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中国第1汽车股份有限公司技术中心
造性地设计了汽车模型平台，并详细阐述了汽车模型平台的搭建和标定方法，简要说明了汽车模型平台的主要应用方向以
及在后续工作中对于汽车模型平台的开发，对汽车设计数据校核和开发流程的优化起到重要的作用。
关键词：汽车模型平台；人机主观评价；局部模型；功能验证
Application and Development of Automobile Model Platform
Abstract：The car model platform is a model that converts the three-dimensional design data in a computer into entity, in the case of vehicle design data lack of intuitive and effective means of checking, t
he car model platform is creatively designed. This paper elaborated the modeling and calibration of the car model platform, briefly explained the main application direction of the automobile model platform and the development of the automobile model platform in the follow-up work, it plays an important role in the process optimization of automobile design data and development flow.
Key words：Automobile model platform; Man-machine subjective evaluation; Local model; Function verification
汽车在总布置设计阶段，需要合理地分配各零部 件总成的位置，确保其相互配合、协同工作，这就要求 数据设计必须合理，使汽车在各种工况下都能正常工 作，保证驾驶员和乘员乘坐舒适、操作便利。现阶段，数 据设计完成后，除用计算机进行虚拟仿真校核外，并没 有更直接可靠的数据校核手段，为避免人机工程布置 在后期出现问题，利用汽车模型平台开展人机校核具 有重要意义。借鉴国内外已有的研究成果，基于人机 工程学的理论思想与方法，综合机械结构设计制作等 方面的相关技术，设计并创造性地搭建了汽车模型平 台'汽车模型平台上的各个模块目前已经被模块化，使用时只需针对不同的车型对需要调节的参数稍加修 改即可。汽车模型平台能够在数据设计阶段给设计师 带来实车的体验，用汽车模型平台进行评价和校核的 方法能够直接、快速和准确地发现计算机模拟仿真中忽 略的问题，是目前最有效的校核手段，并且搭建汽车模 型平台的框架可以重复利用，投人小，速度快，效果好。1汽车模型平台简介
汽车模型平台是将计算机中的三维设计数据实物 化后的模型，是使用实车的零部件总成严格按照1:1的比例搭建而成的模型平台。整车的白车身是用不同规格的铝型材搭建的基础框架，零部件总成是按照设计 师的设计图纸将实体总成安装到基础框架上，并用三 坐标测量仪进行数据标定，确保实体模型上的零部件 总成位置与数据位置误差在2 mm以内。汽车模型平台 主要用于人机主观评价和零部件总成的局部模型功能 验证。图1示出搭建完成的汽车模型平台。
图1汽车模型平台
2汽车模型平台的搭建
汽车模型平台在搭建过程中，除了要用到不同规 格的铝型材、角连接器、标准件和需要标定的零部件总 成，还需要用到的仪器设备有水平仪、三坐标测量仪、！点测量仪和计算机等，具体搭建过程，如图2
所示。
第1期i g=汽车工g师OVERVIEW行业观察
图2汽车模型平台搭建流程
2.1基础框架搭建
汽车模型平台基础框架的主体用不同规格的铝型 材搭建，铝型材主要有40 m m x40 mm，40 m m x80 m m 和80 m m x80mm3种规格，在连接过程中，需要用水 平仪确保底座部分的横梁和纵梁水平，即底座搭建完 成并静置1h后，再次用水平仪测量，通过增减垫片的 方式确保底座水平，搭建立柱的过程中也要用水平仪 保证立柱与底座垂直，搭建完成的基础框架，如图3所 示。目前，汽车模型平台的基础框架已被模块化，适用 于各种车型的模拟。
图3模型平台基础框架
2.2基准平面确定
在基础框架上定义！，"，#平面，它们相互垂直，且分别与整车坐标系！，"，#平面平行[2]，其位置的选 取应尽量靠近$点位置，以方便数据采集，实际操作过 程中，一般选取基础框架左侧A柱下段附近的平面，具 体选择情况，见图3。
2.3各零部件总成安装
安装零部件总成时，需要用直角连接器和标准件 将总成固定在汽车模型平台的基础框架上，在安装过 程中，需要保证零部件的！、"、#3个方向的位移和角 度可以调节。目前，座椅、地板、踏板、转向盘、搁脚板、换挡手柄、中央扶手、组合仪表及驻车制动手柄等零部 件总成的连接方式也已实现模块化，如果在搭建过程 中出现小幅度的干涉情况，只需根据实际需求对连接 结构做小幅度修改即可。
2.4零部件位置标定
零部件总成的位置标定需要用到三坐标测量仪，具体标定步骤如下：
1) 采集平面特征，测出！、"、#3个基准平面，同时 测出需要标定的零部件总成的基本特征，由于座椅模
块搭建完成后，其调节十分耗时费力，因此标定工作先
从座椅开始，用$点测量仪到座椅的$点，然后用
三坐标测量仪采集$点位置；
2) 继续采集其他需要标定的零部件总成的基本位 置特征；
3)用计算机在CATIA软件里读出基准平面和座 椅$点的位置；
4) 在三维设计数据中到驾驶员座椅$点，并根据 步骤3)中读出的位置关系，作出！、"、#3个基准平面；
5将三坐标测量仪采集的数据通过！、"、#3个基
准平面装配到三维设计数据中，读出实物模型中其他
零部件的基本特征与三维设计数据在！、"、#3个方向
位移和角度的偏差；
6) 根据此偏差，微调实物模型平台上已搭建好的 零部件总成位置；
7)再次测量标定，重复2)〜6)步骤，直到所有零部 件总成标定误差在2 mm以内，则标定完成。
3汽车模型平台的应用
汽车模型平台目前主要用于汽车人机主观评价和
零部件总成的局部模型功能验证。
3.1人机主观评价
在整车设计阶段，总布置设计师对每个零部件的
位置都进行严格的定义，确保在后期实车试制出来后，
人机不出现较大的问题，这就要求设计师设计的数据非
常合理，但是在现有的条件下，实车没出来之前，设计
师只能通过计算机仿真模拟来对设计数据进行校核[3]，
该方法不够全面，不够直观，属于客观的模拟，而汽车
模型平台恰巧可以弥补这些缺点。
在进行人机主观评价方面的工作时，想要最合理
的利用汽车模型平台，设计师就需要组织专业的人机
主观评价人员，对人机设计方案进行评价，评价人员越
多越好，身高分布越广泛越好，这样可以得到大量的不
同百分位身高的人对设计方案的主观感受，这样得出
的评价结果具有很大的参考意义，可以帮助设计师修
改设计方案。在评价过程中，要先说明评价的注意事项
和评价过程，具体的评价内容要由设计师来定，主要看
设计师想验证什么，比如头部空间、上下车方便性、踏
板的位置关系、触摸屏位置和角度、方向盘上下前后的
调节范围、视野、操作力及舒适性等，评价者根据设计
师制作的评价表，针对评价项目，逐条感受和打分，最
后将评价结果汇总起来，得出结论，
用来指导修改设计
OVERVIEW
Er4i^汽车工_师2018年1月
方案，然后重新评价，直到得出让所有评价人员都满意 的设计方案为止。人机汽车模型平台能够最直接、快速 和全面地从主观上给出乘坐感受，能够更加合理的指 导设计师修改设计方案，填补了项目初
期对于人机尺 寸设定和人机设计方案校核的空白，对于汽车设计手 段的提高具有重大意义。
3.2零部件总成的局部模型功能验证
一个汽车性能的好坏不仅仅只取决于所有零部件 总成的用料，而各个零部件总成之间的相互配合也很 重要，在实车上有很多小系统，要发挥好的性能就要确 保每个小系统内部所有零部件总成位置匹配合理，每 个零部件的设计位置和角度会严重影响这个系统的功 能和性能，进而影响整车性能。比如空调除霜系统，想 要达到满意的除霜效果必须要设计好鼓风机的功率，空调出风口的大小、位置和角度，还有车门玻璃和风挡 玻璃的位置角度等，仅仅是单纯的计算机模拟并不能 完全模拟出汽车车上复杂的实际工况，因此，需要搭建 空调系统的局部模型平台才能够准确、全面、直接和快 速的进行实物模拟，帮助设计师修改设计方案，图4示 出搭建的空调除霜系统模型平台。不仅局限于风道系 统，所有需要相互配合的零部件系统，都可以进行模拟 验证，通过验证不断修改参数和位置，给汽车设计模拟 校核以最大的支撑。零部件总成的局部模型功能验证 能够节约成本，降低研发周期，提升设计质量，对于汽 车模块化开发和整车性能开发具有重要意义。
目前，汽车模型平台已经应用在了某车型上，并且 取得了很好的效果。
图4空调除霜系统模型
4汽车模型平台的开发
目前的汽车模型平台主要用于验证设计师的设计 方案，为了达到更好的验证效果，就必须保证设计师提 供的实体零部件和设计师设计的零部件尽可能一致，因此除了借用件以外，其余零部件如果能够引人比较 成熟的3D打印技术，那么评价人员评价的时候，就会 有亲身体验实车的感觉，会使评价者给出的主观评价 结果更有说服力。
汽车设计网我们目前的汽车设计参数的给出大都是通过对标 市面上销量好的汽车完成的，包括人机数据也是通过 对标来确定的，都是从同级别的车型上通过对标设计 出来的方案，这样设计的数据一旦校核过程中发现不 了问题，会对后期的整车开发造成不可逆的影响，因此，我们必须要有正向的设计方法，这样才能避免许多 意想不到的问题，我们设计的最终目的永远都是给顾 客最舒适的驾驶感和乘坐体验，客观对标的数据只能 作为参考，不能完全照搬，汽车模型平台恰恰可以解决 这一问题。
汽车模型平台还有很大的创新和开发空间，不仅 局限于验证设计方案，其实还可以帮助设计师进行人 机正向开发，由于搭建的汽车模型平台上的零部件总 成都是可以多向调节的，那么我们完全可以在已知的 条件下设计其他未知的零部件位置和调节范围，比如 要开发一辆SUV，那么前期这辆车的定义就会给出车 高、离地间隙、轴距和宽度等，这些参数都可以在汽车 模型平台中模拟出来，剩下不确定的参数，我们尽可能 多的请人机主观评价人员和设计师一起来参与确定，一起调节汽车模型平台的过程就是正向设计开发的过 程，当所有零部件总成的位置都调节到大家认为合理 的位置时，用仪器将该模型的数据测量出来，那么就会 得到合理的各个零部件总成的设计数据，后期经过处 理和验证之后完全可以
放心的使用，这种设计方式完 全开辟了一种新的汽车设计方法，对于缩短研发周期 有重要意义，是未来汽车设计的发展趋势。
5结语
目前搭建的汽车模型平台主要用于汽车人机主观 评价和零部件总成的局部模型功能验证，通过设计师 和专业评价人员对汽车模型平台的评价和分析，得出 结论，最后对设计方案提出修改意见，指导设计师如何 修改设计数据。汽车模型平台适用于所有车型和所有 汽车内部的系统模块功能验证，它能够模拟所有计算 机设计的三维数据模型，是一个通用型的平台，它可以 根据需求随意变换，因此对搭建人员的搭建经验要求 也较高。汽车模型平台的创新应用和开发将是我们今 后重点发展的方向。
参考文献
[]冯霏.基于人机工程学汽车驾驶室评价系统的研究[].沈阳：东北大学，2008：18-25.
[]任金东.汽车人机工程学[M].北京：北京大学出版社,2010:196-200. []徐少阳.汽车总布置DMU校核的应用[].汽车工程师,2015(10): 21-23.
(收稿日期
2017-09-25)
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