仪表板CAS设计校核_汤灏

10.16638/ki.1671-7988.2016.09.031
仪表板CAS设计校核
汤灏，孙成武
（安徽江淮汽车股份有限公司，安徽合肥230601）
摘要：仪表板系统的设计包括造型CAS校核、结构数据设计及产品验证，文章重点介绍了造型CAS的设计校核,以法规项为首并包括相关标准项及经验指南项，通过对CAS的可行性分析，指导最终的造型冻结，为后期的结构数据制作和产品验证打下基础。

关键词：仪表板；CAS校核；可行性分析
中图分类号：U463.6 文献标识码：A 文章编号：1671-7988 (2016)09-82-04
Design Checking of Dashboard CAS
Tang Hao, Sun Chengwu
（Anhui Jianghuai Automobile Co., Ltd, Anhui Hefei 230601）
Abstract: Dashboard system design include CAS checking 3D data product and product verification, This article introduced CAS checking significantly, request from regulations were primary goal, also there were request from standard and experience guide.The style would be not changed with CAS feasibility checking which could be useful to 3D data and product verification.
Keywords: Dashboard; CAS checking; feasibility checking
CLC NO.: U463.6 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2016)09-82-04
前言
随着人们生活水平的日益提高，以及对审美、个性要求的提高，汽车内饰的重要性越来越高，汽车内饰设计已经成为整车开发不可或缺的主要组成部分。

仪表板系统是内饰很重要、也是结构和制造工艺最复杂的部件之一，它直接面对驾驶员或者乘员，与座椅、安全气囊等一起保护着车内人员的安全，是车厢内最吸引人注目的部分，直接影响驾乘人员对内饰的评价。

因此，仪表板的设计不仅要满足造型、质感和舒适性的要求，更重要的是要具有一定的刚度和强度以保障乘员在发生交通事故时不被伤害。

仪表板系统是非常独特，它是集安全性、功能性、舒适性与装饰性于一身的部件，它位于前排座椅和前挡风玻璃之间。

车上的各种驾驶仪表、操控踏板、控制开关、空调、音响娱乐系统、安全气囊等附件通常都是安装在仪表板管梁和仪表板本体上。

1、产品设计
1.1 设计流程
图1 仪表板设计流程图
作者简介：汤灏（1992-），男，助理工程师，就职于安徽江淮汽车股份有限公司。

主要从事内饰设计和仪表板设计。

汽车实用技术
83 2016年第9期
仪表板的设计是汽车正向设计的典型，需经过造型、可行性分析、结构数据至最终产品，其设计的校核包括外观造型认可、法规布置校核及工程可行性分析，具体的设计流程如图1所示。

1.2 法规及安全要求
1.2.1 碰撞性能
需要满足GB 11552和ECE R21要求，关键影响因素：PAB布置位置和PAB支架刚度，如图2所示。

图2 头碰区域
建议：PAB最好布置在头碰区域之外；
PAB安装支架刚度合理，在头碰过程中能有效吸能。

头部碰撞过程中: 3ms 加速度小于80G。

1.2.2 刚度分析
表1 刚度设计要求
如上表1所示，刚度测试的6个点力的大小以及变形量要求（可按实际结构多取点）。

1.2.3 除霜分析
首先依据GB 11552确定前风挡的A区，B区及A’区，见图3。

图3 前风挡除霜示意图
风窗玻璃除霜要求
（1）试验开始后20min，A区域有80%已完成除霜；
（2）试验开始后25min，A’区域有80%已完成除霜；
（3）试验开始后40min，B区域有95%已完成除霜。

风窗玻璃除雾要求
（1）试验开始后10min，A区域有90%已完成除雾；
（2）试验开始后10min，B区域有80%已完成除雾。

1.3 外观要求
仪表板处于汽车内饰中最显著的位置，其造型特点对汽车整个内饰的美观起着举足轻重的作用。

外观一般需要遵循造型输入要求，设计阶段原则上不得有暴露在视野范围内的可见钣金以及其他内部结构；不允许有直接暴露在乘员视野内的非造型缝隙；不得有看穿情况；零件的浇口和分型线不得外露并尽量不要使分型线跨圆角。

通常情况需要注意的地方有：
（1）仪表板侧面与A柱下护板搭接处应避免老鼠洞，不得暴露钣金；
（2）手套箱外盖板及室内电器盒盖板与IP本体之间缝隙，不得暴露在乘员视野范围以内；
（3）前除霜格栅及海绵条，不得暴露在乘员视野范围以内；
（4）方向管柱在最下位置时，仪表板内部不能被看穿；
（5）车门打开时，人在车外，仪表板最下边缘要能够遮挡HV AC等内部机构；
（6）手套箱打开时，仪表板内部不能被看穿。

1.4 成本要求
除造型要求的特殊表面处理工艺对成本影响之外，工程对成本的控制主要在材料、重量。

图4 成本简析图
1.5 布置要求
1.5.1 驾驶员手触及范围
（1）驾驶员满手掌握物手型
图5 驾驶员满手掌握物手型操作区域检查
汤灏等：仪表板CAS设计校核84 2016年第9期
由图5所示，需要驾驶员采用满掌操作的换挡手柄等部件应位于该区域内。

（2）驾驶员三手指抓取手型
图6 驾驶员三手指抓取手型操作区域检查
由图6可见，旋钮类开关应在三手指抓取区域范围之内。

（3）驾驶员手指伸开手型
图7 驾驶员手指伸开手型下的操作区域检查
由图7所示，需要驾驶员采用单指操作的按键、触控屏幕等应位于该区域内。

1.5.2 组合仪表相关的校核
（1）视野校核
图8 组合仪表视野校核结果
由图8所示为方向盘视野遮挡在组合仪表区域的投影，要求仪表上所有的显示数字和功能符号均必须能被驾驶员观察到。

（2）组合仪表在前风挡投影
图9 组合仪表前风挡投影校核结果
如图9所示，组合仪表在前风挡玻璃上的投影完全被组合仪表罩的投影遮挡，即组合仪表不会在前风挡玻璃上形成投影，因此不会对驾驶员观察前方路况造成干扰。

（3）组合仪表在侧窗玻璃投影
图10 组合仪表在侧窗玻璃投影
如图10所示，组合仪表在侧窗的投影应与外后视镜观察区域完全错开。

（4）组合仪表的透盖反光校核
图11 组合仪表光反射校核
如图11所示，透过前风窗且经过合仪表透盖反射的光线没有进入驾驶员视野，满足要求。

（此处使用三个眼椭圆中心点和一个国标眼点校核）。

（5）组合仪表的阳光直射校核
图12 组合仪表阳光直射校核
如图12所示，透过前风窗射入的光线完全应被仪表罩及炮筒遮挡，不能照射到仪表盘的显示部分。

1.5.3 膝部空间的校核
（1）仪表板断面设计应保留出足够的膝部空间，膝盖中心与断面的距离大于120mm。

（2）驾驶员正常驾驶时，腿部与副仪表台间隙应满足不小于10mm的最小值要求，即副仪表台不影响驾驶员正常驾驶。

1.5.4 方向盘操作空间的校核
图13 方向盘操作空间校核
汽车实用技术
85 2016年第9期
如图13所示，方向盘设计位置时（方向盘上下调节中间位置、长度调节最短位置），与仪表板帽沿之间的距离应满足不小于80mm的间隙要求。

1.5.5 选换档操作空间校核
图14 选换档手柄操作空间校核
如图14所示，当选换档手柄位于最前位置时，选换档手柄与中控面板之间距离应满足手柄操作空间不小于45mm的要求。

2、总结
仪表板设计包括造型CAS校核、结构数据设计和产品验证，而仪表板的CAS校核是整个仪表板总成设计的基础，其校核以法规项为首，其次是标准规定项，最后是经验指导项；后期的结构数据设计及产品验证均是在CAS校核分析的结果下进行，因此仪表板的CAS校核非常重要。

参考文献
[1] 张志军,叶阳.汽车内饰设计概论[M]人民交通出版社,2008.9.
[2] 曹渡.汽车内外饰设计与实战[M].机械工业出版社,2011.1.
（上接第81页）
从图中可见最小安全系数为1.24，在键槽部位，满足大于1.1的标准。

图8 皮带轮内圈的最大主应力云图——加载最大扭矩及轴向力
图9 皮带轮轮毂的最小安全系数——加载扭矩及轴向力3、结论
静强度计算显示：加载皮带力工况，以及加载曲轴轴向力和最大扭矩工况下，最大主应力小于材料的拉伸极限，最小主应力绝对值小于材料压缩极限。

（由螺栓预紧力导致的接触面上的压力，以及平键过盈配合导致的拉伸力不予考虑）加载皮带力工况的疲劳计算显示：最小疲劳安全系数为1.18，出现在键槽位置，满足大于1.1的标准。

加载扭矩及轴向力工况的疲劳计算显示：最小疲劳安全系数为1.24，出现在键槽位置，满足大于1.1的标准。

通过有限元计算，结果显示该减震皮带轮满足各项评价指标，因此能够满足设计使用要求。

参考文献
[1] 周龙保.内燃机学[M].北京:机械工业出版社.1998,10.
[2] 韦莹. 9L210柴油机曲轴强度计算及疲劳分析[J]内燃机与配件,
2015(05).。