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基于CATIA的乘用车外后视镜设计方法

2017/9/8    来源:互联网    作者:赵志星  周龙  方钰      
关键字:后视镜  间接视野  位置布置  结构设计  
后视镜作为主动安全装置是驾驶员获得间接视野的重要保证。以HFC1510 车型后视镜为例,论述乘用车外后视镜的正向布置和设计方法,利用CATIA三维软件的辅助计算,设计出满足法规及视野要求的镜片尺寸。对后视镜镜头在车身上的位置进行合理布置,使其满足扭头角度、A柱障碍角及旋转轴心的法规要求,同时对镜片沉入镜壳的尺寸,镜片的旋转角度等参数值进行设计,再此基础上校核后视镜的视野满足法规,确立了车用车外后视镜的设计流程及方法。

    引言

    随着经济的飞速发展,汽车在人们日常生活中扮演着越来越重要的角色,与此同时人们对汽车安全性的认识和需求也越来越高。汽车的安全行驶,与驾驶员获取外界信息的速度和数量密切相关。汽车在行驶过程中,百分之八十的信息是靠视觉系统获得的,因此确保良好的视野是预防汽车事故的重要条件。人们根据不同的目的来定义视野的概念,通常情况下,按照视野的获得方式可分为直接视野和间接视野。

    汽车后视镜是汽车获得间接视野和主动安全的重要装置之一,外后视镜一般设在汽车两侧,内后视镜一般布置在驾驶室内前风挡上部,是驾驶员坐在驾驶室座位上直接获取汽车两侧和后方等外部信息的工具,能观察汽车左右上、下车人员和两旁的行人、车辆以及其他障碍物情况,以确保行车安全。

    本文主要结合HFC1510 车型,详细的阐述了后视镜的布置和设计过程。

    1、相关标准

    后视镜在汽车安全中占有十分重要的位置,各个汽车生产国和地区都制订了相应的法规或标准,来确保汽车良好的视野性能。表1 主要列举了欧洲共同体和经济委员会(ECE、EEC)和美国国家安全标准(FMVSS)对汽车后视野的要求。图1 给出了我国在2013 年在GB15084 中对M1、N1 类汽车的外后视镜视野的规定。图中阴影部分表示驾驶员通过外后视镜必须能看见的区域,也是外后视镜的布置与设计过程中必须满足的最基本的视野要求。

    表1 各国关于汽车外后视镜视野的要求

    1

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    图1 M1 和最大质量不超过2000kg的N1 类车外后视镜后视野区域

    2、外后视镜的布置和设计过程

    外后视镜的布置和设计主要是通过参考标杆车型的后视镜布置位置,将后视镜布置在整车上,然后根据相应的法规和视野要求,设计镜片曲率半径、镜片调节中心、镜片调节角度和外后视镜旋转轴心。

    在满足相关标准的基础上,尽量是驾驶员获得更好的视野同时兼顾造型的美观。

    2.1 外后视镜镜片的曲率半径计算

    后视镜镜片的曲率半径关系到后视镜的视野大小和成像的质量。GB15084 规定M1 类车外后视镜镜片的曲率半径不得小于1200mm,镜片曲率半径太小,则容易造成成像失真,影响驾驶员视野的舒适性,如果镜片曲率半径太大,为了满足视野,则需要较大的镜片尺寸。通常考虑到镜片的制造公差结合我公司的设计经验,在设计时我们选定的镜片曲率半径为1400mm。

    2.2 外后视镜镜片尺寸的计算

    根据GB15084 中关于后视镜镜片必须满足能够在反射面上绘出以a为底边,高为40mm的矩形,与矩形高平行的线段,其长度为b,表2 列出了a和b 的最小值。

    表2 GB15084规定的汽车外后视镜镜片尺寸(mm)

    3

    2.3 后视镜初始布置位置的设计

    在在后视镜的布置时要满足两点要求:

    a.满足法规规定的视野要求;

    b.满足驾驶员观察后视镜的舒适性要求

    根据造型的需要,外后视镜一般布置在车辆的前门上,结合我公司的设计经验,通常后视镜在整车上的初始布置角度如图2 所示:

    4

    图2 外后视镜的初始布置角度

    2.4 外后视镜底座A 柱障碍角的校核

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    图3 A 柱障碍角的校核

    为了满足造型美观,通常后视镜都布置在整车的左右前门上,后视镜的安装底座、门框、车身A柱和前风挡玻璃黑边,会造成对驾驶员前视野的一定角度的遮挡,通常此角度被成为A柱障碍角。GB 11562 中规定每根A柱的双目障碍角不得大于6°,所以在后视镜设计时,A 柱障碍角的校核也十分重要。为了使驾驶员获得良好的前视野,同时结合我公司以往车型设计经验和准则,A柱障碍角目标值定为4 度。基于车型造型面,通过三位软件CATIA 对U1510 车型A柱障碍角进行模拟校核(见图7),结果为3.54 度,满足设计目标值。

责任编辑:张纯子
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