Помощь студентам в учебе
Синтез системы распределения электрической энергии грузового автомобиля
|
Введение.
Глава I Постановка задачи синтеза системы распределения электрической энергии грузового автомобиля 10
1.2. Постановка задачи синтеза системы распределения электрической
энергии на основе CALS - технологий 13
1.3. Системное исследование системы распределения электрической
энергии грузового автомобиля, ее проектирования и производства как стадии жизненного цикла сложных систем 16
Выводы 21
Глава II Логическая схема проектирования системы распределения электрической энергии грузового автомобиля на основе CALS - технологий 22
2.1. Логическая схема проектирования, математическое описание и
общий алгоритм синтеза системы распределения электрической энергии грузового автомобиля на основе CALS -
технологий 23
2.2. Математическая модель монтажного пространства грузового
автомобиля 31
Выводы 34
обеспечение системы системы распределения грузового автомобиля 35
3.1. Компоновка конструктивных узлов
электрооборудования 36
3.2. Размещение элементов и конструктивных узлов
электрооборудовании 40
3.3. Разводка сложных электрических цепей при проектировании
межблочного монтажа 42
3.4. Формирование конфигурации жгутов при проектировании
межблочного монтажа 47
3.5. Трассировка жгутов при проектировании межблочного
монтажа 53
3.6. Анализ системы распределения электрической энергии грузового
автомобиля 58
3.7. Оптимизация сечений проводов системы распределения
электрической энергии грузового автомобиля 64
Выводы 71
Заключение 72
Список литературы 73
Глава I Постановка задачи синтеза системы распределения электрической энергии грузового автомобиля 10
1.2. Постановка задачи синтеза системы распределения электрической
энергии на основе CALS - технологий 13
1.3. Системное исследование системы распределения электрической
энергии грузового автомобиля, ее проектирования и производства как стадии жизненного цикла сложных систем 16
Выводы 21
Глава II Логическая схема проектирования системы распределения электрической энергии грузового автомобиля на основе CALS - технологий 22
2.1. Логическая схема проектирования, математическое описание и
общий алгоритм синтеза системы распределения электрической энергии грузового автомобиля на основе CALS -
технологий 23
2.2. Математическая модель монтажного пространства грузового
автомобиля 31
Выводы 34
обеспечение системы системы распределения грузового автомобиля 35
3.1. Компоновка конструктивных узлов
электрооборудования 36
3.2. Размещение элементов и конструктивных узлов
электрооборудовании 40
3.3. Разводка сложных электрических цепей при проектировании
межблочного монтажа 42
3.4. Формирование конфигурации жгутов при проектировании
межблочного монтажа 47
3.5. Трассировка жгутов при проектировании межблочного
монтажа 53
3.6. Анализ системы распределения электрической энергии грузового
автомобиля 58
3.7. Оптимизация сечений проводов системы распределения
электрической энергии грузового автомобиля 64
Выводы 71
Заключение 72
Список литературы 73
Актуальность темы. Причинами использования автоматизированных систем при проектировании комплексов электрооборудования современных автомобилей в настоящее время являются:
- постоянное увеличение числа новых моделей, модификаций и комплектаций автомобилей;
- предъявление жестких требований к срокам выпуска и качеству проектных документов, их соответствию международным стандартам и нормативам;
- усложнение структуры систем электрооборудования, что приводит к увеличению номенклатуры и усложнению чертежей;
- увеличение объема рутинной работы инженера.
Проектирование комплекса электрооборудования автомобиля неотрывно от последующей технологической подготовки производства и эксплуатации.
Выходом является использование средств автоматизированного проектирования (САПР) электрооборудования на основе CALS-технологий, заключающиеся в непрерывной информационной поддержке поставок и жизненного цикла сложных изделий (проектирование, производство, эксплуатация, ремонт, утилизация).
Рынок информационных технологий в области проектирования электрооборудования достаточно широко представлен универсальными инструментальными системами САПР, позволяющими решить в комплексе задачи разработки принципиальных схем, схем электрических соединений и проектирования жгутов. В качестве примера можно привести такие системы САПР как Electrics, E3.Series, Eplan Electric и др. Большинство из них эффективно взаимодействует с системами трехмерного проектирования (Siemens NX, Catia, Cimatron, SolidWorks), системами подготовки и сопровождения технической документации (TG BILDER).
Для задач решаемых конструкторским отделом электрооборудования автомобильных предприятий уровень проекта определяется надежностью и качеством электроснабжения потребителей электроэнергии автомобильных систем и оптимальностью принимаемых решений. К ним относятся компоновка и размещение конструктивных узлов, разводка электрических цепей, формирование жгутов, анализ режимов работы системы распределения электрической энергии, оптимизация сечений проводов, выбор и проверка аппаратов защиты, баланс электрической энергии автомобиля и т.д.
По проблематике создания систем автоматизированного проектирования и оптимизации систем электрооборудования транспортных средств известны работы отечественных ученых Норенкова И.П., Селютина В.А., Жука К.Д, Штейна М.Е., Курейчика В.М., Морозова К.К., Аветисяна Д.А. и др.
Анализ показал, что системы автоматизированного проектирования электрооборудования в большинстве своем являются средствами графически- информационной поддержки проектного процесса, существенно сокращающие его сроки и превышающие его точность. Но качество проектных решений здесь зависит во многом от подготовленности и опыта персонала.
Задачи оптимизации, анализа качества и надежности проектируемых систем универсальные САПР требуют адаптации к конкретным объектам, специфики решения задач и форме конструкторской документации.
Таким образом, для решения указанных проблем необходимо исследование этапа проектирования комплекса электрооборудования грузового автомобиля, разработка методик технологического и параметрического синтеза
Объект исследования - Система распределения электрической энергии грузового автомобиля.
Предмет исследования - Методика проектирования системы распределения электрической энергии на основе CALS-технологий.
Цель исследования - Сокращение сроков проектирования, повышение качества и надежности систем электрооборудования, и снижение затрат на проектирование и производство грузового автомобиля.
Задача исследования - разработка методик и программ автоматизированного синтеза системы распределения электрической энергии грузового автомобиля на основе CALS-технологий, которая решалась по следующим направлениям:
1. Системное исследование системы распределения электрической энергии как объекта проектирования, процесса проектирования системы распределения электрической энергии грузового автомобиля для раскрытия основных проблем при проектировании грузового автомобиля.
2. Разработка модели этапа проектирования комплекса электрооборудования грузового автомобиля на основе CALS-технологий в виде логической схемы распределения электрической энергии грузового автомобиля.
3. Разработка методики топологического синтеза системы распределения электрической энергии, включающая компоновку и размещение конструктивных узлов электрооборудования, разводку электрических цепей, формирование и трассировку жгутов грузового автомобиля.
4. Разработка методики параметрического синтеза системы распределения электрической энергии, включающую оптимизацию сечений проводов, выбор аппаратов защиты, расчет баланса электрической энергии, анализ режимов работы системы распределения электрической энергии грузового автомобиля.
5. Разработка рекомендаций системного использования предложенных методик при проектировании комплекса электрооборудования в конструкторском бюро автомобилестроения.
Методы исследования. Разработка модели этапа проектирования в виде логической схемы основывалась на теории сложных систем, общей методологии и аксиоматике построения CAD/CAM/CAE систем и CALS- технологиях. Разработка методик топологического и параметрического синтеза строилась на основе теории электрических цепей, теории множеств, теории неориентированных графов, методов математического программирования.
Достоверность результатов, полученных в диссертационной работе, подтверждается в корректном применении теории электрических цепей, теории сложных систем, теории графов, методов математического программирования, теории множеств, сходимостью результатов, полученных аналитическим методом и на компьютерной модели.
Новизна результатов:
1. Разработана модель этапа проектирования комплекса электрооборудования грузового автомобиля на основе CALS-технологий в виде логической схемы проектирования системы распределения электрической энергии, впервые учитывающая стадии жизненного цикла электрооборудования (производство, эксплуатация).
2. Разработана методика топологического синтеза системы распределения электрической энергии, включающую компоновку и размещение конструктивных узлов электрооборудования (разработаны алгоритмы, в критерий оптимизации которых введены параметры, характеризующие массу проводных соединений), разводку электрических цепей (алгоритм формирования жгутов с использованием вычислительной процедуры приближенного метода) и трассировку жгутов (разработан эврестический алгоритм) грузового автомобиля.
3. Разработана методика параметрического синтеза и анализа системы распределения электрической энергии, включающая оптимизацию сечений проводов, выбор аппаратов защиты, анализ режимов работы системы электроснабжения грузового автомобиля, впервые учитывающая специфику CAL S -технологий.
4. Впервые разработаны рекомендации системного использования предложенных методик и программ при проектировании комплекса электрооборудования в конструкторском бюро автомобилестроения.
Практическая значимость.
Разработанные инженерные методики проектирования комплекса электрооборудования позволяют сократить сроки проектирования; разработанные программы анализа режимов работы системы электроснабжения, выбора аппаратов защиты, выбора сечений проводов позволяют повысить качество и надежность системы распределения электрической энергии грузового автомобиля.
Объем и структура ВКР. ВКР изложена на 81 страницах и состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы. Работа содержит 26 рисунков, 4 таблиц. Список литературы включает в себя 95 источник.
- постоянное увеличение числа новых моделей, модификаций и комплектаций автомобилей;
- предъявление жестких требований к срокам выпуска и качеству проектных документов, их соответствию международным стандартам и нормативам;
- усложнение структуры систем электрооборудования, что приводит к увеличению номенклатуры и усложнению чертежей;
- увеличение объема рутинной работы инженера.
Проектирование комплекса электрооборудования автомобиля неотрывно от последующей технологической подготовки производства и эксплуатации.
Выходом является использование средств автоматизированного проектирования (САПР) электрооборудования на основе CALS-технологий, заключающиеся в непрерывной информационной поддержке поставок и жизненного цикла сложных изделий (проектирование, производство, эксплуатация, ремонт, утилизация).
Рынок информационных технологий в области проектирования электрооборудования достаточно широко представлен универсальными инструментальными системами САПР, позволяющими решить в комплексе задачи разработки принципиальных схем, схем электрических соединений и проектирования жгутов. В качестве примера можно привести такие системы САПР как Electrics, E3.Series, Eplan Electric и др. Большинство из них эффективно взаимодействует с системами трехмерного проектирования (Siemens NX, Catia, Cimatron, SolidWorks), системами подготовки и сопровождения технической документации (TG BILDER).
Для задач решаемых конструкторским отделом электрооборудования автомобильных предприятий уровень проекта определяется надежностью и качеством электроснабжения потребителей электроэнергии автомобильных систем и оптимальностью принимаемых решений. К ним относятся компоновка и размещение конструктивных узлов, разводка электрических цепей, формирование жгутов, анализ режимов работы системы распределения электрической энергии, оптимизация сечений проводов, выбор и проверка аппаратов защиты, баланс электрической энергии автомобиля и т.д.
По проблематике создания систем автоматизированного проектирования и оптимизации систем электрооборудования транспортных средств известны работы отечественных ученых Норенкова И.П., Селютина В.А., Жука К.Д, Штейна М.Е., Курейчика В.М., Морозова К.К., Аветисяна Д.А. и др.
Анализ показал, что системы автоматизированного проектирования электрооборудования в большинстве своем являются средствами графически- информационной поддержки проектного процесса, существенно сокращающие его сроки и превышающие его точность. Но качество проектных решений здесь зависит во многом от подготовленности и опыта персонала.
Задачи оптимизации, анализа качества и надежности проектируемых систем универсальные САПР требуют адаптации к конкретным объектам, специфики решения задач и форме конструкторской документации.
Таким образом, для решения указанных проблем необходимо исследование этапа проектирования комплекса электрооборудования грузового автомобиля, разработка методик технологического и параметрического синтеза
Объект исследования - Система распределения электрической энергии грузового автомобиля.
Предмет исследования - Методика проектирования системы распределения электрической энергии на основе CALS-технологий.
Цель исследования - Сокращение сроков проектирования, повышение качества и надежности систем электрооборудования, и снижение затрат на проектирование и производство грузового автомобиля.
Задача исследования - разработка методик и программ автоматизированного синтеза системы распределения электрической энергии грузового автомобиля на основе CALS-технологий, которая решалась по следующим направлениям:
1. Системное исследование системы распределения электрической энергии как объекта проектирования, процесса проектирования системы распределения электрической энергии грузового автомобиля для раскрытия основных проблем при проектировании грузового автомобиля.
2. Разработка модели этапа проектирования комплекса электрооборудования грузового автомобиля на основе CALS-технологий в виде логической схемы распределения электрической энергии грузового автомобиля.
3. Разработка методики топологического синтеза системы распределения электрической энергии, включающая компоновку и размещение конструктивных узлов электрооборудования, разводку электрических цепей, формирование и трассировку жгутов грузового автомобиля.
4. Разработка методики параметрического синтеза системы распределения электрической энергии, включающую оптимизацию сечений проводов, выбор аппаратов защиты, расчет баланса электрической энергии, анализ режимов работы системы распределения электрической энергии грузового автомобиля.
5. Разработка рекомендаций системного использования предложенных методик при проектировании комплекса электрооборудования в конструкторском бюро автомобилестроения.
Методы исследования. Разработка модели этапа проектирования в виде логической схемы основывалась на теории сложных систем, общей методологии и аксиоматике построения CAD/CAM/CAE систем и CALS- технологиях. Разработка методик топологического и параметрического синтеза строилась на основе теории электрических цепей, теории множеств, теории неориентированных графов, методов математического программирования.
Достоверность результатов, полученных в диссертационной работе, подтверждается в корректном применении теории электрических цепей, теории сложных систем, теории графов, методов математического программирования, теории множеств, сходимостью результатов, полученных аналитическим методом и на компьютерной модели.
Новизна результатов:
1. Разработана модель этапа проектирования комплекса электрооборудования грузового автомобиля на основе CALS-технологий в виде логической схемы проектирования системы распределения электрической энергии, впервые учитывающая стадии жизненного цикла электрооборудования (производство, эксплуатация).
2. Разработана методика топологического синтеза системы распределения электрической энергии, включающую компоновку и размещение конструктивных узлов электрооборудования (разработаны алгоритмы, в критерий оптимизации которых введены параметры, характеризующие массу проводных соединений), разводку электрических цепей (алгоритм формирования жгутов с использованием вычислительной процедуры приближенного метода) и трассировку жгутов (разработан эврестический алгоритм) грузового автомобиля.
3. Разработана методика параметрического синтеза и анализа системы распределения электрической энергии, включающая оптимизацию сечений проводов, выбор аппаратов защиты, анализ режимов работы системы электроснабжения грузового автомобиля, впервые учитывающая специфику CAL S -технологий.
4. Впервые разработаны рекомендации системного использования предложенных методик и программ при проектировании комплекса электрооборудования в конструкторском бюро автомобилестроения.
Практическая значимость.
Разработанные инженерные методики проектирования комплекса электрооборудования позволяют сократить сроки проектирования; разработанные программы анализа режимов работы системы электроснабжения, выбора аппаратов защиты, выбора сечений проводов позволяют повысить качество и надежность системы распределения электрической энергии грузового автомобиля.
Объем и структура ВКР. ВКР изложена на 81 страницах и состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы. Работа содержит 26 рисунков, 4 таблиц. Список литературы включает в себя 95 источник.
1. Разработанная модель этапа проектирования комплекса электрооборудования грузового автомобиля на основе CALS-технологий в виде логической схемы системы распределения электрической энергии учитывает стадии жизненного цикла электрооборудования (производство, эксплуатация) грузового автомобиля.
2. Разработанная методика топологического синтеза системы распределения электроэнергии, включающая компоновку и размещение конструктивных узлов электрооборудования, разводку электрических цепей, формирование и трассировку жгутов грузового автомобиля позволяет определить оптимальное количество электроконструкций, оптимальную разводку электрических цепей, решить задачу формирования и трассировки жгутов межблочного монтажа.
3. Разработанная методика параметрического синтеза системы распределения электрической энергии, включающая оптимизацию сечений проводов, выбор аппаратов защиты, расчет баланса электрической энергии, анализ режимов работы системы электроснабжения грузового автомобиля позволяет определить правильность выбора сечений проводов, аппаратов защиты, мощности генератора и аккумуляторной батареи с учетом различных режимов работы системы распределения электрической энергии грузового автомобиля.
4. Разработаны рекомендации системного использования предложенных методик при проектировании комплекса электрооборудования в конструкторском бюро автомобилестроения, которые позволяют осуществить взаимодействие существующих систем автоматизированного проектирования, конструкторов и разработанных специализированных программ.
2. Разработанная методика топологического синтеза системы распределения электроэнергии, включающая компоновку и размещение конструктивных узлов электрооборудования, разводку электрических цепей, формирование и трассировку жгутов грузового автомобиля позволяет определить оптимальное количество электроконструкций, оптимальную разводку электрических цепей, решить задачу формирования и трассировки жгутов межблочного монтажа.
3. Разработанная методика параметрического синтеза системы распределения электрической энергии, включающая оптимизацию сечений проводов, выбор аппаратов защиты, расчет баланса электрической энергии, анализ режимов работы системы электроснабжения грузового автомобиля позволяет определить правильность выбора сечений проводов, аппаратов защиты, мощности генератора и аккумуляторной батареи с учетом различных режимов работы системы распределения электрической энергии грузового автомобиля.
4. Разработаны рекомендации системного использования предложенных методик при проектировании комплекса электрооборудования в конструкторском бюро автомобилестроения, которые позволяют осуществить взаимодействие существующих систем автоматизированного проектирования, конструкторов и разработанных специализированных программ.