机车车体的设计方法及设计系统与流程

1.本公开涉及机车设计技术领域，具体而言，涉及一种机车车体的设计方法及设计系统。


背景技术：

2.目前，国内外机车市场中的用户对机车的个性化需求日益增加，并且用户要求机车的交付周期越来越短，成本需求越来越低，质量要求越来越高。
3.然而，目前在机车制造技术领域中，通常采用传统车体设计方案设计机车车体。但是，传统的车体设计方案过度依赖设计人员的知识水平、个体经验、灵感和想象力等，已不能满足现在发展的需求。
4.需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。


技术实现要素：

5.本公开的目的在于提供一种机车车体的设计系统及设计方法，能够有效提高机车车体的设计效率。
6.根据本公开的一个方面，提供一种机车车体的设计系统，包括：
7.车体设计平台，具有多组模块数据库，多组所述模块数据库分别对应不同的机车类型；
8.三维建模平台，与所述车体设计平台连接，所述三维建模平台具有参数调整模块；
9.车体设计分析时，在所述车体设计平台上从多组所述模块数据库中选择一组目标模块数据库，再从所述目标模块数据库中确定所述机车车体的多个单元模块，并生成多个所述单元模块对应的模块树；
10.在所述三维建模平台上根据所述模块树生成所述机车车体的初始三维模型，通过所述参数调整模块调整至少一个所述单元模块的模块参数，得到对所述初始三维模型更新后的更新三维模型，再输出所述更新三维模型对应的所述机车车体的设计信息。
11.根据本公开任一所述的设计系统，所述模块数据库包括功能模块数据库和结构模块数据库，多个所述单元模块包括多个功能模块和多个结构模块；
12.其中，对机车的单元结构进行分析得到功能性结构和结构性结构，将所述功能性结构固化为功能模块，将所述结构性结构固定化为结构模块。
13.根据本公开任一所述的设计系统，所述功能模块数据库和所述结构模块数据库均包括标准型模块、通用型模块；
14.其中，对多个样本机车的单元结构进行分析得到标准化结构和通用化结构，将所述标准化结构固化为所述标准型模块，将所述通用化结构固化为所述通用型模块。
15.根据本公开任一所述的设计系统，所述功能模块数据库和所述结构模块数据库还均包括基础型模块，其中对多个所述样本机车的单元结构进行分析得到公共化结构，将所
述公共化结构固化为所述基础型模块。
16.根据本公开任一所述的设计系统，所述功能模块数据库包括：钩缓装置模块、排障器模块、砂箱模块、入口门模块、前窗模块、侧窗模块、地板模块、后墙门模块；
17.所述结构模块数据库包括底架钢结构模块、司机室钢结构模块、侧墙钢结构模块、后端墙结构模块、顶盖模块和连接横梁模块。
18.根据本公开任一所述的设计系统，所述三维建模平台还包括强度校核模块；
19.车体设计分析时，所述强度校核模块对更新三维模型对应的机车车体结构进行强度校核，且在强度校核通过后输出所述机车车体的设计信息。
20.根据本公开任一所述的设计系统，所述车体设计平台还包括信息确认模块；
21.车体设计分析时，所述信息确认模块获取所述机车车体的设计信息，并在接收到确认指令时，输出所述机车车体的设计信息。
22.根据本公开的另一个方面，提供了一种利用上述一方面所述的设计系统进行机车车体设计的方法，包括：
23.在车体设计平台上构建所述机车车体的技术参数指标对应的数据结构表；
24.基于所述数据结构表从多组模块数据库中选择目标模块数据库，并从所述目标模块数据库中选择所述机车车体的多个单元模块；
25.根据多个所述单元模块生成所述机车车体的模块树，并发送至三维建模平台；
26.所述三维建模平台基于所述模块树生成所述机车车体的初始三维模型；
27.通过参数调整模块调整至少一个所述单元模块的模块参数，以得到所述初始三维模型对应的更新三维模型；
28.所述三维建模平台基于所述更新三维模型生成所述机车车体的设计信息。
29.根据本公开任一所述的方法，所述机车车体包括转向架接口模块、总体设备安装接口模块和管线接口模块，所述通过参数调整模块调整至少一个所述单元模块的模块参数，包括：
30.通过所述参数调整模块对所述转向架接口模块的模块参数、所述总体设备安装接口模块的模块参数、所述管线接口模块的模块参数进行调整。
31.根据本公开任一所述的方法，所述三维建模平台基于所述更新三维模型生成所述机车车体的设计信息之前，包括：
32.所述三维建模平台对所述更新三维模型对应的机车车体结构进行强度校核；
33.当所述更新三维模型对应的机车车体结构校核通过时，生成所述机车车体的设计信息。
34.根据本公开任一所述的方法，所述三维建模平台基于所述更新三维模型生成所述机车车体的设计信息之后，包括：
35.所述三维建模平台将所述设计信息发送至所述车体设计平台；
36.当所述车体设计平台确定所述设计信息可行时，输出所述设计信息。
37.本公开实施方式至少包括以下技术效果：
38.本公开实施方式中，可在车体设计平台和三维建模平台结合的情况下确定机车车体的设计信息，从而实现机车车体的设计。在设计过程中，可直接从多组模块数据库中选择机车车体的多个单元模块，也即是只需要从确定的目标模块数据库中选择多个单元模块即
可，从而提高了单元模块的选择效率，之后通过三维建模平台模拟出机车车体的三维模型，实现了机车车体的快速设计；另外，通过参数调整模块对单元模块的模块参数的调整，能够保证设计得到的机车车体满足客户需求，也即是保证了通过该系统设计得到的机车车体的可靠性。
39.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
40.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
41.图1为本公开实施方式提供的一种机车车体的设计系统的结构示意图。
42.图2为本公开实施方式提供的另一种机车车体的设计系统的结构示意图。
43.图3为本公开实施方式提供的一种机车车体的设计方法的流程示意图。
44.图4为本公开实施方式提供的一种机车车体的方案设计的流程示意图。
45.图5为本公开实施方式提供的一种机车车体的技术设计的流程示意图。
46.图6为本公开实施方式提供的一种机车车体的施工设计的流程示意图。
47.附图标记：
48.1、车体设计平台；2、三维建模平台；
49.11、模块数据库；111、功能模块数据库；112、结构模块数据库；12、信息确认模块；
50.21、参数调整模块；22、强度校核模块。
具体实施方式
51.现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本公开将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。
52.用语“一个”、“一”、“该”、“所述”和“至少一个”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等；用语“第一”、“第二”和“第三”等仅作为标记使用，不是对其对象的数量限制。
53.本公开实施方式提供了一种机车车体的设计系统的结构示意图。如图1所示，该机车车体的设计系统包括：车体设计平台1和三维建模平台2，车体设计平台1具有多组模块数据库11，多组模块数据库11分别对应不同的机车类型；三维建模平台2与车体设计平台1连接，三维建模平台2具有参数调整模块21。
54.车体设计分析时，在车体设计平台1上从多组模块数据库11中选择一组目标模块数据库11，再从目标模块数据库11中确定机车车体的多个单元模块，并生成多个单元模块
对应的模块树；在三维建模平台2上根据模块树生成机车车体的初始三维模型，通过参数调整模块21调整至少一个单元模块的模块参数，得到对初始三维模型更新后的更新三维模型，再输出更新三维模型对应的机车车体的设计信息。
55.本公开实施方式中，可在车体设计平台1和三维建模平台2结合的情况下确定机车车体的设计信息，从而实现机车车体的设计。在设计过程中，可直接从多组模块数据库11中选择机车车体的多个单元模块，从而提高了单元模块的选择效率，之后通过三维建模平台2模拟出机车车体的三维模型，实现了机车车体的快速设计；另外，通过参数调整模块21对单元模块的模块参数的调整，能够保证设计得到的机车车体满足客户需求，也即是保证了通过该系统设计得到的机车车体的可靠性。
56.其中，机车类型可包括八轴客运机车、八轴货运机车、六轴客运机车、六轴货运机车等。车体设计平台1可为预先建立的具有多组模块数据库11的设计平台，且该车体设计平台1中植入有机车车体的设计流程，从而便于实现机车车体设计的高效化和智能化。车体设计平台1可按照各单元模块之间的关联关系生成多个单元模块对应的模块树。各单元模块之间的关联关系，以及生成模块树的具体方式可参考相关技术，本公开实施方式对此不做限定。
57.示例地，各单元模块之间的关联关系可结合预先植入的机车车体的设计流程确定。在生成模块树时，模块树可跟随单元模块的选择同步逐渐生成，当然，也可在多个单元模块选择完成后一次性生成。
58.在从目标模块数据库11中选择多个单元模块时，由于设计流程的植入，在完成一个单元模块的选择后，车体设计平台1可根据各单元模块的关联关系提示下一个待选择的单元模块，从而便于各工龄段的设计人员完成多个单元模块的选择，降低了对设计人员的要求。
59.示例地，目标组模块数据库11包括钩缓装置模块、底架端梁结构模块、转向架接口模块、底架枕梁模块，此时在完成钩缓装置模块的选择后，车体设计平台1可根据钩缓装置模块与底架端梁结构模块之间的关联关系，提示下一个待选择的底架端梁结构模块；在完成转向架接口模块的选择后，车体设计平台1可根据转向架接口模块与底架枕梁模块之间的关联关系，提示下一个待选择的底架枕梁模块。
60.其中，每组模块数据库11是对机车类型相同的多个机车车体的单元结构进行分析后得到的，具体可参考gb/t31982《机械产品模块化设计规范》中关于模块的定义和分类方法，每组模块数据库11包括多种型号的单元模块。示例地，以每组模块数据库11包括的钩缓装置模块为例，每组模块数据库11中包括100型钩缓装置模块、101型钩缓装置模块、102型钩缓装置模块等。每组模块数据库11包括的单元模块是根据大数据分析法对多个机车车体进行分析得到的，从而保证了该设计系统设计机车车体的合理性。
61.其中，三维建模平台2以三维建模软件为基础进行创建，三维建模软件可以为ug三维建模软件、proe三维建模软件、solidworks三维建模软件等，三维建模平台2输出的机车车体的设计信息包括各单元模块的三维结构图、各单元模块之间的装配关系、以及机车车体的二维设计图纸等。
62.在一些实施方式中，如图1所示，模块数据库11包括功能模块数据库111和结构模块数据库112，多个单元模块包括多个功能模块和多个结构模块。其中，对机车的单元结构
进行分析得到功能性结构和结构性结构，将功能性结构固化为功能模块，将结构性结构固定化为结构模块。
63.如此，在选择机车车体的多个单元模块时，可根据每个单元模块所属的类型，从目标模块数据库11的功能模块数据库111中选择，或者从目标模块数据库11的结构模块数据库112中选择，从而节省目标模块数据库11的运算量，提高各单元模块的选择效率。
64.示例地，结合上述分析方式，功能模块数据库111包括：钩缓装置模块、排障器模块、砂箱模块、入口门模块、前窗模块、侧窗模块、地板模块、后墙门模块；结构模块数据库112包括底架钢结构模块、司机室钢结构模块、侧墙钢结构模块、后端墙结构模块、顶盖模块和连接横梁模块。如此，可从功能模块数据库111中选择得到机车车体的钩缓装置模块、排障器模块、砂箱模块、入口门模块、前窗模块、侧窗模块、地板模块、后墙门模块，以及从结构模块数据库112中选择得到机车车体的底架钢结构模块、司机室钢结构模块、侧墙钢结构模块、后端墙结构模块、顶盖模块和连接横梁模块。
65.当然，当功能模块和结构模块划分的标准不同时，功能模块数据库111和结构模块数据库112包括的模块则不同，此时从功能模块数据库111、结构模块数据库112中选择得到的单元模块也不尽相同，本公开实施方式对此不做限定。示例地，功能模块数据库111中除了包括上述功能模块之外，还包括转向架结构模块。
66.由于转向架接口模块作为机车车体与其他子系统的连接结构，如此可结合其他子系统的参数，通过参数调整模块21对转向架接口模块的模块参数进行调整，以保证设计得到的机车车体与其他子系统之间正常稳定的连接。
67.本公开实施方式中，为了保证预先建立的多组模块数据库11的可靠性，从而在进行机车车体设计时，能够高效准确的从多组模块数据库11中选择机车车体的多个单元模块，对于每组模块数据库11包括的各模块，可按照标准型模块、通用型模块进行划分。也即是，功能模块数据库111和结构模块数据库112均包括标准型模块、通用型模块。
68.如此，由于标准型模块的标准化，以及通用型模块的通用化，从而在进行机车车体的设计时可直接选择使用，从而提高了机车车体的设计效率。
69.其中，对多个样本机车的单元结构进行分析得到标准化结构和通用化结构，将标准化结构固化为标准型模块，将通用化结构固化为通用型模块。由于标准型模块和通用型模块是将多个实体机车作为样本，从而对多个样本机车的单元结构进行分析后得到的，从而保证了标准型模块和通用型模块的准确性。
70.进一步地，功能模块数据库111和结构模块数据库112还均包括基础型模块，其中对多个样本机车的单元结构进行分析得到公共化结构，将公共化结构固化为基础型模块。如此，在设计机车车体时，为了满足设计需求，可先选择基础模块，再在基础模块的基础上通过参数调整模块21对选择得到的至少一个单元模块(基础模块)的模块参数进行调整，使得调整后的至少一个单元模块满足用户需求，避免了从最基本的结构开始设计的情况，从而提高了机车车体的设计效率。
71.在一些实施方式中，如图2所示，三维建模平台2还包括强度校核模块22，强度校核模块22用于校核设计得到的机车车体结构的强度载荷等是否符合要求。也即是在车体设计分析时，通过参数调整模块21对至少一个单元模块的模块参数进行调整得到机车车体的更新三维模型后，可通过强度校核模块22对更新三维模型对应的机车车体结构进行强度校
核，且在强度校核通过后输出机车车体的设计信息。当然，也可以是在强度校核模块22校核通过时，通过三维建模平台2输出机车车体的设计信息。
72.在一些实施方式中，如图2所示，车体设计平台1还包括信息确认模块12，信息确认模块12用于确认三维建模平台2输出的机车车体的设计信息的可行性。比如，对于机车车体设计时所采用的材料、机车车体的设计总费用等。
73.也即是在车体设计分析时，车体设计平台1接收到三维建模平台2(强度校核模块22)输出的机车车体的设计信息后，将机车车体的设计信息发送至信息确认模块12，之后审核人员通过信息确认模块12对机车车体的设计信息进行审核，当信息确认模块12接收到确认指令时，表明机车车体的设计信息可进行实际生产，此时输出机车车体的设计信息。当然，在信息确认模块12接收到确认指令时，也可由车体设计平台1输出机车车体的设计信息，本公开实施方式对此不做限定。
74.其中，信息确认模块12可为机车的全生命周期管理系统包括的机车审核模块，当然也可以为其他审核模块，本公开实施方式对此不做限定。
75.结合上述实施方式所述的内容，选择单元模块并生成对应模块树的全过程可作为机车车体的方案设计过程，三维建模平台2输出机车车体的设计信息的全过程科作为机车车体的技术设计过程，通过信息确认模块12进行确认并输出设计信息的全过程可作为机车车体的施工设计过程。
76.本公开实施方式提供了一种利用上述实施例所述的设计系统进行机车车体设计的方法的流程示意图。如图3所示，该方法包括如下步骤s10～步骤s60。
77.s10、在车体设计平台上构建机车车体的技术参数指标对应的数据结构表。
78.s20、基于数据结构表从多组模块数据库中选择目标模块数据库，并从目标模块数据库中选择机车车体的多个单元模块。
79.s30、根据多个单元模块生成机车车体的模块树，并发送至三维建模平台。
80.s40、三维建模平台基于模块树生成机车车体的初始三维模型。
81.s50、通过参数调整模块调整至少一个单元模块的模块参数，以得到初始三维模型对应的更新三维模型。
82.s60、三维建模平台基于更新三维模型生成机车车体的设计信息。
83.本公开实施方式中，可在车体设计平台和三维建模平台结合的情况下确定机车车体的设计信息，从而实现机车车体的设计。在设计过程中，可直接从多组模块数据库中选择机车车体的多个单元模块，从而提高了单元模块的选择效率，之后通过三维建模平台模拟出机车车体的三维模型，实现了机车车体的快速设计；另外，通过参数调整模块对单元模块的模块参数的调整，能够保证设计得到的机车车体满足客户需求，也即是保证了通过该系统设计得到的机车车体的可靠性。
84.其中，上述步骤s10中，数据结构表可根据用户对于待设计的机车车体的需求进行构建，比如根据设备布置、设计任务书、机车总体结构、重量分配等进行构建。上述步骤s20中，可先完成机车类型的选择，再结合植入的设计流程，从目标模块数据库中依次完成多个单元模块的选择。上述步骤s30中，模块树可根据选择得到的多个单元模块之间关联关系生成，具体可参考上述设计系统的描述。上述步骤s50中，在调整至少一个单元模块的模块参数时，调整内容具体可参考构建的数据结构表，也即是用户对于待设计的机车车体的需求。
上述各步骤s10～步骤s60的实现过程可参考上述设计系统的描述，本公开实施方式对此不再赘述。
85.需要说明的是，在上述步骤s50中，调整至少一个单元模块的模块参数时，可能存在调整机车车体内部的单元模块的模块参数，还可能存在调整机车车体与其他子系统相关的接口模块的模块参数。示例地，与其他子系统相关的接口模块包括：转向架接口模块、总体设备安装接口模块和管线接口模块，如此上述步骤s50的实现过程为：通过参数调整模块对转向架接口模块的模块参数、总体设备安装接口模块的模块参数、管线接口模块的模块参数进行调整。
86.结合上述所述的实施例，三维建模平台还包括强度校核模块，如此为了保证设计得到的机车车体的强度载荷等符合要求，在执行上述步骤s60之前，还需要执行如下步骤s70：三维建模平台(强度校核模块)对更新三维模型对应的机车车体结构进行强度校核，当更新三维模型对应的机车车体结构的强度校核通过时，生成机车车体的设计信息。
87.结合上述所述的车体设计平台还包括信息确认模块的情况，为了保证机车车体的设计信息的可行性，在执行上述步骤s60之后，还需要执行如下步骤s80：三维建模平台将设计信息发送至车体设计平台(信息确认模块)，当车体设计平台(信息确认模块)确定设计信息可行时，输出设计信息。
88.结合上述实施方式所述的设计系统：选择单元模块并生成对应模块树的全过程可作为机车车体的方案设计过程，三维建模平台输出机车车体的设计信息的全过程科作为机车车体的技术设计过程，通过信息确认模块进行确认并输出设计信息的全过程可作为机车车体的施工设计过程。如此，在一些实施方式中，车体设计平台中方案设计过程的流程如图4所示，三维建模平台中技术设计过程的流程如图5所示，车体设计平台中施工设计过程的流程如图6所示。
89.本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本技术旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。