车桥产品模块化设计的分析与应用

作者：吴秋艳 李静 周锦

欢迎访问e展厅 展厅 3 传动/转向/制动系统展厅 变速箱, 离合器, 制动系统... 1 引言 随着科学技术和社会的发展，单靠基本型的产品是不能满足人们越来越多的各种层次的需求，但又不可能把所有的功能都集中在一个产品上，这样既不经济，也不合理。于是模块化设计的方法和理念在解决市场客户要求的“变”、“快”、“批量小”的问题上作用是非常突出的，因为模块化设计可以使产品模块在最大程度上达到通用化，快速适应多变的要求，同时增加批量，从而降低成本，大大缩短设计、生产与制造周期。 2 模块化设计的涵义 模块化又称积木化、模件化，指由若干具有不同用途（或性能）并可互换的模块，经不同的组合，以满足不同需要的这种方法称之为模块化。而产品实现模块化的前提是，必须具有一定数量的模块。 模块，是指一组具有同一功能的联接要素，但有不同用途（或性能）和结构，能够互换的各个单元。模块是组成模块化系统的基本单元，模块可以是由一个零件组成的，也有可能是一个组件或部件。要成为模块必须具备以下的基本条件： 1)具有独立的功能。该功能是总功能中的一个组成部分。 2)具有联接要素。每一模块与其他模块组合后体现总功能要求，但这种组合不是简单的叠加，而是通过一定的联接形式来进行组合，为使每一模块的联接形式通用，这种联接形式应该是标准化的。 3)具有互换性。同类型的模块之间应该是可以互换的，这样才能便于各模块之间的组合。 4)是一组有不同用途的，不同结构的基本单元，而这一组的基本单元就是模块，这些模块不应是大小上的区别，而应是用途和结构上的区别。 构成模块的基本单元之间的连接形式并不是区别模块与非模块的条件。模块可以是可拆的，也可以是不可拆的。同时也不要为了运输的方便而将分解的组件看作是模块。 3 车桥产品模块化设计的分析 一个产品应分成几个模块及模块中应包括哪些零件等问题均是在模块化中很重要的问题。对于车桥产品，要实现模块化设计，则需将产品进行模块划分，按模块的定义可知：模块具有独立性、功能性、互换性和成组性，也就是每一模块将是与它的功能相对应的，而模块所具有的功能也必须与总功能相匹配，对于总功能中所不具有的分功能或功能。由于功能的可分型，下一级功能是上一级功能的保证，那么与之相应的模块也就存在着上一级与下一级或低一级与高一级的模块之分。下一级模块是上一级模块的重要组成部分，这样的层次结构将会有利于发挥模块化的作用。 以轮边减速驱动车桥为例，在第一级将其划分为以下几个模块： a)桥壳总成；b）主减总成；c）轮毂及制动器；d)悬架总成； 而第一级的每一模块可以再继续进行模块划分，形成第二级的功能模块，例如轮毂及制动器模块可以继续划分。 在实际的产品模块划分时，不可能把产品中所有的零件均划在模块中，如对于凸轮轴支座、调整臂等零件，按装配关系不能划分在轮毂及制动器模块中，但这些零件同样隶属于轮毂及制动器的功能模块，故考虑到模块的通用性，将其划分至轮毂及制动器的模块，另外考虑将左右两个轮毂及制动器划分成两个模块，以便于三维设计装配，但经研究讨论认为不能拆分成两个模块，原因有以下几点： a)左右两个轮毂及制动器基本是配对使用的（有些是完全相同，有些不完全相同），故拆分后对设计的重构匹配不会带来简便。 b)拆分后对将来的设计更改带来不便，如左右两个轮毂及制动器均采用的某些零部件发生变更，拆分后将要更改维护两个模块，而不拆分时，仅需维护一处。 再结合模块划分的稳定性和经济性的原则，可将车桥上的一些功能性总成作为单独的模块划分出来，如ABS传感器。 4 模块化在车桥产品设计中的应用 在实际的产品设计应用中，模块化将体现出其明显的重构效应。重构效应是通过模块之间的可互换组合体现的，大大提高产品的柔性。 当由于客户要求，在某基型桥产品的基础上，改变主减速比，并增加轮间差速锁，则我们仅需要换一下桥主减速器总成。 当然，随着模块化设计的逐步累积，将显现出很强的扩展效应和适应效应。模块化产品的设计尽量以某一型号的产品为基型，但设计出来的产品是成组的，这种设计是不断补充的，通过不同模块之间的重组又能得到成组的新产品，故产品结构可得到不断地扩充和延伸。而且可以在相对较短的时间内根据不同需要构筑了新产品以适应市场的需求，相应的速率则要取决于模块库的结构和开发，模块库的建立要有一种快速自适应能力。 5 标准化对产品模块化设计中的作用 标准化是对重复的事物和概念通过制定标准、实施标准来达到统一。在实践工作中，简化、通用化、系列化和组合化是标准化的基本形式。“相似设计原理”和“组合化原理”，并进行“选优”、“统一”、“简化”是标准化的基本方法，模块化与这些基本形式有着许多相似之处，相互交叉、相互渗透。可以说，模块化与标准化的关系是相互依存、相互促进的。这种关系可以从以下几个方面予以体现： 1)模块化的产品必是以组合化为基础，尽管每一模块具有独立的功能，但这些功能仍是总功能的一部分。过去我们在标准化中应用组合化的形式时比较强调单件与单件的，这种组合一般可以认为是叠加。但模块化的出现，使组合化得到了进一步的扩展，这种组合不是简单的叠加而是通过某一联接形式进行组合，应是系统与系统的组合。 2)系列化是从简化尺寸规格着手，将各种规格尺寸相对地统一起来。它可以是横系列、纵系列，甚至跨系列进行系列化。但模块化设计的主要目的是为了开发具有多功能的不同产品，模块化与系列化是有区别的。如果模块化产品也同时要求形成系列，那就能组成系列化的模块化产品，其通用性、适应性会更强。模块并不一定都是标准化的。对于那些基本功能模块由于是反复经常出现，可以作为标准化的对象。但是对于那些特殊模块，就不一定是标准化的对象。模块的标准化有一个完善的过程。 在模块确定以后，为了能充分利用模块的组合可能性，其关键在于保证组件的一致性以及配合面的成对性，这就要通过标准化来实现。 因此，模块化将为标准化开拓新的领域，同时也对标准化提出更高的要求，使标准化更具有针对性。 6 结束语 产品模块的划分是一个不断完善的过程，在此过程中，首先需建立动态的模块库，不断地以现有技术开发新模块去补充模块库，以丰富模块的内容，对模块库进行计算机管理，并编制相应的技术文件，可以方便检索。其次，需建好模块的联接（接口）形式库，模块要能互换，联接形式库中零部件的标准化将会大大缩短模块化设计的周期。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (8/23/2012)