目前汽車(chē)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，如何在這樣的環(huán)境下，對(duì)市場(chǎng)需求快速響應(yīng)成為各個(gè)汽車(chē)生產(chǎn)商生存發(fā)展首要考慮的問(wèn)題之一。其中轎車(chē)車(chē)身占總車(chē)成本的1/3~1/2，是轎車(chē)產(chǎn)品商品性的重要標(biāo)志。在轎車(chē)車(chē)身設(shè)計(jì)中，需要確定駕駛員手操縱范圍，使駕駛員處于最佳的動(dòng)作狀態(tài)。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法無(wú)法滿(mǎn)足當(dāng)前的市場(chǎng)需求，由此產(chǎn)生了一種新型工程設(shè)計(jì)系統(tǒng)：基于知識(shí)的工程系統(tǒng)（Knowledge Based Engineering, KBE），CATIA V5中的Knowledgeware模塊就提供了一個(gè)基于知識(shí)工程系統(tǒng)的設(shè)計(jì)平臺(tái)。
本文講述了CATIA V5知識(shí)工程在轎車(chē)車(chē)身設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，并以確定駕駛員手操縱范圍為例，闡述軟件實(shí)際使用方法。在設(shè)計(jì)過(guò)程中引用CATIA V5知識(shí)工程能夠?qū)⒃O(shè)計(jì)周期減少一半，并且易于設(shè)計(jì)變更，較大程度地提高了工作效率。
在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法中，由于涉及的產(chǎn)品因素眾多，在確定駕駛員手操縱范圍需要考慮：國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 3958、靠背角、胯關(guān)節(jié)角、方向盤(pán)傾斜角、方向盤(pán)直徑、H點(diǎn)到踵點(diǎn)的水平距離、H點(diǎn)到踵點(diǎn)的垂直距離、方向盤(pán)中心到踵點(diǎn)的水平距離及方向盤(pán)中心到踵點(diǎn)的垂直距離等，顯然需要花費(fèi)較長(zhǎng)的設(shè)計(jì)周期。CATIA V5提供的知識(shí)工程模塊，可以滿(mǎn)足此類(lèi)多因素設(shè)計(jì)的需求，并將設(shè)計(jì)周期減少一半。
以下從CATIA V5知識(shí)工程模塊、轎車(chē)車(chē)身駕駛員手伸及界面確定方法以及具體的操作步驟3方面進(jìn)行闡述。
一、CATIA V5知識(shí)工程Knowledgeware
KBE實(shí)際上是通過(guò)知識(shí)的驅(qū)動(dòng)和繁衍向工程問(wèn)題和任務(wù)提供最佳解決方案的計(jì)算機(jī)集成處理技術(shù)，即在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮企業(yè)已有的知識(shí)，以及企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或國(guó)際法規(guī)。通過(guò)知識(shí)被捕捉及正式化，工程師可以自動(dòng)地利用這些知識(shí)，達(dá)到最佳設(shè)計(jì)效果。
在CATIA V5知識(shí)工程Knowledge ware包含以下7個(gè)分模塊。
dge Advisor：知識(shí)顧問(wèn)
提供了捕捉工程知識(shí)作為嵌入特征、客戶(hù)化重構(gòu)、參數(shù)利用、公式利用、規(guī)則利用、強(qiáng)力拷貝、定義關(guān)系以及反應(yīng)特征等功能。
dge Expert：知識(shí)專(zhuān)家
提供了檢測(cè)規(guī)則、規(guī)則導(dǎo)入、全局分析檢測(cè)、客戶(hù)化檢測(cè)報(bào)表、專(zhuān)家語(yǔ)言系統(tǒng)、規(guī)則編輯器、超限特征高亮以及對(duì)象條件庫(kù)等功能。
3 . Product Engineering
Optimizer：產(chǎn)品工程優(yōu)化器提供了定義優(yōu)化過(guò)程、定義幾何約束、最值尋優(yōu)、實(shí)驗(yàn)方法設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)工具設(shè)計(jì)、生成優(yōu)化報(bào)表以及利用關(guān)系定義參數(shù)變化范圍等功能。
t Knowledge Template：
產(chǎn)品知識(shí)模板提供了設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表格化分類(lèi)、用戶(hù)特征定義目錄、特征搜尋、零件設(shè)計(jì)模板、裝配設(shè)計(jì)模板、創(chuàng)成式腳本語(yǔ)言以及交互式設(shè)計(jì)模板等功能。
ss Process Knowledge
Template：業(yè)務(wù)流程知識(shí)模板提供了工作環(huán)境創(chuàng)建、技術(shù)目標(biāo)創(chuàng)建、行為創(chuàng)建、行為綜合、行為鏈接、問(wèn)題檢測(cè)工具、創(chuàng)成式零件設(shè)計(jì)表格以及技術(shù)條件特征添加等功能。
6 . Product Function
Optimization：產(chǎn)品功能優(yōu)化提供了精確描述產(chǎn)品功能系統(tǒng)、可視化產(chǎn)品功能系統(tǒng)、產(chǎn)品功能系統(tǒng)識(shí)別、產(chǎn)品功能系統(tǒng)簡(jiǎn)化、產(chǎn)品解決方案以及輸入輸出技術(shù)優(yōu)化文件等功能。
t Functional Definition：
產(chǎn)品功能定義提供了創(chuàng)建圖形模板、定義行為組、創(chuàng)建系統(tǒng)、創(chuàng)建變量、零部件產(chǎn)品鏈接、編輯相關(guān)功能元件、圖形排列以及變量系統(tǒng)管理等功能。
這些模塊的綜合使用，通過(guò)已有的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)以及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)等，將其轉(zhuǎn)化為知識(shí)工程的組成部分，提高了設(shè)計(jì)效率，為企業(yè)生存發(fā)展贏得了先機(jī)。
二、轎車(chē)車(chē)身設(shè)計(jì)
轎車(chē)車(chē)身造型是車(chē)身設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，人體工程學(xué)在轎車(chē)車(chē)身設(shè)計(jì)中占有極為重要的位置，它是改善轎車(chē)使用性能、優(yōu)化駕駛條件以及提高駕乘舒適度方面的關(guān)鍵。在此過(guò)程中，確定駕駛員手操縱范圍是一項(xiàng)較為繁瑣的工作。確定駕駛員手操縱范圍是轎車(chē)車(chē)身設(shè)計(jì)中確定方向盤(pán)、綜合操縱桿以及開(kāi)關(guān)鍵等的必要條件。它描述了駕駛員以正常駕駛姿勢(shì)坐在轎車(chē)座椅上，身系安全帶，右腳置于加速踏板上，一只手握住方向盤(pán)時(shí)另一只手所能伸及的最大空間曲面。此曲面提供的空間范圍，即為駕駛員手操作范圍。其中設(shè)計(jì)參數(shù)包括：
A：靠背角；B：胯關(guān)節(jié)角；C：方向盤(pán)傾斜角；D：方向盤(pán)直徑；
Hx：H點(diǎn)到踵點(diǎn)的水平距離；Hz：H點(diǎn)到踵點(diǎn)的垂直距離；
Wx：方向盤(pán)中心到踵點(diǎn)的水平距離；Wy：方向盤(pán)中心到踵點(diǎn)的垂直距離。
國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 3958通過(guò)綜合變量G，將駕駛員手操縱界面分為7檔：
G<-1.25，-1.24
根據(jù)不同的轎車(chē)車(chē)型確定以上參數(shù)后，通過(guò)G值，即可確定手伸基準(zhǔn)面。
以下采用G<-1.25，男女駕駛員比例50/50的情況為例，講述手伸界面的確定方法。
三、CATIA V5知識(shí)工程的具體使用方法
1.引入設(shè)計(jì)表（Design Table）
關(guān)于設(shè)計(jì)表其定義為：
(1)設(shè)計(jì)表可以創(chuàng)建與管理零件族。這些零件只是在幾何上具有差異；
(2)通過(guò)設(shè)計(jì)表可以定義機(jī)械零件，可以輸入輸出相關(guān)數(shù)據(jù)；
(3)數(shù)據(jù)表通過(guò)外部數(shù)據(jù)引用驅(qū)動(dòng)文件自動(dòng)更新，引用的格式可以是Microsoft Excel 文件，也可以是記事本文件。設(shè)計(jì)表中的列不需要嚴(yán)格與設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)應(yīng)，并且在需要的情況下，僅僅引用設(shè)計(jì)表中的一部分，通過(guò)創(chuàng)建相關(guān)，申明需要引用的部分；
(4)通過(guò)設(shè)計(jì)表，可以對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行檢測(cè)和規(guī)則定義。
L_POINT指駕駛員中心線(xiàn)左側(cè)點(diǎn)；R_POINT指駕駛員中心線(xiàn)右側(cè)點(diǎn)。
根據(jù)表1 可以計(jì)算出駕駛員左側(cè)點(diǎn)共70個(gè)，即l_p1至l_p70；駕駛員右側(cè)點(diǎn)共100個(gè)，即r_p1至r_p100。
2.進(jìn)入CATIA知識(shí)工程模塊
(1)定義6個(gè)長(zhǎng)度型變量：L_X，L_Y，L_Z，R_X，R_Y，R_Z。
(2)導(dǎo)入駕駛員手操作范圍表格，CATIA由此自動(dòng)生成設(shè)計(jì)表格。
(3)此時(shí)在CATIA的模型樹(shù)上，同時(shí)自動(dòng)產(chǎn)生了設(shè)計(jì)表格（Design table）圖標(biāo)。
3.結(jié)果
利用CATIA自動(dòng)生成的設(shè)計(jì)表格繪點(diǎn)，由這些點(diǎn)自動(dòng)生成曲面。此曲面為汽車(chē)車(chē)身設(shè)計(jì)的重要依據(jù)，需要參考此曲面的設(shè)計(jì)部分包括：車(chē)內(nèi)的有效空間以及各部件、總成（座椅、儀表板、方向盤(pán)）等的布置位置和尺寸關(guān)系；確定各操縱裝置的布置，使駕駛員自然、迅速、準(zhǔn)確、輕便進(jìn)行操縱，并且降低操縱疲勞強(qiáng)度；根據(jù)人體的生理特性和要求，合理確定一個(gè)舒適、美觀的乘坐環(huán)境。
四、結(jié)論
通過(guò)CATIA V5知識(shí)工程的運(yùn)用，在轎車(chē)車(chē)身的駕駛員手伸及界面的多因素設(shè)計(jì)中，較大程度地提高了設(shè)計(jì)效率，對(duì)傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法提高進(jìn)行了有益的嘗試。通過(guò)這種方法，將工程技術(shù)知識(shí)嵌入產(chǎn)品設(shè)計(jì)特征中，并且具有很好的延續(xù)繼承性，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)共享，產(chǎn)品自動(dòng)設(shè)計(jì)，符合有關(guān)單位的設(shè)計(jì)規(guī)則。對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的管理和客戶(hù)化有很好的幫助，便于在設(shè)計(jì)的早期發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，避免了重新設(shè)計(jì)帶來(lái)的高成本，在實(shí)際中具有一定的推廣價(jià)值。
（轉(zhuǎn)載）
