一種基于優(yōu)先數(shù)系的起重機(jī)車輪組適應(yīng)性設(shè)計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及起重機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于優(yōu)先數(shù)系的起重機(jī)車輪組適應(yīng)性 設(shè)計(jì)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 起重機(jī)是一種結(jié)構(gòu)復(fù)雜、機(jī)型較多、系列化分級(jí)不明顯、用戶定制面廣的機(jī)械產(chǎn) 品，也是一種典型的定制產(chǎn)品。車輪組作為起重機(jī)的重要部件，其性能及運(yùn)行狀態(tài)直接影響 起重機(jī)的工作效率、可靠性和整機(jī)運(yùn)行的安全性，因此對(duì)車輪組的設(shè)計(jì)尤其重要。對(duì)于不同 起重機(jī)設(shè)計(jì)生產(chǎn)企業(yè)來(lái)說(shuō)，車輪組是一種規(guī)格雜亂、品種繁多的產(chǎn)品。因此在對(duì)車輪組設(shè)計(jì) 過(guò)程中，企業(yè)不能充分利用以往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)及資源，從而導(dǎo)致設(shè)計(jì)時(shí)間長(zhǎng)，設(shè)計(jì)效率低。所 以應(yīng)通過(guò)對(duì)現(xiàn)有的車輪組規(guī)格及品種進(jìn)行調(diào)查分析，從優(yōu)先數(shù)系中選用合適的系列作為產(chǎn) 品的主要參數(shù)系列。在設(shè)計(jì)車輪組時(shí)，車輪組的主參數(shù)系列應(yīng)最大限度采用優(yōu)先數(shù)系，提高 車輪組設(shè)計(jì)的適應(yīng)性。
[0003] 針對(duì)車輪組的多樣化和系列化的特點(diǎn)以及快速設(shè)計(jì)研發(fā)的需求，可適應(yīng)設(shè)計(jì)方法 是一種能有效滿足上述要求的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，而參數(shù)化設(shè)計(jì)是該設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)之一。設(shè)計(jì) 的核心技術(shù)是：建立主模型、參數(shù)化設(shè)計(jì)、建立事物特征表數(shù)據(jù)庫(kù)和完成可適應(yīng)設(shè)計(jì)。
[0004] Solidworks是一種三維機(jī)械CAD軟件，能提供了自由、開放、功能完整的API開發(fā) 工具接口，它有三種常見(jiàn)的參數(shù)化設(shè)計(jì)方法：1)通SolidWorks內(nèi)部自帶的鏈接Excel功 能建立數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)輸入數(shù)據(jù)或者調(diào)用數(shù)據(jù)來(lái)改變模型，實(shí)現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計(jì)；2)利用宏技術(shù)， 對(duì)SolidWorks的內(nèi)部程序編程，調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計(jì)；3)以第三方軟件 作為編程語(yǔ)言，利用API (Application Program Interface)接口技術(shù)和Access數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì) SolidWorks進(jìn)行操作，進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)。由于第二和第三種設(shè)計(jì)方法涉及的軟件和內(nèi)容多， 在實(shí)際應(yīng)用中工作量很大，不適于本發(fā)明應(yīng)用，因此本發(fā)明應(yīng)用第一種參數(shù)化設(shè)計(jì)方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明目的是，為了縮短產(chǎn)品的開發(fā)時(shí)間，充分利用以往設(shè)計(jì)知識(shí)和資源，提高產(chǎn) 品設(shè)計(jì)的可適應(yīng)性，增強(qiáng)企業(yè)對(duì)市場(chǎng)快速響應(yīng)能力，本發(fā)明提出一種基于優(yōu)先數(shù)系的起重 機(jī)車輪組適應(yīng)性設(shè)計(jì)方法。
[0006] 步驟1，首先進(jìn)行用戶需求分析，識(shí)別用戶的共同需求和差異化需求； 步驟2,從功能需求出發(fā)，將功能要求映射為結(jié)構(gòu)參數(shù)，并通過(guò)Solidworks建立車輪組 模型，提取特征參數(shù)，并由Solidworks內(nèi)部自帶的鏈接Excel功能，生成車輪組模型的尺寸 Excel 表； 步驟3,從步驟2提取的特征參數(shù)中選取作為劃分優(yōu)先數(shù)的參數(shù)，并對(duì)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)先數(shù) 系列值劃分； 步驟4,對(duì)步驟2提取的特征參數(shù)，分析車輪組特征參數(shù)之間的影響程度，構(gòu)建車輪組 設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣，初步確定車輪組系列化設(shè)計(jì)的主參數(shù)和候選主參數(shù)； 步驟5,在步驟4獲得的候選設(shè)計(jì)參數(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)車輪組參數(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，采用 關(guān)聯(lián)距離對(duì)參數(shù)進(jìn)行聚類計(jì)算，得到各設(shè)計(jì)參數(shù)的設(shè)計(jì)關(guān)聯(lián)矩陣，選用組間連接法對(duì)關(guān)聯(lián) 矩陣進(jìn)行聚類分析，得到車輪組各結(jié)構(gòu)參數(shù)層次聚類分析樹形圖，從而進(jìn)一步合理識(shí)別車 輪組系列化設(shè)計(jì)的主參數(shù)； 步驟6,根據(jù)步驟4和步驟5的分析結(jié)果，進(jìn)一步完善步驟2獲得的車輪組的優(yōu)先數(shù)系 列值，并采用系列表和配置方法，在步驟2中生成的Excel表中添加車輪組模型的系列尺 寸，生成車輪組模型的尺寸系列的Excel表； 步驟7,通過(guò)Solidworks內(nèi)部自帶的鏈接Excel功能，調(diào)用步驟6中獲得的Excel表中 的尺寸，通過(guò)對(duì)原有的Solidworks零部件模型的尺寸進(jìn)行替換為需要設(shè)計(jì)的尺寸，實(shí)現(xiàn)尺 寸驅(qū)動(dòng)Solidworks參數(shù)化建模，從而完成基于優(yōu)先數(shù)系的起重機(jī)車輪組適應(yīng)性設(shè)計(jì)。
[0007] 在步驟1中，進(jìn)行用戶需求分析，確定用戶差異化需求，主要表現(xiàn)在：車輪直徑、軸 承型號(hào)、使用環(huán)境、車輪組系列等方面； 在步驟2中，從功能需求出發(fā)，將功能要求映射為結(jié)構(gòu)參數(shù)，并建立車輪組模型，提取 特征參數(shù)：車輪直徑Λ輪緣直徑久，車輪寬度漢輪轂長(zhǎng)度爲(wèi)，車輪孔徑名，軸承內(nèi)徑φ與 端蓋配合直徑軸端直徑4軸承外端蓋到車輪中刨面的距離中刨面到軸端距離Ζ，帶 鍵槽的軸段長(zhǎng)度7,軸承蓋外徑"。由Solidworks內(nèi)部自帶的鏈接Excel功能，將生成的車 輪組所有零部件模型中的結(jié)構(gòu)尺寸提取出來(lái)，生成車輪組模型的尺寸Excel表； 在步驟3中，選用車輪直徑A車輪寬度漢車輪孔徑名，中刨面到軸端距離Z，軸承外 端蓋到車輪中刨面的距離軸承蓋外徑M乍為劃分優(yōu)先數(shù)的參數(shù)：選用車輪直徑_優(yōu) 先數(shù)，取RlO系列，尺寸在250-1000mm范圍內(nèi)，根據(jù)優(yōu)先數(shù)規(guī)則，/?勺值可取250, 315, 350， 400, 500,630,800,1000 mm ;選用車輪寬度沈％優(yōu)先數(shù)，取R40/2系列，從90開始選取，每隔 一項(xiàng)選取一值；選用車輪孔徑名為優(yōu)先數(shù)，取R40/3系列，從70開始選取，每隔兩項(xiàng)選取一 值；選用中刨面到軸端距離Z為優(yōu)先數(shù)，取R40/4系列，從225開始選取，每隔三項(xiàng)選取一 值；選用軸承外端蓋到車輪中刨面的距離心為優(yōu)先數(shù)，取R40/2系列，從130開始選?。贿x 用軸承蓋外徑Λ為優(yōu)先數(shù)，取R20/2系列，從160開始選取，每隔一項(xiàng)選取一值； 在步驟4中，分析車輪組特征參數(shù)之間的影響程度，選取0~1之間的數(shù)值，即0、0. 2、 0. 5、0. 8、1這五個(gè)量化值作為量化標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)特征參數(shù)之間的影響程度進(jìn)行量化，得到相應(yīng) 的量化值，通過(guò)量化值構(gòu)造設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣，對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣行列進(jìn)行匯總，通過(guò)對(duì)匯總值分 析，初步確定車輪組優(yōu)先數(shù)系列化設(shè)計(jì)的主參數(shù)和候選主參數(shù)； 在步驟5中，在步驟4獲得的候選設(shè)計(jì)參數(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)車輪組參數(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理， 采用關(guān)聯(lián)距離對(duì)參數(shù)進(jìn)行聚類計(jì)算，計(jì)算公式為： 式中4一聚類數(shù)；
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于優(yōu)先數(shù)系的起重機(jī)車輪組適應(yīng)性設(shè)計(jì)方法，包括進(jìn)行用戶需求分析，識(shí)別 用戶的共同需求和差異化需求，其特征在于，所述方法還包括如下步驟： (1 )將功能要求映射為結(jié)構(gòu)參數(shù)，并通過(guò)Solidworks建立車輪組模型，提取特征參數(shù)， 并由Solidworks內(nèi)部自帶的鏈接Excel功能，生成車輪組模型的尺寸Excel表； (2 )從所述特征參數(shù)中選取作為劃分優(yōu)先數(shù)的參數(shù)，并對(duì)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)先數(shù)系列值劃 分； (3 )分析車輪組特征參數(shù)之間的影響程度，將所述特征參數(shù)構(gòu)建車輪組設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩 陣，初步確定車輪組系列化設(shè)計(jì)的主參數(shù)和候選主參數(shù)； (4 )在（3)的分析結(jié)果上，對(duì)車輪組參數(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，采用關(guān)聯(lián)距離對(duì)參數(shù)進(jìn)行 聚類計(jì)算，得到各設(shè)計(jì)參數(shù)的設(shè)計(jì)關(guān)聯(lián)矩陣，選用組間連接法對(duì)關(guān)聯(lián)矩陣進(jìn)行聚類分析，得 到車輪組各結(jié)構(gòu)參數(shù)層次聚類分析樹形圖，從而進(jìn)一步合理識(shí)別車輪組系列化設(shè)計(jì)的主參 數(shù)； (5 )根據(jù)（3 )和（4 )的分析結(jié)果，進(jìn)一步完善車輪組的優(yōu)先數(shù)系列值，并采用系列表 和配置方法，在所述Excel表中添加車輪組模型的系列尺寸，生成車輪組模型的尺寸系列 Excel表； (6 )通過(guò)Solidworks內(nèi)部自帶的鏈接Excel功能，調(diào)用所述車輪組尺寸系列Excel表中的尺寸，通過(guò)對(duì)原有的Solidworks零部件模型的尺寸進(jìn)行替換為需要設(shè)計(jì)的尺寸，實(shí) 現(xiàn)尺寸驅(qū)動(dòng)Solidworks參數(shù)化建模，從而完成基于優(yōu)先數(shù)系的起重機(jī)車輪組適應(yīng)性設(shè)計(jì)。
2. 根據(jù)權(quán)利1要求所述的一種基于優(yōu)先數(shù)系的起重機(jī)車輪組適應(yīng)性設(shè)計(jì)方法，其特征 在于，所述差異化需求，主要表現(xiàn)在車輪直徑、軸承型號(hào)、使用環(huán)境和車輪組系列。
3. 根據(jù)權(quán)利1要求所述的一種基于優(yōu)先數(shù)系的起重機(jī)車輪組適應(yīng)性設(shè)計(jì)方法，其特征 在于，所述提取特征參數(shù)包括：車輪直徑A輪緣直徑久，車輪寬度漢輪轂長(zhǎng)度爲(wèi)，車輪孔徑 名，軸承內(nèi)徑4,與端蓋配合直徑軸端直徑4軸承外端蓋到車輪中刨面的距離中刨面 到軸端距離Z，帶鍵槽的軸段長(zhǎng)度7和軸承蓋外徑A
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于優(yōu)先數(shù)系的起重機(jī)車輪組適應(yīng)性設(shè)計(jì)方法，其特征 在于，所述劃分優(yōu)先數(shù)的參數(shù)包括：車輪直徑A車輪寬度漢車輪孔徑名，中刨面到軸端距 離Z，軸承外端蓋到車輪中刨面的距離和軸承蓋外徑A
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于優(yōu)先數(shù)系的起重機(jī)車輪組適應(yīng)性設(shè)計(jì)方法，其特征 在于，所述車輪直徑^取R10系列，尺寸在250-1000_范圍內(nèi)，根據(jù)優(yōu)先數(shù)規(guī)則，i)的值可取 250, 315, 350,400, 500,630,800,1000mm;所述車輪寬度沒(méi)取R40/2系列，從90開始選取， 每隔一項(xiàng)選取一值；所述車輪孔徑取R40/3系列，從70開始選取，每隔兩項(xiàng)選取一值；所 述中刨面到軸端距離Z取R40/4系列，從225開始選取，每隔三項(xiàng)選取一值；所述軸承外端 蓋到車輪中刨面的距離L1取R40/2系列，從130開始選取；選用所述軸承蓋外徑滿IR20/2 系列，從160開始選取，每隔一項(xiàng)選取一值。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于優(yōu)先數(shù)系的起重機(jī)車輪組適應(yīng)性設(shè)計(jì)方法，其特征 在于，所述特征參數(shù)之間的影響程度，選取〇~1之間的數(shù)值，即〇、〇. 2、0. 5、0. 8、1這五個(gè)量 化值作為量化標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)特征參數(shù)之間的影響程度進(jìn)行量化值計(jì)算，得到相應(yīng)的量化值，通過(guò) 量化值構(gòu)造設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣，對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣行列進(jìn)行匯總，通過(guò)對(duì)匯總值分析，初步確定車 輪組優(yōu)先數(shù)系列化設(shè)計(jì)的主參數(shù)和候選主參數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于優(yōu)先數(shù)系的起重機(jī)車輪組適應(yīng)性設(shè)計(jì)方法，其特征 在于：所述聚類計(jì)算，是在已有候選設(shè)計(jì)參數(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)車輪組參數(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，采 用關(guān)聯(lián)距離對(duì)參數(shù)進(jìn)行聚類計(jì)算，計(jì)算公式為：
式中4一聚類數(shù)； f特征屬性數(shù)； 得到各設(shè)計(jì)參數(shù)的設(shè)計(jì)關(guān)聯(lián)矩陣，選用組間連接法對(duì)關(guān)聯(lián)矩陣進(jìn)行聚類分析，得到車 輪組各結(jié)構(gòu)參數(shù)層次聚類分析樹形圖，從而進(jìn)一步合理識(shí)別車輪組系列化設(shè)計(jì)的主參數(shù)。
【專利摘要】一種基于優(yōu)先數(shù)系的起重機(jī)車輪組適應(yīng)性設(shè)計(jì)方法，該方法通過(guò)Solidworks建立輪組模型，提取特征參數(shù)，生成車輪組零部件模型的尺寸Excel表；對(duì)提取的特征參數(shù)構(gòu)建車輪組設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣，初步確定車輪組系列化設(shè)計(jì)的主參數(shù)及候選主參數(shù)；對(duì)車輪組參數(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，采用關(guān)聯(lián)距離對(duì)參數(shù)進(jìn)行聚類計(jì)算，構(gòu)建車輪組設(shè)計(jì)關(guān)聯(lián)矩陣；選用組間連接法對(duì)關(guān)聯(lián)矩陣進(jìn)行聚類分析，進(jìn)一步完善車輪組優(yōu)先數(shù)系列值，并采用系列表和配置方法，生成車輪組零部件模型的尺寸系列Excel表；Solidworks調(diào)用已生成的Excel表中的尺寸，通過(guò)對(duì)原有的Solidworks零部件模型的尺寸進(jìn)行替換為需要設(shè)計(jì)的尺寸，實(shí)現(xiàn)尺寸驅(qū)動(dòng)Solidworks參數(shù)化建模，從而完成車輪組適應(yīng)性設(shè)計(jì)，最終實(shí)現(xiàn)基于優(yōu)先數(shù)系的起重機(jī)車輪組適應(yīng)性設(shè)計(jì)。
【IPC分類】G06F17-50
【公開號(hào)】CN104778326
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510194645
【發(fā)明人】程賢福, 王濤, 張盛財(cái), 朱啟航, 從言言, 劉艷軍, 林品斌
【申請(qǐng)人】華東交通大學(xué)
【公開日】2015年7月15日
【申請(qǐng)日】2015年4月23日