автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.03, диссертация на тему:Создание методики проектирования автомобильных кабин из композиционных полимерных материалов (КПМ)

»ооновский ордена Ленина, ордена 0к1 Зрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени государственный технический университет имени Н. Э. Баумана

На прзвах рукописи

Для служебного пользования Зга. N бО

УДК 629.115. 7:62-235

О

ТАТЬЯН СЕРГЕЙ АНАТОЛЬЕВИЧ

СОЗДАНИЕ МЕТОДИКИ ПРОЕКТ ИР03М1Ш АВТОМОБИЛЬНЫХ КАБИН ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ (КПМ)

05.05.03. - Автомобили и тр'таоры

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

в

Работа выложена на кафедре "ыэлесные машины" псковского государственного технического университета икэни H Э. Баумана.

• Научный руководитель - доктор технических наук,

профессор Цыбин ЕС.

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор ФАРОБИН Я Е. г кандидат технических наук, даа&т ильин an

Ведущая организация - ОГК АШ-ЗиЛ

/ ' к

Защита диссертации состоится 20 декабря 1993 г. в ''< часов на заседании специализированного Совета К 053.15.10 "Транспортное капиностроение" в НГТУ им. а Э. Баумана по адресу: 107005, Шсква. 2-я Бауманская ул.. д. 5.

Ваши отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просьба направлять по указанно^ адресу.

С .диссертацией ыокно ознакомиться в библиотеке ЫГТУ имени Н. Э. ^аумача. ^

Автореферат разослан " ¡3 " 1993 г.

Ученый секретарь специализированного Совета,

доктор

ехнических наук, профессор

■А

Цьйин ЕС.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА Р„лОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время обеспечение высокого технического уровня автомобильной техники невозможно без широкого применения новых материалов и технологий. Одним из клгг -ов таких материалов являются КМ Их использование в автомобилях позволяет получить ряд преимуществ - снизить массу, трудоемкость изготовления и материалоемкость; повысить надежность и долговечность коне рукции; улучшить эксплуатационные параметры и комфортабельность автомобиля.

Однако, применение КШ в качестве конструкционных для кабин вызывает необходимость по-иному подходить к целому р'яду вопросов проектирования. Например, в связи с большим многообразием как самих КПМ и способов переработки их в изделие, так и принимаемых конструктивных Решений, значительно расширяется ди-.апазон возможных вариантов проектных решений (далее - ВИР). Кроме того, синтез ЕПР в настоящее время производится, в основном, эвристическим путем, так как использование опыта проекти-; звания изделий из из традиционных материалов практически невозможно, поскольку КПМ по своим свойствам существенно отличаются от них. Применение эвристического подхода при синтезе ВПР приводит к больиич затратам времени, которые усугубляются еще и тем, что в настоящее зрею практически не существует и методики проектирования автомобильных кабин из ИМ в самостоятельном виде. Для сокращения затрат времени на про^.сгиросание необходимо сформулировать такую методику и автоматизировать процедуру синтеза ВПР, создав соответствующую подсистему САПР - в настоящее время подобной разработки в отечественном автомобилестроении нет.

Из изложенного следует, что создание методики проектирования автомобильных кабин из КПМ является актуальной и своевременной задачей, в решении которой особое значение имеет автоматизация процесса синтеза рациональных вариантов проектных решений (далее - РВПР) корпуса кабины из КПМ на этапе разработки технического предложения.

Цель работа Создание методики проектирования автомобильных кабин из КПМ путем разработки методики синтеза рационального варианта проектного решедия корпуса кабины из КПМ.

Для достижения поставленной цели в диссертации решались

1

следующие задачи:

1. Создание классификации автомобильных кабин;

2. Создание модели для синтеза РВЛР корп'"5а кабины из КГМ, в том числе:

- разработка модели для генерации ВНР,

- разработка критериев оценки вариантов и алгоритма выбора рационального,

- разработка пакета программ (ПП) "ВЫБОР";

е.. Разработка методики синтеза РВПР корпуса кабины ие КПМ и проверка достоверности основных ее положений.

Этап проектирования, для которого поставленные задачи должны быть решены - это стадия разработки технического предложения на кабину. ' -

Научная новизна работы состоит в следующем:

- создана методика синтеза рационального варианга проектного решения корпуса кабины из композиционных полимерных материалов, позволяющая на этгпэ разработки технического предложения получать схемное решение корпуса для всех видов кабин на основании технического задания на автомобиль, требований - его кабине и специфики предпол -аемого предприятия-изготовителя.

- разработана оригинальная классификация, описывающая важнейшие структурно-функциональные связи кабины автомобиля, ее параметры и конструкцию;

- разработана модель синтеза рационального варианта проектного решения корпуса кабины из КПМ, позволяющая произвести генерацию осуществимых вариантов проектных решений л выбрать из них рациональные.

Практическая ценность. Разработан пакет программ (ПП) "ВЫБОР", позволяющие .автоматизировать методику синтеза РВПР и дс десятков минут сократить время получения схемного решения корпуса. Автоматизация процесса синтеза РВПР позволяет использовать разработанный ПП "ВЫБОР" как фрагмент САПР автомобиля.

Создакние .-методику и ПП "ВЫБОР" можно применить также дл синтеза схешвде решений корпусов кабин из КПМ любых машин конструкция которых предполагает наличие изолированной кабин (напри-ар, тракторов, погрузчиков, различных кранов и др.).

реализация результатов работы. Созданные методика синтез РЗПР корпуса кабины из КПМ и Ш1 "ВЫБОР" использовались в НИИ С МП У им. Н.Э. Баумана при разработке технических предложений i

кабины из КИК для'спои/.,¿.чыюго гатомоСп ••¡jc-лкк пр^хадкмисти грузоподъемностью 150 т в рам их теки СМЗ-205 и для перспективного семейства грузовых автомобилей; в учебных курсах "Проектирование несущих систем, кабин из КШ", "Слецзапщта колесных машин", в курсовой и дипломном проектирогснии на кафедре "Колесные машины" МГТУ им. II. Э. Баумана

Апробация и публикация работы. Результаты работы были доложены, обсуждены и одобрены на научных семинара кафедры "Колесные машины" МГТУ им- IL Э. Баумана в 1988... 1993 гг. Основные положения работы докладывались и обсуждались на всесоюзные научно-технических конференциях "Проектирование систем" (г. Москва, 1990) и "Повышение надежности и экологических показателей автомобильных двигателей" (г. Горький, 1S90). По теме диссертации имеется 3 печатные работы.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных результатов и еыеодов, списка использованных источников (113 наименования) и приложений. Содержание работы изложено на 222 с. , включающих 144 с. машинописного текста, 6 таблиц, 22 рис. , 52 с. приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность темы, выявлены проблемы, возникающие три проектировании кабин из КПМ и поставлена цель работы.

В первой главе дан обзор конструкций кабин автомобилей и других транспортных средств, работ, посвященных применению КПМ в кабинах, методов проектирования кабин в автомобилестроении, тракторо- и самолетостроении. Анализ работ показывает, что опит применения КПМ в таких областях, как судостроение, вагоностроение и самолетостроение, мало применим при создании кабин из КШ, поскольку такие изделия значительно отличаются по условиям эксплуатации, объемам производства, геометрическим формам панелей и конструктивному исполнению.

В то же время, благодаря трудам таких ученых и инженеров, как Е А. Грачев, Б. Л Ыапошник, В. Б. /льрентьев, А. К. Хренов, V. II Гурский, Е С. Дыбин, В. Б. Певце в. II II Морозов, О. В. Тамручи. Б. А. Афанасьев, R М. Ильин, R В. Kami. Г. В. Бровак и ;;ругих, н-лелки значительный опыт по применению КПМ б круписгагаринш -

пусньк деталях колесных машин. автомобилестроении таких стран, как США, Великобритания, Франция, Германия также имеется довольно большое количество разработок, касающихся применения таких материалов в кузовных конструкциях.

. Шесте с тем, в области разработки методоь и методик проектирования, и особенно систем автоматизированного проектирования, самолето- к тракторостроители подвинулись довольно далеко. Исследование вопооеов, связанных с автоматизацией проектирования , показало, что самыми сложными по возможности реализации и ответственными по результатам в САПР являются:

- во-первых, генерация вариантов решения, для осуществления которой необходимо составить матрицу признаков объекта в виде архива типовых структур; типовые структуры, в свою очередь, определяются на основе четкой и полной классификации создаваемого объекта;

- во-вторых, выбор рационального варианта про«. ■ного решения при разработке технического предложения, поскольку на этом этапе проектирования велика степень неопределенности при принятии решения и наибольшей является цена ошибки - поэтому методы, на основании которых осуществляется сравнение вариантов, в основном являются эвристическими.

Во второй главе, посвященной решению задачи создания классификации автомобильных кабин, проБеден обзор, который показал, что во-первых, имеется сравнительно небольшое количество работ, з которых отражены вопросы классифицирования кабин автомобилей (авторами этих работ являются ученые Я Павловский, Ю. А. До.. ¡атозский, А.Ы.Кац и Е С. Цыбин); во-вторых, ни одна из рассмотренных классификаций не содержащих набора признаков, достаточных для четкого и полного описания любой из существующих клй разрабатываемых автомобильных кабин.

Е связи с этим, была создана оригинальная классификация автомобильных кабин, включающая в себя набор признаков, достаточный для такого описания. Кабина автомобиля в предлагаемой классификации описывается группами признаков, характеризующих ее параметры, конструкцию и важнейшие структурно-функциональные связи (рис. 1), определение которых является одной из главных задач методологии автоматизированного проектирования. Более подробному классифицированию подвергся корпус кабины, являющийся важнейшим элементом ее конструкции.

• 1. i ■

-j f ) г я .T crû fTTTT Гд]

Г Lrlnas""''* гт"тП

I t Z ¿'"i- гет iri3 ncsnri—| ») юттагетст» |

Я |г) вди»рстгаггтч|

К В.пгттт^ст-ч,

Щ ti RxT. CllEiriJI Ï

& n-

c4 14. CeyniiacT» Enjm--1 >) сргепгтаое

e) I

I Г) р-уту>йтг»я

[г) ттутестстя "1

f) гггспттагпт'Я I

t») Пч ттц, ynrrl P rrr^t ГТТ. К. I [ч) С ГТ7УЧ СТ. it. I

____i 1) одлтое I

I в) истпсгрявое I j г) стрзатое |

1 я) гглттт«тт£т. 1 I г) уг.состу» I

1 5 УшгТ-TTîror rtfeni _-, „-, п--.

со --¡a) | (t) тгетзтпэ |е) патгоспа

I & KiTCfzta-j а) ¡стггстчкзз» | К) Егеетадпгёкз. 11 г) еоубЕШтроггд. | ■

г— 1 L lYcna-Tcrsrnne стз-сэ

. иуоа. сел necjTa cra-xis __

L П пртгалзл. шпргзл. Ы я пгргп. т>стп

Г L 1' EjtJ

l-asno' i-aDcsp

] It) » TV ч*стд n. a j It) я -«.Trf-a Ч'стя | по^сргчз. терши. I с) csrtri ст r-a al [t) в r^rrct т*стп| |г) слст» от г.к. с. Г

гртпхгльз. nœp. I •) ff д r.fcj*ту ста | ГгУтгт rwira п. с. | Г^пзд nrerig гто |

Й а а Ггсггл-е ста шюттсгс _ _ _

g г L В ПрОГСТЛ. nSBJ3X3. I ») Oirir.i CT ГЛГ. | If) З^ГЭ Г? ТГГ, 11 г) сяггл от ДГ!Г. I

& г 2. Q пикрст!. пгпу.о-л |g) ч атта~-< I ÎÏÏT* ту—т; ^кгт. 11 г) иггп rrtre 1 L аПпстг

ci u 3L В Evjj'li^urbn. Cîtip. Z1 Вгиозпюсть Енртелг-ZZX ОТП-ЕО nccjlix. C-!!U

2.4 Cr.ssa с Sîvravra œr ге.тгагз азтгсоогла S (i Hosiccss и5зш1

^ f) Tf'ry j |f) st урста кит. |

-j rf^-.'-rT^rm "1 |r) r* f-p-vrem-rrel

-ал С:=тс!£я и.5зяа-1 ») e СУ г К mrrfoSrr« I с О'г'ч' erro, я r-rj

-ILЕ-тагапгагсЕтго

—i') I

M птстотнгто vcul

[б) О'Т^'^ТГфСТП. I

ТтГтротачстпгэ

I а Услзгги лозэяьэошпя-|з) кзрппцдie 15) агптсуальдыо I

II <3>ушп, Х2Ы а riínr.í __г—- _

L Ps5cîs2-|i) с «доз уирамшзз ssto. 115) с улаки ущх а. я irt г*п*1

alters ОТЕша-

! • 1 вюзпшрсв — '•4 Siza о&лутшаБпс. (—4L Сэстаяшепгстз 1 L Kojnjrc-

—!*) яш стэтта] [bí с зц:тоа crom ) —Efe^ [f>) Г IBWCS. I

i Дгаря-

- 4 teretÄCES-

Si Дстглл rTTTt^tr^i ■ ^ 6. Цжя тетя-

с даерьхп IlO&ir^rrn 1

■J«) с Егиет IlM^-r-i 1

™t 1 r-1 '-M-T-.....% 1

■Ii) е г-тгт—t 1 |t) Ci ггт?,х irrï. 1

гтг.110&зггггз.1пгг. |

4.&Î

4 & &3 ("^гг) cTTj-rra •

г i В £П_Ш

Г а Э кг^ид I22J.---,

Pea 1

1 1) Г> Г1"--Г'

-В в

-B-ä-ё

Созданная классификация кспольеоиалась в дальнейшей при разработке модели для генерации ВНР.

Третья г лага работы посолЕЗДа вопросу разработки ¡.йтоликл синтеза РВПР корпуса кабина из КГЫ

Синтез рационального варианта проектного решения в дайной работе производился поэтапно:

- на первой этапе осуществлялась Генерация ШР путем перебора вариантов из С англ типовых структур (исходных данных);

- . ч втором этапа выбирался рациональный вариант проог.тко-го решения. Причем выбор РВПР производился на основании экспертных оценок, поскольку относительно «злое количество соз-дашш кабин из КШ не позволяет использовать для анализа вари- , антов статистические данныо.

Рациональны:.! при атом сшгтвггся вариант, имэкгмд ипивыспую оценку по приняты;) критерия» рациокаяьнастп.

Для реализации первого зтапа синтеза была разраелтада ш-доль для генерации возюзйш ВЛР (рис. 2), опксызгжгзя еггяой-свойствам! издолкл из КПП - его характерные конструкционна признаки, прлмзяяешо для пего катерглли и технологичзскнз процессы их переработки, поскольку са^а кокструга&я и иитерглл получается в процессе ¡шготовлопга изяегна. То есть, тоиструкдая, материал и технология - «то то основза» признак!, которыз г,удут определять вариант проектного ргпзмш. 13а рпо. 2 ездэлъ представлена в вида слони свяеой елюг-ств признают:

12' - разбивка на Срагшпгы шггаэй фзркообразукуй поверхности корпуса (далзз - корпуса), двлле^гося основный алешктои

конструкции kc5r.ni!;

ГГ. -• фрагшпти корпуса, прадстььлявд» собой совокупность елашктов виоией фориэобраоую^зй поверхности корпуса. например, породнен стеН)0! и озиовшпш или оснований и части ваднзй стоики и Рис. 2

т.д.; : 1

13- -. конструкция фрагшахоз, олределлххзя ¡способ 12 условия: • | ."'-■;-', Ш1) - монослойшй, Щ2) - юробчатыП, П?(3) г трехслойный;

L7 - материал фрагментов itopnyca /лбины: ?7(1) - термопласты сршрованниэ, !F(2) - рэактопласти для реакционного форшвшшя, 17(3} - армирозанные пластики холодного отгорг^оиия, !7(<0 - ар'пфованиыз ппастики горячего отверяде-инл, !~(П) - рулэшшэ псслоистш пршрованниэ пластики-полуфаб-рпкаты (препроги), 1"(С>) - паеюниэ песлоистиэ армировакние плпсггасч-гсолу&збрикагп;

ТГ - технологические процессы изготовления фрагментов: ГГ(1) - топтактн з Формование, ГГ(2) - контактное формсваниз с подпрзссозпсй, ТГ(3) - контактное формование с подппессовг.оя и кагрзвем, ГГ( ") - ралыгзнне, ТР( 5) - нагнетание, Xi'( G) - ва-{суун-фзрмов!», Т?(7) - пгааоБка. TP(G) - реакционное формова-rato (RXr!- и КШЬпрсцзссн), 1Р{ Я) - прессование горячее с пуаиоолом, ТГ(10) - прессование горячее в сопра.г.он-nus подзор;ГГ(И) - етьо под давление!!.

Состав кю.-эстз пркзнгков - исходных даишк, - определялся па сспово oGcCr^msi пеглплзгсгого спита создания гадолкй пз ИЫ к прос!Пггрог.а:п:л icnOini - ltic-dctdo "ItoncrpyincM" представлено трет Dr5ií3irrc3.ci, прэдпгезгея использование пэсти групп 1.'лто" рязгов, гз 'ixTcpisc од:гш:адцзть:о тохиологичзскимя процоссшгг вов»агзо. получггть eco frariKirru, образует;» тридцать четурэ схош рзабигга, покоторкэ кэ гаторих предотевгоны па рис. 3.

1$>и гевзрзда! ЕЛ? «погзстео вопиоякнк вариантов проектных репэттй образуется путей сочохангл элзцзнтоз нлогзств пр:оиш»в

:• 7

f;:c. 3

(штриц исходных данных) К?, FK, îï, 1™ и ТР. При атом любой ШР будет содержать элементы всех этих мнолэств, каждое из которых пряш или косвенно взазмэсвявано с другим. Прямая связь иовду множествами показана в модели на рис. 2, а косвенная (кэзду не связанными напрямую шог^эствами) осуществляется посредством других мшшхгтв. Описание пряшй связи будет производиться в матрицах соответствга инокзс в признаков (далее -матрицах соответствия). В общэы случае одна связь юкгт Ость описана ~вума матрицами, поскольку взаимное соответствие элементов связанных множств зависит от направления этой связи. Размэрность каздой матрица соответствия будет определяться количеством элементов в гагдом из двух связанных мнокзств, то есть матрицы будут доукзрными.

Условно обозначш.! глтрпцу соответстЕ!Ш tu;: С_й Количзстео элементов в шо.т-зстве С, стояли на первой мосте в назвонил матрицы, будет соответствовать количеству строк, кчличэстео элоизнтов в мнояоство D - количеству столбцов натрии. Шросо-ченкэ i-ой строю! и j-ro столбца будет определять соответствиэ 1-го элемзкта иаогвства С и j-ro элзмзнта иакгства U Еалл такое соответствиз jasexca, то есть эти два злэцэнта сомсостша в ВПР - ка пересечении i-ой строга и j-ro столбца в матрица соответствия будет 1, если пе сомастииа - 0:

ri- ecjzi ахэхзвт i ixioiscTza С

Xij - < соотсотатвуог эхзьзгяу j шюхэства D; (1)

0 - ecJ2î ¡:о cooTLarcTEjJT.

Обэвнач;ш каздуа i-тркцу соответстки чзрза №.20 ли двух сЕяааншв маокэств, сохучш ютрици соотсатствця дгл ша. За-nOJBïOIKW иатркц соореотсш-1 врОЮВО ШЭСЬ Кй ОСЕОБЗШ! обоСо-нкл опыта, прогктироздшп 1аЗиа irj Ï3U Ц?а ,cïcu Сылэ отшчэсо слэдушео,

1. 1'атршш cooïEOTCTBia OJi; IVJ-". lyjs, I?_TP ц Пч_тр будут o&zizmzi^c: (то сеть рашаш друг другу) длл одной сваей мозду ргасмзгриваз1£ая ®вэ от ео направления. Огксшшэ -этой. сешш проаходглссь . в соответствии с (1). ' / -- ; "> • \ • ■• ' VJ

2. ЫЗТрЕЦЦ c002e0ïcïeî3 1ïïosdctb "ИдТОрКОПГ h "îoxepo-,

цессы" будут рсахншм V еазимааегм от капpaizoma cessîî usî:». ду ними, то есть ютрзои t-LïF к IPJ-7 va равны! друг друту'гВз-;' атому иписшпа ' стой се.чоп про5ЭЕод2£ооь гаш образец о: -

а • ; '. . -Il - .

использований)! логических операторов сл цугарго вида: сс.г:г ССО-О и СТ.У-О и ... и с( 1)0 (элементы 1, т !:,..., 1 ютрицц признаков С разни 0, то есть I пеосупрствиш). то 1X1)-О и а ... и Д'п)-О > (2)

(зле?,:эити 3, п. .... п патрицы признаков И станут равш.гл О, то есть неосусззстЕимыми). ^ При проектировании .тобого изделия существует значительное чг.сло !*якторов, ограничивающих множество возможных вариантов проестных репсниЛ. До учета этих факторов, которые назовем ограничениям. цногзства исходных данных будут являться полны».«, а после - должны бить усечены, чтобы в них остались только те элементы, которые удовлетворяют заданным ограничениям.

Проведенный анализ показал, что на этапе разработки техни-чэсгаго пред.ю.гтзнпл наиболее существенным! являются ограничения (рис. 4): \

- по серийности Б; \

- по расположения кабшш на автомобиле И (точнее по вза^шси-у рзсполопишп глолпн, ютоотсека и грузового кузова относительно пе-суцзй скстены автомобиля);

- по виду 1сабшш 7;

- по размерам кабины П;

- по упи^н;лщш 0 (внутренней, з пределах сскойстга кабин);

- по ¡глиттичоскску исполнения В;

- по лсполшяольной гагрузкэ !";

- по с:когой схем терпуса С.

Х'ействет отих ограничений на гаогзства призкшсор на рис. 4 показало СТрЗЛГСЬС!. I Папршгэр, учет огропичэп::? по 'серийности прнво-дгам; усочзига 1По.*эстз признаков С?, 17 п 7?. '"Олпсаякэ этой связи Рис. 4

иэ.ТчУ сграз;геош*л!я и признаками

пронзмдгп'ся а ¡глтягпл.ч огр.??ш1'э,'пгЗ. Разыэрлость каздой матрицы сграпнчэпгЛ будэт определяться количостеоц элементов в каялом к? двух связанных гтохэств - ограниченна и признаков, то есть кярпцы будут двуизрккд. Условно обозначь цатргаду ограничения ' '9

как А_В. Количество элементов ь множестве ограничений Л, стоякам на первом месте в названии матрицы, буде соответствовать количеству строк, количество элементов в множестве признаков О - количеству столбцов штрици. Пересе юнко 1-ой строга: и 1.-го столбца будет определять смззагасть 1-го элемента шю-аства Л и к-го элемента шожзстьа В. Если такое соответствие имеется, то есть зги два элемента совместимы в ■ ВЛР, на пересечошш. 1-ой строки и 1:-го столбца в матрице соответствий будет 1, • если не совместиш - 0:

{1 - если зло/.:о1гг 1 ляшссгва Л соответствует г.визиту ц шюкэстж В;.. (£) О- еся: но соответствует. -

Заполнение матриц ограначзпий прог-ЗЕодилось в соответствии с (о), на основании оооб^нкя накопленного опыта проеетирэвашц в области создания крупногсЗар;гишх корпусных конструкций га ШШ и обзора, проведенного в пзрвой главе работа Как при:.;ар рассмотрим матрицу ограничений по серийности для ь-т-ства "1л-териали":

' 1, О, 1, 1, о, р, ' 1, О, .1, 1, о, о.

1, 1, О, О, 1. 1, . 1.. 1, О, О, 1, 1 ..

В этой глтрнцо количество строк соответствует принятой в качестве ограничения серийности выпуска кабин из КШ£ первая строка соответствует единичному производству, вторая - изл1»осе-рийн^у, третья - серийного* и четвертая - ;фупнооер;:'а;о;гу производству. Столбцы матрицы ограничила соответствует кодеру элемента множества i" в соответствии с приведенными иа странице 7, то есть содержат Ш1фсрьэди» о иатериалах , которш ио-гут быть применены для соответствующее серийностей выпуска. Если в 1-й столбца ¿-й строки.содергзися 1, то данный 1-й материал ыокзт бить применен при ¿-й серийности выпуска, если - О,, то данный материал для этой серийности неприменим. Капри^зр, в условиях единичного и кзлшгерийвйго производства иоГут быть использованы ызгдуюаю.цигерааш;'. ». ЩЗ) и £7(4); для се-, рийного производства и крупносерийного производства 17(1), и(2), 17(5) и 17(6). ■ ] . :

Итак, шжно отюткть, что посла ^¡орхированиа шоюств исходных . данных, ограничений и установления взакжевр^ей шгду

eooj.ni (то естЪ п0слз фор!£!роваН1М !.итриц соот-

ветствия и.ограничений), могет бить реализован первый этап ре-сэния поставленной задачи - генерация осуществимых ВПР.

Для реализации второго этапа синтеза РВПР - выбора рацио-пальпого варианта из осуществила, бшш сформированы критерии рздхонашгости для сравнения и оцени! зЛ-ЛЪ ииохеаз:

- Г'Л - целесообразность применения оцениваемой схемы разбивки

для рйсс!.;атр',1Еаэ)тд размеров кабины и серийности ее вы-пусга;

- К7 - киювальиая касса и мяпаальиаа конструктивная слож-

ность (для одинаковых .гвсткостей и размеров) фрагментов;

- Т™ - целесообразность применения оцениваемого материала для

рассматсиваемой серийности;

- ТР - целесообразность применения оцениваемого техпроцесса

(по сдогяости 1! стоимости оборудования и оснастки, сложности самого техпроцесса) для получения фрагмзнта с заданными пространственно-размерными признаете (по степени слоттюсти фор'-ш) для рассматриваемой серийности.

В 0230И с той, что элоканты гаохзства РК однозначно определяются элементами м::ог.зства П7 и матрицей соответствия П\_гИ, С:1ло принято ресенно пэ производить оценку (и, следовательно, из фор?"'ропать -критерий рациональности) элементов ¡пюг.ества К1

Нл основании этих критериев были разработаны анкеты опроса швпертов и чроводена процедура спроса. Результаты обработки !::з!П!.1 экспертов явились основой для формированы матриц ран::;1-Г-Ойаякя элементов шотеотв признаков. Элементы патрицы рзшаро-ваняя содэргят • ¡¡¡¡¡оризщм о ранге чгеков шожэства - ди$ра О сзка'^от сбсолятно неприемлем;.^ вариант репэния; цифра 1 - наи-Солеэ предпочтительный; цифра 2 и более, в порядка возрастания, менее рздпочтотелышз.

Как пример рассмотрим гатрицу рентароваиия элементов мзю--т •> -тернаш": 3, О, 1, г, О, о,

3, о, 1, г, о. о,

4. г, о, о, 1, з. 3. 4, О, О, 1.-2

Строга^ »атрнвд ДИ каояэс:?ва "13терналы" соответствуют се-р.'^'сст.т!!. вшуега» столбца элементам кногаетва 17 в соответствии с пр:шедв1шыми ка стр. 7. В обцз» случае матрица раи-гяровзния элекинтов этого многзства для единичного производства

11

наиболее предпочтительным предполагает использованиэ арестованных пластиков холодного отвергавши,. менее г 'дпочтительннм -использование армированных пластиков горячего отвергавши, - егу? менее предпочтительны» использование г-мированных термопластов и, наконец, абсолютно неприемлема предполагает использованиэ реактопдастов для реакционного формования, рулонных неслоистш армированных пластиков-полуфабрикатов ' (препрегов) и. насшшиз неслонстых армированных пластиков-пол^^абриютов., .

Таким образом, матрицы ранжирования позволяют выбрать рациональный вариант решения из осуществима, го' есть позволяют реализовать второй этап синтеза РВПР.

Ка основании полученных результатов бьи-разработан алгоритм синтеза РВПР 1с0рпуса кабины га К1Ы (рис. 5). особенность» гштирого является возможность выбора РШР двумл- путями:

- А - последовательно выбираются рациональные элементы млюкеств Ш-", 1.7, ТР к 13г;

- В . - последовательно выбирается рациональные элементы множеств ЕГ, ТГ, и? и ГУ.

Получение различных ва, кантов РВПР при выборе по этим путям воз!,окно из-за неравенства друг другу матриц соответствия -множеств "Материалы" и "Техпроцессы", 'во-первых, и во-вторых, в силу того, что для заданных ограничений при выборе рационального элемента шозгзства "Техпроцессы" ему будет соответствовать какой-то гломзкт множества "Материалы", -который при выборе по другое пути, . при обратной последовательности, рациональным может к не быть (и наоборот)..

Таким образом, в результате выполнения'" этой процедура в об пум случае возможно получение двух рациональных вариантов решения - РВПР-А и РВПР-Е

На основании прэдлакэшюго алгоритма бил разработан пшют программ "ВЫБОР" на язьюэ "Си", которая позволяет автоматизировать процесс синтеза РЕП? корпуса кабшш из КПМ - вроЕости генерацию осуществив; ВНР и вобрать.-из них, рациональные.

В результате проведенных кссл&ошшй ' была - разработана методика синтеза РВПР корпуса кабины из КШ, при кспольеовашш которой для создания конкретной кйЗиш проекпгроызк долсзн Еыиолнеть ряд процедур. . . : :.. ;

1. Ш основании технического задания на автомобиль и требований к его кабине сформировать ограничэтш. ' '

I ГВПР корпуса кабины из КПП при разработке ТП Рис. 5

2. В диалоговом режиме ввест! граничения в пакет "БЫЮР".

3. В автоматическом режиме получить РВПР-А и РВПР-Б.

4. Проанализировать полученные варианты и сделать выводы о целесообразности их дальнейшей проработки:

а) если один из рациональных устраиваеа проектировщик^ полностью, ¡то атот вариант принимается за гекову для дальнейшей проработки и, таким образом, р- тение поставленной задачи законченс;

б) если ни один из рациональных проектировщика не устраивает, то он должен проанализировать множество осусествимых ВПР и выбрать из него подходящий вариант, йтот ВПР будет принят как ооноьа для дальнейшей проработки у, таким образом, решение поставленной задачи также может быт закончено;

в) если проектировщика не устроят ни один из рациональных и ни один из осуществимых, то ему необходимо "смягчить" заданные ограничения и, вернувшись к процедуре 1, повтор' -ь процесс синтеза РЕПР заново.

Результатом использования разработанной методики является схемное решение, описывающее конструкцию, материалы и технологические процессы изготовления корпуса кабины из КИМ.

В четвертой главе оценивается достоверность предложенной методики путем оценки достоверности модели синтеза РВПР, которая производилась "машинным экспериментом" - решением поверочной с.адачи для существующих '"кабин - эталонов". При этом в качестве эталонов были использованы кабины:

a) специального автомобиля высокой проходимости BA3-135K; б) специального азтомобиля высотой проходимости БАЭ-135ЛМ;

b) ы омобиля высокой проходимости ЗиЛ-Э132РС; г) авпмобиля "Тайфун".

дм которых являются реализованными в реальных конструкциях окончательные варианты проектных решений и возможно восп-ролз>ести процесс формирования ограничений, адекватных тем, KOTOjLie действовали на момент разработки конструкции.

Длл решения поверочной задачи синтеза рационального варианта щ зктного решения были проведены следующие процедуры:

- с {юрмированы ограничения для кабины-зталонов;

- в диалоговом режиме ограничения чведены в пакет "ВЫБОР";

- в автоматическом режиме, для устранения субъективных оцен..; проектировщика при проверке достоверности модели, полу-

чен результат - РЕПР корпусов кабин-эталонов.

Анализ получении вариантов показан следующее:

- ь область осуществимых Biff попали реальные конструктивные решения для всех выбранных объектов исследований;

- для кабин автомобилей BA3-135K и ВАЗ-135ЛМ в качестве рациональных были получены схемные решения, полностью совпадающие с реальными проектными для них (причем для обеих кабин РЕПР-Л и РВПР-Б совпали);

- для кабин ави обилей ЗиЛ-Э132РС и "Тайфун" в качестве рациональных были получены схемные решения, частично сог"адаюи;1е с реальными проектными для них (однако, лап.нрйшее изучение полученных вариантов показало, что все они и настоящее время могут быт^ приняты за основу для дальнейшей проработки).

Таким образом, опираясь на результаты решения поверочной задачи, был сделан вывод о том, что предложенная модель синтеза РВПР корпуса кабины из КЛМ обеспечивает формирование достоверного множества осуществимых вариантов проектных решений и •выбор из них рациональных. А это, з свою очередь, позволяет ;елать вывод о щ ильности основных положний разработанной •методики.

Созданная методика и Ш "ВЫБОР" были использованы для решения проектной ."'адачи - яри разработке технического предложения на кабину из КГО.1 для специального автомобиля высокой проходимости грузоподъемностью 150 т и для перспективного семейства грузовых автомобилей.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Создам.* методика синтеза рацион;,, внох-о варианта проектного решения корпуса кабины из композиционных полимерных материалов, позволяющая на ятапе разработки технического предло-л?ния получить схемное решение корпуса для все?; ^идов кабин на основания технического задания нн автомобиль, требований к его кабине и епчцщмки предполагаемого продпрчятмя-изготовтi-ля.

?.. PaL«pлСотэна модель сиь.-еоа ршдынагмюго варианта проектного ь^и.'Нрч корпуса кабины из КЛМ. пои золящая произвести генерацию осуществимых вариантов щ сортных решений к гыбрать ил них рнциоьалины.?.

3. .-iooi гнная модель с/.якт-ч li.CP корпуса кабины из

15

КПМ позволяет получить схемн.® решения для корпусов кабин из КПМ автомобилей различных типов, с учетом ' зх сущеетвущих условий применения и особенностей изготовления кабин, что подтверждается проведенными экспериментами.

4. Разработанный пакет программ (ПП) "ВЫБОР" автоматизирует процесс синтеза РВПР (сокращая до десятков миьут время получения схемного решения корпуса), ' что позволяет использовать созданные методику и ПП "ВЫБОР" как фрагмент САПР автомобиля.

5. Созданные методику и ПП "ВЫБОР" можно . применить для синтеза схемных решений - корпусов кабин из КПМ любых машин, конструкция которых предполагает наличие изолированной кабины (например, тракторов, погрузчиков, различных кранов и др.).

6. Разработана оригинальная классификация кабин автомобилей, описывающая важнейшие структурно-функциональные связи кабины автомобиля, ее параметры и конструкцию.

7. Сформулированы требования к кабинам автомобилей, которые могут явиться основой для разработки типового технического задания на кабину.

Результаты исследований и научные положения диссертации отражены в научно-техническом отчете по указанной выше теме и работах:

1. Долотов К.В. , Татьян С.А., Цыбин ЕС. Доклад // Проектирование систем: Труды Всесоюзной научно-техническо.. конференции. - 11 . 1990. - С. 214.

2. Татьян С. А., Забавникова Ю. Н., Долотов К. а Эффективное проектирование корпусов вездеходных машин // Повышение надежности и экологических показателей автомобильных двигателей: Тез. докл. веес. каучно-техн. конф. - Горький, 1990. - С. 63.

Принята к печати и будет опубликована в N 1 журнала "Вестник МГТУ" за 1994 г. статья "Модель выбора рационального варианта проектного решения (ВПР) корпуса кабины из композиционных полимерных материалов (КПМ) при разработке технического предложения". • '

" * if Пэдп. к печати "0_" 1993 г. Зак. N¿;y.Объем 1.0 п. л.

Тираж 100 экз. Типография МГТУ им. Е Э. Баумана 16