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铁路与轨道交通 |
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某型号机车转向架新构架设计 |
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newmaker |
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某F型机车属国内某快速干线内燃机车，随着国内铁路运输的提速，某机车车辆厂负责对某型机车进行新产品设计，并在F型机车车型基础上进行新型号研发，通过新型号研发，致力于将机车从F型机车原有的时速，提升30%。
由于机车速度的提升，导致机车转向架强度、粘着系数、重量、制动性能等均有较大的变动，如何高效率、低成本、高质量的完成设计工作，是项目组面临的一大课题。
项目挑战：
（1）速度提升对转向架的运行平稳性提出了较高要求，在构架承受车架以上各部重量的同时，要求构架必须保证必要的粘着。
（2）速度提升同时对构架的强度、曲线通过能力、制动力提出了较高要求，项目组面临多学科优化的调挑战。
（3）原有车型的构架结构不能有效满足新的设计要求，需要快速、科学的寻找新的结构方案。
图一 某型号机车转向架构架三维模型
解决方案：
利用平台的项目管理功能，以构架的创新设计为总体项目的子项目，以保证研发工作的效率和规范性。依据项目模式的管理和推动，在平台内展开具体的工作。
利用平台中“质量设计”板块提供的需求管理功能，结合QFD将需求与总体技术要求进行分解展开（即QFD系统展开），同时利用设计矩阵（DSM）视图，进一步按照质量设计方法对需求与技术要求的分解进行判定和设计。
对应用户提出的需求，项目组利用CAI识别了多种方案，项目组利用CAI子平台，并从平台内获取QFD分解梳理的需求信息，对应客户需求寻求解决方案。
进入产品设计的具体参数设计阶段，针对转向架构架的结构形式、结构强度、焊接应力部分是项目组利用平台工具和方法识别出来较为重要的指标参数，项目组将这些指标参数在平台内转入到CAE子平台，并在CAE子平台对重点的参数进行仿真校验，同时需要在DOE、参数、容差等工具系统内对仿真试验结果、设计参数稳健性进行优化设计。
项目组利用平台通过对需求的分析，利用CAI创新子平台寻找新的结构方案，并利用CAE协同仿真子平台对新方案进行校核验证，加快研发的效率。通过质量设计使得每一步的设计工作得到质量保障。通过项目组的多次迭代设计过程，最终项目组在平台内组织起了转向架整体的研发总线结构，完善的管理了设计过程的数据，并获得了知识的积累。
图二 对精益研发总线分解实例图
图三 对构架进行需求分析实例图
图五 对构架结构进行仿真优化实例图
图六 对构架结构进行优化设计实例图
通过平台的使用，项目组快速的把握了核心目标，确保关键实现；
通过利用平台提供的精益方法和工具，项目组在原有型号机车构架的基础上，梳理了完整的关键设计要素，形成基于知识的、可重复利用的研发总线，为研发部门和企业积淀了宝贵的设计研发经验。
利用平台提供的质量设计方法，大大提高了项目组的工作效率和质量。研发效率比基于历史经验的预期提高40%，质量及可靠性从源头得到了保障。
平台的使用，大大减少了无谓的返工设计和浪费，为项目组节约了大量的研发成本。
客户评价：
通过应用精益研发平台对构架进行设计，大大提高了项目组的工作效率。
项目组利用平台对构架结构进行了科学的结构创新，增加了技术附加值的同时，降低了我们的成本和风险。
得益于平台提供的质量设计方法，项目组不再面对繁琐的结构设计时显得束手无策。(end)
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(10/24/2008) |
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