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《重庆大学》 2004年
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客车总体设计KBE系统研究

丁良旭  
【摘要】:随着社会的进步和经济的发展,市场对制造业的要求也越来越高,企业在提供高质量产品的前提下,要使产品上市速度最快,价格最低,品种多样化。这对于客车多品种、小批量的产品特性更是如此。因此,企业必须尽量缩短产品开发时间,降低产品开发成本,使产品最大限度系列化。而客车总体设计是客车产品系列化设计的基础平台,在客车产品开发过程中处于非常重要的地位,直接影响到客车产品开发的成败,所以,应用现代产品设计支持技术缩短客车总体设计时间,提高设计质量,降低设计成本对于企业实现上述目标具有重要意义。在知识经济的当今,知识已成为一种资产,而“基于知识工程(KBE)”这一现代产品设计支持技术不仅能帮助企业实现上述目标,而且是企业提高自主开发能力和核心竞争力的关键。因此,本文提出将KBE技术应用于客车总体设计,其主要内容有以下7个方面: ① 分析了KBE技术产生的背景、定义、内涵、体系结构、分类及其关键技术,研究了知识获取、表示、推理、管理、产品知识建模和KBE各异构系统的集成技术,阐述了KBE技术的发展趋势及国内外客车KBE研究现状,归纳了KBE技术在产品开发中的作用,提出了将KBE技术应用于客车总体设计要解决的问题。 ② 针对行业特点,分析了客车总体设计的主要内容,包括客车总体尺寸确定、底盘选型、发动机布置型式、车身设计、驾驶区布置、乘客区布置、人机工程学设计等,阐述了CAD、CAE技术在客车总体设计应用中的不足,提出了基于知识工程的客车总体设计系统的体系,包括系统构架、知识系统构建、功能模块及系统集成等。 ③ 知识库中的知识的表示常与通用CAX系统的数据的表示不一致,从而导致KBE中知识系统与CAX系统失配的现象。因STEP标准及其EXPRESS语言具有标准化、集成化和中性化的特点,能为绝大多数CAX系统所支持,所以,为解决知识系统与通用CAX系统失配的瓶颈问题,采用了STEP标准的EXPRESS语言作为知识系统中知识表示的建模语言,并在客车总体设计中得以成功应用。 ④ 网络技术的发展为最大限度地实现对知识的共享和重用提供了有效的信息载体,因此,提出了一种基于Network的、符合国际标准CAD零件库标准(ISO 13584)和STEP标准的零部件实例知识库,可在全球范围内实现企业间以及企业内部不同CAX系统间的数据共享和重用,并以客车总体设计零部件库为实例进行研究。基于Network的KBE技术,也为客户参与设计,满足定制要求提供了条件。 ⑤ 知识的重用是KBE系统的关键技术,涉及到重用推理方法、重用控制策略 WP=6 和重用过程信息模型。为此,在研究常用重用方法的基础上,提出了基于STEP标准的EXPRESS语言推理模型的知识重用技术,并以客车总体设计中客车车身的重用为实例进行研究。 ⑥ 以笔者主持的重庆市科委科技攻关项目“基于知识工程(KBE)的客车总体虚拟设计系统”的研究工作为应用背景,将理论研究与工程实践相结合,提出了基于STEP标准的EXPRESS语言装配关系建模技术,开发了客车总体设计KBE系统,并在重庆金冠的JG6120系列客车的总体设计中得到实际应用验证,取得较好效果。论文依托项目已通过重庆市科委验收。 ⑦ 在总体设计阶段,客车的性能预评价环节必不可少。以为重庆金冠开发的JG6120长途客车总体设计为例,开展了对载荷分配、动力性、经济性、制动性、操纵稳定性和滑行性的预评价研究,提出了KBE技术在客车总体设计性能评价中的应用,提出了客车静止在横向坡道上的最大侧倾稳定角的新算法,提出了计算客车滑行时间、滑行距离的新公式。
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:U469

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