基于相关性与依赖性分析的螺旋输送机机械系统适应性动态评价与设计


盾构工程是近代以来人类关于地下隧道开挖的成功实践。土压平衡盾构是最常用的地下隧道工程装备之一。 随着隧道工程的逐渐增加,不同的客户需求和复杂的地质情况给螺旋输送机的设计带来挑战。 通常上,盾构螺旋输送机需要根据客户要求和地质等情况具体分析设计,属于单件小批量的定制产品,设备二次利用率不高,开发周期长,工程投入大。 面对复杂且不可预测的地质条件和客户需求,一味的重新设计会形成大量的重复性工作,而设计变更作为一种以已有设计为基础的设计方法,是一种行之有效的产品更新升级手段。 相似的设计通常是根据相似但不同的需求对现有的设计进行修改而产生的。生产商可以通过复用现有的设计解决方案和生产流程来缩短产品开发周期,提高产品质量,从而从设计适应性中获益。


该方案中,可适应性托盘可用于拆装不同的电池组模块,托盘的四角设有U型槽,通过螺栓可以连接固定块。固定块位置的改变可通过U型槽来调节。 当需要拆装不同的电池组模块时,首先可适应托盘需要通过定位销和连接螺栓来实现与可适应底盘的拆装,再实现电池组模块与可适应托盘的分离。 电池外壳内包含了不同的电池组,传感器和电池管理系统,电池外壳和托盘连接件组成了电池组模块。在电池外壳上的托盘连接件用来实现个性化电池模块与可适应托盘的分离。 高压线束接口是用于电动汽车和电池包模块的能量连接。通信接口是用于电动汽车与电池包模块的通信连接。所开发的开放式可适应电动汽车实验平台有效的验证了本研究成果的可行性与有效性。 电动汽车开放式可适应接口方案实施如图2所示。


开放式可适应电池包接口稳健可适应设计


为满足电动车辆性能的稳定性要求,对电池箱及其托盘接口进行了稳健性分析与优化设计,在适应不同个性化电池包需求条件下,通过对开放式可适应电池包口的结构优化,将未知电池组模块引起的不确定性对电动汽车性能的影响降到最低。本研究的框架如图23所示。考虑稳健性的接口优化基于不确定性条件下接口所受最大应力为设计评价指标。采用拓扑优化方法进行接口的结构与参数优化,最终得到具有高性能,高稳定性的开放式可适应接口。电动汽车电池箱托盘接口进行拓扑优化的结果如上图所示。