[发明专利]一种基于接口数字化表达的客车底架模块的再设计方法

摘要

本发明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。

主权项

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)若再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该承接式实现连接；(2)若再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；在分析预连接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。