[發明專利]一種車輛軸荷設計中確定人體質心的方法

有效

• 申請號: 202110876732.7
• 申請日: 2021-07-31
• 公開（公告）號: CN113588290B
• 公開（公告）日: 2023-07-04
• 發明（設計）人: 楊德勝;李堅
• 申請（專利權）人: 重慶長安汽車股份有限公司
• 主分類號: G01M17/007
• 分類號: G01M17/007;G01M1/12
• 代理公司: 重慶華科專利事務所 50123
• 代理人: 康海燕

1.一種車輛軸荷設計中確定人體質心的方法，其特征在于，對三維H點模型裝置進行軀干質心參數化，對三維H點模型裝置軀干部位進行質量質心賦值以獲得隨坐姿變化的人體質心位置；對三維H點模型裝置進行關節角度參數化，以獲得坐姿參數化模型；建立人體質心位置與坐姿的匹配關系，建立三維H點轉置與整車SGRP點的匹配關系，將三維H點模型裝置的質量加載在整車坐標系的設計R點上，獲得整車坐標系下的加載人體質心位置；

具體地，將HPM質心位置簡化成二維坐標關系，對三維H點裝置各關節的基準點和基準線進行二維圖形建模，形成各關節的二維模板，建立三維H點裝置各二維關節模板的關節坐標系；將各關節質心采用坐標轉換方法，在二維模板中確定關節坐標系下的質心坐標；以H點為坐標原點，過H點的鉛垂線為Z軸，朝向肩部為正，坐標軸與整車坐標系的坐標軸平行，建立二維人體模板的人體坐標系；

建立三維H點裝置各二維關節模板的關節坐標系進一步包括：以踝關節鉸接點為坐標原點建立腳坐標系，平行于腳底線為X軸，朝BOF點為正；以踝關節鉸接點為坐標原點建立小腿坐標系，小腿線為X軸，朝向膝關節鉸接點為正；以H點為坐標原點建立大腿坐標系，大腿線為X軸，朝向膝關節鉸接點為正；以H點為坐標原點建立軀干坐標系，軀干線為X軸，朝向肩部為正。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，建立任意坐姿與人體質心的匹配關系包括：將三維H點裝置模型各軀干質心按坐姿匹配，各軀干角度按坐姿進行匹配，在多個不同坐姿高度上，人體質心與相應的坐姿高度相互匹配，質心位置與坐姿高度匹配關系是可變的函數關系。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在二維模板中確定關節坐標系下的質心坐標進一步包括：按照人體關節鉸接點，對各關節二維模板進行約束，形成二維人體模板，其中，將腳二維模板和小腿二維模板的踝關節鉸接點相合約束，腳底線和小腿線夾角為踝關節角；將小腿二維模板和大腿二維模板的膝關節鉸接點相合約束，小腿線和大腿線夾角為膝關節角；將大腿二維模板和軀干二維模板的H點鉸接點相合約束，大腿線和軀干線夾角為臀關節角；軀干線與過H點鉸接點的鉛垂線的夾角為靠背角。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，測量單元測量各關節模板的質心相對于人體坐標系的X、Z坐標值，根據如下力矩公式求得HPM質心相對H點的坐標：

其中，X_HPM、Z_HPM分別表示HPM的質心相對于H點的X、Z坐標，M_i為各關節的二維模板的質量，i＝foot，leg，thigh，torso分別表示二維模板的腳，小腿，大腿，軀干質量，X_i、Z_i為各關節的二維模板的質心X、Z坐標，i＝foot，leg，thigh，torso分別表示二維模板的腳，小腿，大腿，軀干質心。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，區分前排乘員和后排乘員位置，將二維人體模板的踝關節角和靠背角按照不同乘坐位置的設計角度進行固定，在坐高舒適范圍內，以預定尺寸為梯度調整坐高約束尺寸。

6.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，根據整車坐標系下R點坐標(X_R,Y_R,Z_R)，得到人體質心坐標(X,Y,Z)為：X＝X_R+X_HPM，Y＝Y_R，Z＝Z_R+Z_HPM，根據R點和坐高參數得到人體質心相對前輪心的X向距離X_G，從而根據力矩平衡原理求出設計車輛的前后軸荷_。