CN107766679B - 一种基于接口数字化表达的客车底架模块的再设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于接口数字化表达的客车底架模块的再设计方法，在对底架模块详尽分析的基础上，根据其接口结构件的布置方向将模块接口分为插入式接口和承接式接口，采用节点网的形式对接口的预连接结构件进行定位，引入特征点法对结构件的预连接截面进行表征；而后基于上述分别构建两种模块接口的数字化表达模型；在上述基础上，利用模块接口数字化表达的优势，通过接口矩阵的母子关系对模块间的可连接性进行判定，并采用数字运算的方式逐步实现模块的再设计，以此来指导模块的再设计。该设计思路清晰可循，提高了产品的模块化设计效率。

Description

一种基于接口数字化表达的客车底架模块的再设计方法

技术领域

本发明涉及汽车设计领域，具体涉及了一种基于接口数字化表达的客车底架模块的再设计方法。

背景技术

近年来的研究表示平台化模块化的发展战略将是中国客车设计制造业的必经之路。从客车设计角度来说平台化模块化的发展战略是指企业在一定的发展基础上采用模块化的设计理念对其已有的模型及其他数据进行模块划分与整理，建立模块数据库，在此基础上通过通用模块及专用模块的选用和组合实现产品的更新和设计新的产品。

客车底架是客车零部件及转向、控制等系统主要的承载和安装单元，在整车设计阶段属于首要的考虑和设计因素，运用模块化设计方法对底架进行设计能够有效缩减客车产品的设计开发周期及降低成本。采用模块化设计方法开发设计出高性能、高质量客车的过程中，往往涉及到模块的增减或替换，与此同时不可避免地会有模块再设计的环节，而目前对于此环节大多是设计人员根据自己的主观意向进行，缺少理论指导的方案，即急需一种有效地方法来指导客车底架模块的再设计。本文在基于接口数字化表达提出了一种客车底架模块的再设计方法，该方法能够通过数字化的形式对模块间的连接问题进行解读，同时给出一种清晰可循的思路指导模块再设计的进行，提高模块的通用性和互换性。

发明内容

本发明旨在提供一种基于接口数字化表达的客车底架模块的再设计方法，以解决目前单凭直观手段对模块进行再设计的缺陷，提高模块的通用性和互换性。

具体方案如下：一种基于接口数字化表达的客车底架模块的再设计方法，其特征在于：

定义模块接口的中心不动点为母节点，定义模块接口相对坐标系的原点为该母节点，底架模块的预连接方向为坐标系的X轴方向；

定义模块接口上预连接件连接截面的几何中心对称点为子节点，各子节点在接口坐标系的坐标值为对应子节点的定位坐标；

模块接口根据接口结构件的布置方向，将接口分为插入式接口和承接式接口；当接口预连接件与和模块的预连接方向平行时，为插入式接口；当接口预连接件与和模块的预连接方向垂直时，为承接式接口；插入式接口的预连接件以下称之为预插入件，承接式接口的预连接件以下称之为预承接件；

(1)对由多个预插入件构成的插入式接口：

以一定顺序对各预插入件的子节点定位坐标进行有序汇总，定义为插入式接口定位矩阵M；

以预插入件的子节点为基点进行发散创建特征点，一预插入件连接截面具有n个特征点，量取各特征点至其对应子节点的相对方向和距离，即可获得该特征点的相对坐标，有序汇总后可对该预插入件的连接截面进行表征。

定义将该插入式接口所有预插入件的特征点坐标以特定的顺序汇总，获得该插入式接口的相对表征矩阵Q，通过公式(1)求解则得到该插入式接口的表征矩阵Q′为：

；

(2)对于承接式接口：

定义范围矩阵：

范围矩阵

表示每一列元素为该列内最大数与最小数之间的任意实数值；

定义母子矩阵关系：若一个矩阵其每一列元素均落入另一范围矩阵对应列元素的范围，则二者存在母子矩阵关系；

定义预承接件上承接截面相对于其子节点的承接范围为相对承接范围，该相对承接范围与对应子节点定位坐标的叠加即可获得该预承接件的绝对承接范围。

定义各预承接件的定位矩阵为范围矩阵，表示该预承接件几何中心线的绝对承接范围，将各预承接件的范围矩阵进行有序汇总，获得该承接式接口定位矩阵A。

定义各预承接件的承接范围数字化表达为范围矩阵，表示该预承接件承接截面的承接范围，将各预承接件的截面承接范围矩阵有序汇总，获得该承接式接口的承接范围矩阵B。

定义模块间可实现连接三点要求：

(1)模块接口类型相异；

(2)模块接口预连接结构件的位置匹配；

(3)接口预连接结构件的连接截面匹配。

本文提出了一种基于接口数字化表达的模块再设计方法，包括步骤S1，模块接口匹配的步骤，包括：

S11，征调两个预连接的底架模块：

对用户需求进行分析，从数据库中征调满足功能和性能要求的两个底架模块；

S12，模块接口类型查验与再设计的步骤：

对两预连接的底架模块的接口类型进行检查，若两底架模块接口类型相同，则选择对某一模块接口进行第一次再设计，即模块接口类型的再设计，直至其接口类型发生转变，最后使得两模块接口一个为插入式接口，另一个为承接式接口；

征调或建立该插入式接口的插入式接口定位矩阵M以及相对表征矩阵Q；

征调或建立该承接式接口定位矩阵A和承接范围矩阵B；

包括步骤S2，模块接口预连接件的位置匹配与再设计的步骤：

(1)若插入式接口定位矩阵M与承接式接口定位矩阵A存在母子关系，则预插入件与预承接件定位匹配，进行下一步骤S3；

(2)若插入式接口定位矩阵M与承接式接口定位矩阵A不存在母子关系，则进行模块接口第二次再设计，即接口预连接结构件所处位置的再设计：

首先，在接口结构件可调的基础上，确定预插入件与预承接件对应的预连接关系；

其次，对比承接式接口定位矩阵A与插入式接口定位矩阵M，确定接口结构件再设计的调整范围；

再次，根据接口结构件可调范围和实际工程需求，对模块接口预连接件的所在位置进行再设计，直至满足接口矩阵的母子关系要求；

若上述步骤已对模块接口的预连接件所在位置进行再设计，则与此同时构建再设计过程矩阵Z；

包括步骤S3，模块接口预连接件连接截面的匹配与再设计的步骤：

(1)根据步骤S2中的再设计结果，计算求解插入式接口的连接截面表征矩阵Q′和承接式接口承接范围矩阵B′

(1)若设计后的插入式接口连接截面表征矩阵Q′与设计后的承接式接口承接范围矩阵B′存在母子关系，即可使得该插入式接口与承接式接口实现连接；

(2)若设计后的插入式接口连接截面表征矩阵Q'与设计后的承接式接口承接范围矩阵B′不存在母子矩阵关系，则需要对预连接件的连接截面进行再设计，步骤如下：对比矩阵B′与矩阵Q′，确定连接截面再设计的调整范围；在分析结构件连接截面可变的基础上，对模块接口第三次再设计，即接口预连接结构件连接截面的再设计；

再次建立新的该插入式接口连接截面表征矩阵Q′，和/或建立新的该承接式接口的承接范围矩阵B′，鉴别矩阵Q′和矩阵B′是否满足的母子关系；

包括步骤S4，底架模块连接的步骤：

S41，令插入式接口与承接式接口的母节点重合，即预插入件对应在预承接件上；

S42，将预插入件与对应的预承接件固定连接。

进一步的，在承接式接口定位矩阵A中，分块矩阵A_k为编号为k的预承接件几何中心线的承接范围矩阵：

(1)当该结构件为纵向时，

分块矩阵A_k中x方向和z方向上的数值固定；y方向上可为A_ky1到A_kyp范围内的任意实数值，它反映该预承接件在y方向上的可承接范围；

(2)当该结构件为竖向时，

分块矩阵A_k中的x方向和y方向上的数值固定；z方向上可为A_kz1到A_kzq范围内的任意实数值，它反映该预承接件在z方向上的可承接范围；

(3)当该结构件为斜向是，

分块矩阵A_k中的x方向上的数值固定，y方向和z方向上的分别在A_ky1-A_kyp和A_kz1-A_kzq范围内取值，

且此时两取值满足一定的线性关系，即A_kz＝aA_ky+b(a、b为常数且a≠0)。

进一步的，在承接式接口承接范围矩阵B中，分块矩阵B_k为编号k的预承接件连接截面的承接范围矩阵：

其中，分块矩阵B_k中的第2，3列组合起来表示该结构件在YOZ平面上所能承接的范围。

(1)当该结构件为纵向或竖向，即与接口坐标系的y方向或z方向平行时，分块矩阵B_k中B_ky1、B_kyp、B_kz1、B_kzq表示某一具体数值；

(2)当该结构件为斜向，即与接口坐标系的y方向或z方向呈现一定的角度时，

分块矩阵B_k中

进一步的，预插入件与对应的预承接件固定连接方式为：螺栓连接或者焊接；对预插入件的子节点定位坐标进行汇总的顺序为由竖直方向向下的顺序，当然，也可以是逆时针顺序或者顺时针顺序。

进一步的，步骤S1中，调整插入式接口类型的方法为，添加纵梁和/或竖梁，使其转变为承接式接口；调整承接式接口类型的方法为，去除纵梁和/或竖梁，使其转变为插入式接口。

进一步的，步骤S2中，模块接口第二次再设计的方法为：

对于插入式接口，根据预连接件再设计的调整范围，移动预插入件的位置；并根据移动向量，构件插入式接口再设计进程矩阵Z₁；则再设计后该插入式接口的表征矩阵Q′为：

对于承接式接口，根据预连接件再设计的调整范围，移动预承接件的位置；并根据移动向量，构件承接式接口再设计进程矩阵Z₂；则再设计后该插入式接口的表征矩阵B′为：

B′＝B+Z₂ (2)

本发明的一种基于接口数字化表达的客车底架模块的再设计方法，在对底架模块详尽分析的基础上，根据其接口组成结构件的布置方向将接口分为插入式接口和承接式接口，采用节点网的形式对接口的预连接结构件进行定位，引入特征点法对结构件的预连接截面进行表征；而后基于上述分别构建两种模块接口的数字化表达模型；而后，利用模块接口数字化表达的优势，通过接口矩阵的连接关系判断和数字运算逐步实现模块的再设计，该设计思路清晰可循，提高了产品的模块化设计效率。

附图说明

图1示出了本发明实施例中的底架模块侧视图；

图2示出了插入式接口结构示意图；

图3示出了图2正视图；

图4示出了本发明实施例中承接式接口结构示意图；

图5示出了图4正视图；

图6为再设计前图2和图4的连接匹配局部结构示意图；

图7为再设计后图2和图4的连接匹配局部结构示意图；

图8示出了本发明再设计方法流程图。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

在本实施例中，定义范围矩阵概念：

以矩阵A_k为例，A_k＝(A_x A_y A_z)，当矩阵中某元素如A_y表示同一定义且该元素可在一定的范围内取值时，一般表述为：A_k＝(A_x A_y A_z)，其中A_x和A_x数值固定，a≤A_y≤b。为进一步简略，此时可通过构建范围矩阵来对其范围进行说明，表示为

矩阵

其中，A_y1＝a，A_yg＝b，该范围矩阵A_k中的第1、3列元素保持不变，而第2列元素可为A_y1-A_yg内的任意实数值。

客车底架是客车零部件及转向、控制等系统主要的承接和安装单元，为了有效缩减客车产品的设计开发周期及降低成本，运用模块化的设计方法对其进行设计。根据客车底架功能与结构特性对其进行模块切分，每一底架模块均具有至少一个模块接口，且根据底架模块接口组成结构件的布置方向，将其区分定义为承接式接口和插入式接口两种，其所对应的底架模块也就分别为承接式模块和插入式模块。

其中，插入式接口由与模块预连接方向平行的预插入件构成；承接式接口由与模块预连接方向垂直的预承接件构成，预连接件连接截面的形状可为方形、矩形规则形状或其他不规则形状。结合图1、图2和图4所示，在底架中，中段模块12为插入式模块，前悬骨架模块11为承接式模块，该中段模块12可固定于前悬骨架模块11上。具体的：中段模块12朝向前悬骨架模块11的模块接口为插入式接口，即构成该中段模块12的模块接口的各接口结构件为杆状的预插入件120，优选的，该预插入件120为连接截面为矩形的杆件，其由端部插接；该前悬骨架模块11朝向中段模块12的模块接口为承接式接口，包括多跟矩形杆状的预承接件110，该预承接件110由侧面进行承接。

对该插入式接口数字化表达方法包括如下：

结合图2和图3，首先，定义中段模块12模块接口的中心不动点为母节点U，同时以该母节点U为原点，以前悬骨架模块11背离中段模块12连接的方向为X轴方向，水平方向为Y轴方向，竖直方向为Z轴方向，建立原点坐标系；

定义中段模块12模块接口上各预插入件的连接截面几何中心对称点为子节点：在该实施例中，该预插入件有9个，则该子节点有9个,该9个子节点为a1-a9；该预插入件120的连接截面为矩形或方形，因此取其几何中心对称点为子节点；汇总的中段模块12接口信息表如下所示：

表1：中段模块信息(单位/mm)

依次量取各个子节点在原点坐标系的坐标值，该坐标值即为对应子节点的定位坐标；对各子节点的定位坐标进行汇总，建立该模块接口预插入件的定位矩阵M；即通过母节点与各个子节点之间的方向和距离来确定各个接口结构件的位置。

在该实施例中，预插入件120的连接截面为矩形，则其特征点为该矩形截面的四个端点；在每一个预插入件中，以预插入件的子节点为基点，对预插入件的特征点进行坐标定位，以表征该接口结构件连接截面的形状和尺寸.

根据表1中的信息构建前悬骨架模块定位矩阵M和接口连接截面相对表征矩阵Q，插入式接口定位矩阵M与相对表征矩阵Q存在映射关系

结合图4和图5，在底架1中，前悬骨架模块11为承接式模块，其朝向前中段模块12的模块接口为承接式接口，具体的，该接口包括四根纵向预承接件，在构建原点坐标系的基础上，确定各个接口结构件位置：

定义前悬骨架模块11模块接口上各预承接件的连接截面几何中心对称点为子节点：在该实施例中，该预承接件有4个，则该子节点有4个,其分别为b1-b4,；每一该预承接件的连接截面都为矩形，则其几何中心对称点为子节点。

逐个测量前悬骨架模块11的模块接口上各个预承接件的连接截面位置与尺寸，得到前悬骨架模块接口信息表如下：

表2：前悬骨架模块信息(单位/mm)

依次量取各个子节点在原点坐标系的坐标值，该坐标值即为对应子节点的定位坐标；对各子节点的定位坐标进行汇总，建立该模块接口承接式接口定位矩阵M；即通过母节点与各个子节点之间的方向和距离来确定各个接口结构件的位置；

由于承接式接口由四个纵向(Y向)的预承接件形成封闭式结构，在模块的连接过程中属于被动连接。接口母节点确定的情况下，该类接口的定位矩阵不仅需要反映其自身承接结构件的定位，而且需对其结构件的可承接范围进行描述，故自封闭式接口的定位矩阵应为范围矩阵。

该实施例的定位矩阵表达为该结构件子节点横坐标和竖坐标保持不变，纵坐标取值为其所对应的可承接范围，同理，竖向可连接结构件仅竖坐标为一取值范围，斜向可连接结构件某两坐标都为一定的取值范围且这两坐标值呈一定的线性关系，在此不再赘述。

根据以上分析构建承接式接口定位矩阵A，以编号为k的预承接件为例，当其为纵向杆件时，

即矩阵A_k中x方向和z方向上的定位坐标不变，y方向上为连续取值，表示该预承接件在y方向上的承接范围。

在模块连接的过程中起到承接作用的预承接件，其预承接截面数字化表达为承接范围矩阵，用来判定自开放式接口中预插入件的连接截面能否实现连接。依次分析量取接口预承接件的承接范围后构建该接口的承接范围矩阵B。

同样以编号为k的预承接件为例，

矩阵B_k中的第1、2、3列依次表示其x,y,z方向上所能承接的范围，其他依次类推。

据表2中的信息构建中段模块定位矩阵和与接口承接范围矩阵。其中承接式接口定位矩阵A和承接范围矩阵B中的某承接件的承接范围根据其的定位坐标和相对承接范围相加得到。

结合上述分析，该实施例包括如下步骤：

包括步骤S1，模块接口匹配的步骤，包括：

S11，征调两个预连接的底架模块：

对用户需求进行分析，从数据库中征调前悬骨架模块以及中段模块；

S12，模块接口类型查验与再设计的步骤：

对前悬骨架模块以及中段模块的模块接口类型进行检查，两底架模块接口类型相异，一个为插入式接口，另一个为承接式接口，满足模块间可实现连接的第一点要求，无需进行再设计。

征调该插入式接口的插入式接口定位矩阵M以及接口连接截面相对表征矩阵Q；

征调该承接式接口的承接式接口定位矩阵A和承接范围矩阵B。

包括步骤S2，模块接口预连接件的位置匹配与再设计的步骤：

由上可得，插入式接口定位矩阵M与承接式接口定位矩阵A不存在母子矩阵关系，在图6中表现为，存在多个不匹配结构件X，预插入件120不在预承接件110的承接范围内，需进行模块接口进行再设计：

首先，在接口结构件可调的基础上，确定预插入件与预承接件对应的预连接关系；其次，对比承接式接口定位矩阵A与插入式接口定位矩阵M，确定接口结构件再设计的调整范围；再次，根据接口结构件可调基础和/或实际工程需求，在接口结构件再设计的调整范围内调整对应的预连接件：

在该实施例中，根据调整范围最小化的原则，确定预插入件对应预承接件的连接关系；根据第一层母子关系，即插入式接口定位矩阵M每一行元素均落入承接式接口定位矩阵A的承接范围内，因此，结合工程需求，调整如下：

对于插入式接口：第1-4根预插入件沿Y轴正方向移动15mm；第6和8根沿Y轴正方向方向移动35mm；第7和9根预插入件沿Y轴负方向移动35mm；

对于承接式接口：第三根预承接件沿Z轴正方向移动20mm；

即：

再设计后的插入式接口定位矩阵M与承接式接口定位矩阵A存在母子关系，即满足模块间可连接的第二点要求。

同时，根据以上再设计构建两预连接模块的再设计进程矩阵Z₁和Z₂，其中Z₁为预连接中段模块的再设计进程矩阵，Z₂为预连接前悬骨架模块再设计进程矩阵：

。

包括步骤S3，模块接口预连接件连接截面的匹配与再设计的步骤：

首先，根据步骤S2的结果计算该中段模块接口的连接截面表征矩阵Q′和与前悬骨架接口的承接范围矩阵B′

其次，再设计后的插入式接口连接截面表征矩阵Q′与承接式接口承接范围矩阵B′存在母子关系，即满足模块间可连接的第三点要求。综上，得到图7所示的接口连接结构，所有预插入件120均落入预承接件110的承接范围内，以构成匹配结构V,满足模块间可实现连接的匹配基准，即该两模块可实现连接。

在其他具体实施方式中，若再设计后连接截面表征矩阵Q′与承接范围矩阵B′不存在母子矩阵关系：则可以对比承接范围矩阵B′与表征矩阵Q′，确定连接截面再设计的调整范围；在分析结构件连接截面可变的基础上，以子节点不动为基准，对预插入件或承接件的连接截面进行再设计，即对模块接口第三次再设计；而后获得新的该插入式接口的连接截面的表征矩阵Q′，和新的该承接式接口的承接范围矩阵B′，验证表征矩阵Q′与承接范围矩阵B′是否存在母子矩阵关系；

包括步骤S4，底架模块连接的步骤：

S41，令插入式接口与承接式接口的母节点重合，即预插入件对应在预承接件上；

S42，将预插入件与对应的预承接件固定连接，优选的，螺栓连接或者焊接。

在其他的具体实施方式中：

在承接式接口定位矩阵A中，分块矩阵A_k为编号为k的预承接件几何中心线的承接范围矩阵：

(1)当该结构件为纵向时，

其中，分块矩阵A_k中x方向和z方向上的数值固定；y方向上可为A_ky1到A_kyp范围内的任意值，它反映该预承接件在y方向上的可承接范围；

(2)当该结构件为竖向时，

其中，分块矩阵A_k中的x方向和y方向上的数值固定；z方向上可为A_kz1到A_kzq范围内的任意值，它反映该预承接件在z方向上的可承接范围；

(3)当该结构件为斜向，

其中，分块矩阵A_k中的x方向上的数值固定，y方向和z方向上的分别在A_ky1～A_kyp和A_kz1～A_kzq范围内取值，且此时两取值满足一定的线性关系，即A_kz＝aA_ky+b(a、b为常数且a≠0)；

在承接式接口承接范围矩阵B中，分块矩阵B_k为编号k的预承接件连接截面的承接范围矩阵：

其中，分块矩阵B_k中的第2，3列组合起来表示该结构件在YOZ平面上所能承接的范围。当该结构件为纵向或竖向，即与接口坐标系的y方向或z方向平行时，分块矩阵B_k中B_ky1、B_kyp、B_kz1、B_kzq表示某一具体数值；当该结构件为斜向，即与接口坐标系的y方向或z方向呈现一定的角度时，分块矩阵B_k中

当预连接的两模块接口类型相同时，插入式接口的再设计方法为，添加纵梁和/或竖梁，使其转变为承接式接口；承接式接口的再设计方法为，去除纵梁和/或竖梁，使其转变为插入式接口。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于接口数字化表达的客车底架模块的再设计方法，其特征在于：

定义模块接口的中心不动点为母节点，定义模块接口相对坐标系的原点为该母节点，底架模块的预连接方向为坐标系的X轴方向；

定义模块接口上预连接件连接截面的几何中心对称点为子节点，各子节点在接口坐标系的坐标值为对应子节点的定位坐标；

根据模块接口预连接件的布置方向将模块接口分类，分为插入式接口和承接式接口；当预连接件与模块接口的预连接方向平行时，为插入式接口；当预连接件与模块接口的预连接方向垂直时，为承接式接口；插入式接口的预连接件为预插入件，承接式接口的预承接件为预承接件；

(1)对于插入式接口：

以一定顺序对各预插入件的子节点定位坐标进行有序汇总，定义为插入式接口定位矩阵M；

以预插入件的子节点为基点进行发散创建特征点，每个预插入件连接截面都具有n个特征点，量取各特征点至其对应基点的相对方向和距离，获得该特征点的相对坐标，以一定的顺序将特征点坐标进行汇总，定义为该插入式接口的相对表征矩阵Q，则根据下面公式获得该插入式接口连接截面表征矩阵Q′：

；

(2)对于承接式接口：

定义范围矩阵：

范围矩阵

表示每一列元素为该列内最大数与最小数之间的任意实数值；

定义母子矩阵关系：若一个矩阵其每一列元素均落入另一范围矩阵对应列元素的范围，则二者存在母子矩阵关系；

定义预承接件上承接截面相对于其子节点的承接范围为相对承接范围，该相对承接范围与对应子节点定位坐标的叠加即可获得该预承接件的绝对承接范围；

定义各预承接件的定位矩阵为范围矩阵，表示该预承接件几何中心线的绝对承接范围，将各预承接件的范围矩阵进行有序汇总，获得该承接式接口定位矩阵A；

定义各预承接件的承接范围数字化表达为范围矩阵，表示该预承接件承接截面的承接范围，将各预承接件的截面承接范围矩阵有序汇总，获得该承接式接口的承接范围矩阵B；

包括步骤S1，模块接口匹配的步骤，包括：

S11，征调两个预连接的底架模块：

对用户需求进行分析，从数据库中征调满足功能和性能要求的两个底架模块；

S12，模块接口类型查验与再设计的步骤：

对两预连接的底架模块的接口类型进行检查，若两底架模块接口类型相同，则选择对某一模块接口进行第一次再设计，即模块接口类型的再设计，直至其接口类型发生转变，最后使得两模块接口一个为插入式接口，另一个为承接式接口；

征调或建立该插入式接口的插入式接口定位矩阵M以及相对表征矩阵Q；

征调或建立该承接式接口定位矩阵A和承接范围矩阵B；

包括步骤S2，模块接口预连接的位置匹配与再设计的步骤：

(1)若插入式接口定位矩阵M与承接式接口定位矩阵A存在母子关系，则预插入件与预承接件定位匹配，进行下一步骤S3；

(2)若插入式接口定位矩阵M与承接式接口定位矩阵A不存在母子关系，则进行模块接口第二次再设计，即预连接件所处位置的再设计：

首先，在预连接件可调的基础上，确定预插入件与预承接件对应的预连接关系；

其次，对比承接式接口定位矩阵A与插入式接口定位矩阵M，确定预连接件再设计的调整范围；

再次，根据预连接件可调范围和实际工程需求，对模块接口预连接件的所在位置进行再设计，直至满足接口矩阵的母子关系要求；

若上述步骤已对模块接口的预连接件所在位置进行再设计，则与此同时构建再设计过程矩阵Z；

包括步骤S3，模块接口预连接件连接截面的匹配与再设计的步骤：

(1)若再设计后的插入式接口连接截面表征矩阵Q′与设计后的承接式接口承接范围矩阵B′存在母子关系，即可使得该插入式接口与该承接式实现连接；

(2)若再设计后的插入式接口连接截面表征矩阵Q′与设计后的承接式接口承接范围矩阵B′不存在母子矩阵关系，则需要对预连接件的连接截面进行再设计，步骤如下：

对比矩阵B′与矩阵Q′，确定连接截面再设计的调整范围；在分析预连接件连接截面可变的基础上，对模块接口第三次再设计，即接口预连接件连接截面的再设计；

再次建立新的该插入式接口连接截面表征矩阵Q′，和/或建立新的该承接式接口的承接范围矩阵B′，鉴别矩阵Q′和矩阵B′是否满足的母子关系；

包括步骤S4，底架模块连接的步骤：

S41，令插入式接口与承接式接口的母节点重合，即预插入件对应在预承接件上；

S42，将预插入件与对应的预承接件固定连接。

2.根据权利要求1所述的基于接口数字化表达的客车底架模块的再设计方法，其特征在于：

在承接式接口定位矩阵A中，分块矩阵A_k为编号为k的预承接件几何中心线的承接范围矩阵：

(1)当该预承接件为纵向时，

分块矩阵A_k中x方向和z方向上的数值固定；y方向上为A_ky1到A_kyp范围内的任意值，它反映该预承接件在y方向上的可承接范围；

(2)当该预承接件为竖向时，

分块矩阵A_k中的x方向和y方向上的数值固定；z方向上为A_kz1到A_kzq范围内的任意值，它反映该预承接件在z方向上的可承接范围；

(3)当该预承接件为斜向是，

分块矩阵A_k中的x方向上的数值固定，y方向和z方向上的分别在A_ky1-A_kyp和A_kz1-A_kzq范围内取值，且此时两取值满足一定的线性关系，即A_kz＝aA_ky+b，a、b为常数且a≠0。

3.根据权利要求1所述的基于接口数字化表达的客车底架模块的再设计方法，其特征在于：在承接式接口承接范围矩阵B中，分块矩阵B_k为编号k的预承接件连接截面的承接范围矩阵：

其中，分块矩阵B_k中的第2，3列组合起来表示该预承接件所能承接的范围；

(1)当该预承接件为纵向或竖向，即与接口坐标系的y方向或z方向平行时，分块矩阵B_k中B_ky1、B_kyp、B_kz1、B_kzq表示某一具体数值；

(2)当该预承接件为斜向，即与接口坐标系的y方向或z方向呈现一定的角度时，分块矩阵B_k中

4.根据权利要求1所述的基于接口数字化表达的客车底架模块的再设计方法，其特征在于：预插入件与对应的预承接件固定连接方法为：螺栓连接或者焊接；对预插入件的子节点定位坐标进行汇总的顺序为逆时针顺序或者顺时针顺序。

5.根据权利要求1所述的基于接口数字化表达的客车底架模块的再设计方法，其特征在于：步骤S1中，调整插入式接口的方法为，添加纵梁和/或竖梁，使其转变为承接式接口；调整承接式接口的方法为，去除纵梁和/或竖梁，使其转变为插入式接口。

6.根据权利要求1所述的基于接口数字化表达的客车底架模块的再设计方法，其特征在于：

步骤S2中，模块接口第二次再设计的方法为：

对于插入式接口，根据预插入件再设计的调整范围，移动预插入件；

并根据移动向量，构件插入式接口设计进程矩阵Z₁；则调整后该插入式接口的表征矩阵Q′为：

对于承接式接口，根据预连接件再设计的调整范围，移动预承接件的位置；并根据移动向量，构件承接式接口再设计进程矩阵Z₂；则再设计后该插入式接口的表征矩阵B′为：

B′＝B+Z₂。

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