由于客車生產(chǎn)要求同一零件大批量，以降低產(chǎn)品的成本。這就要求客車底盤的設(shè)計(jì)采用系列化、平臺(tái)化。隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日趨激烈，客車的更新?lián)Q代、換型周期不斷縮短。同時(shí)，消費(fèi)者的喜好和需求也趨于多樣化，這也要求企業(yè)能夠在短時(shí)間內(nèi)及時(shí)地開發(fā)設(shè)計(jì)出滿足顧客需要的新產(chǎn)品，以贏得顧客，占有市場(chǎng)。
為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)必須具有靈活性，能在各個(gè)階段進(jìn)行修改以適應(yīng)新的要求并能夠應(yīng)用最新的技術(shù)。利用客車底盤總布置設(shè)計(jì)智能化系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)新產(chǎn)品的快速開發(fā)。它的實(shí)現(xiàn)過程可以最大限度地重用企業(yè)已有的成熟產(chǎn)品資源，具有很強(qiáng)的靈活性和適應(yīng)性。
1，客車總體設(shè)計(jì)的特點(diǎn)和要求
客車整車設(shè)計(jì)即客車的總體設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)的整車設(shè)計(jì)工作主要包括以下幾方面內(nèi)容：（1）確定整車型式、結(jié)構(gòu)和尺寸；（2）確定整車的主要性能指標(biāo)；（3）初選各總成的結(jié)構(gòu)型式、尺寸和性能；（4）協(xié)調(diào)各總成與整車的關(guān)系以及各總成之間的關(guān)系。根據(jù)系統(tǒng)工程學(xué)原理，前三項(xiàng)大部分在系統(tǒng)分析階段進(jìn)行，而系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要是在系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上，為實(shí)施最優(yōu)方案本身所作的設(shè)計(jì)與制造工作。
為了對(duì)設(shè)計(jì)的全過程提供有效的計(jì)算機(jī)支持，需要把專家系統(tǒng)技術(shù)和數(shù)據(jù)庫、圖形庫、方法庫、參數(shù)化變量化技術(shù)、系統(tǒng)工程、優(yōu)化設(shè)計(jì)以及非線性、智能數(shù)學(xué)方法等理論和技術(shù)結(jié)合起來，傳統(tǒng)CAD必須與專家系統(tǒng)技術(shù)相結(jié)合，必須擴(kuò)展為基于知識(shí)的CAD系統(tǒng)?？蛙嚨目傮w設(shè)計(jì)必須建立在對(duì)現(xiàn)有客車設(shè)計(jì)知識(shí)，包括設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、手冊(cè)、規(guī)范和專家經(jīng)驗(yàn)等的充分消化、合理運(yùn)用的基礎(chǔ)上。
2，客車底盤總體設(shè)計(jì)系統(tǒng)的組成在總布置設(shè)計(jì)中，各大總成的布置設(shè)計(jì)已形成了較為完善的體系結(jié)構(gòu)，包括總成布置的基本原則、定位方式、定位基準(zhǔn)、與其它總成的空間位置關(guān)系及關(guān)聯(lián)關(guān)系，以及與總布置設(shè)計(jì)有關(guān)的法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)等。將總布置設(shè)計(jì)方案、知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)和原則進(jìn)行合理的組織，形成總布置設(shè)計(jì)規(guī)則庫。通過規(guī)則庫進(jìn)行具體總成的裝配和布置設(shè)計(jì)。將KBE技術(shù)通過二次開發(fā)接口和CAX軟件相結(jié)合，是實(shí)現(xiàn)客車三維總布置設(shè)計(jì)的有效途徑。
客車底盤總體設(shè)計(jì)系統(tǒng)，如表1所示，包括人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專家推理模塊、整車及底盤數(shù)據(jù)庫模塊、底盤總布置設(shè)計(jì)模塊、整車動(dòng)力學(xué)仿真模塊等四個(gè)功能模塊，均集成并運(yùn)行于UG環(huán)境之下?？紤]到實(shí)際使用的需要，動(dòng)力學(xué)仿真、整車及底盤數(shù)據(jù)庫模塊均自成體系，可單獨(dú)運(yùn)行。
表1 底盤總體設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)組成
3，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的建立
專家推理系統(tǒng)是基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的模擬專家思維的軟件，通過對(duì)已有的典型實(shí)例的學(xué)習(xí)，建立輸入、輸出之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。本模塊首先輸入一定的底盤已知條件，通過人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)推理，得出對(duì)于底盤結(jié)構(gòu)型式及其它參數(shù)的推理結(jié)果，從而對(duì)底盤總體參數(shù)和結(jié)構(gòu)型式的確定起到一定的指導(dǎo)作用。
反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（BP網(wǎng)）算法的優(yōu)點(diǎn)是算法推導(dǎo)清楚，學(xué)習(xí)精度較高。設(shè)計(jì)規(guī)劃如圖1。
圖1 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)示意圖
4，車型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的建立
整車車型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)建立在整車車型Oracle 數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)具有對(duì)整車、底盤零部件以及發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器等重要總成參數(shù)數(shù)據(jù)的添加、刪除、多重查詢、打印輸出等功能，可對(duì)查詢出的主要參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并以直方圖及數(shù)據(jù)表的形式輸出。所有車型信息也可用報(bào)表形式輸出。同時(shí)在該系統(tǒng)中還包括有關(guān)客車總布置設(shè)計(jì)部分的國家標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容。數(shù)據(jù)庫體系結(jié)構(gòu)如圖2。
圖2 數(shù)據(jù)庫體系結(jié)構(gòu)
5.客車底盤總布置設(shè)計(jì)系統(tǒng)
總布置模塊主要是在三維軟件環(huán)境下進(jìn)行客車底盤的三維總布置設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)整車各總成的快速布置與修改，并可實(shí)現(xiàn)各總成位置參數(shù)及主要尺寸參數(shù)的參數(shù)化修改；在整車總布置的基礎(chǔ)上可進(jìn)行底盤零部件的靜態(tài)干涉檢查以及部分運(yùn)動(dòng)件的極限位置干涉情況檢查，并結(jié)合相關(guān)軟件進(jìn)行視野校核等；對(duì)于設(shè)計(jì)好的整車可自動(dòng)生成二維總布置圖及底盤總明細(xì)表，從而到達(dá)提高底盤總布置設(shè)計(jì)的速度和質(zhì)量的目的。
由于零部件設(shè)計(jì)要在整車總布置基本完成后才開始，在總布置設(shè)計(jì)階段中往往沒有零部件的詳細(xì)資料，還不能解決零部件和總成內(nèi)部的細(xì)節(jié)問題。所以在客車的總布置設(shè)計(jì)中，硬點(diǎn)位置是首先要確定下來的，通過征求有關(guān)設(shè)計(jì)部門的意見，在負(fù)責(zé)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的領(lǐng)導(dǎo)參加下，討論定案。硬點(diǎn)一旦確定，就不再輕易更動(dòng)，成為進(jìn)一步設(shè)計(jì)的依據(jù)。
設(shè)計(jì)硬點(diǎn)構(gòu)成了客車總布置設(shè)計(jì)的骨架。可以認(rèn)為，客車總布置設(shè)計(jì)的過程就是設(shè)計(jì)硬點(diǎn)不斷明確、逐步確定的動(dòng)態(tài)過程。
5.1 客車總布置裝配設(shè)計(jì)系統(tǒng)開發(fā)方式
客車總布置裝配設(shè)計(jì)系統(tǒng)的開發(fā)作為一種專用系統(tǒng)，既要保持自身系統(tǒng)的完整性和相對(duì)獨(dú)立性，又要考慮到客車整車設(shè)計(jì)任務(wù)的長期性和艱巨性，必須保持其與一般CAD軟件及CAE分析軟件在幾何模型上的互通性。因此，應(yīng)考慮采用在通用CAD系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行二次開發(fā)。
5.2 客車底盤總成參數(shù)化模型的建立
底盤總布置設(shè)計(jì)首要任務(wù)是確定底盤各總成的基本結(jié)構(gòu)型式和空間大致位置，在只考慮零部件主要尺寸的前提下進(jìn)行總成及零部件的空間位置及基本結(jié)構(gòu)參數(shù)的動(dòng)態(tài)修改。為此，首先必須抽取各零部件的總體參數(shù)，即與總布置有關(guān)的基本結(jié)構(gòu)參數(shù)，如表征零部件外形輪廓的長、寬、高等尺寸，零部件的定位基準(zhǔn)等。通過這些總體參數(shù)控制零部件的簡(jiǎn)化模型，進(jìn)行變量化、參數(shù)化設(shè)計(jì)。在底盤裝配時(shí)，通過修改相應(yīng)參數(shù)就可以實(shí)現(xiàn)客車零部件的快速布置和基本結(jié)構(gòu)尺寸的動(dòng)態(tài)修改。
5.3 底盤裝配樹形結(jié)構(gòu)的確定
在裝配體中各個(gè)總成的零件和子部件之間構(gòu)成了裝配關(guān)系樹。在建立底盤裝配模型之前，需要先建立好底盤參數(shù)化總裝配的樹型結(jié)構(gòu)。參數(shù)化總裝配樹型結(jié)構(gòu)的根節(jié)點(diǎn)為所要建立的底盤文件，各大總成作為樹型結(jié)構(gòu)的一級(jí)子節(jié)點(diǎn)，對(duì)于復(fù)雜的總成如包含有縱梁、橫梁的車架總成還有二級(jí)甚至三級(jí)子接點(diǎn)。父節(jié)點(diǎn)與子節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)系由相關(guān)參數(shù)聯(lián)系，這些參數(shù)包括配合參數(shù)和安裝定位參數(shù)（尺寸參數(shù)、位置參數(shù)）。
5.4 底盤模塊化裝配
根據(jù)上面的論述，結(jié)合客車總布置設(shè)計(jì)任務(wù)，以客車總布置參數(shù)化模型和三維CAD軟件的二次開發(fā)為基礎(chǔ)，通過總布置裝配樹形結(jié)構(gòu)的確定、總成的模塊化劃分、裝配定位方式的確定，充分應(yīng)用裝配知識(shí)和裝配相關(guān)性驅(qū)動(dòng)技術(shù)，從而構(gòu)建起基于裝配規(guī)則和三維CAD技術(shù)的客車總布置裝配設(shè)計(jì)的技術(shù)應(yīng)用方案（如圖3）。
圖3 汽車總布置裝配設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用方案
6 ，小結(jié)
本文闡述了客車底盤的智能化底盤裝配設(shè)計(jì)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)、理論原理和實(shí)現(xiàn)過程，其中開放性的數(shù)據(jù)庫知識(shí)支持平臺(tái)增強(qiáng)了系統(tǒng)的通用性和可擴(kuò)展性。本系統(tǒng)可以方便的應(yīng)用于平臺(tái)化和系列化的客車底盤的設(shè)計(jì)中, 可以節(jié)約大量的設(shè)計(jì)時(shí)間、提高設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量。
（轉(zhuǎn)載）
