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CATIA机动车辆特征拓展插件CAVA（CATIA-Automotive Extensions- Vehicle Architecture）的出现，为商用车整车设计校核带来了极大的便利性。CAVA技术可以在商用车的设计过程中提前发现设计中的问题，提高设计的准确性和可靠性。同时，CAVA技术在法规校核便利性方面发挥着重要作用，为商用车设计提供有力支持。

1 CAVA在商用车整车设计中的应用

我公司正向开发4.5t概念燃料电池载货商用车，涉及车辆架构设计，例如车身结构、底盘布局和电气系统布置等。另外也涉及法规校核，例如可见性校核即可以进行风窗玻璃视野范围、A柱视野盲区、视平面、车辆前后方的直接视野以及内外后视镜视野等项目的校核。安全性校核主要进行行人保护相关，发动机罩所需空间、保险杠的参考曲线、头部碰撞和安全半径等相关信息的校核。人机相关法规校核即基于SAE2D人体模板进行不同的百分位尺寸的乘坐舒适度、几何碰撞检测等相关信息的校核。

传统工作中校核十分复杂，周期动辄2～3年，且需要多人大团队的同步设计，工作量极为繁重。

相比较之下，我们在该车型的设计阶段就引入CAVA软件校核技术，可以及时发现潜在问题并进行分析优化，提供基于当前整车设计环境下最为合理的方案。通过建立该款商用车的CAVA模型，成功地发现了设计中的多个问题，如整车姿态、通过性和人机工程学不合理等。通过及时调整设计方案，提高了商用车的设计质量和效率，降低了研发成本。以下为该车型开发过程中应用CAVA软件的主要操作步骤及解决的典型问题。

1.1 定义整车参数

整车设计首先要确定整车骨架，即将项目前期开发任务书中所定义的整车坐标系及整车长宽高、轴距及前后悬，整车各载荷下的整车姿态及驾驶员人机工程的初步定义。在该燃料电池载货商用车车型的整车定义设计中,首先用BaseData命令，定义整车宽、前后悬、前后轮胎坐标及轮胎参数，如图１所示。初步定义转向盘中心点（SWCP）、座椅参考R点/踏点PRP坐标及主驾座椅行程与靠背角参数。定义整车整备、满载和超载情况下前后轮心坐标跳动值，同步激活地面水平参考平面，根据整车各载荷轮状态及板簧刚度系数核算轮心跳动数值。根据初步选型匹配的板簧参数，对应超载情况下整车姿态角为1.283˚，超过设计标准控制在1˚之内，通过调整板簧刚度后，对应整车超载姿态角都小于1˚，符合设计要求。

图1 整车基础参数搭建

在汽车设计流程中，当确定整车基础骨架这一关键环节完成后，紧接着就要依据主要部件的硬点状态推进后续工作。主要硬点即在整车结构中位置相对固定、对整体性能有着关键影响的关键点。以悬架为例，其与车架连接的硬点坐标决定了悬架的安装角度与行程范围，依据这些硬点状态精准搭载悬架数模，确保车辆行驶的平稳性与操控性。轮胎的装配同样依据硬点，其与轮毂连接点以及在车身上的安装位置硬点，关乎车辆的接地性能与行驶轨迹。转向盘的安装则要考虑驾驶员操作便利性，依据驾驶位硬点布局来确定其角度与高度，使驾驶员能轻松转动。座椅依据人机工程学硬点，适配不同身材驾驶员的坐姿需求。三踏板的位置与行程也严格参照驾驶位相关硬点，保障踩踏舒适、反应灵敏。如此搭载各部件初版数模，就能为后续开展驾驶员人机工程相关校核提供精准基础，保障整车设计的科学性。

1.2 定义人机参数

整车基本参数及姿态确认后，开展驾驶员人机工程的初步定义。根据国标选择95%分位人机各项性能绘制驾驶室草图及舱内期间的布置，包括基于座椅参考H点、转向盘中心点SWCP和踵点PRP构成的三角区区域校核与人体关节舒适度、座椅头枕、手伸包络、指尖操作包络、眼包络、头包络和安全带校核。生成人体后，可对前期“Seats”定义的基础硬点参数做适当的修正，如图2所示。

图2 驾驶员人体拟合、头包络及头枕校核

当初版驾驶室内部人机确定之后，便开启了绘制驾驶室初版边界的关键流程。首先聚焦于驾驶员操作空间，包括驾驶员在驾驶过程中的肢体伸展范围，腿部的屈伸空间，从踏板踩踏到底部时腿部自然弯曲的角度与所需长度，以及手臂操控转向盘、变速杆以及各类按键旋钮时的活动轨迹，确保操作便捷且舒适，避免出现人体肢节伸展局促或者手伸无法触及的情况，如图3所示，在此基础上，结合整车的关键参数进一步细化。整车的轴距、轮距影响着驾驶室的前后、左右布局，如长轴距车型可能为驾驶室后部预留更多空间。车辆的高度设计限定了驾驶室顶部的边界，要考虑驾驶员头部空间及车内的垂直通过感。结合车辆的用途与载重，驾驶室结构边界设计需与之适配。综合这些因素，精准勾勒出驾驶室的初版边界，为后续的优化设计筑牢根基。

图3 根据人机布置确定驾驶室边界

1.3 布置底盘部件校核

当驾驶室基本边界得以确认后，车辆设计便进入到关键的底盘器件布置环节。整车定义犹如蓝图，明确了车辆的用途、性能指标以及目标客户群体等关键信息，而底盘布置则依据整车需求进行合理的匹配，包括运动间隙、传动系统类型和驱动形式的选择等。基于这些前提，开始着手布置底盘器件。首先考虑燃料电池发动机、电驱桥等大型部件，依据其尺寸、重量以及散热需求，精准定位在合适的安装点，保证车辆重心稳定、动力传输高效。其次是各类管线的铺设，要确保它们整齐有序且不相互干扰，沿着底盘骨架的合理路径延伸。在整个布置过程中，校核工作同步展开。例如通过性校核，模拟车辆跨越不同高度障碍物时底盘与地面的间隙情况，保障不会出现刮擦。接近离去角的校核，让车辆在爬坡、下坡时拥有良好的角度适配，避免车头或车尾触地。涉水参数的校核，则根据车辆的防水设计，验证其能安全通过一定深度的积水区域，全方位保障车辆的可靠性与适应性。在各校核项目中，通过“Required”选项填写校核目标值，通过“Elements”选项选取数模器件，通过运行“Current”校核所选部件是否达标，如图4所示，接近离去角校核结果显示绿灯通过。若通过角爆红则表示未通过，同步显示具体数值，指导优化范围，针对未达标项做设计数据调整。

图4 接近离去角、通过角通过校核

1.3 视野灯光、安全性校核

1.4 在进行车辆设计制造时，必须满足驾驶员直接和间接的视野要求，以提高驾驶员的舒适性和安全性。如校核风窗玻璃中的视野范围、A柱视野盲区、车辆前后方的直接视野及内外后视镜视野等。灯光的布置校核需满足GB4785-2019相关法规。安全性校核包括正面碰撞及侧面碰撞等。同样根据CAVA分析结果，可以对驾驶室的设计进行优化，提高驾驶员的工作效率和安全性。

在当下竞争激烈的商用车市场中，高效且精准的开发流程至关重要。在此次商用车开发项目中，我们创新性地引入了CAVA技术，深度应用于设计开发规划与可行性评估两大关键环节。

在设计开发规划阶段，研发团队借助CAVA环境构建出虚拟的车辆模型，全面模拟车辆在各种承载工况下的姿态、法规合规性和车内驾乘空间的布局合理性，均能直观呈现。而在可行性校核方面，CAVA技术更是发挥了强大效能。针对车辆的底盘布置，如燃料电池发动机、电驱桥以及氢系统等关键总成的选型布置，判断其是否满足项目预期的载重、速度与氢耗要求。对底盘的承载能力进行虚拟加载测试，提前发现潜在的设计缺陷。通过这一系列模拟和校核操作，项目团队得以胸有成竹地制定出极为合理的设计方案，不仅避开了诸多可能出现的问题，大幅节省了反复试错所需的时间和成本，还将设计效率提升到了全新高度，为项目的顺利推进筑牢根基。

2 CAVA技术在商用车设计领域的未来发展趋势

2.1 智能化

随着汽车产业智能技术的不断发展，CAVA技术也将朝着智能化方向发展。未来的CAVA系统将能够更加智能地自动识别整车法规相关校核方案，便利地进行新法规相关检查和性能分析，为设计师提供更加智能化的设计支持。

2.2 全面化

商用车的设计过程涉及多个部门和专业，需要进行协同设计。未来的CAVA技术将囊括更广的车辆新开发产品的校核，例如智能驾驶等，提高商用车设计效率。

2.3 网联化

随着科技的迅速进步，云计算技术势必不断发展，CAVA技术也将朝着网联化方向发展。未来的CAVA系统将可以在云端运行，设计师可以在线随时随地进行商用车的设计和分析，提高设计的灵活性和便捷性。

3 结语

CAVA技术在商用车整车设计过程中具有重要的应用价值。通过CAVA技术的应用，可以提高商用车设计的效率和质量，缩短设计周期，降低设计成本。同时，CAVA技术在法规校核便利性方面的出色表现，能够为商用车设计提供有力支持。随着科技的不断进步，CAVA技术在商用车设计领域的应用前景将更加广阔。未来，CAVA技术将朝着智能化、全面化和网联化方向发展，为商用车设计带来更多的创新和突破。

参考文献

[1] 张月平．自动化技术在汽车制造领域的应用[J].汽车测试报告,2023（6）:40-42.

[2] ZONG WH.Architecture Design and Implementation of an Autonomous Vehicle [J].IEEE Access, 10.1109/ACCESS . 2018 . 2828260

[3]高翔．云计算技术发展分析及应用[J].中国新技术新产品，2016（13）:13-14.

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