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大连交通大学2014届本科生毕业设计调研报告 PAGE 5 调研报告 一、课题的来源及意义 动车组转向架基础制动虚拟装配过程仿真实现的课题来自于中国北车长春轨道客车股份有限公司的CRH5A型动车组转向架虚拟装配技术 CRH5动车组是目前我国列车运营的主要车型，承载着大量的旅客运输任务。 随着运输量的增加，相关技术人员的培训需求也随之增加。由于转向架结构复杂，依靠传统方法很难在短时间内让相关人员快速掌握制造或检修技能。本课题实现的转向架基础制动虚拟装配过程仿真，可以在动画视频中展示三维转向架基础制动模型的装配过程和技术要求，弥补传统制造二维图纸带来的不便，避免实际装配中潜在的装配冲突和缺陷，为缩短制造和检修动车组转向架周期、提高效率，提供了很大的方便。本课题制作的视频可以提供一种新的培训模式，可以改变传统培训模式缺乏直观的信息呈现手段的状况，创建逼真形象的产品装配仿真环境，使被培训者在观看视频时了解产品的结构和装配过程，这有助于快速理解和认知产品，既提高了培训效率，也降低了企业培训成本。 二、虚拟装配技术国内外发展状况 虚拟现实(Virtual Reality,简称VR),又译为临境,灵境等。从应用上看它是一种综合计算机图形技术、多媒体技术、人机交互技术、网络技术、立体显示技术及仿真技术等多种科学技术综合发展起来的计算机领域的必威体育精装版技术,也是力学、数学、光学、机构运动学等各种学科的综合应用[1]。 虚拟装配技术作为虚拟现实技术在设计与制造领域的重要应用之一,近年来已经取得了长足的发展,有些虚拟装配系统已经开始工业应用。虚拟装配是指利用计算机工具,而不需产品或者支持过程的物理实现,通过分析、预建模、可视化、数据表示等进行或者辅助进行装配相关的工程决策[2]。 国外对虚拟装配技术的研究起步于20世纪90年代中期,由于政府及工业界对其支持力度比较大,加之研究的基础条件比较好,因此发展势头相当迅猛。 德国Fraunhofer工业工程研究所虚拟现实实验室较早地进行了基于虚拟现实的装配规划系统的研究与开发。他们开发的第一个虚拟装配规划原型系统就获得了1996年慕尼黑计算机展览会的最佳系统奖。该系统可以通过虚拟人体模型在虚拟环境中交互式地进行装配操作。Bielefeld大学人工智能与虚拟现实实验室将虚拟现实交互技术与人工智能技术相结合,基于构造工具箱(construction kits)的概念建立了一个虚拟装配系统CODY Virtual Constructor。所谓构造工具箱,是指在制造领域中可重复使用的、具有多重功能的标准零部件结构库。 美国Washington州立大学VRCIM实验室是国际上较早开展虚拟装配技术研究的机构之一。他们与美国国家标准技术研究所NIST合作开发的虚拟装配设计环境VADE是一个具有代表性的虚拟装配系统。在这个虚拟装配系统中,设计者可以对公差进行评估,选择最理想的装配顺序,生成装配/拆卸路径规划以及观察最终结果。 国内对虚拟装配技术的研究起步于20世纪90年代末期,发展速度比较快,取得了不少研究成果,并提出了许多有价值的新理论和新方法。 北京航空航天大学计算机系是国内最早进行VR研究、最有权威的单位之一，着重研究了虚拟环境中物体物理特性的表示与处理；实现了分布式虚拟环境网络设计，虚拟现实应用系统的开发平台等。 浙江大学CADCG国家重点实验室是国内最早开展虚拟装配研究的机构之一,他们目前的研究在国内处于领先地位。他们开发出了一套桌面型虚拟建筑环境实现漫游系统，还研制出了在虚拟环境中一出一种新的快速漫游算法和一种递进网络的快速生成算法。 此外,华中科技大学、清华大学、北京理工大学、北京航空航天大学以及上海交通大学等也进行了与虚拟装配相关的研究,他们已经或者正在着手建立自己的虚拟装配系统[3]。 三、CRH5型动车组转向架基础制动结构介绍 CRH5动车组采用动力分布式设计，其CW250型转向架包括动力转向架和非动转向架。每列8节车编组，5节动车、3节拖车，最高运营时速为250km/h。动力转向架和非动力转向架的主要区别为：动力转向架：(1)有1根动力轴和1根非动力轴；(2)动力轴上装有2个制动轴盘和1组齿轮箱；(3)非动力轴上装有3个制动轴盘。非动力转向架: (1)有2根非动力轴；(2)非动力轴上各装有3个制动轴盘。 转向架主要由构架、轮对、牵引装置、传动装置、一系悬挂、二系悬挂、制动装置、辅助装置、管路、布置等组成。其中：制动装置采用轴盘制动方式。高速动车组基础制动装置一般主要由制动夹钳单元、制动盘及闸片等3部分组成。基础制动装置单元在车轴上的配置数量依赖于列车速度等级及消耗轴功率的大小。制动夹钳单元是制动指令的最终执行部分，结构上是三点吊挂式，主要由制动缸和夹钳两部分组成，是盘形制动的3大部件之一，其作用主要是