基于知識(shí)的拖拉機(jī)前驅(qū)動(dòng)橋智能化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的研究

廖萍 韋丹 周臨震

摘要：針對(duì)目前拖拉機(jī)前驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)中智能化程度不高、缺乏對(duì)已有設(shè)計(jì)資源的管理和利用等問題，將知識(shí)工程與前驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)的領(lǐng)域和經(jīng)驗(yàn)知識(shí)相結(jié)合，對(duì)前驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)知識(shí)的獲取、表示、推理和評(píng)價(jià)等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，開發(fā)基于知識(shí)的智能化設(shè)計(jì)系統(tǒng)，加強(qiáng)對(duì)設(shè)計(jì)知識(shí)的繼承和重用，實(shí)現(xiàn)拖拉機(jī)前驅(qū)動(dòng)橋的智能化設(shè)計(jì)，為前驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)提供可靠的技術(shù)支持，最后詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的組成及實(shí)施的關(guān)鍵技術(shù)。

關(guān)鍵詞：知識(shí)工程;知識(shí)重用;拖拉機(jī);前驅(qū)動(dòng)橋;智能化設(shè)計(jì);產(chǎn)品設(shè)計(jì);質(zhì)量提升;自動(dòng)化;快速化

中圖分類號(hào)： S232.3;S219? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A? 文章編號(hào)：1002-1302（2019）11-0262-05

拖拉機(jī)是我國農(nóng)業(yè)機(jī)械中保有量最多的動(dòng)力機(jī)械，前驅(qū)動(dòng)橋是拖拉機(jī)的重要組成部分，使用頻繁且受力較大，其設(shè)計(jì)水平的高低在很大程度上決定了整車的性能水平[1]。目前許多拖拉機(jī)生產(chǎn)企業(yè)在前驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)過程中都采用了CAX技術(shù)，在一定程度上提高了設(shè)計(jì)效率，但前驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)復(fù)雜、零部件眾多，傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)不僅存在大量重復(fù)操作的問題，且當(dāng)設(shè)計(jì)涉及到主要參數(shù)選擇、設(shè)計(jì)方案確定、結(jié)果分析等方面時(shí)，需要相關(guān)設(shè)計(jì)人員的指導(dǎo)，因而設(shè)計(jì)人員的水平?jīng)Q定了前驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)質(zhì)量，而前驅(qū)動(dòng)橋作為拖拉機(jī)的核心部件直接影響了整車的設(shè)計(jì)周期和設(shè)計(jì)質(zhì)量。

知識(shí)工程[2]（knowledge based engineering，KBE）是一種工程設(shè)計(jì)方法，它融合了人工智能和CAD技術(shù)，知識(shí)工程的本質(zhì)是“知識(shí)重用”。知識(shí)工程將產(chǎn)品設(shè)計(jì)和流程的知識(shí)嵌入在產(chǎn)品設(shè)計(jì)系統(tǒng)中（KBE系統(tǒng)），它能夠解決傳統(tǒng)CAD系統(tǒng)不能解決的工程問題，例如這個(gè)部件是否達(dá)到設(shè)計(jì)性能要求？這個(gè)部件是否能被順利制造出來？

KBE作為以知識(shí)為研究對(duì)象的學(xué)科，受到國內(nèi)外學(xué)者和研究機(jī)構(gòu)普遍的重視，已廣泛應(yīng)用到產(chǎn)品設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)處理和工藝決策等領(lǐng)域。近年來很多機(jī)構(gòu)針對(duì)機(jī)翼設(shè)計(jì)、齒輪設(shè)計(jì)和汽車發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)等多個(gè)特定對(duì)象的基于KBE的智能化系統(tǒng)應(yīng)用進(jìn)行了研究，并且已取得一定的成果。例如，意大利AVIO公司將KBE技術(shù)應(yīng)用到飛機(jī)機(jī)翼的設(shè)計(jì)中，減少了93%的設(shè)計(jì)開發(fā)時(shí)間[3];同濟(jì)大學(xué)研究并開發(fā)了基于UG的齒輪設(shè)計(jì)向?qū)到y(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了齒輪產(chǎn)品的快速化、智能化設(shè)計(jì)[4]。KBE技術(shù)的廣泛使用大大提高了設(shè)計(jì)效率和準(zhǔn)確性，能很好地解決產(chǎn)品開發(fā)過程中重復(fù)工作量大、過度依賴設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)、缺乏對(duì)已往設(shè)計(jì)知識(shí)的管理與利用等問題，并且在提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量和促進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的自動(dòng)化和快速化方面有著十分重要的意義與價(jià)值。

1 前驅(qū)動(dòng)橋

前驅(qū)動(dòng)橋是傳動(dòng)與承載的主要部件，它不僅給拖拉機(jī)傳遞動(dòng)力，而且支撐著拖拉機(jī)的荷重，其結(jié)構(gòu)主要包括中央傳動(dòng)總成、驅(qū)動(dòng)半軸、最終傳動(dòng)裝置、立軸與轉(zhuǎn)向裝置、橋殼、前后擺座和托架等[5]，如圖1所示。傳統(tǒng)的前驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)首先得確定各部件的主要結(jié)構(gòu)形式和主要參數(shù)，比如中央傳動(dòng)比、總

傳動(dòng)比、最大輸入轉(zhuǎn)速和最大輸入扭矩等，然后參照已有的設(shè)計(jì)案例，提出其總體設(shè)計(jì)方案，在此基礎(chǔ)上對(duì)主減速器、差速器、橋殼等部件進(jìn)行設(shè)計(jì)，最后將設(shè)計(jì)好的各部件進(jìn)行裝配，生成完整的前驅(qū)動(dòng)橋產(chǎn)品，但是這些操作對(duì)設(shè)計(jì)師經(jīng)驗(yàn)的依賴性很大，而且需要設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過程中查閱大量的資料，設(shè)計(jì)周期較長，一旦開發(fā)的產(chǎn)品不符合要求，需要花費(fèi)大量時(shí)間和精力進(jìn)行修改，嚴(yán)重影響企業(yè)研發(fā)新產(chǎn)品的周期，不利于產(chǎn)品的升級(jí)。這種設(shè)計(jì)方法已經(jīng)難以滿足快速多變的市場需求，因此本研究將KBE與前驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)相結(jié)合，研究基于知識(shí)的個(gè)性化產(chǎn)品智能化設(shè)計(jì)系統(tǒng)開發(fā)的基本規(guī)律和方法，充分重用已有的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)、專家知識(shí)及成熟設(shè)計(jì)實(shí)例，研制工程化、實(shí)用化、知識(shí)化的前驅(qū)動(dòng)橋智能化設(shè)計(jì)系統(tǒng)，以提高前驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)效率、縮短設(shè)計(jì)周期、減輕設(shè)計(jì)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度和保證設(shè)計(jì)質(zhì)量。

2 系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)

基于知識(shí)的拖拉機(jī)前驅(qū)動(dòng)橋智能化設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用4層的C/S體系結(jié)構(gòu)，包括用戶界面、功能實(shí)現(xiàn)層、知識(shí)數(shù)據(jù)庫和最低層的操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)等。其總體框架結(jié)構(gòu)簡圖如圖2所示。

在前驅(qū)動(dòng)橋的開發(fā)設(shè)計(jì)過程中，通常需要考慮中央傳動(dòng)、驅(qū)動(dòng)半軸、最終傳動(dòng)等各個(gè)零部件之間的關(guān)系等。為了實(shí)現(xiàn)前驅(qū)動(dòng)橋的重用設(shè)計(jì)，在功能實(shí)現(xiàn)層的知識(shí)管理系統(tǒng)中，針對(duì)不同零部件存在不同形式特點(diǎn)的領(lǐng)域知識(shí)，集成了多種形式的知識(shí)模型，同時(shí)，由于各零部件之間存在的層次性，形成了知識(shí)庫中設(shè)計(jì)知識(shí)的層次性;為了實(shí)現(xiàn)前驅(qū)動(dòng)橋在不同設(shè)計(jì)階段能夠提供專家決策，智能系統(tǒng)中集成了知識(shí)推理的功能，能夠與領(lǐng)域?qū)＜摇霸O(shè)計(jì)-評(píng)價(jià)-再設(shè)計(jì)”的過程相吻合;在設(shè)計(jì)過程中，為了能夠重用設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)、專家知識(shí)及成熟設(shè)計(jì)實(shí)例，需要將工程數(shù)據(jù)庫與功能實(shí)現(xiàn)層的各系統(tǒng)進(jìn)行合理的集成。

2.2 系統(tǒng)工作流程

針對(duì)前驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)過程的特點(diǎn)，前驅(qū)動(dòng)橋智能化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的工作流程如圖3所示。在進(jìn)行前驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)時(shí)，由于系統(tǒng)中內(nèi)嵌了知識(shí)推理和過程引導(dǎo)機(jī)制，設(shè)計(jì)者只需根據(jù)過程向?qū)л斎肭膀?qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)需求，例如輪距、前后支承座中心距、最大扭矩、最大轉(zhuǎn)速、承受的滿載載荷等主要參數(shù)，輸入之后系統(tǒng)內(nèi)部根據(jù)具體對(duì)象進(jìn)行基于實(shí)例和基于規(guī)則的混合推理，從實(shí)例庫中檢索出與設(shè)計(jì)要求相似的實(shí)例，并進(jìn)行相似度排序;設(shè)計(jì)人員在檢索出的前驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)實(shí)例基礎(chǔ)上，初步確定前驅(qū)動(dòng)橋的配置形式、總體和關(guān)鍵零部件的結(jié)構(gòu)尺寸等參數(shù);接著參數(shù)設(shè)計(jì)系統(tǒng)主要對(duì)已有的最相似前驅(qū)動(dòng)橋數(shù)字化模型進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì);最后性能分析系統(tǒng)是對(duì)前驅(qū)動(dòng)橋進(jìn)行分析，檢驗(yàn)是否滿足要求，由于前驅(qū)動(dòng)橋橋殼的力學(xué)特性在很大程度上決定了前驅(qū)動(dòng)橋甚至整車的品質(zhì)，因此本系統(tǒng)中主要對(duì)前驅(qū)動(dòng)橋橋殼的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性問題進(jìn)行仿真分析，將試驗(yàn)與分析結(jié)果和國家、農(nóng)機(jī)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比，如果滿足要求則直接輸出設(shè)計(jì)結(jié)果，如不能滿足要求則返回到人工智能系統(tǒng)進(jìn)行基于規(guī)則的推理，修改設(shè)計(jì)方案，重復(fù)上述過程直到設(shè)計(jì)方案滿足要求為止。

3 知識(shí)工程在系統(tǒng)中的應(yīng)用

3.1 知識(shí)的獲取

知識(shí)獲取[6]是KBE系統(tǒng)的基礎(chǔ)，是把設(shè)計(jì)知識(shí)從知識(shí)源中提取出來，經(jīng)過提煉、整理與歸納，轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)可以識(shí)別的形式，最終形成知識(shí)庫的過程。知識(shí)獲取的前提是先了解知識(shí)的來源，機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)知識(shí)源主要包括專家經(jīng)驗(yàn)、設(shè)計(jì)手冊(cè)、產(chǎn)品說明書、圖表、公式和產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程等，設(shè)計(jì)手冊(cè)、產(chǎn)品說明書、圖表和公式等屬于顯性知識(shí)，獲取相對(duì)容易，而專家經(jīng)驗(yàn)和產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程知識(shí)等屬于隱性知識(shí)，獲取這些知識(shí)有較大的難度。目前知識(shí)獲取途徑主要有以下3種方式：（1）查閱書本或相關(guān)文獻(xiàn)， 從中獲取所需知識(shí);（2）通過與領(lǐng)

域?qū)＜疫M(jìn)行交流獲取解決問題的經(jīng)驗(yàn);（3）通過機(jī)器學(xué)習(xí)或者數(shù)據(jù)挖掘的方式提取隱藏在典型產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中的相關(guān)知識(shí)，將其顯性化，并進(jìn)行整理總結(jié)以便設(shè)計(jì)人員使用。

前驅(qū)動(dòng)橋零部件眾多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計(jì)知識(shí)形式多樣，主要包括國家與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范、設(shè)計(jì)原理、領(lǐng)域?qū)＜以O(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)、企業(yè)以往生產(chǎn)實(shí)踐中積累的設(shè)計(jì)實(shí)例等。因此本系統(tǒng)將3種方式相結(jié)合來獲取前驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)的相關(guān)知識(shí)，比如前驅(qū)動(dòng)橋的國家標(biāo)準(zhǔn)、機(jī)械及農(nóng)機(jī)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)原理等可通過查閱拖拉機(jī)前驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)手冊(cè)和產(chǎn)品說明書獲取;前驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)則通過與相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜易劦姆绞将@取，如經(jīng)驗(yàn)公式、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和設(shè)計(jì)訣竅等;前驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)的部分隱性知識(shí)需采用數(shù)據(jù)挖掘的方式獲取，如前驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)流程性知識(shí)、不同車型前驅(qū)動(dòng)橋外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)之間的異同等。

3.2 知識(shí)的表示

知識(shí)表示是把從知識(shí)源得到的關(guān)于事實(shí)、判斷和推理的知識(shí)表示成計(jì)算機(jī)能夠接受并且存儲(chǔ)、處理、維護(hù)的符號(hào)。在前驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)過程中，目前常用的知識(shí)表示方法有產(chǎn)生式規(guī)則、框架、模板、面向?qū)ο?、基于本體、程序、語義網(wǎng)絡(luò)等[7]。知識(shí)的表示方法很多，每種知識(shí)表示方法均有各自的特點(diǎn)，適用于不同的領(lǐng)域。前驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜的工作，涉及到很多知識(shí)，若只采用某一種知識(shí)表示方法，難以準(zhǔn)確地表達(dá)前驅(qū)動(dòng)橋復(fù)雜的知識(shí)結(jié)構(gòu)，因此，本研究將產(chǎn)生式規(guī)則表示、框架表示、模板表示和程序表示4種方法相結(jié)合來表示前驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)知識(shí)。

3.2.1 產(chǎn)生式規(guī)則表示 產(chǎn)生式規(guī)則表示是一種主要表示因果關(guān)系的方法，它在語義上表示為“IF（條件）Then（結(jié)論1）Else（結(jié)論2）的因果關(guān)系”，此方法適用于設(shè)計(jì)方案、設(shè)計(jì)原理與領(lǐng)域?qū)＜以O(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)等知識(shí)的表示。比如選擇聯(lián)軸器類型的規(guī)則可表示如下：

3.2.2 框架表示 框架是把研究對(duì)象的所有相關(guān)知識(shí)組織在一起的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，能夠?yàn)槊枋銮膀?qū)動(dòng)橋零部件之間復(fù)雜關(guān)系提供層次結(jié)構(gòu)，在具體表示時(shí)利用槽的概念能為框架創(chuàng)建的環(huán)境添加知識(shí)，例如，前驅(qū)動(dòng)橋主要技術(shù)參數(shù)用框架表示如下：

3.2.3 模板表示 模板是指從一組具有相同功能、相似結(jié)構(gòu)、相似屬性的對(duì)象中提取出其共同幾何特征，組成一個(gè)包含各種相關(guān)知識(shí)的、參數(shù)化的結(jié)構(gòu)單元[8]。模板是產(chǎn)品設(shè)計(jì)知識(shí)的載體，可以將其嵌入到通用模型中來表達(dá)產(chǎn)品的功能結(jié)構(gòu)。

拖拉機(jī)前驅(qū)動(dòng)橋部分零部件的模板表示是先建立一個(gè)通用模型，然后將與零部件相關(guān)的設(shè)計(jì)知識(shí)比如設(shè)計(jì)規(guī)則、設(shè)計(jì)參數(shù)等集成在通用模型里，最后以模板的形式存貯在知識(shí)庫中，供設(shè)計(jì)人員選擇使用。例如，與主動(dòng)圓錐齒輪相關(guān)的知識(shí)以模板的形式表示，如圖4所示。構(gòu)建的產(chǎn)品模板是開放性的，設(shè)計(jì)人員可以通過修改主要參數(shù)，如齒數(shù)、模數(shù)、分度圓直徑等，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)圓錐齒輪的變型設(shè)計(jì)。

3.2.4 程序表示 程序表示是使用子程序或子函數(shù)來表示知識(shí)。對(duì)于一些需通過計(jì)算公式表示的設(shè)計(jì)原理知識(shí)，系統(tǒng)采用程序表示方法，比如主減速器齒輪強(qiáng)度校核的公式、橋殼的受力分析與強(qiáng)度計(jì)算的公式等。

3.3 知識(shí)庫的構(gòu)建

將設(shè)計(jì)實(shí)例、規(guī)則和模板等相關(guān)知識(shí)收集、整理和總結(jié)成一些規(guī)則和解決問題的策略，并存放在一個(gè)特定的文件夾或數(shù)據(jù)庫中構(gòu)成知識(shí)庫[9]。知識(shí)庫可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)知識(shí)存儲(chǔ)、分類和管理，以方便設(shè)計(jì)師重復(fù)使用，并在設(shè)計(jì)過程中為設(shè)計(jì)人員提供最佳的指導(dǎo)和建議。目前常見的KBE系統(tǒng)的知識(shí)庫主要有實(shí)例知識(shí)庫、規(guī)則知識(shí)庫和模板庫等。實(shí)例知識(shí)庫主要存儲(chǔ)產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案、設(shè)計(jì)參數(shù)等;規(guī)則知識(shí)庫主要存儲(chǔ)產(chǎn)品設(shè)計(jì)規(guī)則如零部件選型規(guī)則、公式等;模板庫主要包括整機(jī)、部件和零件的模板。

拖拉機(jī)前驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)是一項(xiàng)技術(shù)性較強(qiáng)和要求較高的工作，涉及到大量來源復(fù)雜和形式多樣的設(shè)計(jì)知識(shí)，為了便于設(shè)計(jì)人員在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)能夠快速準(zhǔn)確地查找到需要的設(shè)計(jì)知識(shí)，各類知識(shí)應(yīng)分層存儲(chǔ)。因此本系統(tǒng)采用層次模塊化的方法將前驅(qū)動(dòng)橋知識(shí)庫進(jìn)行分類，主要分為實(shí)例庫、規(guī)則庫、模板庫、標(biāo)準(zhǔn)件庫、通用件庫、材料庫和測試數(shù)據(jù)庫，具體劃分結(jié)果如圖5所示。

3.4 知識(shí)的推理

知識(shí)推理[10]就是依據(jù)一定的原則從已有事實(shí)中推出結(jié)論的過程，目前常用的推理模式見表1?；趯?shí)例推理（case-based reasoning，CBR）是利用已有的成熟設(shè)計(jì)實(shí)例解決問題，相比于基于規(guī)則的推理（rule-based reasoning，RBR），CBR知識(shí)獲取較容易，求解效率較高，但是對(duì)于前驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)這樣一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，要想得出正確的結(jié)論，只憑實(shí)例和經(jīng)驗(yàn)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還需要一些領(lǐng)域知識(shí)和原理知識(shí)，如前驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)規(guī)則等，因此在前驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)過程中，需將基于實(shí)例推理和基于規(guī)則推理2種推理模式相結(jié)合，充分發(fā)揮兩者的優(yōu)勢。比如在確定設(shè)計(jì)方案時(shí)先采用基于實(shí)例的推理，即對(duì)實(shí)例庫里存放的眾多設(shè)計(jì)方案進(jìn)行檢索與推理，推理出與客戶需求相匹配的方案后再利用基于規(guī)則的推理進(jìn)行實(shí)例的修改，生成符合要求的前驅(qū)動(dòng)橋產(chǎn)品。

3.5 知識(shí)的評(píng)價(jià)

隨著KBE技術(shù)的廣泛應(yīng)用，許多新的實(shí)例和規(guī)則等知識(shí)被不斷地添加到系統(tǒng)知識(shí)庫中供用戶檢索與使用。但是隨之而來的就是知識(shí)庫堆積著大量過時(shí)的、多余的知識(shí)，嚴(yán)重影響到知識(shí)的重用效率，這種情況下精確的知識(shí)評(píng)價(jià)顯得尤為重要。目前知識(shí)評(píng)價(jià)方法主要有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、層次分析法、模糊綜合評(píng)價(jià)法等[11]。本系統(tǒng)根據(jù)前驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)流程和設(shè)計(jì)特點(diǎn)，采用層次分析法（analytic hierarchy process，AHP）進(jìn)行設(shè)計(jì)知識(shí)綜合評(píng)價(jià)，AHP是一種定量與定性相結(jié)合的方法，能處理各種決策因素，可以解決滿足不同設(shè)計(jì)需求的前驅(qū)動(dòng)橋匹配設(shè)計(jì)方案的選擇問題[12]。比如，對(duì)于前驅(qū)動(dòng)橋中央傳動(dòng)方案的優(yōu)化選擇，先確定前驅(qū)動(dòng)橋傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)知識(shí)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則，主要分為傳動(dòng)效率、傳動(dòng)平穩(wěn)性、經(jīng)濟(jì)性，然后通過設(shè)計(jì)專家給各評(píng)價(jià)指標(biāo)賦權(quán)，再逐層建立各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的對(duì)比判斷矩陣進(jìn)行兩兩對(duì)比，最后計(jì)算出各個(gè)方案的綜合權(quán)重值，進(jìn)而選擇出最優(yōu)的傳動(dòng)方案。

4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)利用Siemens NX提供的二次開發(fā)工具包進(jìn)行開發(fā)，包括BlockStyler定制用戶交互界面，MenuScript創(chuàng)新菜單和工具條，Journaling和NX Open捕捉設(shè)計(jì)知識(shí)和系統(tǒng)開發(fā)。系統(tǒng)主要包括5個(gè)文件夾：Startup、Application、Parts、KF、Configure，分別用于存放動(dòng)態(tài)鏈接庫文件（*.dll）、菜單腳本文件（*.men）和工具欄腳本文件（*.thr）;對(duì)話框文件（*.dlg）、工具圖標(biāo)文件（*.bmp）和位圖文件（*.ubm）;模型文件（*.prt）;設(shè)計(jì)知識(shí)文件（*.dfa）;系統(tǒng)配置文件（*.cfg）等。系統(tǒng)啟動(dòng)后，會(huì)自動(dòng)加載菜單腳本文件，將前驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)菜單顯示到NX系統(tǒng)菜單欄中，前驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)系統(tǒng)向?qū)鐖D6所示。用戶通過過程向?qū)Х謩e進(jìn)行前驅(qū)動(dòng)橋的總體設(shè)計(jì)、中央傳動(dòng)設(shè)計(jì)、驅(qū)動(dòng)半軸設(shè)計(jì)、最終轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)計(jì)、立軸及轉(zhuǎn)向設(shè)計(jì)、橋殼設(shè)計(jì)和前后擺座設(shè)計(jì)等。圖7為主減速器設(shè)計(jì)界面，設(shè)計(jì)完成后將自動(dòng)裝配生成前驅(qū)動(dòng)橋的三維數(shù)字化模型。圖8為前驅(qū)動(dòng)橋三維數(shù)字化模型。

5 結(jié)論

拖拉機(jī)前驅(qū)動(dòng)橋零件眾多，而且主減速器、差速器、橋殼等零部件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，不僅會(huì)耗費(fèi)大量的時(shí)間，而且由于缺乏對(duì)已有資源合理有效的管理和利用，在設(shè)計(jì)過程中存在大量低水平重復(fù)勞動(dòng)等問題。為了提高設(shè)計(jì)效率，將KBE技術(shù)引入到前驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)中，充分重用設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)、專家知識(shí)及成熟設(shè)計(jì)實(shí)例等設(shè)計(jì)知識(shí)，開發(fā)基于知識(shí)的拖拉機(jī)前驅(qū)動(dòng)橋智能化設(shè)計(jì)系統(tǒng)，能夠加強(qiáng)對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械化相關(guān)領(lǐng)域知識(shí)的繼承和重用，實(shí)現(xiàn)前驅(qū)動(dòng)橋的快速化、自動(dòng)化設(shè)計(jì)，提高前驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)效率，縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期和保證設(shè)計(jì)質(zhì)量。

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