面向高速列车转向架概念设计的拆卸序列研究

摘要

现代复杂产品系统，如高速列车、飞机、船舶等，由于其子系统、部件及零件存在错综复杂的相互联系，产品早期设计，如概念设计对产品研发的后续环节有着决定性的作用，因而概念设计模型可行性的分析评价显得尤为重要。目前大多可拆卸分析的研究均是在详细设计模型支持上进行的，而针对概念设计模型的可拆卸研究分析尚未起步。本文拟面向复杂产品的概念设计模型，以高速列车转向架为具体研究对象，系统分析其拆卸规划过程，将产品的无向图和层次图模型有机融合，结合工程语义中的拆卸优先级关系，形成一套完整的拆卸序列规划法;结合序列综合法和Saaty权重分配理论实现基于权重的拆卸序列优选，得到合理的拆卸序列;基于骨架模型设计和CATIA二次开发技术，开发了自动化拆卸序列系统ADST(Automated Disassembly Sequence Tool)。通过对高速列车转向架进行可拆卸分析的实例证明，本文所形成的理论及开发的系统能很好地支持复杂产品系统在概念设计阶段的模型可拆卸分析。
　　 本文主要研究成果如下:
　　 (1)本文利用自顶向下(Top-Down)设计的概念设计阶段得到的产品结构树和转向架包围盒骨架模型，利用结构树的功能模块化特征和层次特征，结合骨架的三维CAD模型，为转向架的拆卸序列规划法构建“无向-层次图”（Undi-hierarchy graph）拆卸模型;将基于工程语义的拆卸优先级规则引入拆卸模型，提出了新的拆卸序列规划法-UE算法，并将方法应用于转向架概念设计阶段并得到了结果。
　　 (2)基于已得到的拆卸序列集，以拆卸距离、工具更换次数、方向更换次数和拆卸方向总数为评估优选指标，分别建立这四个指标相应的函数，然后基于序列综合法与Saaty权重分配法形成综合的拆卸指标权重分配方法，并应用于拆卸序列集的优选，最终根据优选指标函数从拆卸序列方案集中筛选出最优的序列。
　　 (3)基于CATIACAA进行二次开发，成功构建了自动化拆卸序列系统
　　 ADST(Automated Disassembly Sequence Tool)，在概念设计骨架模型的支持下，实现拆卸序列自动规划和自动优选。将ADST应用于转向架的概念设计模型可拆卸分析，结果证明本文提出的拆卸序列自动规划方法和自动优选方法适用于复杂产品的概念设计可拆卸分析。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景与研究意义

1．2 国内外拆卸序列研究现状

1．2．1 基于图论的拆卸序列研究

1．2．2 基于启发式的拆卸序列研究

1．3 论文内容研究

1．3．1 论文工作叙述

1．3．2 论文结构安排

第2章 面向概念设计的拆卸模型

2．1 拆卸信息

2．2 信息模型

2．3 自顶向下设计

2．3．1 概念设计

2．3．2 概念设计的层次信息图模型

2．3．3 骨架设计

2．3．4 概念设计的无向图模型

2．4 无向-层次图模型

2．5 工程语义信息

2．5．1 工程语义信息模型

2．5．2 工程语义的拆卸优先级

2．6 拆卸序列规划法UE算法

2．7 本章小节

第3章 高速列车转向架的UE算法应用

3．1 高速列车转向架

3．2 转向架结构组成

3．3 转向架拆卸

3．4 高速列车转向架概念设计

3．5 转向架概念设计的UE算法应用

3．6 拆卸序列结果分析

3．7 本章小节

第4章 面向概念设计的拆卸序列优选

4．1 优选指标

4．2 优选方法

4．3 权重分配

4．4 权重分析

4．5 转向架概念设计的拆卸序列优选

4．6 本章小结

第5章 软件系统开发

5．1 系统简介

5．2 序列规划模块(SPM)

5．2．1 模块设计

5．2．2 模块程序实现

5．3 序列优选模块(SFM)

5．3．1 模块设计

5．3．2 模块程序实现

5．4 界面设计

5．4．1 SPM界面设计

5．4．2 SFM界面设计

5．5 本章小节

结论

致谢

参考文献

攻读硕士期间作者的科研成果