基于遮蔽性的进气格栅结构优化设计方法与流程

1.本发明属于汽车格栅领域，具体涉及一种基于遮蔽性的进气格栅结构优化设计方法。


背景技术：

2.汽车格栅是汽车的重要部件。从功能角度，通过格栅进入的空气在发动机内与汽油或柴油混合后燃烧从而产生动力驱动汽车前进，因此格栅必须保证一定的进气面积。从美观角度，保证格栅进气面积不可避免格栅开口，而格栅开口的大小与格栅遮蔽内部结构的程度是一对矛盾体，它们与汽车精致感和客户满意度息息相关。
3.据调查，在放弃购买汽车的众多因素排名中，“外观造型(包括大灯、尾灯、格栅等)不喜欢”排名第一。格栅样式(包括格栅遮蔽性)与客户认可度息息相关，因此探究在一定进气面积的前提下如何提升格栅遮蔽效果具有重要意义。
4.根据车型设计的不同，格栅风格大致可以分为传统型、复合型、无边界型等，其中复合型或无边界型格栅设计可以提升格栅遮蔽效果。基于此，传统型格栅亟需一种格栅遮蔽性的理论分析方法，用以分析影响格栅遮蔽效果的各个因素，并针对性的在前期设计时予以管控，最终提升产品竞争力和客户认可度。


技术实现要素：

5.针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于遮蔽性的进气格栅结构优化设计方法，理论分析传统型格栅的格栅遮蔽性，以进行结构优化，提升产品竞争力和客户认可度。
6.本发明提供了一种基于遮蔽性的进气格栅结构优化设计方法，包括以下步骤：
7.s1、确定汽车格栅的上、下边界；
8.s2、确定评价点的位置，包括距离汽车格栅的水平距离以及竖直高度；
9.s3、结合评价点的位置以及汽车格栅的上、下边界，分别确定评价点和汽车格栅上、下边界的连线与水平面的夹角；
10.s4、建立格栅遮蔽性评价数学模型：
11.x(β)＝l1/tan(β a1) l1*tana112.x(α)＝l2/tan(α a2) l2*tana213.式中，β表示评价点和汽车格栅上边界的连线与水平面的夹角，α表示评价点和汽车格栅下边界的连线与水平面的夹角，l1表示上格栅开口，l2表示下格栅开口，a1表示上格栅水平倾角，a2表示下格栅水平倾角，x(β)表示透过汽车格栅上边界的可视距离，x(α)表示透过汽车格栅下边界的可视距离；
14.s5、计算透过汽车格栅上边界的可视距离与上格栅长度的第一差值；若第一差值小于第一阈值，则上格栅符合遮蔽性要求，否则优化上格栅；
15.计算透过汽车格栅下边界的可视距离与下格栅长度的第二差值，若第二差值小于
第二阈值，则下格栅符合遮蔽性要求，否则优化下格栅。
16.进一步，基于汽车y0面确定汽车格栅的上、下边界。
17.进一步，假设汽车格栅的最前缘位于ab连线上，基于汽车y0面，抽象出汽车格栅上、下边界分别位于a点和b点。
18.进一步，根据评价点的位置确定第一阈值和第二阈值；评价点距离汽车格栅的水平距离越大，第一阈值和第二阈值越大；评价点距离汽车格栅的竖直高度越小，第一阈值和第二阈值越大。
19.进一步，第一阈值和第二阈值均为零。
20.进一步，确定多个评价点，将多个评价点对应的透过汽车格栅上、下边界的可视距离分别加权求和，再与上、下格栅长度计算差值。
21.进一步，评价点为两个；距离汽车格栅的水平距离为5m和1m，竖直高度均为1448mm。
22.进一步，格栅优化方法包括：减小格栅开口、增大格栅水平倾角、增长格栅长度。
23.本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
24.本发明可以在不同项目前期基于平台或车型定义针对性的给出提升格栅遮蔽性的格栅开口、格栅倾角和格栅长度的建议，优化汽车前格栅设计从而达到提升格栅遮蔽性的效果，提升汽车前脸的美观性和整洁度，增强汽车吸引力，间接促进销量提升和品牌认可度。
附图说明
25.图1为确定汽车格栅的上、下边界示意图；
26.图2为确定评价点和汽车格栅上、下边界的连线与水平面的夹角示意图；
27.图3为格栅遮蔽性评价数学模型示意图；
28.图4为人体眼球高度统计图。
具体实施方式
29.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
30.随着汽车市场，尤其是乘用车市场的竞争日趋白热化，汽车整体美观度与客户认可度、品牌竞争力息息相关。汽车进气格栅作为影响汽车整体美观度的重要组成部分，其优劣过去一直以主观评判为主，缺乏在前期针对性和持续性的建议和管控，后期如果出现问题，改善也需要花费巨大的成本。提升格栅遮蔽性的有效措施包括但不限于采用高成本的主动进气格栅、缩小开口的点阵式格栅和无边界格栅等。传统型格栅的格栅遮蔽性一般弱于前者，所以对于传统型格栅，提升其遮蔽性的需求最为迫切。
31.为达此目的，本发明提供一种基于遮蔽性的进气格栅结构优化设计方法，包括以下步骤：
32.s1、确定汽车格栅的上、下边界。
33.进一步，基于汽车y0面确定汽车格栅的上、下边界。假设汽车格栅的最前缘位于ab连线上，基于汽车y0面，抽象出汽车格栅上、下边界分别位于a点和b点。
34.s2、确定评价点的位置，包括距离汽车格栅的水平距离以及竖直高度。
35.s3、结合评价点的位置以及汽车格栅的上、下边界，分别确定评价点和汽车格栅上、下边界的连线与水平面的夹角。
36.s4、建立格栅遮蔽性评价数学模型：
37.x(β)＝l1/tan(β a1) l1*tana138.x(α)＝l2/tan(α a2) l2*tana239.式中，β表示评价点和汽车格栅上边界的连线与水平面的夹角，α表示评价点和汽车格栅下边界的连线与水平面的夹角，l1表示上格栅开口，l2表示下格栅开口，a1表示上格栅水平倾角，a2表示下格栅水平倾角，x(β)表示透过汽车格栅上边界的可视距离，x(α)表示透过汽车格栅下边界的可视距离。
40.s5、计算透过汽车格栅上边界的可视距离与上格栅长度的第一差值；若第一差值小于第一阈值，则上格栅符合遮蔽性要求，否则优化上格栅；
41.计算透过汽车格栅下边界的可视距离与下格栅长度的第二差值，若第二差值小于第二阈值，则下格栅符合遮蔽性要求，否则优化下格栅。格栅优化方法包括：减小格栅开口、增大格栅水平倾角、增长格栅长度。
42.进一步，根据评价点的位置确定第一阈值和第二阈值；评价点距离汽车格栅的水平距离越大，第一阈值和第二阈值越大；评价点距离汽车格栅的竖直高度越小，第一阈值和第二阈值越大。优选地，第一阈值和第二阈值均为零。
43.进一步，确定多个评价点，将多个评价点对应的透过汽车格栅上、下边界的可视距离分别加权求和，再与上、下格栅长度计算差值。
44.下面给出一种具体的实施例，本实施例从理论角度分析了影响格栅遮蔽性的三个主要因素：格栅开口、格栅叶片倾角和格栅叶片长度，结合人机、项目带宽、空气动力学等相关领域的标准和经验值，并同中心评价标准结合(5m看大致，1m看细节)给出了数学模型。通过对类似格栅结构的车辆进行竞品分析后，分别对评价结果较好和较差的数据进行归类取平均带入数学模型验算，验算结果符合定义，整个过程主客观结合并且可以量化。因此本发明可以在项目前期的造型和结构设计阶段针对性的给出建议和进行管控，并且还可以借助仿真软件针对不同的格栅方案进行评估(可设置固定机位如y0、45
°
，也可为固定观察距离和观察高度的360
°
旋转)，最终实现在前期阶段的格栅遮蔽性的提升。
45.本实施例的基于遮蔽性的进气格栅结构优化设计方法的技术方案包括以下步骤：明确主观评价标准，选取人体模型，建立数学模型，竞品分析，代入数学模型验算。
46.一、明确中心主观评价标准
47.外观评价采用远近结合的方式，5m处为整体观察，1m处为细节观察。
48.二、选取人体模型
49.如图4所示，根据saej833，选取5％男性眼点高度1448mm作为格栅遮蔽性评价的人体模型眼球高度。原因是，一般传统型格栅的叶片均有一定的倾角，较矮的人所能透过格栅开口看到的内部结构的程度要高于较高的人所能透过格栅开口看到的内部结构的程度。5％男性眼点已经低于绝大部分现实生活中的男性客户的眼高，并且与大部分女性客户的
眼高持平或更低，因此5％眼高模型评价格栅遮蔽性能够较好消除大部分客户认为格栅遮蔽性有问题的风险和可能。
50.三、建立格栅遮蔽性评价数学模型
51.将对格栅遮蔽性的主观评价转化为抽象的可以量化的客观评价是非常关键的一步。在人眼高度和评价距离已定的前提下，格栅的上下边界是决定人眼俯视角度的决定因素。
52.1、如图1所示，选取y0面，以某车型平台带宽和布置硬点进行研究，并结合空气动力学经验值，抽象出该车型的格栅上下边界位于a点和b点高度之间。因为汽车设计具有极大的创造性，机罩型面、格栅截面各有不同，为了可以抽象出一种评价模型，假设格栅的最前缘位于ab连线上且格栅上下边界分别位于ab点高度。
53.2、根据中心评价标准、人体模型以及某车型格栅上下边界，设y0面的人眼视线与格栅上下边界与水平面的夹角分别为β、α(单位：
°
)，如图2所示。假设格栅开口、格栅倾角分别为l(单位：mm)和a(单位：
°
)，则人眼视线透过格栅上下边界可看到的长度的计算公式分别为x(β)＝x1 x2＝l/tan(β a) l*tana和x(α)＝x1 x2＝l/tan(α a) l*tana。其中，三角形下顶点为视线所及最远处，由该点做对应边的垂线可以将该边分为x1和x2两部分(单位：mm)，而x1与x2的和即为视线所能看到的长度，如图3所示。
54.四、竞品分析
55.针对传统型格栅，分别选取20辆suv和20辆轿车进行感知主观评价。评价标准为4级分值：较差(1分)、平均(2分)、较好(3分)、完美(4分)，其中满分为4分。格栅遮蔽性好通常意味着透过前格栅看内部没有明显发亮的零件(包括喇叭、螺钉和散热器水管等)。根据格栅的技术件遮蔽处理情况，如果存在几乎不可见或内部零部件涂黑等，则定义为平均水平(2分)。如果有技术件可见，根据可见情况扣除(0.5～1)分。如果完全不可见，则根据情况适当加分。这种评价是一种主客观结合的方法。
56.将竞品分析的结果记录在表格中，内容包括各个车的上下格栅的格栅开口、格栅倾角和格栅长度，共6项指标。
57.分析数据，评价结果在2.5分及以上的suv和轿车分别有8辆和12辆，评价结果在1.5分及以下的suv和轿车分别有9辆和5辆。
58.2.5分及以上和1.5分及以下的suv和轿车的上下格栅开口、格栅倾角和格栅长度计算后取均值。
59.五、代入数学模型验算
60.验算的基本逻辑是：如果将相关均值代入数学模型计算得出的人眼视线可以看到的格栅长度小于竞品格栅实际长度的均值，则代表理论上人眼视线无法看到格栅后部结构，格栅遮蔽性好。
61.经过验算发现，高评分的车型的可视距离与竞品格栅实际长度的差值相较于低评分的车型的可视距离与竞品格栅实际长度的差值更小。
62.由于可视距离与人眼位置关联较大，因此可以根据人眼的位置确定差值的比较阈值；人眼距离汽车格栅的水平距离越大，阈值越大；人眼距离汽车格栅的竖直高度越小，阈值也越大。而阈值为零，表明人眼视线可以看到的格栅长度小于竞品格栅实际长度，该格栅遮蔽性最好。
63.也可以设置多个观察点，为每个观察点设置不同的权重，进而计算可视距离。观察点的权重可由客户观察格栅所站的位置占比确定。
64.本发明的技术关键点有两点，一是将汽车格栅遮蔽性的主观评价与抽象可以量化的方法相结合，即创造一种可以科学评价格栅遮蔽性的数学模型，二是该方法具有较强的柔性，即可以基于不同项目不同平台针对性的给出量化建议从而指导前期设计工作。
65.汽车格栅遮蔽性是由诸多因素决定的。汽车前格栅的设计千差万别，评估格栅遮蔽性的时候需要提炼一种抽象的分析方法，将汽车格栅的开口、倾角、长度与车型平台带宽联系起来，有理论依据，同时针对不同尺寸、级别、风格的车型可以给出相应的推荐范围。还可以辅助结合仿真软件，根据实际评价时的站位布置摄像机，在项目前期的数字化阶段对格栅遮蔽性提升后的方案进行评价，具有很强的时效性并且降低了成本和风险。
66.本领域的技术人员容易理解，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。