基于RAMSIS的上下車方便性分析方法

李輝、和昌靜

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，柳州 545007）

1 前言

上下車方便性的設(shè)計(jì)是整車開發(fā)過程中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。其中涉及到參數(shù)設(shè)計(jì)不合理的情況，如果在軟工裝或OTS 樣車階段才修改參數(shù)，則會(huì)對車輛的開發(fā)周期產(chǎn)生重大影響，嚴(yán)重影響車輛的上市時(shí)間。若不做修改，則會(huì)在車輛上市銷售后，被客戶抱怨，影響車型的競爭力。

RAMSIS 是“用于乘員仿真的計(jì)算機(jī)輔助人體數(shù)字系統(tǒng)”，是一種用于乘員仿真和車身人機(jī)工程設(shè)計(jì)的高效CAD 工具。該軟件為工程師提供了一個(gè)詳細(xì)的數(shù)字人體模型，來模擬仿真駕駛員的駕駛行為。設(shè)計(jì)者在產(chǎn)品開發(fā)過程的初期，在只有少量CAD 數(shù)據(jù)的情況下就可以進(jìn)行大量的人機(jī)工程分析，從而避免在后續(xù)產(chǎn)品開發(fā)過程的較晚階段進(jìn)行昂貴的修改。RAMSIS 已經(jīng)成為在全球汽車研發(fā)行業(yè)中廣泛用于人機(jī)工程設(shè)計(jì)的校核標(biāo)準(zhǔn)。

本文將介紹前側(cè)門乘員上下車方便性的分析方法，后側(cè)門乘員下車方法與之相同。

2 建立不同尺寸的人體庫

根據(jù)人體尺寸的正態(tài)分布比例，需要在軟件RAMSIS 中建立不同尺寸的人體庫。樣本的選取情況，一般情況可結(jié)合市場需求，提出重點(diǎn)關(guān)注的人群。而最初人體數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)，是基于對德國人的廣泛人體調(diào)查而建立的，所以必須將德國數(shù)據(jù)庫切換成中國區(qū)域的人體數(shù)據(jù)庫[1]，如圖1所示。

圖1 所建立的人體庫數(shù)據(jù)示意圖

例如，對于一般乘用車，可分別為5 百分位女性（150WM，即身高150 cm，女性正常均勻身材，下同；再根據(jù)圖1所示表格選擇相應(yīng)人體），50 百分位女性和男性，以及95 百分位女性和男性[2]。此外，可根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際需求校核特殊尺寸人體的人機(jī)狀態(tài)。

本文的校核內(nèi)容僅以大人體（190MM）為例，其他人體尺寸的校核步驟與大人體的校核步驟相同。

3 上下車的校核方法

3.1 三維數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換

由于RAMSIS 軟件不能直接使用Part 格式的數(shù)據(jù)，在使用RAMSIS 進(jìn)行校核前，需要先將軟件三維數(shù)模中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為后綴為IGS 或者IGES 格式的數(shù)據(jù)，再導(dǎo)入到RAMSIS 軟件中。以下數(shù)據(jù)需要從UG 軟件中導(dǎo)出：地平面、打開狀態(tài)的車門內(nèi)飾板、門檻飾板、門框膠條、頂棚、位于校核位置的座椅、地毯、方向盤及校核位置的H 點(diǎn)等。

3.2 數(shù)據(jù)導(dǎo)入

啟動(dòng)RAMSIS 軟件，新建任務(wù)，導(dǎo)入上述準(zhǔn)備好的IGS 或者IGES 格式的數(shù)據(jù)（圖2）。

圖2 導(dǎo)入的車輛數(shù)據(jù)

3.3 駕駛員、乘員尺寸約束

（1）點(diǎn)擊“Manikin-Creat”，按系統(tǒng)默認(rèn)選項(xiàng)生成一個(gè)男性假人模型，該人體模型的尺寸為系統(tǒng)默認(rèn)尺寸。

（2）點(diǎn)擊“File-Open”，在Body Dimensions 中選擇數(shù)據(jù)庫中的“190MM”的人體參數(shù)，點(diǎn)擊“Open”（圖3），人體尺寸對應(yīng)更改。USA SAE 標(biāo)準(zhǔn)96.1%的男性人體百分位人體模型創(chuàng)建完成。

圖3 創(chuàng)建人體庫

3.4 乘員上下車姿態(tài)約束

（1）點(diǎn)擊“File-Open”，在Skin Points 數(shù)據(jù)庫中選擇“MANV34”，打開后，皮膚點(diǎn)集被加載到人體模型上。

（2）點(diǎn)擊“Animate-Define Task”，新建約束，將假人臀部約束至座墊上（圖4）。運(yùn)行“Posture Calculation”，生成相應(yīng)姿態(tài)視圖（圖5）。

圖4 假人約束后狀態(tài)

圖5 假人約束后狀態(tài)

（3）點(diǎn)擊“Animate-Rotate”，調(diào)整假人的角度，使其向外側(cè)偏轉(zhuǎn)30°（圖6）。點(diǎn)擊“Animate-Translate”，分別調(diào)整假人X 坐標(biāo)、Y 坐標(biāo)，使其乘坐位置在X 向不受B 柱影響。同時(shí)，使其臀部在座椅上的位置在Y 向比坐墊中心偏外150 mm（圖7）。

圖6 假人角度調(diào)整

圖7 假人坐標(biāo)調(diào)整

（4）點(diǎn)擊“Animate-Joint”，選擇如下關(guān)節(jié)點(diǎn)，調(diào)節(jié)相應(yīng)角度。

①分別選擇左側(cè)髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)和腳關(guān)節(jié)，調(diào)節(jié)其角度，使假人左腿跨過門檻、腳部接觸地面。

②分別選擇左側(cè)髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)和腳關(guān)節(jié)，調(diào)節(jié)其角度，使假人右腳踩在地毯上。

③分別選擇右肩關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)和手腕關(guān)節(jié)，調(diào)節(jié)其角度，使假人右手搭在方向盤上。

④選擇腰關(guān)節(jié)，使假人上半身向外傾斜，至頭部通過的門洞上方。

調(diào)整后的乘員上下車姿態(tài)，如圖8所示。

圖8 調(diào)整后的上下車姿態(tài)

3.5 乘員上下車方便性校核

在約束好的RAMSIS 模型中，查看乘員頭部與門框膠條的距離，不能出現(xiàn)干涉；查看乘員左腿與門檻距離，不能出現(xiàn)干涉；查看乘員腿部與周邊內(nèi)飾件，不能出現(xiàn)干涉情況。

4 結(jié)束語

對于每一個(gè)需要研發(fā)的項(xiàng)目車型，都需要進(jìn)行不同尺寸的人體進(jìn)行上下車方便性分析。相對應(yīng)的，某一尺寸的假人模型，都需要用它去進(jìn)行不同車型的測試和分析[3]。因此，為了在后續(xù)的項(xiàng)目中可以直接方便套用已有的人體模型，即可將已建立不同尺寸的人體數(shù)據(jù)模型庫，直接應(yīng)用在相對應(yīng)的車型項(xiàng)目上，這樣就能節(jié)省前期數(shù)據(jù)設(shè)置和導(dǎo)入過程，節(jié)約了試驗(yàn)成本和縮短了研發(fā)周期。

同時(shí)，通過軟件的分析，能較為準(zhǔn)確地模擬在實(shí)際狀態(tài)下的上下車情況，檢查上下車方便性的設(shè)計(jì)。這樣能夠盡早發(fā)現(xiàn)和解決相關(guān)問題，為項(xiàng)目開發(fā)減少后續(xù)的驗(yàn)證、返工時(shí)間，提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量。