一种基于接口数字化表达的客车底架模块的再设计方法技术

本发明专利技术涉及一种基于接口数字化表达的客车底架模块的再设计方法，在对底架模块详尽分析的基础上，根据其接口结构件的布置方向将模块接口分为插入式接口和承接式接口，采用节点网的形式对接口的预连接结构件进行定位，引入特征点法对结构件的预连接截面进行表征；而后基于上述分别构建两种模块接口的数字化表达模型；在上述基础上，利用模块接口数字化表达的优势，通过接口矩阵的母子关系对模块间的可连接性进行判定，并采用数字运算的方式逐步实现模块的再设计，以此来指导模块的再设计。该设计思路清晰可循，提高了产品的模块化设计效率。

A redesign method of bus chassis module based on digital expression of interface

Then the design method of the present invention relates to a bus chassis module interface based on digital expression, based on a detailed analysis of the chassis module, according to the arrangement direction of the interface structure of the module interface is divided into plug-in interface and undertake type interface, using the node network in the form of pre positioning interface connection structure. The introduction of the characteristic point method on structure of pre connecting sections were characterized; then the digital expression model were constructed based on the interface of two modules; on the basis of the above, using the module interface of digital expression of advantage, inter module connectivity is determined by relationship interface matrix, then design and digital operation. The progressive realization of the module, and then design the guidance module. The design idea is clear and can be followed, and the modular design efficiency of the product is improved.

【技术实现步骤摘要】
一种基于接口数字化表达的客车底架模块的再设计方法
本专利技术涉及汽车设计领域，具体涉及了一种基于接口数字化表达的客车底架模块的再设计方法。
技术介绍
近年来的研究表示平台化模块化的发展战略将是中国客车设计制造业的必经之路。从客车设计角度来说平台化模块化的发展战略是指企业在一定的发展基础上采用模块化的设计理念对其已有的模型及其他数据进行模块划分与整理，建立模块数据库，在此基础上通过通用模块及专用模块的选用和组合实现产品的更新和设计新的产品。客车底架是客车零部件及转向、控制等系统主要的承载和安装单元，在整车设计阶段属于首要的考虑和设计因素，运用模块化设计方法对底架进行设计能够有效缩减客车产品的设计开发周期及降低成本。采用模块化设计方法开发设计出高性能、高质量客车的过程中，往往涉及到模块的增减或替换，与此同时不可避免地会有模块再设计的环节，而目前对于此环节大多是设计人员根据自己的主观意向进行，缺少理论指导的方案，即急需一种有效地方法来指导客车底架模块的再设计。本文在基于接口数字化表达提出了一种客车底架模块的再设计方法，该方法能够通过数字化的形式对模块间的连接问题进行解读，同时给出一种清晰可循的思路指导模块再设计的进行，提高模块的通用性和互换性。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种基于接口数字化表达的客车底架模块的再设计方法，以解决目前单凭直观手段对模块进行再设计的缺陷，提高模块的通用性和互换性。具体方案如下：一种基于接口数字化表达的客车底架模块的再设计方法，其特征在于：定义模块接口的中心不动点为母节点，定义模块接口相对坐标系的原点为该母节点，底架模块的预连接方向为坐标系的X轴方向；定义模块接口上预连接件连接截面的几何中心对称点为子节点，各子节点在接口坐标系的坐标值为对应子节点的定位坐标；模块接口根据接口结构件的布置方向，将接口分为插入式接口和承接式接口；当接口预连接件与和模块的预连接方向平行时，为插入式接口；当接口预连接件与和模块的预连接方向垂直时，为承接式接口；插入式接口的预连接件以下称之为预插入件，承接式接口的预连接件以下称之为预承接件；(1)对由多个预插入件构成的插入式接口：以一定顺序对各预插入件的子节点定位坐标进行有序汇总，定义为插入式接口定位矩阵M；以预插入件的子节点为基点进行发散创建特征点，一预插入件连接截面具有n个特征点，量取各特征点至其对应子节点的相对方向和距离，即可获得该特征点的相对坐标，有序汇总后可对该预插入件的连接截面进行表征。定义将该插入式接口所有预插入件的特征点坐标以特定的顺序汇总，获得该插入式接口的相对表征矩阵Q，通过公式(1)求解则得到该插入式接口的表征矩阵Q′为：(2)对于承接式接口：定义范围矩阵：范围矩阵表示每一列元素为该列内最大数与最小数之间的任意实数值；定义母子矩阵关系：若一个矩阵其每一列元素均落入另一范围矩阵对应列元素的范围，则二者存在母子矩阵关系；定义预承接件上承接截面相对于其子节点的承接范围为相对承接范围，该相对承接范围与对应子节点定位坐标的叠加即可获得该预承接件的绝对承接范围。定义各预承接件的定位矩阵为范围矩阵，表示该预承接件几何中心线的绝对承接范围，将各预承接件的范围矩阵进行有序汇总，获得该承接式接口定位矩阵A。定义各预承接件的承接范围数字化表达为范围矩阵，表示该预承接件承接截面的承接范围，将各预承接件的截面承接范围矩阵有序汇总，获得该承接式接口的承接范围矩阵B。定义模块间可实现连接三点要求：(1)模块接口类型相异；(2)模块接口预连接结构件的位置匹配；(3)接口预连接结构件的连接截面匹配。本文提出了一种基于接口数字化表达的模块再设计方法，包括步骤S1，模块接口匹配的步骤，包括：S11，征调两个预连接的底架模块：对用户需求进行分析，从数据库中征调满足功能和性能要求的两个底架模块；S12，模块接口类型查验与再设计的步骤：对两预连接的底架模块的接口类型进行检查，若两底架模块接口类型相同，则选择对某一模块接口进行第一次再设计，即模块接口类型的再设计，直至其接口类型发生转变，最后使得两模块接口一个为插入式接口，另一个为承接式接口；征调或建立该插入式接口的插入式接口定位矩阵M以及相对表征矩阵Q；征调或建立该承接式接口定位矩阵A和承接范围矩阵B；包括步骤S2，模块接口预连接件的位置匹配与再设计的步骤：(1)若插入式接口定位矩阵M与承接式接口定位矩阵A存在母子关系，则预插入件与预承接件定位匹配，进行下一步骤S3；(2)若插入式接口定位矩阵M与承接式接口定位矩阵A不存在母子关系，则进行模块接口第二次再设计，即接口预连接结构件所处位置的再设计：首先，在接口结构件可调的基础上，确定预插入件与预承接件对应的预连接关系；其次，对比承接式接口定位矩阵A与插入式接口定位矩阵M，确定接口结构件再设计的调整范围；再次，根据接口结构件可调范围和实际工程需求，对模块接口预连接件的所在位置进行再设计，直至满足接口矩阵的母子关系要求；若上述步骤已对模块接口的预连接件所在位置进行再设计，则与此同时构建再设计过程矩阵Z；包括步骤S3，模块接口预连接件连接截面的匹配与再设计的步骤：(1)根据步骤S2中的再设计结果，计算求解插入式接口的连接截面表征矩阵Q′和承接式接口承接范围矩阵B′(1)若设计后的插入式接口连接截面表征矩阵Q′与设计后的承接式接口承接范围矩阵B′存在母子关系，即可使得该插入式接口与承接式接口实现连接；(2)若设计后的插入式接口连接截面表征矩阵Q'与设计后的承接式接口承接范围矩阵B′不存在母子矩阵关系，则需要对预连接件的连接截面进行再设计，步骤如下：对比矩阵B′与矩阵Q′，确定连接截面再设计的调整范围；在分析结构件连接截面可变的基础上，对模块接口第三次再设计，即接口预连接结构件连接截面的再设计；再次建立新的该插入式接口连接截面表征矩阵Q′，和/或建立新的该承接式接口的承接范围矩阵B′，鉴别矩阵Q′和矩阵B′是否满足的母子关系；包括步骤S4，底架模块连接的步骤：S41，令插入式接口与承接式接口的母节点重合，即预插入件对应在预承接件上；S42，将预插入件与对应的预承接件固定连接。进一步的，在承接式接口定位矩阵A中，分块矩阵Ak为编号为k的预承接件几何中心线的承接范围矩阵：(1)当该结构件为纵向时，分块矩阵Ak中x方向和z方向上的数值固定；y方向上可为Aky1到Akyp范围内的任意实数值，它反映该预承接件在y方向上的可承接范围；(2)当该结构件为竖向时，分块矩阵Ak中的x方向和y方向上的数值固定；z方向上可为Akz1到Akzq范围内的任意实数值，它反映该预承接件在z方向上的可承接范围；(3)当该结构件为斜向是，分块矩阵Ak中的x方向上的数值固定，y方向和z方向上的分别在Aky1-Akyp和Akz1-Akzq范围内取值，且此时两取值满足一定的线性关系，即Akz＝aAky+b(a、b为常数且a≠0)。进一步的，在承接式接口承接范围矩阵B中，分块矩阵Bk为编号k的预承接件连接截面的承接范围矩阵：其中，分块矩阵Bk中的第2，3列组合起来表示该结构件在YOZ平面上所能承接的范围。(1)当该结构件为纵向或竖向，即与接口坐标系的y方向或z方向平行时，分块矩阵Bk中Bky1、Bkyp、Bkz1、Bkzq表示某本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于接口数字化表达的客车底架模块的再设计方法，其特征在于：定义模块接口的中心不动点为母节点，定义模块接口相对坐标系的原点为该母节点，底架模块的预连接方向为坐标系的X轴方向；定义模块接口上预连接件连接截面的几何中心对称点为子节点，各子节点在接口坐标系的坐标值为对应子节点的定位坐标；根据模块接口预连接件的布置方向将模块接口分类，分为插入式接口和承接式接口；当预连接件与和模块接口的预连接方向平行时，为插入式接口；当预连接件与和模块接口的预连接方向垂直时，为承接式接口；插入式接口的预连接件为预插入件，承接式接口的预承接件为预承接件；(1)对于插入式接口：以一定顺序对各预插入件的子节点定位坐标进行有序汇总，定义为插入式接口定位矩阵M；以预插入件的子节点为基点进行发散创建特征点，每个预插入件连接截面都具有n个特征点，量取各特征点至其对应基点的相对方向和距离，获得该特征点的相对坐标，以一定的顺序将特征点坐标进行汇总，定义为该插入式接口的相对表征矩阵Q，则根据公式(1)获得该插入式接口连接截面表征矩阵Q′：

【技术特征摘要】
1.一种基于接口数字化表达的客车底架模块的再设计方法，其特征在于：定义模块接口的中心不动点为母节点，定义模块接口相对坐标系的原点为该母节点，底架模块的预连接方向为坐标系的X轴方向；定义模块接口上预连接件连接截面的几何中心对称点为子节点，各子节点在接口坐标系的坐标值为对应子节点的定位坐标；根据模块接口预连接件的布置方向将模块接口分类，分为插入式接口和承接式接口；当预连接件与和模块接口的预连接方向平行时，为插入式接口；当预连接件与和模块接口的预连接方向垂直时，为承接式接口；插入式接口的预连接件为预插入件，承接式接口的预承接件为预承接件；(1)对于插入式接口：以一定顺序对各预插入件的子节点定位坐标进行有序汇总，定义为插入式接口定位矩阵M；以预插入件的子节点为基点进行发散创建特征点，每个预插入件连接截面都具有n个特征点，量取各特征点至其对应基点的相对方向和距离，获得该特征点的相对坐标，以一定的顺序将特征点坐标进行汇总，定义为该插入式接口的相对表征矩阵Q，则根据公式(1)获得该插入式接口连接截面表征矩阵Q′：(2)对于承接式接口：定义范围矩阵：范围矩阵表示每一列元素为该列内最大数与最小数之间的任意实数值；定义母子矩阵关系：若一个矩阵其每一列元素均落入另一范围矩阵对应列元素的范围，则二者存在母子矩阵关系；定义预承接件上承接截面相对于其子节点的承接范围为相对承接范围，该相对承接范围与对应子节点定位坐标的叠加即可获得该预承接件的绝对承接范围；定义各预承接件的定位矩阵为范围矩阵，表示该预承接件几何中心线的绝对承接范围，将各预承接件的范围矩阵进行有序汇总，获得该承接式接口定位矩阵A；定义各预承接件的承接范围数字化表达为范围矩阵，表示该预承接件承接截面的承接范围，将各预承接件的截面承接范围矩阵有序汇总，获得该承接式接口的承接范围矩阵B；包括步骤S1，模块接口匹配的步骤，包括：S11，征调两个预连接的底架模块：对用户需求进行分析，从数据库中征调满足功能和性能要求的两个底架模块；S12，模块接口类型查验与再设计的步骤：对两预连接的底架模块的接口类型进行检查，若两底架模块接口类型相同，则选择对某一模块接口进行第一次再设计，即模块接口类型的再设计，直至其接口类型发生转变，最后使得两模块接口一个为插入式接口，另一个为承接式接口；征调或建立该插入式接口的插入式接口定位矩阵M以及相对表征矩阵Q；征调或建立该承接式接口定位矩阵A和承接范围矩阵B；包括步骤S2，模块接口预连接的位置匹配与再设计的步骤：(1)若插入式接口定位矩阵M与承接式接口定位矩阵A存在母子关系，则预插入件与预承接件定位匹配，进行下一步骤S3；(2)若插入式接口定位矩阵M与承接式接口定位矩阵A不存在母子关系，则进行模块接口第二次再设计，即预连接件所处位置的再设计：首先，在预连接件可调的基础上，确定预插入件与预承接件对应的预连接关系；其次，对比承接式接口定位矩阵A与插入式接口定位矩阵M，确定预连接件再设计的调整范围；再次，根据预连接件可调范围和实际工程需求，对模块接口预连接件的所在位置进行再设计，直至满足接口矩阵的母子关系要求；若上述步骤已对模块接口的预连接件所在位置进行再设计，则与此同时构建再设计过程矩阵Z；包括步骤S3，模块接口预连接件连接截面的匹配与再设计的步骤：(1)若...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭倩，刘胜，韩锋钢，潘怀杰，
申请(专利权)人：厦门理工学院，
类型：发明
国别省市：福建,35