汽车后视镜曲率设计分析
汽车视野分析操作手册(法规、人机)
图 6 A 柱水平截面示意图
图 7 双目障碍角测量示意图
F. 每根 A 柱双目障碍角不得超过 6°。若两柱相对汽车纵向铅垂面是对称的，则右柱不需要
再测量。另：若 A 柱双目障碍角小于 3°为最佳（此为经验值）。
3. 按 SAEJ1050 的要求校核 A 柱障碍角
A. 按 SAEJ941-1997 的要求，根据 R 点坐标、驾驶员靠背角度和座椅水平调节范围做出 P 点和
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图 13
3. 侧儿童视野
图 14
侧儿童视野与前方儿童视野类似，是指驾驶员在正常位置能看到在乘客侧车辆外的直径为
30cm，高度为 1m 的圆柱体，如图 15 所示。
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七、B 柱障碍角和视角分析
图 15
1. 输入条件
驾驶员 R 点、靠背角、座椅行程（驾驶员眼椭圆及眼点）和左右两侧 B 柱处所有相关数据
D. 在基准平面内将 E4L 及 E4R 绕 P4 点向右侧旋转 45°得 E4L’及 E4R’；
E. 过 E4R’点向+X 方向 51mm 得 A 点，向-X 方向 102mm 得 B 点；
F. 过 A 点作 S4 截面后侧（+X 方向）的切线，过 B 点作 S4 截面前侧（-X 方向）的切线，两条
线绕 P2 旋转，使左眼视线与 A 柱的 S3 截面外侧的相切，从 E3 向左 A 柱的 S3 截面内侧作
切线得左眼视线，左眼视线与右眼视线所成的平面视野角度即为非驾驶（右）侧的 A 柱双
目障碍角（参考图 8）。
Hale Waihona Puke E. 按照 FORD 的 WCR (world customer requirement) Trustmark（用户信任度）标准，所得
汽车-某车外后视镜视野法规校核报告
编号：技术分析报告外后视镜视野法规校核编制:审核:批准:一、目的为了某车改型项目的顺利展开，指导工程结构在满足法规的基础上进行设计，对改型汽车的外后视镜视野进行校核。
二、参考标准/规范GB 15084-XXXX 《机动车辆间接视野的性能和安装要求》（代替GB 15084-2006）ECE R46《关于批准后视镜和后视镜的安装方面机动车辆的统一规定》三、分析内容国标与欧标要求一致，仅对国标进行校核。
（1）外后视镜及安装法规要求1、所有的后视镜均能调节。
2、尺寸要求：对M1和N1类汽车的Ⅲ类外后视镜，必须能在其反射面上绘出一个高度为40mm，底边长为a的矩形，和与该矩形的高平行的70mm长的线段。
a计算公式为式中r为外后视镜的曲率半径，对于Ⅲ类外后视镜，其反射面的曲率半径r不得小于1200mm。
根据以上标准规定，A23目前的外后视镜曲率半径为1400mm，经验证其反射面上可以绘出高为40mm，底边长为76mm的矩形和与该矩形的高平行的70mm长的线段。
3、位置要求：在确定车辆驾驶员一侧外后视镜的位置时，应保证车辆垂直纵向中间平面与通过后视镜中心和连接驾驶员两眼点65mm线段中心的平面之间的夹角不大于55°。
当车辆处于最大设计满载质量条件下，如果某个外后视镜的下端距离地面的高度不足1800mm，那么该后视镜不得超过车辆总宽（测量时，取下后视镜）250mm以上。
4、视野要求：驾驶员一侧的外后视镜：驾驶员至少能看到4000mm宽、由平行于车辆垂直纵向中间平面并且通过驾驶员一侧车辆最远点的平面所界定，并延伸至驾驶员眼点后方20000mm的、平坦道路的水平部分。
同时，驾驶员必须能够看到从通过驾驶员两眼点的垂直后方4000mm的点开始、宽1000mm、由平行于车辆垂直纵向中间平面并通过车辆最远点的平面所限定的路面。
（见图1）乘员一侧的外后视镜：驾驶员至少能看到4000mm宽、由平行于车辆垂直纵向中间平面并且通过驾驶员一侧车辆最远点的平面所界定，并延伸至驾驶员眼点后方20000mm的、平坦道路的水平部分。
外后视镜总成设计规范
第四章外后视镜总成设计规范绪论外后视镜总成是一种在规定的视野内，映出汽车后方清晰图象的装置（但不包括潜望镜这类复杂的光学系统）。
也是构成外部造型的重要部件。
主要包括外后视镜镜体和外后视镜镜杆总成两大部分组成，后视镜杆总成又分为后视镜支座与后视镜杆两部分。
其主要功能有以下几点：1、驾驶员能够清晰看见并判断汽车后方的情况，及时的、正确的做出反应；2、对整个驾驶室的外观有一定的影响，例如东风之星系列的镀铬外后视镜已经成为东风之星的卖点之一。
鉴于外后视镜的组成和功能对整车的影响，以及在以往的外后视镜总成的设计与生产、运输、装配、调试、运用当中存在和出现的问题，本规范将针对N2类车型，分别对外后视镜镜体和镜杆总成（镜杆和支座）的零件设计，以及三者之间的相互配合、装配、功能进行规范描述。
全文分成后视镜镜体、镜杆总成、注意事项进行描述。
涉及的标准有：GB 15084-1994 汽车后视镜的性能和安装要求GB/T 15089-1994 机动车辆分类GB 11552-1999 轿车内部凸出物GB 11614-1999 浮法玻璃QC/T 625-1999 汽车用涂镀层和化学处理层QC/T 484-1999 汽车油漆涂层第一节 后视镜镜体一、材料与技术要求后视镜镜体主要由壳体、镜面和固定盖板等部分组成，壳体部分要求质轻、牢固，所以材料采用工程塑料，例如：MPP2、ABS等；镜面要求质轻、耐腐蚀、抗缓冲性等等，所以材料大多采用浮法玻璃，执行标准GB 11614-1999 ；固定盖板要求一般，所以材料大多采用为08AL或其它金属，实行标准GB13237-1991。
技术要求：1、镜体外表面采用的花纹、颜色按标准色板，例如花纹编码：GO40颜色编码：C040；2、镜面厚度一般在2～3mm；N2类车要求曲率半径≥1800mm3、镜体外表面不能出现任何涉及厂家的商标、厂名等其它与东风无关的标识，必须在合适的可见部位注明零件号、材料、厂家代码、生产日期等内容。
QCT531-2001汽车后视镜
QC T 531-2001 汽车后视镜、/. —前言中华人民共和国汽车行业标准汽车后视QC/T 531-2001代替QC/T 531-1999QC/T 532-19991 范畴本标准规定了汽车后视镜的定义、要求、试验方法、检验规则、标志和包装等。
本标准适用于安装在M 和N 类汽车内的后视镜。
2 引用标准下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。
本标准出版时，所示版本均为有效。
所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。
GB 15084-1994 汽车后视镜的性能和安装要求GB/T 15089-1994 机动车辆分类GB 11614-1999浮法玻璃GB 11552-1999轿车内部凸出物QC/T 625-1999汽车用涂镀层和化学处理层、QC/T 484-1999汽车油漆涂层3 定义本标准采纳下列定义：3.1 后视镜一种能在规定的视野内，映出汽车后方清晰图像的装置（但不包括潜望镜这类复杂的光学系统）。
一样由镜片、保持件、方向调剂件、支架等组成。
3.1.1内后视镜装在汽车车身内部的后视镜。
3.1.2外后视镜装在汽车车身外部的后视镜。
3.1.3监视镜装在汽车车身外部，用于监视汽车下方或周围情形的后视镜3.2平面镜是指反射表面为平面的镜子。
3.3凸面镜是指反射表面为球面或非球面的曲面镜。
3.4反射率可变后视镜是指夜间行驶受到跟随车辆前照灯的眩目阻碍时，可降低反射率的防眩后视镜。
棱镜也属于此类。
4 要求4.1 后视镜应易于调剂，井能将镜子保持在正常使用方向。
在正常使用状态时，各部件不得有尖锐凸出物。
4.2 一样要求后视镜的保持件、支架等零部件需进行防眩目处理。
4.2.1 后视镜的支架应能使其安装并保持在正常使用位置，必要时，应装有撞击缓冲机构。
4.2.2 反射率可变后视镜应具有在白天与夜间转换反射率的机构。
4.2.3 后视镜所用玻璃必须符合GB 11614 中制镜级的要求。
球面镜成像规律的实际应用
球面镜成像规律的实际应用 球面镜是一种镜面呈球面形状的光学器件，根据其形状和曲率的不同，可以分为凸面镜和凹面镜。凸面镜在中心部位凸起，而凹面镜则呈现中心部位凹陷的形态。球面镜成像规律是研究球面镜成像过程中的定量关系，具有广泛的应用价值。本文将介绍球面镜成像规律的实际应用。
一、汽车外后视镜 汽车外后视镜是凸面镜的实际应用之一。凸面镜具有放大缩小的作用，通过适当选择凸面镜的曲率，可以使驾驶人在行驶过程中更好地观察到后方的交通状况。通过球面镜成像规律中的物方焦距和像方焦距的关系，设计出适合的凸面镜形状，以达到更好的视野效果。
二、摄影与照相 摄影和照相中也广泛使用了球面镜成像规律。照相机中的镜头就是一块拥有球面形状的玻璃片，通过球面镜成像规律中的物像位置关系，可以形成清晰的图像。摄影师可以根据物距、像距和焦距之间的关系，调整相机的焦距，使得拍摄到的图像达到更好的效果。
三、眼镜 眼镜也可以使用球面镜成像规律来设计。近视眼需要通过凹面镜来使光线发生偏折，使图像在视网膜上形成清晰的像。而远视眼则需要通过凸面镜来使光线发生偏折，同样可以形成清晰的像。根据球面镜成像规律中的物像位置关系，眼镜的设计师可以根据患者的不同情况，确定眼镜的曲率和度数，帮助患者获得更好的视力。
四、望远镜和显微镜 望远镜和显微镜也是球面镜成像规律的实际应用之一。通过合理设计凸透镜和凹透镜的组合，根据球面镜成像规律中的物像位置关系，可以实现物体的放大，并观察到更加详细的细节。
五、观察镜和化妆镜 观察镜和化妆镜也使用了球面镜成像规律的实际应用。这些镜子多为凸面镜，通过调整镜子的曲率和曲率半径，可以使镜子的放大倍数达到不同需求，方便人们观察和化妆。
六、天文学望远镜 天文学望远镜是球面镜成像规律最重要的应用之一。望远镜的主镜是一个非常大的凹面镜，通过球面镜成像规律中的物像位置关系，可以聚集远处的星光，并通过目镜或者相机来观察天体。根据球面镜成像规律，天文学家可以确定望远镜的设计参数，以满足观测需求。
汽车法规校核(内外后视镜视野校核)
(2) 以95% 2-D眼椭圆的主视图为平面基准，建立草图。
(3) 将后视镜的中心点和轮廓线投影在草图上。
(4) 以后视镜的中心点为圆心做外切于较远眼椭圆的圆弧，其切点为E1’。
(5) 将点E1’向Y方向平移到另外一个眼椭圆的相应位置，得到点E2’ (E1’与E2’相距64.6mm)。
(6) 以线段E1’E2’的中心点为端点，向后做长度为98mm的直线，此直线的另一个端点为点P。
4.3 校核方法
4 –内外后视镜校核
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4.3.1. 后视镜可调 此部分校核可根据后视镜功能定义来确定是否具有可调功能。
4.3.2. 后视镜镜面尺寸 ➢GB & ECE 1. 圆角半径的校核 (内外后视镜相同)： 要求镜面框架圆角半径不小于2.5mm (图4-3) 。
Section 01-01 01
注：本指南仅适用于乘用车。
4.2.1. 后视镜可调性
➢ GB与ECE要求相同：后视镜必须可调； ➢ FMVSS：后视镜必须能水平和垂直方向调节。
4.2.2. 后视镜镜面尺寸
1. 内后视镜 ➢ GB与ECE要求相同，要求如下：
(1) 后视镜镜面边框圆角半径≥2.5mm，若镜面超出边框，则镜面边缘导角半径≥2.5mm； (2) 能在反射面上绘出a为底边，高为40mm的矩形：a = 190/(1000/r +1) (r定义见表4-1)； ➢ FMVSS：无规定。
r=90mm
α L2
r=70mm
L1 中间眼点
图4-8
图4-9
➢ GB
如果后视镜转轴距离三角块外表面距离≤ 90mm，则满足GB。如图4-9 (蓝色圆柱) 所示，此状态 不满足GB要求。
DFMEA分析
4
电机选择不合理
XX系统潜在失效模式与影响分析 设计 FMEA
FMEA 号： DFMEA.M9220-
准备人员： FMEA 日期：
、丁伟、刘群艳、阮哲达、姜静、施勤辉。
发生率 探测度 RPN
防止控制
探测控制
推荐的行动
责任与目标完成 时间
根据GB15084-2013规定选择曲 率半径：1．主镜面 /SR1200+300。2．广角镜面 /SR300+50。3.前下视镜 /SR300+50。4.起步镜
7 2 2 28 7 2 2 28
镜面变形
驾驶员看后视野时 不清晰
7
●
镜面反射率选择错 误
驾驶员看后视野时 感觉不舒服
7
● 镜面烤弯变形
要求无未预期 的风噪
风噪过大或难听
用户感觉刺耳不舒 适
3
外形造型不好或镜 壳与背盖间隙过大
后视镜应耐腐 后视镜内金属件锈 后视镜内部零件外
蚀
蚀
观不良
2
在高温作用下，后 后视镜功能减弱或
视镜零部件（如塑 丧失（如镜面移位 料件、电机等）产 、不可调节/折叠
镜杆应与镜臂 镜杆和镜臂配合和 背盖，主镜和广角
牢固连接
设计数据不符。 镜，镜头与镜臂之
6
间的配合间隙不能
满足要求。
镜杆和镜臂配合设 计不合理
后视镜镜头能 可靠折叠且折 叠力适中
折叠力过大：有外
镜头折叠力过大或 力撞击时不易折
过小
叠；折叠力过小：
行车时易抖动
7
下支座定位柱弹簧 ● 工作压力过大或过
小
镜头反复折叠后有 空程或折叠力明显 下降，行车时镜头 易抖动
GB 15084——后视镜及安装解析
2 本标准与ECE R46的主要区别是：考虑到人口平均身高因素，将原法规中“2 m” 修改为本标准的“1800 mm”；删除了与认证有关的内容
离地高度在1800 mm以下时应进行撞击试验 如果底边高度小于1800 mm，则单侧外伸量不得大于200 mm 对于Ⅴ类后视镜，其部件或支架高度不得小于1800 mm
4 补盲外后视镜（ Ⅴ类） 7.5.5条
1m
1.25 m
＜1 m
1.25 m
1m 0.2 m
1m 0.2 m
五、一般要求
1 所有的后视镜均能调节 2 反射面的边缘必须包于保护框架(如支架等)内，其周边上所有点的C值不得小于2.5 mm。 3 后视镜撞击试验后，将后视镜安装在水平面上，用直径为165 mm的球型触及内后视镜 可接触到的部位，用直径100 mm的球型触及外后视镜可接触到的部位，所有可接触部位 பைடு நூலகம்括与支撑架相连接零件的部位（在任何调节位置上），其曲率半径均不得小于2.5 mm。
对于后视镜的连接件，若其位置处于离地面高度小于2 m而突出不超过车辆的总宽度也可以免除规定的试验，测量是在最低的后视 镜连接件垂直横切面或该平面伸出部分大于总宽度的任何点上进行的。
——在这种情况下应提供连接件在车辆上安装位置条件的说明
4 对不进行撞击试验的后视镜，应在支架臂上标明1800 mm标识，在试验报告中还应注明 该结果
例外：对于后视镜上直径或最大对角线小于12 mm的固定孔或凹座边缘，若已经过圆滑处理则可不必满足此条要求。
4 连接件的设计应保证后视镜顺着撞击方向偏移的转动轴或旋转中心，或两者之一为轴 线所作的半径为50 mm的圆柱体至少应切到连接件所连接的表面部分。
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汽车后视镜曲率设计分析
作者：郭楚宁李益涵
来源：《卷宗》2017年第22期
摘要：汽车安全主要依靠司机视觉，汽车后视镜视野也称间接视野，是指驾驶员通过后视镜间接观察到车周围景物的范围，所以后视镜曲率选取至关重要，既要保证视野足够大、盲区少，又要减少畸变，以免司机对行车距离产生误判。
本研究主要针对后视镜视野与畸变的现象对后视镜曲率与尺寸分布进行优化设计。
初次建模为竖直面，即平面与圆柱面的拼接，经计算其不符合视野要求；经改进，采用双曲率球面镜，在不超过行业标准的畸变率时，使视野最大化。
1 问题提出
在外后视镜的设计过程中，镜片尺寸以及摆放位置直接影响法规要求的视野范围以及驾驶员的使用感知。
1研究出一种大视野、低失真的后视镜将能大大降低交通事故的发生率，对减少交通事故带来的生命、财产损失有重要社会价值。
本次建模的目标是：
1）设计镜面满足国家标准
2）以实际中某品牌SUV车型尺寸为基础，图像的畸变不能超过行业标准
3）在满足以上两个条件时，使视野范围最大
2 符号说明与初始条件
2.1 符号说明
如右图所示，双曲率后视镜参数有：
大曲率半径R1
小曲率半径R2
曲率分界线位置a
后视镜总宽度Lb，总高度Hb，厚度Bb
眼点位置距后视镜位置坐标（Ls，Bs，Hs）
2.2 初始条件
根据所查车型数据，选定部分参数值：
Lb： 240mm
Bb： 190mm
Hb： 130mm
Ls： -400mm
Bs： -200mm
Hs： 90mm
3 模型分析
3.1 模型条件
本文首先考虑了将凸面镜和平面镜组合的方式，如下图1所示，但是由于眼点到后视镜有一段距离与夹角，故在视野与汽车车身之间存在一定死角，对驾驶员来说难以准确捕捉汽车后方的信息，存在一定的安全隐患。
所以，我们又改进了最初的方案，将平面镜改为一个曲率半径较大，近似于平面镜的凸面镜，这样就增大了视角范围，能保证刚好涵盖了死角，又不至于图像的畸变过大。
对于汽车视野的影响因素较多，为了简化数学模型，便于对问题的研究和说明，考虑一般的情况，我们针对实际问题做出了一下的一些合理的假设：
1.假设驾驶员身高170cm，当人坐在驾驶座位上时，眼点距离座位的垂直距离为90cm；
2.假设车速为50km/h，安全距离为50m；
3.一个车道的宽度为3m。
3.2 模型思路
基于以上假设，我们先做了以下的一个简单地数学模型，以两个相切圆柱面的为两个变曲率的镜面来做一维的优化设计和计算，由于国家对后视镜要求能够使驾驶员看到车身周围附近的一些信息，所以要在以上凸面镜+平面镜的基础上进行进一步的改进，以期达到在视野增大的同时能够解决视觉死角的问题。
将后视镜分为两部分，靠近车身的部分曲率半径为R1，这一部分的凸面镜投射的主视野区，在主视野区内保证驾驶员能够看清车身周围的信息，即主视野区的一侧边界应该与车身重合，另一侧的视野区保证驾驶员能够看清后方一个安全距离内的车况和旁边一个车道里的车况，主视野里曲率半径R1要大，近似地接近平面镜以减少图像的畸变，使驾驶员能够准确地判断车距。
而在副视野中，则主要以视野为主，能看见视野中的物体即可，不要求准确判断物体离车的距离，当物体进入到主视野中时，驾驶员可以立即做出反应，不会对汽车的正常行驶造成影响。
具体数学建模过程和各参数之间的几何关系如下图中所示：
图中为车身的俯视图，选取左后视镜的右下角P0为坐标原点，以车身纵向为X轴，横向为Y轴建立坐标系，根据所选取的车型和所做的假设，则眼点的坐标为P1（-400，-200），后视镜的长度为Lb=240mm，设两个凸面镜的曲率半径分别为R1、R2，分界线所在位置为
P2，后视镜左边缘为P3点，主视野另一条边界的最远点为P4，取车道宽度为d1=3000mm，安全车距为d2=5000mm，车身长度d3=2400mm，则P4（-7400，3000），设主视野区对应的凸面镜的圆弧夹角为θ1，副视野区对应的凸面镜对应圆弧夹角为θ2，由于数学关系较为复杂，求解和表达式不便于书写和表达，为此，我们将约束关系整理如下：
1.图中红色的为两条法线，凸面镜的圆心即为两条法线的交点；
2.后视镜厚度为Hb=89mm，则R1·（1-cosθ1）≤Hb，R2·（1-cosθ2）≤Hb；
3.后视镜长度为Lb=240mm，则有R1·sinθ1+R2·sinθ2=Lb。
基于以上约束关系，我们在cad绘图软件中利用参数化绘图依次将上述约束加入，然后测量曲率半径R1，R2得R1，R2的大致范围为
R1≥1445mm，R2≥1320mm
设两个不同曲率凸面镜的分界线距离后视镜右侧边缘的距离为a，则有a=R1·sinθ1，R1较小时，a也较小，后视镜整体的视野范围较大，但与此同时也会带来图像畸变率增大的问题，故应该寻求一种能满足主视野内看清车后物体的像并且能够使驾驶员判断清楚物体的距离，而不对汽车的正常行驶构成安全隐患。
为简化模型，我们用了两段圆柱面代替球面进行分析和计算，显然这样会造成在竖直方向上的盲区，导致在竖直方向上的视野满足不了要求。
为了能够较好地表达出图形畸变率的情况，我们对上述一维的优化再次进行改进，将圆柱面改变成曲面，在二维中继续对后视镜的成像情况进行分析。
参考文献
[1] 周博.汽车外后视镜镜片尺寸及位置设计[J].上海汽车，2015，（12）：41-44.DOI：10.3969/j.issn.1007-4554.2015.12.10.
[2] 王卫华.汽车大视野后视镜的理论建模与应用技术研究[D].武汉理工大学，2006.DOI：10.7666/d.y964120.
[3] 刘剑，张文祥，连胜利等.某SUV外后视镜外形尺寸改进分析[J].汽车实用技术，2015，（5）：21-24.DOI：10.3969/j.issn.1671-7988.2015.05.007.。