資料為依據(jù)。H點(diǎn)是指人體模型中人體身軀與大腿的交接點(diǎn)，即胯點(diǎn)(Hip Point)。在確定駕駛室空間在車(chē)身中的位置時(shí)常以此點(diǎn)作為定位基準(zhǔn)點(diǎn)。

　　根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合的不同H點(diǎn)的表達(dá)也有所不同。

　　(1)設(shè)計(jì)H點(diǎn)(DESIGN H-POINT)設(shè)計(jì)H點(diǎn)是指在汽車(chē)總布置時(shí)的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)點(diǎn)，最后設(shè)計(jì)H點(diǎn)表示的是第95%的男子人體模型在最后位置時(shí)的胯點(diǎn)，最前設(shè)計(jì)H點(diǎn)表示的是第5%的女子人體模型在最前位置時(shí)的胯點(diǎn)，由最前和最后設(shè)計(jì)H點(diǎn)便可以求得座椅的水平行程和垂直升程。

　　(2)實(shí)際H點(diǎn)(ACTUAL H-POINT) 實(shí)際H點(diǎn)是指當(dāng)H點(diǎn)三維人體模型按規(guī)定步驟安放在汽車(chē)座椅中時(shí)，人體模型上左右H點(diǎn)標(biāo)記連接線的中點(diǎn)。它表示汽車(chē)駕駛員或乘員入座后胯關(guān)節(jié)在車(chē)身中的位置。汽車(chē)的實(shí)際H點(diǎn)在汽車(chē)車(chē)身總布置設(shè)計(jì)中有重要意義。

　　(3)座椅參考點(diǎn)(SgRP)

　　座椅參考點(diǎn)是指座椅上的一個(gè)設(shè)計(jì)參考點(diǎn)，它是座椅制造廠規(guī)定的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)點(diǎn)。考慮到座椅的所有調(diào)節(jié)形式(水平垂直和傾斜)，座椅參考點(diǎn)確定了在正常駕駛或乘坐時(shí)座椅的最后位置。它表征了當(dāng)?shù)?5%的人體模型按規(guī)定擺放在座椅上時(shí)，實(shí)際H點(diǎn)應(yīng)與座椅參考點(diǎn)相重合。SgRP點(diǎn)相對(duì)于車(chē)身坐標(biāo)系的XYZ坐標(biāo)為SAE標(biāo)準(zhǔn)中的L31、W20、H70這三個(gè)硬點(diǎn)尺寸。 駕駛員在車(chē)身中的位置(即駕駛員H點(diǎn)的位置)決定著駕駛員身體各關(guān)節(jié)角度和眼橢圓、頭廓包絡(luò)線、手伸及界面等在車(chē)身中的位置。因此H點(diǎn)決定了駕駛員的舒適性、操縱性、安全性和視野性等，可以看出H點(diǎn)的位置直接決定了駕駛室環(huán)境與駕駛員的相互關(guān)系。在AE標(biāo)準(zhǔn)中定義用來(lái)控制整車(chē)外形和第一、第二排駕駛與乘坐空間的主要硬點(diǎn)信息就有70多個(gè)，這些硬點(diǎn)大部分是以H點(diǎn)為基準(zhǔn)或是與H點(diǎn)相關(guān)的。另外這些硬點(diǎn)信息之間又具有復(fù)雜的關(guān)聯(lián)性。因此合理地確定H點(diǎn)在車(chē)身中的位置直接關(guān)系整車(chē)的設(shè)計(jì)質(zhì)量。

　　從人體工程學(xué)的觀點(diǎn)出發(fā)，駕駛姿勢(shì)時(shí)人體各部分夾角的合理范圍如圖1所示。其中表1和圖1的數(shù)據(jù)為簡(jiǎn)化NX模型和進(jìn)行幾何描述提供了幫助。

　　四、NX5中GPDL模塊HPD向?qū)Ь唧w使用方法

　　首先，介紹NX軟件中模型的簡(jiǎn)化及HPD向?qū)婕暗年P(guān)鍵參數(shù)，如圖2所示為其簡(jiǎn)化模型示意，表2為參數(shù)名稱及說(shuō)明。

　　下面介紹HPD向?qū)褂眠^(guò)程及對(duì)話界面。

　　1)進(jìn)入NX5中GPDL模塊HPD向?qū)?如圖3所示)，HPD向?qū)г试S用戶創(chuàng)建一個(gè)新的HPD模型，編輯已有的HPD模型或者復(fù)制已有的HPD模型。

　　2 )在座椅位置選擇時(shí)，選擇駕駛員座位空間來(lái)進(jìn)行布置，如圖4所示。

　　3)定義H點(diǎn)位置，H點(diǎn)可以在設(shè)計(jì)過(guò)程中通過(guò)不斷修改完善找到最佳位置，如圖5所示。

　　4)H點(diǎn)位置定義后，NX就生成了模擬駕駛員人體及座椅的三維簡(jiǎn)化模型，該模型文件作為一個(gè)子部件被裝配在當(dāng)前工作文件中。此時(shí)圖2中提及的所有參數(shù)值均是系統(tǒng)默認(rèn)值。用戶可以按照當(dāng)前的設(shè)計(jì)要求來(lái)修改這些參數(shù)值。如圖6所示為參數(shù)修改入口，點(diǎn)擊不同的按鈕會(huì)有不同的對(duì)話框彈出，進(jìn)而可對(duì)不同的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。

　　如圖7所示，列舉了其中幾個(gè)編輯參數(shù)的對(duì)話框。這體現(xiàn)了NX全參數(shù)化智能模塊的優(yōu)勢(shì)，參數(shù)在表達(dá)式中體現(xiàn)。表達(dá)式中參數(shù)值可以通過(guò)HPD對(duì)話方式進(jìn)行定義。數(shù)值一旦被修改，HPD模型也隨之自動(dòng)更新。

圖7 參數(shù)定義對(duì)話框

　　5 )綜合考慮所有因素，在對(duì)H點(diǎn)進(jìn)行多次調(diào)試后，用戶將會(huì)得到一個(gè)在合適位置的最佳HPD模型，如圖8所示。此時(shí)三維人體簡(jiǎn)化模型的創(chuàng)建及姿勢(shì)調(diào)整都已完成。

　　6)上述所有的布置工作結(jié)束后，用戶可以通過(guò)如圖3所示的對(duì)話框找到相應(yīng)的HPD模型，并點(diǎn)擊對(duì)話框中的Information按鈕查看該模型的參數(shù)信息。

　　五、結(jié)論

　　使用虛擬人體模型進(jìn)行汽車(chē)人機(jī)學(xué)設(shè)計(jì)及評(píng)價(jià)是汽車(chē)人機(jī)工程設(shè)計(jì)的一種重要方法，NX5GPDL模塊中H點(diǎn)設(shè)計(jì)工具在車(chē)身設(shè)計(jì)中的運(yùn)用，有助于減少汽車(chē)人機(jī)工程方面的重設(shè)計(jì)，縮短開(kāi)發(fā)周期，節(jié)省設(shè)計(jì)經(jīng)費(fèi)。該模塊能對(duì)汽車(chē)駕駛室進(jìn)行人機(jī)工程設(shè)計(jì)，具有較強(qiáng)的實(shí)用性和通用性。