CN115618496A - 一种汽车眼椭圆及头部包络的模块化设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车眼椭圆及头部包络的模块化设计方法，其特征在于，基于CATIA软件的二次开发功能，建立一个能够直观显示设计目标结构的知识工程模板文件（part文件），并选取若干固定输入参数，若干可变参数和中间参数，并将各参数和输出参数之间的对应关系进行自动换算关联，获得汽车眼椭圆及头部包络智能化设计模板；然后设计时调用模板，根据设计需要输入不同的可变参数信息，知识工程模板自动运行并将计算出的输出参数以图形进行直观显示。本发明能够精简计算过程，减少重复性劳动，规避人为计算误差，提高设计精准度，可以更好地提高设计效率和精确度。

Description

一种汽车眼椭圆及头部包络的模块化设计方法

技术领域

本发明涉及汽车车辆设计技术领域，具体涉及一种汽车眼椭圆及头部包络的模块化设计方法。

背景技术

眼椭圆是标准《SAE J 941 Motor Vehicle Drivers’ Eye Locations》中规定的汽车驾驶员的眼睛位置的统计分布图形，用于驾驶员视野校核。头部包络是标准《SAEJ1052 Motor Vehicle Driver and Passenger Head Position》（机动车驾驶员和乘客头部位置）中规定的汽车驾驶员和乘客的头部位置区域，在汽车设计中用于驾驶员和乘客头部与周围部件的空间校核。

眼椭圆和头部包络都是非常重要的设计参考，在汽车设计初期，也即驾驶员及乘员人体位置初定且造型尚未开始设计的阶段，就需要将驾驶员的眼椭圆及头部包络做出来，用于约束造型设计及进行视野校核。眼椭圆及头部包络会随着人体位置的变化而变化，随着设计的完善，人体位置会经历多次调整，导致眼椭圆和头部包络的位置也需要随之变化。常规制作眼椭圆及头部包络的方法比较繁琐，要求设计工程师要非常熟知标准SAEJ941中眼椭圆的制作步骤，以及标准SAE J1052中头部包络的制作步骤，耗时较长，这使得设计工程师的工作量加大，且效率不高，很难跟上整车设计开发的步伐。

根据标准SAE J 941的规定，用传统的设计方法制作A类车驾驶员眼椭圆的步骤如下：

（1）查找设计基准点：AHP点、H点、SWC点：

AHP点（Accelerator Heel Point）,即加速踏板踵点，SAE J 1100中3.5.1条有定义，是指当踝角为87°时，H点装置的鞋模型的鞋底面与未受压加速踏板面接触，鞋跟和地板面的接触点。见附图6。

H点（H-Point）,即跨点，SAE J 1100中3.4.5，或者SAE J826中规定，H点是大腿线和躯干线的交点，在整车设计中，H点与SgRP点（R点）重合，可被用作车辆参考点。见附图6。

SWC点（Steering Wheel Center）,即方向盘中心点，SAE J 1100中3.3.22条定义，前轮在垂直向前位置，理论上转向柱与方向盘轮圈相切的平面的夹角的汽车一个参考点。见附图6。

汽车设计中，AHP点、H点、SWC点这三个点是最开始定义的设计基准点，本文不讨论这三个点的定位方法，仅讨论在已知这三个基准点后，如何做出驾驶员眼椭圆和头部包络。

（2）制定A47参数并确定值：

“A47”：SAE J 1100中定义为驾驶员鞋平面与水平面的夹角，一般为驾驶员踩油门踏板时与水平面的夹角。该角度一般大于0°但不超过90°。

（3）制作BOFRP点（Ball of Foot Reference Point）,即标准SAE J 1100中3.5.3条中规定的与驾驶员BOF点位置一致的一个车辆参考点。而BOF点（Ball of Foot），则是在标准SAE J 1100中3.5.2条定义为：鞋模型侧面中心离HOS点203mm处的一个点。

根据AHP点，以及A47角度做出BOFRP点，见附图6。BOFRP点到AHP点的间距为203mm，与水平的夹角为A47。

（4）根据步骤（1）中的AHP点、H点、SWC点，以及步骤（3）中的BOFRP点，确定相关参数的值：W20、H30、H8、L6、L1；

其中：

W20：SAE J 1100中定义为SgRP点Y坐标。见附图7。

H30：座椅高度，SAE J 1100中规定了尺寸，通常指SgRP点到AHP点的垂直距离。见附图6。

H8： SAE J 1100中定义为AHP点Z坐标。见附图6。

L6：SAE J 1100中定义为BOFRP点到转向盘中心点水平间距。见附图6。

L1：SAE J 1100中定义为BOFRP点X坐标。见附图6。

（5）根据生产车辆中含有离合器踏板车辆的百分比确定t值，如果50%或者更多的车辆使用离合器踏板，则t取1，否则取0；其中t为表示离合踏板状态的公式系数。

（6）根据标准SAE J 941 4.3中的公式2、3、4、5确定眼椭圆的中心位置，计算公式如下：

Xc=L1+664+0.587(L6)-0.176(H30)-12.5t （2）

Ycl=W20-32.5 （3）

Ycr=W20+32.5 （4）

Zc=H8+638+H30 （5）

（7）做出眼椭圆中心点：以步骤(6)中得到的Xc、Ycl、Zc值做出左侧眼椭圆中心点，以步骤(6)中得到的Xc、Ycr、Zc值做出右侧眼椭圆中心点。

（8）根据生产车辆中驾驶员座椅滑轨行程判断TL23的值大于133mm还是小于133mm，这个值的范围决断了眼椭圆轴长的选择。

（9）按照SAE J941中4.1条表1（参见图3）的规定，根据座椅调节行程（TL23）及对应的人体百分位（95、99）查阅出相应眼椭圆的轴长，并以上述步骤（7）得到的左侧眼椭圆中心点为原点，做出左侧眼椭圆X轴、Y轴、Z轴，根据SAE J941 4.2条的规定，X轴相对于水平面有前倾角度β（等式1：β=12deg）

（10）根据步骤（9）中的Z轴长度，以左侧眼椭圆中心点为中心做球面，命名为球面1。

（11）根据步骤（10）中的球面1，以左侧眼椭圆中心点为原点，以步骤（9）中的眼椭圆三个轴（X轴、Y轴、Z轴），用CATIA软件的仿射命令，做出左侧眼椭圆曲面。

（12）将步骤（11）中的左侧眼椭圆曲面，采用点到点平移的方式，将左侧眼椭圆曲面从左侧眼椭圆中心点平移到右侧眼椭圆中心点，得到右侧眼椭圆曲面。

以上是传统的制作驾驶员眼椭圆的方法。

根据SAE J 1052的规定，在已知眼椭圆中心点的情况下，用传统的设计方法制作A类车驾驶员头部包络的方法如下：

（1）已知眼椭圆中心点的条件下，制作眼椭圆质心点，质心点为左、右眼椭圆中心点的中点；

（2）以眼椭圆质心点为原点，制作头部包络椭圆体质心点。二者的偏差值遵循SAEJ 1052 7.1条表4（参见图4）的规定。

（3）以头部包络质心点为原点，制作头部包络X轴、Y轴、Z轴。三个轴的长度需遵循SAE J1052 6.1条表1（参见图5）的规定，其中TL23的值与之前眼椭圆的TL23相同，人体百分位可选择95或者99，轴长值不同。

（4）根据SAE J1052 4.1的规定，A类车驾驶员头部包络有前倾角度（参数β），TL23不为0 ，倾角为12°；TL23为0，无倾角。一般驾驶员座椅都是带滑轨的，故上述步骤（3）头部包络X轴倾角为12°。

（5）根据步骤（3）中得到的Z半轴，以步骤（2）中得到的头部包络中心点为圆点做圆球；

（6）将步骤（5）中的圆球，以步骤（3）中的头部包络三坐标轴（X轴、Y轴、Z轴）进行仿射，可得到一个完整的椭圆球体；

（7）将步骤（6）中的椭圆球体，以步骤（4）中得到的前倾12°的X轴与Y轴所形成的平面分割为上下两半球体，舍弃下半球体，保留上半球体；

（8）将步骤（7）中的上半球体，以步骤（3）中得到的头部包络X轴与Z轴所形成的平面分割为左右两半曲面，将外侧（Y轴负方向）的半个曲面向Y轴负方向偏移23mm,未偏移的曲面和向外偏移23mm的曲面中间做拼接曲面，将未偏移的曲面、外偏移23mm的曲面以及二者的拼接曲面拟合成一个整体曲面，即得到头部包络。

从以上眼椭圆和头部包络的制作步骤可看到，采用传统的眼椭圆和头部包络制作方法步骤多，过程中设计者需要按图形外形尺寸关系进行计算，需要查阅标准表格进行判断，需要按照标准规定公式进行计算；故操作繁琐，时间花费较多，容易计算出错，效率低下。

现有技术中，也有部分采用软件将计算过程模块化的方法，但只有采用软件模块单独计算眼椭圆，或者单独计算头部包络的软件模块化设计方法。而眼椭圆和头部包络的设计方法有相似的地方，眼椭圆的质心点是头部包络质心点的参考点，故申请人考虑二者如果合并一起做模块化的设计。则可以利用其大量参数相同或相关的特性，更好地简化设计过程，提高设计效率。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：怎样提供一种能够更好精简计算过程，减少反复计算引起的误差的汽车眼椭圆及头部包络的模块化设计方法，以更好地提高设计效率和精确度。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种汽车眼椭圆及头部包络的模块化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤A：基于CATIA软件的二次开发功能，建立一个能够直观显示设计目标结构的知识工程模板文件（part文件），并以AHP点、H点和SWC点作为固定输入参数信息；以“TL23”、“A47”、“人体百分位”和“离合踏板状态”作为可变参数信息；以“H30”、“W20”、“L6”、“L1”、“H8”、“β”、“t”、“眼椭圆X轴长”、“眼椭圆Y轴长”、“眼椭圆Z轴长”、“Xh”、“Zh”、“头包X轴长”、“头包Y轴长”和“头包Z轴长”作为中间参数；以左右眼椭圆、左右眼椭圆中心点和头部包络作为输出参数信息，在知识工程模板文件中建立输入参数信息到中间参数信息到输出参数信息之间的对应关系并实现自动换算关联；获得汽车眼椭圆及头部包络智能化设计模板；

步骤B：在CATIA软件中调用A步骤建立的汽车眼椭圆及头部包络智能化设计模板，根据设计需要输入不同的可变参数信息，知识工程模板自动运行并将计算出的输出参数以图形进行直观显示。

本方法利用了CATIA软件的二次开发功能，将输入参数和输出参数之间的对应关系预设到知识工程模板文件中，建立其对应模型，这样设计时只需输入需要调整的输入参数信息，即可由模型自动运算并输出对应的汽车眼椭圆及头部包络图形。设计人员能够快速地调整输入参数，并即时获得与输入参数相对应的汽车眼椭圆及头部包络图形。具体地说，本发明方案中，选用了汽车眼椭圆及头部包络设计所需共同输入参数，然后再选取合适的中间参数，以输入参数及中间参数驱动相应的几何图形变更，实现输入参数、中间参数、输出参数之间的自动换算关联。这样设计时只需调用预设的工程模板文件，即可通过更换可变参数的输入信息，实现跟随输入信息变化而产生的对应的汽车眼椭圆及头部包络图像的计算结果。故本发明能够精简计算过程，减少重复性劳动，规避人为计算误差，提高设计精准度，可以更好地提高设计效率和精确度。

进一步地，步骤A具体包括以下步骤：

1）打开CATIA软件，建立一个能够直观显示设计目标结构的知识工程模板文件（part文件），在模板文件中建立水平方向的直角坐标系，所述坐标系为水平方向的直角坐标系，X坐标的方向沿着车辆的长度方向进行设置，Y坐标的方向沿着车辆的宽度方向盘进行设置，Z坐标的方向沿着车辆的高度方向进行设置；然后在坐标系中建立设计基准点作为固定输入参数：AHP点、H点、SWC点；

2）建立待输入的可变参数：“TL23”、“A47”、“人体百分位”和“离合踏板状态”，根据可变参数取值范围，对步骤2）中的待输入的参数进行赋值；

其中：

“TL23”：是指SgRP（座椅参考点）到FDH(最前设计H点)的长度，一般以范围区分为，“TL23”＞133mm、“TL23”＜133mm或“TL23”=0mm(此时为固定座椅)；

“A47”：是指SAE J 1100中定义为驾驶员鞋平面与水平面的夹角，一般为驾驶员踩油门踏板时与水平面的夹角；取值范围0-90°；

“人体百分位”：人体测量用语，用于确定人体尺寸分布值，人体百分位表示具有某一人体尺寸和小于该尺寸的人占统计对象总人数的百分比；（以第95百分位、人体身高尺寸为例，表示有95%的人身高等于或小于该尺寸）SAE J 941及SAE J 1052中仅针对95、99百分位人体进行定义，即该处的值为95或99；

“离合踏板状态”：多值参数，分为有离合踏板、无离合踏板，计算公式中体现为系数t，生产车辆中含有离合器踏板车辆的百分比确定t值，如果50%或者更多的车辆使用离合器踏板，则t取1，否则取0；

3）制作BOFRP点：根据前述步骤已赋值的AHP点，以及已定义的A47值，做出BOFRP点，BOFRP点到AHP点的间距为203mm，与水平的夹角为A47；

4）建立中间参数“H30”、“W20”、“L6”、“L1”和“H8”；

根据前述步骤中确定的AHP点、H点、SWC点和BOFRP点，按照中间参数的定义，确定中间参数的值；

W20：SAE J 1100中定义为SgRP点Y坐标；

H30：座椅高度，SAE J 1100中规定了尺寸，指SgRP点到AHP点的垂直距离；

H8： SAE J 1100中定义为AHP点Z坐标；

L6：SAE J 1100中定义为BOFRP点到方向盘中心点水平间距；见术语附图6；

L1：SAE J 1100中定义为BOFRP点X坐标；

5）建立中间参数“β”；

根据SAE J 941 4.2条的规定，A类车驾驶员眼椭圆X轴相对于水平面有前倾角度β，等式1：β=12deg；

根据SAE J1052 4.1的规定，A类车驾驶员头部包络有前倾角度β，其值与TL23相关；TL23不为0 ，则倾角为12 deg；TL23为0，则无倾角；

应用CATIA知识工程模块的规则方法，将前述步骤中的TL23与β相关联，TL23非0条件下，β=12deg；

6）建立中间参数“t”；并应用知识工程模块的规则方法，采用VB语言建立t值与前述步骤中的“离合踏板状态”参数的对应关系，如果50%或者更多的车辆使用离合器踏板，则t取1，否则t取0；

7）做出参数化的眼椭圆中心点：

参考等式2、3、4、5（来自SAE J 941 4.3中）：

Xc=L1+664+0.587(L6)-0.176(H30)-12.5t （2）

Ycl=W20-32.5 （3）

Ycr=W20+32.5 （4）

Zc=H8+638+H30 （5）；

其中左侧眼椭圆中心点的三坐标为Xc、Ycl、Zc（等式2、等式3、等式5），右侧眼椭圆中心点的三坐标为Xc、Ycr、Zc（等式2、等式4、等式5），在等式中代入前述步骤已得到的值计算，获得眼椭圆中心点坐标值；

8）建立中间参数：“眼椭圆X轴长”、“眼椭圆Y轴长”和“眼椭圆Z轴长”；

按照标准SAE J941中4.1条表1（参见图3）的规定，应用知识工程模块的规则方法，采用VB语言编辑眼椭圆轴长选择规则，将已建立的“TL23”、“人体百分位”与“眼椭圆X轴长”、“眼椭圆Y轴长”和“眼椭圆Z轴长”这三个参数关联，使得“眼椭圆X轴长”、“眼椭圆Y轴长”和“眼椭圆Z轴长”三个参数就根据“TL23”和“人体百分位”有了相应的值；

9）制作眼椭圆三坐标轴；

以步骤7中得到的左侧眼椭圆中心点为原点，以步骤8中的“眼椭圆X轴长”、“眼椭圆Y轴长”、“眼椭圆Z轴长”三个参数，做出左侧眼椭圆X轴、Y轴、Z轴，其中X轴和水平面的夹角为β；

10）根据步骤9）中的眼椭圆Z轴的长度，以左侧眼椭圆中心点为中心做球面并命名为球面1；

11）根据步骤10）中的球面1，以左侧眼椭圆中心点为原点，以步骤9）中的眼椭圆三个坐标轴（X轴、Y轴、Z轴），用CATIA软件的仿射命令，做出左侧眼椭圆曲面；

12）将步骤11）中的左侧眼椭圆曲面，采用点到点平移的方式，将左侧眼椭圆曲面从左侧眼椭圆中心点平移到右侧眼椭圆中心点，得到右侧眼椭圆曲面；

13）制作眼椭圆质心点：眼椭圆质心点为左右眼椭圆中心点的中点；根据步骤8）中得到的左右两个眼椭圆中心点，做出位于二者之间的质心点；该点是头部包络椭圆体的质心点的基准点；

14）建立中间参数：“Xh”、“Zh”；

按照SAE J 1052 7.1条表4（参见图4）的规定，应用知识工程模块的规则方法，采用VB语言编辑头部包络质心点偏移规则，将表中TL23不同范围下对应的值赋给“Xh”和“Zh”；

15）以步骤14）中的眼椭圆质心点为参考点，以三坐标参考点法制作头部包络椭圆体质心点，该点X值为“Xh”，Y值为0，Z值为“Zh”；

16）建立中间参数：“头包X轴长”、“头包Y轴长”和“头包Z轴长”；

按照SAE J1052 6.1条表1（参见图5）的规定，应用知识工程模块的规则方法，采用VB语言编辑头部包络轴长规则，将步骤2中建立的“TL23”、“人体百分位”、与“头包X轴长”、“头包Y轴长”、“头包Z轴长”这三个参数关联，使得“头包X轴长”、“头包Y轴长”、“头包Z轴长”三个参数就根据“TL23”和“人体百分位”有了相应的值；

17）制作头部包络X轴、Y轴、Z轴；

以步骤15中得到的头部包络质心点为原点，以步骤16中的“头包X轴长”、“头包Y轴长”和“头包Z轴长”三个参数为长度值，做出头部包络的X轴、Y轴、Z轴；其中头部包络的X轴和水平面的夹角为β；

18）根据步骤17）中得到的头部包络Z轴，以步骤15）中得到的头部包络质心点为圆点做圆球；

19）将步骤18）中的圆球，以步骤17）中的头部包络X轴、Y轴、Z轴为参考，用CATIA软件的仿射命令，制得一个完整的椭圆球体；

20）将步骤19）中的椭圆球体，以步骤17）中得到的头部包络X轴与Y轴所形成的平面分割为上下两半球体，舍弃下半球体，保留上半球体；

21）将步骤20）中的上半球体，以步骤17）中得到的头部包络X轴与Z轴所形成的平面分割为左右两半曲面，将外侧（Y轴负方向）的半个曲面向Y轴负方向偏移23mm,未偏移的曲面和向外偏移23mm的曲面中间做拼接曲面，将未偏移的曲面、外偏移23mm的曲面以及二者的拼接曲面拟合成一个整体曲面，即得到参数化的头部包络；

22）应用“插入-知识工程模板-用户特征”命令，将上述步骤1）到21）的过程制作成汽车眼椭圆及头部包络智能化设计模板并保存为part文件，供后续调用。

这样，上述设计过程巧妙地利用了一些中间参数作为转换，利用其和其它参数之间基于几何结构上的空间关系进行换算转换，节省了计算步骤。独特的中间参数的选取，以及VB计算机语言的使用使得该换算过程更加简单可靠。同时利用了CATIA软件直接将设计过程制作成模板，并使得固定输入参数、可变参数和中间参数以及输出参数几者之间，基于几何形状确认的换算关系以及基于设计标准规定的换算关系固化到CATIA软件的知识工程模板模块中。换算关系固化后，使得设计者后续可以直接调用模板，通过修改可变参数，直接获得输出参数，并利用软件自身显示功能，获得输出参数的直观结构显示，以方便设计者在设计过程中进行参数的调整和选取。

进一步地，步骤1）中，设计基准点数据来自具体车辆设计项目的前期设计方案。因为汽车设计中，AHP点、H点、SWC点这三个点是最开始定义的设计基准点，本文不讨论这三个点的定位方法，仅讨论在已知这三个基准点后，如何做出驾驶员眼椭圆和头部包络。故以上三个设计基准点可根据具体项目的前期设计方案，以三坐标法建立点，也可以复制原有的点数据，粘贴到这个新建立的part文件中。

进一步地，对步骤2）中的可变参数赋值时在取值范围内取任意值进行赋值。因为此处赋值是为后续建立可变参数和中间参数之间换算关系时有值可供计算，故任意取值即可。

进一步地，步骤B具体包括以下步骤：

23）在CATIA软件，在工具条上通过“插入-从选择实例化”命令，切换到步骤22中的汽车眼椭圆及头部包络智能化设计模板part文件，点选目录树，根据窗口提示，将需要设计的AHP点、H点、SWC点与模板中的AHP点、H点、SWC点配对，确认无误后结束调用；

24）步骤23中的part文件目录树上生成模板的应用结构树，3D数据窗口中显示出了左右眼椭圆、左右眼椭圆中心点和头部包络，打开结构树，修改参数“TL23”、“A47”、“人体百分位”和“离合踏板状态”符合新车型项目的需求，则左右眼椭圆、左右眼椭圆中心点和头部包络随之更新，即可得同步显示出所对应的眼椭圆、眼椭圆中心点和头部包络。

故这样设计时无需查表查看公式，也无需根据三角几何关系反复计算，只需直接调用模型并更改可变参数的值，当需要更改“TL23”、“A47”、“人体百分位”、“离合踏板状态”四个参数中的任一参数以获得相应的眼椭圆或者头部包络时，可直接在结构树中更改参数，更新目录树即可得到所需要的眼椭圆、眼椭圆中心点、头部包络。

故本发明首先整理出眼椭圆及头部包络的模块化设计模板的设计输入，中间的建模过程通过参数与几何约束进行管理；涉及到的计算及一些设计规则都需要通过嵌入计算公式及通过VB条件语句建立规则，来达到驱动几何模型自动更新的目的，最后对中间的建模过程进行整体打包封装形成眼椭圆及头部包络的智能化设计模板，后续所有该特征的装置都可以通过调用模板来进行设计，通过预先制定输入条件，设计输入值，整个特征便可以自适应更新，形成满足工程设计要求的产品模型。本发明与现有技术相比，通过对眼椭圆及头部包络的参数化设计，使得产品设计过程中不需要重复产品建模，仅需更改有限的参数即可得到相应的结果，极大的缩短了设计时间，且应用结果可随着输入条件的变化而自动更新，避免重复劳动。

综上所述，本发明不仅可通过输入极少的参数快速精确的得到眼椭圆和头部包络，还支持输出结果随输入参数的变化自动更新，极大的提升设计效率。故具有能够更好精简计算过程，减少反复计算引起的误差，可以更好地提高设计效率和精确度的优点。

附图说明

图1为本发明作为固定输入参数的三大设计基准点的结构示意图。

图2为本发明输出结果示意图。

图3为步骤8）中引用的标准SAE J941中4.1条的表1。

图4为步骤14）中引用的标准SAE J 1052 7.1条的表4。

图5为步骤16）中引用的SAE J1052 6.1条的表1。

图6为本方法中各参数的空间位置关系的示意图。

图7为从图6的后视方向显示参数W20和SgRP点关系的示意图。

图8为典型的左、右眼椭圆空间模型。

图9为A类车型座椅行程轨迹大于133mm点的驾驶员头部位置轮廓示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

图1为本发明作为固定输入参数的三大设计基准点的结构示意图。图1中标号1为AHP点，标号2为H点，标号3为SWC点。

图2为本发明输出结果示意图。图2中标号4为左侧眼椭圆中心点，标号5为左侧眼椭圆曲面，标号6为右侧眼椭圆中心点，标号7为右侧眼椭圆曲面，标号8为头部包络曲面。

图8为典型的左、右眼椭圆空间模型。图8中，标号9表示左侧眼椭圆X轴，标号10表示左侧眼椭圆Y轴，标号11表示左侧眼椭圆Z轴。

图9为A类车型座椅行程轨迹大于133mm点的驾驶员头部位置轮廓示意图。图9中，标号12表示头部包络椭圆体质心点，标号13表示头部包络X轴，标号14表示头部包络Y轴，标号15表示头部包络Z轴，标号16表示上半球体固定曲面，标号17表示两曲面的桥接曲面，标号18表示向Y方向偏移23mm的曲面。

本发明涉及专业术语名词解释如下：

三维坐标系：按照SAE J 1100中5条规定，汽车3D设计中的坐标系，分为X轴、Y轴、Z轴三轴，X轴方向为车辆前端到后端，Y轴方向盘为车辆左侧到右侧，Z轴方向为车辆下部到上部。

人体百分位：人体测量用语，确定人体尺寸分布值的方法。百分位表示具有某一人体尺寸和小于该尺寸的人占统计对象总人数的百分比。以第5百分位、人体身高尺寸为例，表示有5%的人身高等于或小于该尺寸。

HOS(踵点)： Heel of Shoe, 按标准 SAE J 1100中3.5.8条有定义，鞋模型侧向中心平面最低最后点，正确安放在受压地板上时，它定义了驾驶员AHP的位置和乘员的FRP点。设计时和AHP点位置重合。

AHP点：Accelerator Heel Point,加速踏板踵点，按标准SAE J 1100中3.5.1条有定义，是指当踝角为87°时，H点装置的鞋模型的鞋底面与未受压加速踏板面接触，鞋跟和地板面的接触点，通常与HOS重合。

BOF点：Ball of Foot，按标准SAE J 1100中3.5.2条定义为：鞋模型侧面中心离HOS点203mm处的一个点。

BOFRP点：Ball of Foot Reference Point,按标准SAE J 1100中3.5.3条中规定的与驾驶员BOF点位置一致的一个车辆参考点，其位置只适用于驾驶员位置。

H点：H-Point, 按标准SAE J 1100中3.4.5，或者SAE J826中规定，H点是大腿线和躯干线的交点，在整车设计中，H点与SgRP点重合，可被用作车辆参考点。

SgRP点（R点）：Seating Reference Point，座椅参考点，按标准SAE J 1100中3.4.8规定，SgRP点是车辆设计过程的初期就定义的参考点，是对于驾驶员最重要的点。它用于定位一些布置工具，且用来定义了许多关键尺寸，被国内和国际标准和法规设为基准。设计时和H点位置重合。

FDH点：最前设计H点，SAE J 1100中定义的点，是指可滑动的座椅滑到最前时的H点。

TL23：SAE J1100中规定为SgRP点到FDH点的长度，也可以称为H点的行程轨迹，或者称为座椅轨道行程，一般为＞133mm、＜133mm、0mm三个范围值。通常来说，驾驶员的座椅均前后可调，TL23值一般大于133mm，二排座椅多为不可调。

眼椭圆及眼椭圆中心点：SAE J 941中规定了具体的做法，主要用于人体乘坐汽车时视野的校核。参见图8。

SWC点：Steering Wheel Center,方向盘中心点，SAE J 1100中3.3.22条定义，前轮在垂直向前位置，理论上转向柱与方向盘轮圈相切的平面的夹角的汽车一个参考点。

H30：座椅高度，按标准SAE J 1100中规定了尺寸，通常指SgRP点到AHP点的垂直距离。

W20：SAE J 1100中定义为SgRP点Y坐标。

H8：SAE J 1100中定义为AHP点Z坐标。

L6：SAE J 1100中定义为BOFRP点到转向盘中心点水平间距。

L1：SAE J 1100中定义为BOFRP点X坐标。

A47：SAE J 1100中定义为驾驶员鞋平面与水平面的夹角。

β：侧视图上看固定座椅眼椭圆的前倾角度（Z轴从垂直方向向后倾斜）。

t：传动系统的类型系数，1表示有离合踏板，0表示无离合踏板；

头部包络三坐标轴及头部包络椭球体质心：头部位置轮廓是通过修改3D椭球体构造的，初始椭球体的大小由X、Y和Z轴的长度定义，取决于所需的人体百分位和TL23，初始椭球体的质心用于定位完整的头部轮廓的点。参见图9理解。

一种汽车眼椭圆及头部包络的模块化设计方法，其特点在于，包括以下步骤：

步骤A：基于CATIA软件的二次开发功能，建立一个能够直观显示设计目标结构的知识工程模板文件（part文件），并以AHP点、H点和SWC点作为固定输入参数信息；以“TL23”、“A47”、“人体百分位”和“离合踏板状态”作为可变参数信息；以“H30”、“W20”、“L6”、“L1”、“H8”、“β”、“t”、“眼椭圆X轴长”、“眼椭圆Y轴长”、“眼椭圆Z轴长”、“Xh”、“Zh”、“头包X轴长”、“头包Y轴长”和“头包Z轴长”作为中间参数；以左右眼椭圆、左右眼椭圆中心点和头部包络作为输出参数信息，在知识工程模板文件中建立输入参数信息到中间参数信息到输出参数信息之间的对应关系并实现自动换算关联；获得汽车眼椭圆及头部包络智能化设计模板；

步骤B：在CATIA软件中调用A步骤建立的汽车眼椭圆及头部包络智能化设计模板，根据设计需要输入不同的可变参数信息，知识工程模板自动运行并将计算出的输出参数以图形进行直观显示。

这样，本方法利用了CATIA软件的二次开发功能，将输入参数和输出参数之间的对应关系预设到知识工程模板文件中，建立其对应模型，这样设计时只需输入需要调整的输入参数信息，由模型自动运算并输出对应的汽车眼椭圆及头部包络图形。设计人员能够快速地调整输入参数，并即时获得汽车眼椭圆及头部包络图形的变化情况，判断设计是否合理。具体地说，本发明方案中，选用了汽车眼椭圆及头部包络设计所需共同输入参数，然后再选取合适的中间参数，以输入参数及中间参数驱动相应的几何图形变更，实现输入参数、中间参数、输出参数之间的自动换算关联。这样设计时只需调用预设的工程模板文件，即可通过更换可变参数的输入信息，实现跟随输入信息变化而产生的对应的汽车眼椭圆及头部包络图像的计算结果。故本发明能够精简计算过程，减少重复性劳动，规避人为计算误差，提高设计精准度，可以更好地提高设计效率和精确度。

实施时，步骤A具体包括以下步骤：

1）打开CATIA软件，建立一个能够直观显示设计目标结构的知识工程模板文件（part文件），在模板文件中建立水平方向的直角坐标系，所述坐标系为水平方向的直角坐标系，X坐标的方向沿着车辆的长度方向进行设置，Y坐标的方向沿着车辆的宽度方向盘进行设置，Z坐标的方向沿着车辆的高度方向进行设置；然后在坐标系中建立设计基准点作为固定输入参数：AHP点、H点、SWC点；

2）建立待输入的可变参数：“TL23”、“A47”、“人体百分位”和“离合踏板状态”，根据可变参数取值范围，对步骤2）中的待输入的参数进行赋值；

其中：

“TL23”：是指SgRP（座椅参考点）到FDH(最前设计H点)的长度，一般以范围区分为，“TL23”＞133mm、“TL23”＜133mm或“TL23”=0mm(此时为固定座椅)；

“A47”：是指SAE J 1100中定义为驾驶员鞋平面与水平面的夹角，一般为驾驶员踩油门踏板时与水平面的夹角；取值范围0-90°；

“人体百分位”：人体测量用语，用于确定人体尺寸分布值，人体百分位表示具有某一人体尺寸和小于该尺寸的人占统计对象总人数的百分比；（以第95百分位、人体身高尺寸为例，表示有95%的人身高等于或小于该尺寸）SAE J 941及SAE J 1052中仅针对95、99百分位人体进行定义，即该处的值为95或99；

“离合踏板状态”：多值参数，分为有离合踏板、无离合踏板，计算公式中体现为系数t，生产车辆中含有离合器踏板车辆的百分比确定t值，如果50%或者更多的车辆使用离合器踏板，则t取1，否则取0；

3）制作BOFRP点：根据前述步骤已赋值的AHP点，以及已定义的A47值，做出BOFRP点，BOFRP点到AHP点的间距为203mm，与水平的夹角为A47；见附图1；

4）建立中间参数“H30”、“W20”、“L6”、“L1”和“H8”；

根据前述步骤中确定的AHP点、H点、SWC点和BOFRP点，按照中间参数的定义，确定中间参数的值；

W20：SAE J 1100中定义为SgRP点Y坐标；见附图7；

H30：座椅高度，SAE J 1100中规定了尺寸，指SgRP点到AHP点的垂直距离；见附图6；

H8： SAE J 1100中定义为AHP点Z坐标；见附图6；

L6：SAE J 1100中定义为BOFRP点到方向盘中心点水平间距；见术语附图6；

L1：SAE J 1100中定义为BOFRP点X坐标；见附图6；

5）建立中间参数“β”；

根据SAE J 941 4.2条的规定，A类车驾驶员眼椭圆X轴相对于水平面有前倾角度β，等式1：β=12deg；

根据SAE J1052 4.1的规定，A类车驾驶员头部包络有前倾角度β，其值与TL23相关；TL23不为0 ，则倾角为12 deg；TL23为0，则无倾角；

应用CATIA知识工程模块的规则方法，将前述步骤中的TL23与β相关联，TL23非0条件下，β=12deg；

6）建立中间参数“t”；并应用知识工程模块的规则方法，采用VB语言建立t值与前述步骤中的“离合踏板状态”参数的对应关系，如果50%或者更多的车辆使用离合器踏板，则t取1，否则t取0；

7）做出参数化的眼椭圆中心点：

参考等式2、3、4、5（来自SAE J 941 4.3中）：

Xc=L1+664+0.587(L6)-0.176(H30)-12.5t （2）

Ycl=W20-32.5 （3）

Ycr=W20+32.5 （4）

Zc=H8+638+H30 （5）；

其中左侧眼椭圆中心点的三坐标为Xc、Ycl、Zc（等式2、等式3、等式5），右侧眼椭圆中心点的三坐标为Xc、Ycr、Zc（等式2、等式4、等式5），在等式中代入前述步骤已得到的值计算，获得眼椭圆中心点坐标值；

8）建立中间参数：“眼椭圆X轴长”、“眼椭圆Y轴长”和“眼椭圆Z轴长”；

按照标准SAE J941中4.1条表1（参见图3）的规定，应用知识工程模块的规则方法，采用VB语言编辑眼椭圆轴长选择规则，将已建立的“TL23”、“人体百分位”与“眼椭圆X轴长”、“眼椭圆Y轴长”和“眼椭圆Z轴长”这三个参数关联，使得“眼椭圆X轴长”、“眼椭圆Y轴长”和“眼椭圆Z轴长”三个参数就根据“TL23”和“人体百分位”有了相应的值；

9）制作眼椭圆三坐标轴；

以步骤7中得到的左侧眼椭圆中心点为原点，以步骤8中的“眼椭圆X轴长”、“眼椭圆Y轴长”、“眼椭圆Z轴长”三个参数，做出左侧眼椭圆X轴、Y轴、Z轴，其中X轴和水平面的夹角为β；

10）根据步骤9）中的眼椭圆Z轴的长度，以左侧眼椭圆中心点为中心做球面并命名为球面1；

11）根据步骤10）中的球面1，以左侧眼椭圆中心点为原点，以步骤9）中的眼椭圆三个坐标轴（X轴、Y轴、Z轴），用CATIA软件的仿射命令，做出左侧眼椭圆曲面；

12）将步骤（11）中的左侧眼椭圆曲面，采用点到点平移的方式，将左侧眼椭圆曲面从左侧眼椭圆中心点平移到右侧眼椭圆中心点，得到右侧眼椭圆曲面；

13）制作眼椭圆质心点：眼椭圆质心点为左右眼椭圆中心点的中点；根据步骤8中得到的左右两个眼椭圆中心点，做出位于二者之间的质心点；该点是头部包络椭圆体的质心点的基准点；

14）建立中间参数：“Xh”、“Zh”；

按照SAE J 1052 7.1条表4（参见图4）的规定，应用知识工程模块的规则方法，采用VB语言编辑头部包络质心点偏移规则，将表中TL23不同范围下对应的值赋给“Xh”和“Zh”；

15）以步骤14）中的眼椭圆质心点为参考点，以三坐标参考点法制作头部包络椭圆体质心点，该点X值为“Xh”，Y值为0，Z值为“Zh”；

16）建立中间参数：“头包X轴长”、“头包Y轴长”和“头包Z轴长”；

按照SAE J1052 6.1条表1（参见图5）的规定，应用知识工程模块的规则方法，采用VB语言编辑头部包络轴长规则，将步骤2中建立的“TL23”、“人体百分位”、与“头包X轴长”、“头包Y轴长”、“头包Z轴长”这三个参数关联，使得“头包X轴长”、“头包Y轴长”、“头包Z轴长”三个参数就根据“TL23”和“人体百分位”有了相应的值；

17）制作头部包络X轴、Y轴、Z轴；

以步骤15中得到的头部包络质心点为原点，以步骤16中的“头包X轴长”、“头包Y轴长”和“头包Z轴长”三个参数为长度值，做出头部包络的X轴、Y轴、Z轴；其中头部包络的X轴和水平面的夹角为β；

18）根据步骤17）中得到的头部包络Z轴，以步骤15）中得到的头部包络质心点为圆点做圆球；

19）将步骤18）中的圆球，以步骤17）中的头部包络X轴、Y轴、Z轴为参考，用CATIA软件的仿射命令，制得一个完整的椭圆球体；

20）将步骤19）中的椭圆球体，以步骤17）中得到的头部包络X轴与Y轴所形成的平面分割为上下两半球体，舍弃下半球体，保留上半球体；

21）将步骤20）中的上半球体，以步骤17）中得到的头部包络X轴与Z轴所形成的平面分割为左右两半曲面，将外侧（Y轴负方向）的半个曲面向Y轴负方向偏移23mm,未偏移的曲面和向外偏移23mm的曲面中间做拼接曲面，将未偏移的曲面、外偏移23mm的曲面以及二者的拼接曲面拟合成一个整体曲面，即得到参数化的头部包络；

22）应用“插入-知识工程模板-用户特征”命令，将上述步骤1）到21）的过程制作成汽车眼椭圆及头部包络智能化设计模板并保存为part文件，供后续调用。

这样，上述设计过程巧妙地利用了一些中间参数作为转换，利用其和其它参数之间基于几何结构上的空间关系进行换算转换，节省了计算步骤。独特的中间参数的选取使得该换算过程更加简单可靠。同时利用了CATIA软件直接将设计过程制作成模板，并使得固定输入参数、可变参数和中间参数以及输出参数几者之间，基于几何形状确认的换算关系以及基于设计标准规定的换算关系固化到CATIA软件的知识工程模板模块中。换算关系固化后，使得设计者后续可以直接调用模板，通过修改可变参数，直接获得输出参数，并利用软件自身显示功能，获得输出参数的直观结构显示，以方便设计者在设计过程中进行参数的调整和选取。

实施时，步骤1）中，设计基准点数据来自具体车辆设计项目的前期设计方案。因为汽车设计中，AHP点、H点、SWC点这三个点是最开始定义的设计基准点，本文不讨论这三个点的定位方法，仅讨论在已知这三个基准点后，如何做出驾驶员眼椭圆和头部包络。故以上三个设计基准点可根据具体项目的前期设计方案，以三坐标法建立点，也可以复制原有的点数据，粘贴到这个新建立的part文件中。

实施时，对步骤2）中的可变参数赋值时在取值范围内取任意值进行赋值。因为此处赋值是为后续建立可变参数和中间参数之间换算关系时有值可供计算，故任意取值即可。

实施时，步骤B具体包括以下步骤：

23）在CATIA软件，在工具条上通过“插入-从选择实例化”命令，切换到步骤22）中的汽车眼椭圆及头部包络智能化设计模板part文件，点选目录树，根据窗口提示，将需要设计的AHP点、H点、SWC点与模板中的AHP点、H点、SWC点配对，确认无误后结束调用；

24）步骤23）中的part文件目录树上生成模板的应用结构树，3D数据窗口中显示出了左右眼椭圆、左右眼椭圆中心点和头部包络，打开结构树，修改参数“TL23”、“A47”、“人体百分位”和“离合踏板状态”符合新车型项目的需求，则左右眼椭圆、左右眼椭圆中心点和头部包络随之更新，即可得同步显示出所对应的眼椭圆、眼椭圆中心点和头部包络。

故这样设计时无需查表查看公式，也无需根据三角几何关系反复计算，只需直接调用模型并更改可变参数的值，当需要更改“TL23”、“A47”、“人体百分位”、“离合踏板状态”四个参数中的任一参数以获得相应的眼椭圆或者头部包络时，可直接在结构树中更改参数，更新目录树即可得到所需要的眼椭圆、眼椭圆中心点、头部包络。

故本发明首先整理出眼椭圆及头部包络的模块化设计模板的设计输入，中间的建模过程通过参数与几何约束进行管理；涉及到的计算及一些设计规则都需要通过嵌入计算公式及通过VB条件语句建立规则，来达到驱动几何模型自动更新的目的，最后对中间的建模过程进行整体打包封装形成眼椭圆及头部包络的模块化设计模板，后续所有该特征的装置都可以通过调用模板来进行设计，通过预先制定输入条件，设计设计输入值，整个特征便可以自适应更新，形成满足工程设计要求的产品模型。这样本发明与现有技术相比，通过对眼椭圆及头部包络的参数化设计，使得产品设计过程中不需要重复产品建模，仅需更改有限的参数即可得到相应的结果，极大的缩短了设计时间，且应用结果可随着输入条件的变化而自动更新，避免重复劳动。

Claims (5)

1.一种汽车眼椭圆及头部包络的模块化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤A：基于CATIA软件的二次开发功能，建立一个能够直观显示设计目标结构的知识工程模板文件，并以AHP点、H点和SWC点作为固定输入参数信息；以“TL23”、“A47”、“人体百分位”和“离合踏板状态”作为可变参数信息；以“H30”、“W20”、“L6”、“L1”、“H8”、“β”、“t”、“眼椭圆X轴长”、“眼椭圆Y轴长”、“眼椭圆Z轴长”、“Xh”、“Zh”、“头包X轴长”、“头包Y轴长”和“头包Z轴长”作为中间参数；以左右眼椭圆、左右眼椭圆中心点和头部包络作为输出参数信息，在知识工程模板文件中建立输入参数信息到中间参数信息到输出参数信息之间的对应关系并实现自动换算关联；获得汽车眼椭圆及头部包络智能化设计模板；

步骤B：在CATIA软件中调用A步骤建立的汽车眼椭圆及头部包络智能化设计模板，根据设计需要输入不同的可变参数信息，知识工程模板自动运行并将计算出的输出参数以图形进行直观显示。

2.如权利要求1所述的汽车眼椭圆及头部包络的模块化设计方法，其特征在于，步骤A具体包括以下步骤：

1） 打开CATIA软件，建立一个能够直观显示设计目标结构的知识工程模板文件，在模板文件中建立水平方向的直角坐标系，所述坐标系为水平方向的直角坐标系，X坐标的方向沿着车辆的长度方向进行设置，Y坐标的方向沿着车辆的宽度方向盘进行设置，Z坐标的方向沿着车辆的高度方向进行设置；然后在坐标系中建立设计基准点：AHP点、H点、SWC点；

2）建立待输入的可变参数：“TL23”、“A47”、“人体百分位”和“离合踏板状态”，根据可变参数取值范围，对步骤2）中的待输入的参数进行赋值；

其中：

“TL23”：是指SgRP到FDH的长度，以范围区分为，“TL23”＞133mm、“TL23”＜133mm或“TL23”=0mm；

“A47”：是指SAE J 1100中定义为驾驶员鞋平面与水平面的夹角，即驾驶员踩油门踏板时与水平面的夹角；取值范围0-90°；

“人体百分位”：人体测量用语，用于确定人体尺寸分布值，人体百分位表示具有某一人体尺寸和小于该尺寸的人占统计对象总人数的百分比； SAE J 941及SAE J 1052中仅针对95、99百分位人体进行定义，即该处的值为95或99；

“离合踏板状态”：多值参数，分为有离合踏板、无离合踏板，计算公式中体现为系数t，生产车辆中含有离合器踏板车辆的百分比确定t值，如果50%或者更多的车辆使用离合器踏板，则t取1，否则取0；

3）制作BOFRP点：根据前述步骤已赋值的AHP点，以及已定义的A47值，做出BOFRP点，BOFRP点到AHP点的间距为203mm，与水平的夹角为A47；

4）建立中间参数“H30”、“W20”、“L6”、“L1”和“H8”；

根据前述步骤中确定的AHP点、H点、SWC点和BOFRP点，按照中间参数的定义，确定中间参数的值；

W20：SAE J 1100中定义为SgRP点Y坐标；

H30：座椅高度，SAE J 1100中规定了尺寸，指SgRP点到AHP点的垂直距离；

H8： SAE J 1100中定义为AHP点Z坐标；

L6：SAE J 1100中定义为BOFRP点到方向盘中心点水平间距；见术语附图6；

L1：SAE J 1100中定义为BOFRP点X坐标；

5）建立中间参数“β”；

根据SAE J 941 4.2条的规定，A类车驾驶员眼椭圆X轴相对于水平面有前倾角度β，等式1：β=12deg；

根据SAE J1052 4.1的规定，A类车驾驶员头部包络有前倾角度β，其值与TL23相关；TL23不为0 ，则倾角为12 deg；TL23为0，则无倾角；

应用CATIA知识工程模块的规则方法，将前述步骤中的TL23与β相关联，TL23非0条件下，β=12deg；

6）建立中间参数“t”；并应用知识工程模块的规则方法，采用VB语言建立t值与前述步骤中的“离合踏板状态”参数的对应关系，如果50%或者更多的车辆使用离合器踏板，则t取1，否则t取0；

7）做出参数化的眼椭圆中心点：

参考等式2、3、4、5：

Xc=L1+664+0.587(L6)-0.176(H30)-12.5t （2）

Ycl=W20-32.5 （3）

Ycr=W20+32.5 （4）

Zc=H8+638+H30 （5）；

其中左侧眼椭圆中心点的三坐标为Xc、Ycl、Zc分别为等式2、等式3、等式5的值，右侧眼椭圆中心点的三坐标为Xc、Ycr、Zc方便为等式2、等式4、等式5的值，在等式中代入前述步骤已得到的值计算，获得眼椭圆中心点坐标值；

8）建立中间参数：“眼椭圆X轴长”、“眼椭圆Y轴长”和“眼椭圆Z轴长”；

按照标准SAE J941中4.1条表1的规定，应用知识工程模块的规则方法，采用VB语言编辑眼椭圆轴长选择规则，将已建立的“TL23”、 “人体百分位”与“眼椭圆X轴长”、“眼椭圆Y轴长”和“眼椭圆Z轴长”这三个参数关联，使得“眼椭圆X轴长”、“眼椭圆Y轴长”和“眼椭圆Z轴长”三个参数就根据“TL23”和“人体百分位”有了相应的值；

9）制作眼椭圆三坐标轴；

以步骤7中得到的左侧眼椭圆中心点为原点，以步骤8中的“眼椭圆X轴长”、“眼椭圆Y轴长”、“眼椭圆Z轴长”三个参数，做出左侧眼椭圆X轴、Y轴、Z轴，其中X轴和水平面的夹角为β；

10）根据步骤9）中的眼椭圆Z轴的长度，以左侧眼椭圆中心点为中心做球面并命名为球面1；

11） 根据步骤10）中的球面1，以左侧眼椭圆中心点为原点，以步骤9）中的眼椭圆三个坐标轴，用CATIA软件的仿射命令，做出左侧眼椭圆曲面；

12） 将步骤（11）中的左侧眼椭圆曲面，采用点到点平移的方式，将左侧眼椭圆曲面从左侧眼椭圆中心点平移到右侧眼椭圆中心点，得到右侧眼椭圆曲面；

13）制作眼椭圆质心点：眼椭圆质心点为左右眼椭圆中心点的中点；根据步骤8中得到的左右两个眼椭圆中心点，做出位于二者之间的质心点；该点是头部包络椭圆体的质心点的基准点；

14）建立中间参数：“Xh”、“Zh”；

按照SAE J 1052 7.1条表4的规定，应用知识工程模块的规则方法，采用VB语言编辑头部包络质心点偏移规则，将表中TL23不同范围下对应的值赋给“Xh”和“Zh”；

15） 以步骤14）中的眼椭圆质心点为参考点，以三坐标参考点法制作头部包络椭圆体质心点，该点X值为“Xh”，Y值为0，Z值为“Zh”；

16）建立中间参数：“头包X轴长”、“头包Y轴长”和“头包Z轴长”；

按照SAE J1052 6.1条表1的规定，应用知识工程模块的规则方法，采用VB语言编辑头部包络轴长规则，将步骤2中建立的“TL23”、 “人体百分位”、与“头包X轴长”、“头包Y轴长”、“头包Z轴长”这三个参数关联，使得“头包X轴长”、“头包Y轴长”、“头包Z轴长”三个参数就根据“TL23”和“人体百分位”有了相应的值；

17）制作头部包络X轴、Y轴、Z轴；

以步骤15中得到的头部包络质心点为原点，以步骤16中的“头包X轴长”、“头包Y轴长”和“头包Z轴长”三个参数为长度值，做出头部包络的X轴、Y轴、Z轴；其中头部包络的X轴和水平面的夹角为β；

18） 根据步骤17）中得到的头部包络Z轴，以步骤15）中得到的头部包络质心点为圆点做圆球；

19） 将步骤18）中的圆球，以步骤17）中的头部包络X轴、Y轴、Z轴为参考，用CATIA软件的仿射命令，制得一个完整的椭圆球体；

20） 将步骤19）中的椭圆球体，以步骤17）中得到的头部包络X轴与Y轴所形成的平面分割为上下两半球体，舍弃下半球体，保留上半球体；

21） 将步骤20）中的上半球体，以步骤17）中得到的头部包络X轴与Z轴所形成的平面分割为左右两半曲面，将外侧的半个曲面向Y轴负方向偏移23mm,未偏移的曲面和向外偏移23mm的曲面中间做拼接曲面，将未偏移的曲面、外偏移23mm的曲面以及二者的拼接曲面拟合成一个整体曲面，即得到参数化的头部包络；

22） 应用“插入-知识工程模板-用户特征”命令，将上述步骤1）到21）的过程制作成汽车眼椭圆及头部包络智能化设计模板并保存为part文件，供后续调用。

3.如权利要求2所述的汽车眼椭圆及头部包络的模块化设计方法，其特征在于，步骤1）中，设计基准点数据来自具体车辆设计项目的前期设计方案。

4.如权利要求2所述的汽车眼椭圆及头部包络的模块化设计方法，其特征在于，对步骤2）中的可变参数赋值时在取值范围内取任意值进行赋值。

5.如权利要求1所述的汽车眼椭圆及头部包络的模块化设计方法，其特征在于，步骤B具体包括以下步骤：

23）在CATIA软件，在工具条上通过“插入-从选择实例化”命令，切换到步骤22中的汽车眼椭圆及头部包络智能化设计模板part文件，点选目录树，根据窗口提示，将需要设计的AHP点、H点、SWC点与模板中的AHP点、H点、SWC点配对，确认无误后结束调用；

24）步骤23中的part文件目录树上生成模板的应用结构树，3D数据窗口中显示出了左右眼椭圆、左右眼椭圆中心点和头部包络，打开结构树，修改参数“TL23”、“A47”、“人体百分位”和“离合踏板状态”符合新车型项目的需求，则左右眼椭圆、左右眼椭圆中心点和头部包络随之更新，即可得同步显示出所对应的眼椭圆、眼椭圆中心点和头部包络。

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