支持复用的汽车外观造型设计系统研究与实践

计算机辅助汽车外观造型设计领域的构件复用率低、智能化程度不高等问题引起了越来越多研究者的关注。为解决此问题，该文提出了新颖的支持复用的汽车外观造型设计系统的设计思想，根据该系统的特点，对汽车构件的设计、存储以及构件库的组织、结构与管理使用，也进行了初步研究与实践。     

汽车造型中的比例研究

比例作为汽车造型中的特征元素之一,具有直观性和可比性,同时也是比特征线更易被消费者认知和理解的特征元素。本文针对经典的比较和谐的三厢车进行比例规律的研究,试图发掘汽车造型中的比例法则,揭示汽车外观形态和内在结构之间的关系,以指导汽车造型设计和研究。     

汽车方向盘角度传感器检测系统设计

作为汽车动力学稳定性控制系统的重要组成部分,汽车转向角传感器可以用来检测方向盘的转动角度,而方向盘的转动角度是为汽车实现转向幅度提供依据,使汽车按照驾驶员的转向意图行驶,其精度对于行车安全具有重要意义;设计了一种汽车方向盘角度传感器转角检测系统,并利用该系统检测一款角度传感器转角值测量精度;检测系统通过CAN总线驱动角度传感器转动并读回角度传感器的转角数据,再利用Matlab对数据进行分析处理;经过多次实验,实验结果符合要求,证明了该系统能有效解决汽车方向盘角度传感器转角测试问题。     

“双碳”理念下的新能源汽车充电产品造型设计研究

文章基于以“碳达峰”和“碳中和”为目标的发展理念，深入研究了新能源汽车充电服务产品造型设计的相关内容，以此来指导设计实践。分析了新能源汽车充电产品造型设计的含义和意义，以及新能源充电产品造型的影响因素和特征，并着重根据目前充电服务中所运用的充电设备来分析未来充电产品的造型语言和造型设计方向，探索出符合“双碳”背景下的汽车充电产品造型语言和造型外观。该研究可为新能源产业长期、健康发展下多样化汽车充电服务产品造型的研究提供参考。     

汽车曲面参数化造型优化仿真研究北大核心CSCD

对汽车曲面参数化造型进行优化,可提高汽车外观造型优化设计的质量。由于汽车造型曲面参数有多种,如有一个参数发生变化,汽车曲面造型容易发生变化。采用传统的方法对汽车曲面参数化造型设计时,主要通过建立车身曲面数学模型实现的,忽略了曲面参数之间的关联,导致设计误差大的问题。提出采用B样条理论的汽车曲面参数化造型设计方法。首先建立汽车车身曲面数学模型,依据给定的车身曲面型值点和边界条件反求出汽车车身曲面的特征网格点矩阵,其次,计算出汽车车身曲面的所有特征网格顶点,最后利用自由变形技术,将汽车曲面参数三维模型的六面体空间分配到固定的网格参数坐标,通过调整控制点促使模型产生变形效果,有效的实现汽车曲面参数化造型优化设计。仿真结果表明,改进的汽车曲面参数化造型设计方法有效的提升了汽车造型设计的效率。     

基于眼动技术的产品意象认知模型研究及应用

用户与设计师的协同设计是现代设计中的重要研究课题,但基于意象层面的协同设计很少有研究。产品意象认知模型阐明了消费者情感需求与产品造型之间的关系,运用专家访谈、影响汽车外观造型特征的眼部跟踪观察实验、影响产品意象认知的造型特征提取实验、关键造型特征与产品意象认知关系之量化实验等多实验的方法,建立了基于特征匹配的产品意象认知模型。基于该模型,开发了汽车草图设计原型系统,有效实现了用户与设计师汽车草图协同设计。     

水杯曲面造型及逼真渲染过程

随着现代制造业对外观、功能、实用设计等要求的提高,曲线曲面造型越来越被广大工业领域的产品设计所引用,曲线曲面造型设计不仅应用于电子产品外形设计行业、航空航天领域以及汽车零部件业等专业领域,日常生活中也     

掌控的艺术：方向盘的“进化”

小时候,教育告诉我们,方向很重要;长大后,实践告诉我们,方向的确很重要。只是,生活的方向,有的时候显得朦胧,摸不着,也猜不透。汽车的方向,则实实在在。也许是因为这一点,在笔者看来,方向盘是汽车身上最迷人的部位之一,而方向盘的进化,同样是一件很有趣的事！当然,从历史的角度上讲,这也是一件很严谨的事,作为近代汽车的标志性部件,方向盘的进化贯穿了整个汽车文明史。     

掌控的艺术 方向盘的“进化”

正小时候,教育告诉我们,方向很重要;长大后,实践告诉我们,方向的确很重要。只是,生活的方向,有的时候显得朦胧,摸不着,也猜不透。汽车的方向,则实实在在。也许是因为这一点,在笔者看来,方向盘是汽车身上最迷人的部位之一,而方向盘的进化,同样是一件很有趣的事!当然,从历史的角度上讲,这也是一件很严谨的事,作为近代汽车的标志性部件,方向盘的进化贯穿了整个汽车文明史。     

方向盘现象

在第一代汽车替代马车成为主要交通工具的时候，汽车的方向盘常常被司机拉坏。因为司机每次减速都会习惯性地拉方向盘，老习惯一时半会儿改不了。我们把这叫做方向盘现象。在迈向信息社会的过程中，“方向盘现象”值得我们探讨。     

基于STM32单片机的教练车转向轮转角显示仪设计与实现

针对汽车转向轮转向角度把握不好,易造成的车库移位、刮擦、追尾等事故,为帮助驾驶初学者,实时监控汽车转向轮的方向,降低交通事故发生率,开发了基于STM32单片机的汽车转向轮转角显示的系统设计,实现了汽车转向轮转角检测、按键控制、数据显示、WiFi通信、报警提示等功能;实现了汽车转向轮检测角度范围为30～40°,测量精度为1°的指标;如果汽车转向轮转角不在设置阈值范围内,则通过声音报警提示,通过按键调整汽车转向轮转角阈值,通过对系统的测试,测试结果达到最初设计的要求.该套设备可为初学者和教练员教学带来便利,也为驾驶学校教练车装备智能化提供借鉴。     

Effect of drivers' age and push button locations on visual time off road, steering wheel deviation and safety perception

The study examined the effects of manual control locations on two groups of randomly selected young and old drivers in relation to visual time off road, steering wheel deviation and safety perception. Measures of visual time off road, steering wheel deviations and safety perception were performed with young and old drivers during real traffic. The results showed an effect of both driver's age and button location on the dependent variables. Older drivers spent longer visual time off road when pushing the buttons and had larger steering wheel deviations. Moreover, the greater the eccentricity between the normal line of sight and the button locations, the longer the visual time off road and the larger the steering wheel deviations. No interaction effect between button location and age was found with regard to visual time off road. Button location had an effect on perceived safety: the further away from the normal line of sight the lower the rating.     

汽车驾驶模拟器转向盘回正系统设计

在汽车驾驶模拟器的研发中,对于转向盘回正系统的模拟,可以增强驾驶员操作时的触感,使交通安全实验数据更加可靠.从转向盘回正力矩数学模型研究出发,采用直流力矩电机作为模拟系统中回正力矩的生成部件,设计了整个转向盘回正模拟系统的组成,提出了相应的控制策略.     

一种方向盘上操作手数目检测算法

提出一种基于机器视觉检测方向盘上操作手数目的方法。首先确定图像中方向盘的位置,计算方向盘在椭圆区域的尺寸参数,进而获得方向盘椭圆形中心线上点的坐标,以此坐标点为中心截取30×60大小的窗口为感兴趣区域,并将截取的感兴趣区域倾斜角度作归一化处理。归一化之后的感兴趣区域经直方图均衡化和二值化等预处理操作后,利用双阈值判定法判断单一感兴趣区域中是否有类似手形存在,再以特定步长沿椭圆中心线按逆时针方向搜索全方向盘区域,根据方向盘的V-φ图形判断方向盘上的操作手数目。     

线控转向系统力反馈的研究

线控转向系统取消了转向盘与转向轮的机械连接,所以必须通过电机向驾驶员实时反馈路感,从而使驾驶员感知车辆行驶状态和路面状况.首先建立了包括驾驶员在内的转向盘力反馈模型.提出的路感控制策略包括上层控制策略和下层控制策略.上层控制策略中转向盘回正力矩建模为扭杆弹簧施加的回复力矩,与转向盘转角成线性;下层控制策略对电机电流进行比例积分控制.最后研究了不同驾驶员模型比例系数,积分系数和电流比例积分控制的比例系数,积分系数对转向盘转角跟踪性能的影响.结果表明,遗传算法优化得到的这四个参数,可使得驾驶员较好跟踪转向盘转角,路感电机电流较好跟踪目标电流,实现较好的力反馈.     

Evaluation of five steering input devices in terms of muscle activity,upper body kinematics and steering performance during heavy machine simulator driving

Work related upper body musculoskeletal symptoms and disorders constitute a major problem for operators of heavy machinery. Steering input devices mediate risk factors of upper body musculoskeletal disorders. Little research has been conducted to compare the multiple commercially available steering input devices in a multi-faceted approach. The present study evaluated five commonly used steering input devices (conventional steering wheel, fast steering wheel, miniature steering wheel, first-order joystick and second-order joystick) in terms of muscle activity, upper body kinematics and steering performance during heavy machine simulator driving. Fifteen healthy males novice to operation of heavy machinery completed five laps on a simulated track with each steering input device. Results showed a generally lower muscle activity when using the joysticks. The conventional and fast steering wheel increased mean wrist and shoulder flexion/extension angles and participants spent more time in wrist flexion/extension angles corresponding to moderate and poor comfort levels. An increased elbow protonation angle was found for the three steering wheels compared to the joysticks. The conventional steering wheel showed slowest track completion time and was subjectively ranked worst. The first-order joystick was ranked highest but also showed the highest amount of steering reversal rates, posing a risk of increased repetitiveness. Overall, the second-order joystick is considered superior ergonomically compared to the other steering input devices evaluated. However, all evaluated steering input devices exceeded muscle activity and/or joint angle recommendations.Relevance to the industry: Compared to steering wheels, joystick steering showed reduced muscular activity and less awkward joint postures, suggesting a reduced risk of developing musculoskeletal disorders in the long term. However, the results warrant efforts to further develop joystick steering resulting in a reduction of exposure level beyond the existing solutions.     

Kinematics of automatic guided vehicles with an inclined steering column and an offset distance: criterion for existence of inverse kinematic solution

This article presents the kinematic model of an automatic guided vehicle (AGV) with an inclined steering column and an offset distance. The vehicle configuration considered here employs the front wheel as the driving and steering wheel. From the kinematic model, a criterion is derived to test the existence of inverse kinematic solution. The criterion is a function of the geometric parameters of the AGV and the steering angle of the wheel. From the criterion defined, conditions for the existence of inverse kinematic solution for steering column configurations with and without inclination and offset distance are obtained. The criterion also presents the range of steering angles for which the inverse kinematic solution exists. The criterion signifies the presence of a unique solution for the motion parameters of the wheel, i.e., the wheel speed, steering angle, and steering rate for desired values of the motion parameters of the AGV, i.e., the linear and angular velocities of the AGV. This information is needed for the guidance control of AGVs based upon a kinematic control scheme (dead-reckoning control) without using the absolute position referencing system to follow a predefined path at prescribed linear and angular velocities. © 1992 John Wiley & Sons, Inc.     

四轮转向汽车最优转向控制研究

为了充分发挥四轮转向技术在改善汽车操纵稳定性方面的优势,对汽车转向的理想状态进行分析,构建理想转向模型。依据具有二次型性能指标的最优控制理论,以汽车转向理想模型作为跟踪目标,采用基于状态反馈和前轮前馈的控制策略,对四轮转向汽车后轮转向控制规律进行研究。利用Matlab工具,对所提出的后轮转向最优控制方法进行仿真。仿真结果表明：所设计的后轮转角最优控制器改善汽车转向的瞬态与稳态响应特性,其瞬态响应的超调量减少,稳定时间缩短;侧向滑移的稳态值有所降低,从而提高汽车转向的操纵稳定性。     

四轮转向车辆操纵稳定性仿真分析

对四轮转向车辆的转向特性进行了理论分析,并对某控制策略的四轮转向车辆为例进行了仿真.建立了四轮转向车辆操纵动力学模型,分析了前轮角阶跃输入下四轮转向车辆的稳态响应和瞬态响应与传统前轮转向车辆的主要区别;在四轮转向车辆状态方程的基础上二求解出横摆角速度和侧向加速度与前轮转角的传递函数,与前轮转向车辆对比分析了传递函数零、极点位置对响应特性的影响.借助Matlab/Simulink,对四轮转向车辆进行仿真,发现仿真结果与理论分析吻合.将仿真结果与前轮转向车辆进行比较,阐明了四轮转向车辆的性能优势.研究结果可为评价四轮转向车辆的系统设计提供理论依据.     

电动助力转向系统扭矩信号采集系统设计

电动助力转向系统是安装在汽车上的智能转向机构,通过其控制器获取方向盘输入扭矩的实时信号,以及车速信号等表征汽车运行状态的参数,确定助力电机所提供的助力转矩的大小和方向,辅助驾驶员进行转弯,同时保证汽车的操纵稳定性和安全性。为了保证助力的准确性和快速性,需要对方向盘输入扭矩信号进行检测,针对扭矩信号的采样要求,设计的扭矩信号采集系统主控芯片采用DSP,联合高精度4通道同步采样A/D转换芯片AD7864,可实现对扭矩信号的采样。