基于Java交互式頁(yè)面的汽車(chē)變速箱設(shè)計(jì)系統(tǒng)研究

摘要：該文旨在開(kāi)發(fā)一種基于Java交互式頁(yè)面的汽車(chē)變速箱設(shè)計(jì)系統(tǒng)，通過(guò)協(xié)同設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)仿真，提供有效的設(shè)計(jì)工具和技術(shù)支持，以?xún)?yōu)化汽車(chē)變速箱的性能。該系統(tǒng)通過(guò)協(xié)同設(shè)計(jì)和組裝變速箱的不同零部件，實(shí)現(xiàn)了虛擬裝配和運(yùn)動(dòng)仿真，為設(shè)計(jì)人員提供了全面的設(shè)計(jì)和優(yōu)化參考。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，該系統(tǒng)在提高設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量方面具有顯著的優(yōu)勢(shì)，為汽車(chē)變速箱的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供了重要的技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞：Java；交互式頁(yè)面；汽車(chē)變速箱

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2024.08.022

中圖分類(lèi)號(hào)：TP 3；U 463.2" " " " " " " " "文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B" " " " " " 文章編碼：1672-7274（2024）08-00-03

Research on Automotive Transmission Design System Based on Java Interactive Page

ZHANG Yongbing

（Shaanxi Fashte Automotive Transmission Group Co.， Ltd.， Xi'an 710119， China）

Abstract： This article aims to develop a car gearbox design system based on Java interactive pages， which provides effective design tools and technical support through collaborative design and motion simulation to optimize the performance of car transmissions. The system achieves virtual assembly and motion simulation through collaborative design and assembly of different components of the gearbox， providing comprehensive design and optimization references for designers. After experimental verification， the system has significant advantages in improving design efficiency and quality， providing important technical support for the design and optimization of automotive transmissions.

Keywords： Java; interactive page; automobile gearbox

0" "引言

汽車(chē)變速箱作為汽車(chē)動(dòng)力傳輸系統(tǒng)的核心部件之一，對(duì)汽車(chē)性能和駕駛體驗(yàn)具有重要影響[1]。然而，傳統(tǒng)的變速箱設(shè)計(jì)過(guò)程中存在設(shè)計(jì)效率低、裝配問(wèn)題多、優(yōu)化困難等問(wèn)題。因此，開(kāi)發(fā)一種基于Java交互式頁(yè)面的汽車(chē)變速箱設(shè)計(jì)系統(tǒng)具有重要的理論和實(shí)踐意義。

1" "基于Java交互式頁(yè)面的汽車(chē)變速箱設(shè)計(jì)

在進(jìn)行Java界面的開(kāi)發(fā)之前，需要對(duì)代碼進(jìn)行規(guī)劃和設(shè)計(jì)，包括確定所需的類(lèi)、方法和變量，以及它們之間的關(guān)系和交互方式。在eclipse中，可以創(chuàng)建一個(gè)新的Java項(xiàng)目，并將之前設(shè)計(jì)好的代碼導(dǎo)入到該項(xiàng)目中，以便進(jìn)行代碼的編輯、編譯和運(yùn)行。同時(shí)，需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)用戶(hù)界面，以便設(shè)計(jì)人員可以通過(guò)該界面進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)的交流和交互[2]。該界面應(yīng)包括顯示相關(guān)信息、接收用戶(hù)的輸入和操作等功能。通過(guò)界面上的按鈕、菜單等元素來(lái)模擬零件的選擇和操作。例如，設(shè)計(jì)人員可以通過(guò)界面上的下拉菜單選擇不同的零件類(lèi)型，然后通過(guò)拖拽、放置等方式將這些零件添加到設(shè)計(jì)區(qū)域中。通過(guò)界面上的操作，可以將選擇的零件放置在適當(dāng)?shù)奈恢茫⒏鶕?jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行調(diào)整和組合。通過(guò)這種方式，可以快速地得到裝配體件，并進(jìn)行進(jìn)一步的測(cè)試和優(yōu)化。基于Java的交互界面設(shè)計(jì)如圖1所示。

2" "基于CATIA的建模和交互設(shè)計(jì)

使用虛擬化技術(shù)進(jìn)行建模和仿真，可以幫助設(shè)計(jì)人員在計(jì)算機(jī)上創(chuàng)建虛擬的汽車(chē)變速箱模型，并進(jìn)行各種仿真測(cè)試，如運(yùn)動(dòng)仿真、結(jié)構(gòu)仿真等，從而對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證和優(yōu)化。在CATIA軟件中，設(shè)計(jì)人員可以通過(guò)各種交互方式與模型進(jìn)行交互[3]。例如，可以通過(guò)鼠標(biāo)操作來(lái)選擇、移動(dòng)和修改零部件，還可以通過(guò)菜單和按鈕來(lái)執(zhí)行各種操作，如添加零部件、調(diào)整參數(shù)等。這些交互功能不僅提高了設(shè)計(jì)效率和準(zhǔn)確性，還能夠通過(guò)CATIA軟件的圖形界面將設(shè)計(jì)意圖傳達(dá)給其他設(shè)計(jì)人員或工程師。

汽車(chē)部件交互設(shè)計(jì)流程如圖2所示。在汽車(chē)變速箱設(shè)計(jì)過(guò)程中，將不同的零部件分配給不同的設(shè)計(jì)員進(jìn)行設(shè)計(jì)，以提高設(shè)計(jì)效率和并行設(shè)計(jì)的能力。每個(gè)設(shè)計(jì)員專(zhuān)注于自己負(fù)責(zé)的零部件，從而更好地完成設(shè)計(jì)任務(wù)。在各個(gè)設(shè)計(jì)員完成各自負(fù)責(zé)的零部件設(shè)計(jì)后，需要將這些零部件進(jìn)行組裝，形成最終的汽車(chē)變速箱模型[4]。

假設(shè)存在n個(gè)不同的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，為了實(shí)現(xiàn)經(jīng)驗(yàn)特征的捕捉和提取，可以通過(guò)以下步驟來(lái)完成：

（1）在設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)中，存在多個(gè)模型或樣本，每個(gè)模型都具有獨(dú)特的特征。通過(guò)對(duì)這些模型進(jìn)行分析和比較，選取其中的特征，并將其組成一個(gè)特征矩陣Y。

（2）在實(shí)際應(yīng)用中，經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷奶卣骺赡芊浅６啵⑶铱赡艽嬖谌哂嗷蛳嚓P(guān)性。為了簡(jiǎn)化和優(yōu)化模型，可以使用維數(shù)約減技術(shù)，將特征矩陣Y轉(zhuǎn)化為更簡(jiǎn)潔的形式。具體的步驟如下：

①求經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ吞卣鞯钠骄担瑒t

（1）

②求解協(xié)方差矩陣，則

（2）

③計(jì)算特征值，則

（3）

④根據(jù)檢測(cè)精度P，求解前a個(gè)最大特征值。

⑤計(jì)算模型的特征值以及對(duì)應(yīng)的特征向量T。

（4）

通過(guò)分析和提取經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷奶卣髦担梢垣@取寶貴的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，用于指導(dǎo)和改進(jìn)模型的設(shè)計(jì)過(guò)程。梯度可以理解為圖像中每個(gè)點(diǎn)的變化率，它表示了圖像在該點(diǎn)處的變化程度和方向。梯度的大小表示了圖像的變化強(qiáng)度，而梯度的方向表示了變化的方向，則

（5）

Log算法是一種常用的圖像處理算法，它可用于對(duì)圖像進(jìn)行濾波和增強(qiáng)，從而改善圖像的質(zhì)量和清晰度。高斯函數(shù)是一種常用的數(shù)學(xué)函數(shù)，它具有平滑和模糊圖像的效果[5]。在Log算法中，通過(guò)應(yīng)用高斯函數(shù)對(duì)圖像進(jìn)行濾波，可以去除圖像中的噪聲和細(xì)節(jié)，從而得到更清晰的圖像。高斯函數(shù)的形式如下：

（6）

圖像邊緣提取是一種常用的圖像處理技術(shù)，它能檢測(cè)圖像中的邊緣信息，從而提取出物體的輪廓和形狀特征。對(duì)于模糊的圖像，可以利用邊緣提取技術(shù)增強(qiáng)圖像的邊緣和細(xì)節(jié)，使模型更加清晰和可視化。這些清晰的模型圖像為模型的優(yōu)化和改進(jìn)提供直觀(guān)的參考和基礎(chǔ)。虛擬裝配是指通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)零件的組裝和擬合，以驗(yàn)證零件之間的相互作用和兼容性。對(duì)于汽車(chē)變速箱的三維實(shí)體模型，可以利用Java開(kāi)發(fā)的遠(yuǎn)程交互界面來(lái)實(shí)現(xiàn)零件的交互。產(chǎn)品優(yōu)化過(guò)程如圖3所示。

3" "基于Java和CATIA的汽車(chē)變速箱聯(lián)

合建模和虛擬裝配

在汽車(chē)變速箱的設(shè)計(jì)過(guò)程中涉及到大量的零部件，包括齒輪、墊片、軸和箱體等，如圖4所示。這些零部件的設(shè)計(jì)和優(yōu)化需要不同的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和技能。為了提高設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量，將這些零部件分配給不同的設(shè)計(jì)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)。變速箱體的底座是整個(gè)變速箱的基礎(chǔ)和支撐結(jié)構(gòu)，其設(shè)計(jì)需要考慮到零部件的安裝和配合。為了實(shí)現(xiàn)協(xié)同設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)將底座的設(shè)計(jì)工作分配給特定的設(shè)計(jì)人員。這些設(shè)計(jì)人員會(huì)根據(jù)整體設(shè)計(jì)要求和零部件的尺寸規(guī)格，設(shè)計(jì)底座的形狀、孔位和配合間隙。其他設(shè)計(jì)人員負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)變速箱的各個(gè)零部件，如齒輪、墊片、軸等。他們會(huì)根據(jù)底座的設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)出符合要求的零部件。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，他們會(huì)考慮到零部件與底座的配合間隙，以確保零部件能夠順利安裝到底座中。

裝配體交互協(xié)同設(shè)計(jì)如圖5所示。在協(xié)同設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員根據(jù)變速箱的整體設(shè)計(jì)要求，分別設(shè)計(jì)不同的零部件，如齒輪、墊片、軸等。每個(gè)零部件的設(shè)計(jì)會(huì)考慮到其結(jié)構(gòu)、尺寸、材料等因素。設(shè)計(jì)人員利用CAD軟件（如CATIA）進(jìn)行零件的建模和優(yōu)化。在裝配過(guò)程中，設(shè)計(jì)界面還提供對(duì)零部件的位置、配合間隙等參數(shù)進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化的功能。設(shè)計(jì)人員根據(jù)需要，對(duì)零部件的相對(duì)位置和配合關(guān)系進(jìn)行微調(diào)，以確保裝配的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

4" "結(jié)束語(yǔ)

本研究成功開(kāi)發(fā)了一種基于Java交互式頁(yè)面的汽車(chē)變速箱設(shè)計(jì)系統(tǒng)，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了其在提高設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量方面的優(yōu)勢(shì)。該系統(tǒng)通過(guò)協(xié)同設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)仿真，實(shí)現(xiàn)了變速箱的虛擬裝配和運(yùn)動(dòng)分析，為設(shè)計(jì)人員提供了全面的設(shè)計(jì)和優(yōu)化參考。設(shè)計(jì)人員可以更高效地進(jìn)行變速箱的設(shè)計(jì)與裝配，減少裝配問(wèn)題，提高產(chǎn)品性能。未來(lái)，將進(jìn)一步完善該系統(tǒng)的功能和性能，擴(kuò)展其應(yīng)用范圍，為汽車(chē)變速箱的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供更多的技術(shù)支持和創(chuàng)新思路。

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作者簡(jiǎn)介：張?jiān)伇?991—），女，漢族，天津人，工程師，碩士，研究方向?yàn)殡娮有畔ⅰ?/p>