参考文献 ［１］梅向明，黄敬之．微分几何［Ｍ］．北京：机械丁业 版社，１９８１． ［２］吴序堂．齿轮啮合原理［Ｍ］．北京：机械工业出版 社，１９８２． ［３］张光辉，魏静，王黎明．基于离散点截形螺旋面加工 原理研究［Ｊ］．中国机械工程，２００７，１８（１０）： １１７８—１ｌ８１． ［４］朱建新，李有法．数值计算方法［Ｍ］．北京：高等教 图８铣刀廓形离散点对应的螺杆 育出版社，２０１２． 端面截形离散点 ［５］郑昌龄．螺旋面加工截形计算的通用化［Ｊ］．新技术 新工艺，１９９７，５（２）：１３—１５． ５ 结论 本文利用齿轮啮合原理的相关知识，在已知 双螺杆泵螺杆成型铣刀廓形离散点数据的条件下， 推导出由其加工的螺旋面工件截形成形刀具与螺 旋面的接触条件式。利用Ｍａｔｌａｂ软件采用累积三 ［６］吴序堂，王小椿．根据离散点计算螺旋面刀具截形的 原理［Ｊ］．工具技术，１９９０，２４（６）：１—５． ［７］丁毓峰．ＭＡＴＬＡＢ从入门到精通［Ｍ］．北京：化学工 业出版社，２０１１． ［８］王正林，龚纯，何倩．精通ＭＡＴＬＡＢ科学计算［Ｍ］， 北京：电子工业出版社，２００９． 次参数样条法求解铣刀廓形离散点的倾斜角，然 后采用割线法求解接触条件式，最后求得双螺杆 泵螺杆端面截形。 作 地 邮 者：史津平 址：天津理工大学机械工程学院 编：３００３８４ 收稿日期：２０１４—０８—１５ 基于云制造的起重机协同设计平台 张光锋杨艳芳胡吉全孙振宁 武汉４３００６３ 武汉理工大学物流工程学院摘要：针对起重机行业设计中存在的问题，将云制造的服务模式和协同设计方法结合，提出了基于云制 造的起重机协同设计平台，详细描述了云设计平台的构架，分析了云设计平台的关键技术。 关键词：起重机；云制造；协同设计；研究 中图分类号：ＴＨ２１５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１—０７８５（２０１５）０３—０００８—０５ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｔｅｒｍｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｉｎ ｔｈｅ ｃｒａｎｅ ｄｅｓｉｇｎ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｐｕｔｓ ｆｏｒｗａｒｄ ｔｈｅ ｃｒａｎｅ ｃｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅ ｄｅｓｉｇｎ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｃｌｏｕｄ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｂｙ ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ｔｈｅ ｃｌｏｕｄ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ・－ｂａｓｅｄ ｓｅｒｖｉｃｅ ｍｏｄｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅ ｄｅｓｉｇｎ ｍｅｔｈｏｄ，ｓｐｅｃｉｉｆｅｓ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃｌｏｕｄ ｄｅｓｉｇｎ ｐｌａｔｆｏｒｍ，ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｃｒｉｔｉｃａｌ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｒａｎｅ；ｃｌｏｕｄ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ；ｃｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅ ｄｅｓｉｇｎ；ｓｔｕｄｙ ０ 引言 起重机械作为装备制造业的重要组成部分， 与高端产业比较，国内起重机械的设计还存在许 多问题和有待改进的方面：１）面对多品种、小批 量、个ｌ生化的设计要求，许多中小企业设计能力 差，无法快速满足市场要求；２）目前起重机械的 设计方法较为陈旧，先进的设计方法与思想在起 重机械的设计上应用性不高；３）具有设计能力的 科研院所与有设计需求的企业间，设计资源与互 《起重运输机械》 ２０１５（３） 动较少，无法形成优势互动。 随着信息化技术中云计算、互联网等技术的 于云计算思想的网络分布式协同设计技术，实现 发展，以及制造领域中制造网格、网络化制造、 协同设计等方法的出现 起重机械行业可利用先 进的设计制造模式及其相关技术整合行业优势资 源，通过有效的设计资源共享与管理，实现各类 设计人才、科研院所与起重机械企业间优势互动 和互利共赢。综上所述，在结合云制造的网络化、 虚拟化和服务化的特点，以及其设计即服务（Ｄｅ． 了将设计过程的硬软件资源和任务资源到资源池 的整合和优化，以及对产品全周期设计过程的监 测，通过对任务资源的识别，对不同设计人员、 不同设计时间、不同设计地点、不同类型产品进 行快速协同设计 Ｊ。云设计的最大特点是团队协 作完成设计任务，各单位与部门之间发挥其优势 特长，通过云平台完成数据文件传输，实现不受 地域、时间的动态设计，提高了效率。 ｓｉｇｎ ａｓ ａ Ｓｅｒｖｉｃｅ，ＤａａＳ）、仿真即服务（Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｓ ａ Ｓｅｒｖｉｃｅ，ＳｉｍａａＳ）的思想，探讨了一种基于云 制造的起重机协同设计平台（简称云设计平台）， 通过将设计资源虚拟化并云化，实现多主体、跨 地域、快速化的协同合作，最大限度地提高产品 开发效率。 １云制造 云制造是一种利用网络和云制造服务平台， 按用户需求组织网上制造资源（制造云），为用户 提供各类按需制造服务的一种网络化制造新模式。 通过提供制造云共享服务，可优化各企业的制造 资源，使分散资源集中使用或集中资源分散 服务 。 云计算主要提供用户网上提交作业（单项、 批处理）与操作计算资源的服务，云制造主要提 供用户网上提交任务，以及交互、协同和全生命 周期制造服务，包括支持单主体完成某阶段（如 设计）制造、支持多主体协同完成某阶段制造、 支持多主体协同完成跨阶段（如跨设计与生产） 制造及支持多主体按需获得制造能力等４种服务 模式。云计算共享的资源类型主要为计算资源 （如存储、运算器、软件、数据等），云制造共享 的资源类型除计算资源外，还要加上其他制造资 源和制造能力，包括硬制造资源（如机床、加工 中心、计算设备、仿真设备、试验设备等各类制 造硬设备）、软制造资源（如制造过程中的各种模 型、数据、软件、信息、知识等）、制造能力（如 制造过程中有关的论证、设计、生产、实验、管 理、集成等能力） ｊ。 云设计是面向云制造，融合网络化协同设计、 信息化制造、云计算、物联网、并行工程、云安 全等技术于一体的产品服务设计 。云设计是基 《起重运输机械》 ２０１５（３） 云设计是将云制造的网络化、信息化、服务化和 开放动态协同工作等理念与方法应用于设计领域， 是云制造设计为服务、仿真为服务思想的体现。 ２云设计平台构建框架 ２．１云设计服务模式 ． 云设计平台通过将设计资源及设计能力进行 虚拟化封装，与各类资源形成云资源池，并发布 于云设计平台，形成设计云端，云端包含了虚拟 软件资源、行业知识库、标准零部件库和设计经 验方法等。该平台采用．ＮＥＴ Ｆｒａｍｅｗｏｒｋ下的 ＡＳＰ．ＮＥＴ技术，是一种由因特网服务器执行嵌人 网页中脚本的服务器端脚本技术，平台运用 ＡＳＰ．ＮＥＴ服务器控件，创建Ｗｅｂ站点和Ｗｅｂ应用 程序在本地ＩＩＳ ｗｅｂ服务器，客户端可以通过ＨＴ— ＴＰ请求，再在Ｗｅｂ服务器上动态创建。 云服务平台由设计请求者、设计提供者和平 台管理者组成。设计请求者根据自身设计要求， 从云设计平台获取设计资源服务和设计经验知识， 也可将无法解决的设计任务上传于云平台，让设 计提供者帮助解决。平台管理者接受设计请求， 将设计任务分配并发布，供众多设计提供者来解 决与完成。另外，平台管理者还负责平台运营管 理以及后期的维护，便于各方的信息交流，实现 平台的高效运行。设计提供者将设计资源及能力 虚拟化包装，发布于云端，以供请求者访问。同 时，也可根据自身专业技能，完成设计任务中有 能力完成的部分。值得指出的是，设计请求者与 设计提供者的身份可相互交叉，任何一方都可获 取资源或上传设计任务，也可提供资源或参与解 决设计。云设计平台的服务模式如图１所示。 ２．２云平台构架 如图２所示，云设计平台可分为用户界面层、 一９一 ３云设计平台关键技术 ３．１ 资源虚拟化与封装技术 的结构化数据。 该平台采用ＳＴＥＰ和ＸＭＬ语言标准技术来实 现平台协同设计信息交换，在对ＳＴＥＰ数据和ＸＮＬ 模式库进行深人分析的基础上，制定ＳＴＥＰ数据的 ＸＭＬ表示方法的协议 。依据此协议，由ＣＡＤ程 序所产生的ＳＴＥＰ文件转换为ＸＭＬ格式文件，这 设计资源包括各类仿真设计软件与企业设计 经验、知识库与设计方法等，虚拟封装针对底层 资源共享，是云设计中的核心技术，涉及到资源 虚拟化、虚拟资源云接入、聚合资源虚拟化等方 法【 。资源虚拟化可将物理资源等进行抽象，即 可将云制造模式下的制造设备、仿真设备、计算 类ＸＭＬ文件即可在网络中进行传输与调用，实现 数据和文件的网上共享与传输。 ３．３数据安全管理与冲突消解 系统、软件资源等进行抽象。由于同一类型资源 的不同虚拟化方法存在差异，且资源虚拟化程度 可能对资源管理产生影响，故可在资源虚拟化时 根据业务逻辑和服务的需要，采取合理的虚拟化 方法，并提供良好的接口至关重要。云平台通过 端口形式访问Ｗｅｂ服务，通过调用Ｗｅｂ服务的远 程方法实现物理资源的远程操作＿６ Ｊ。资源封装是 资源虚拟化的关键，对于各类设计仿真软件，需 要实现其远程的操作、界面的控制和数据的传输； 针对知识和设计方法，需要构造合理的工程语义、 信息模型和逻辑结构来完成封装。 ３．２文件转换协议与接口标准化技术 云设计请求者在将设计要求和设计参数输人 云设计平台时，需按照平台标准、协议要求，将 设计任务描述规范化，为后期与设计库文件智能 搜索匹配奠定基础。设计数据、参数化模型、仿 真模型、工程图纸、数据库文件等通过云设计平 台传输中，由于各种各样的数据遵循的标准不一 样，且ＣＡＤ软件在数据输出格式上不尽相同，故 需要中性文件对各类文件的解读和翻译，再通过 标准化和统一化传递接口，实现数据、文件、模 型的无缝连接。 ＳＴＥＰ（产品模型数据交互规范）标准是国际 标准化组织制定的描述整个产品生命周期内产品 信息的标准，它提供了一种不依赖具体系统的中 性机制，旨在实现产品数据的交换和共享。这种 描述的性质使得它不仅适合于交换文件，也适合 于作为执行和分享产品数据库和存档的基础。 ＸＭＬ语言（可扩展标记语言）是用于标记电子文 件使其具有结构性的标记语言，用来标记数据， 定义数据类型，是允许用户对自己的标记语言进 行定义的源语言。它非常适合万维网传输，提供统 一的方法来描述和交换于应用程序或供应商 《起重运输机械》 ２０１５（３） 由于云平台是运用ＡＳＰ．ＮＥＴ技术发布于网 络，设计请求者与设计提供者通过网络与云平台 进行交流，故数据与文件在网络传输中即存在安 全隐患。同时，设计文件与数据是企业的核心资 源，涉及到企业的根本利益，故云平台的建设必 须考虑数据的安全性和相互间设计信息的保密性 问题。该平台采用动态随机口令机制实现动态身 份认证，保障用户身份的安全性；采用基于ＳＳＬ 安全协议确保云平台数据传输的安全性，完整性， 认证性。通过对云设计服务的访问安全和权限进 行控制，设置消息安全和加密机制，确保数据 安全。 云设计中的协同设计包括横向协同设计（工 业设计师之间的协作）、纵向协同设计（工业设 计师与其他领域人员间的协作）和交叉协同设计 （工业设计师之间、不同领域人员间的协作）， 故云平台必须建立云设计的冲突避免和消解机 制 ］，以确保云平台对云设计服务并发申请的有 效及时处理，以及不同用户间信息传递的高效和 可靠。 ４结论 在分析了起重机械设计中存在的问题和设计 特点的基础上，将云制造的网络化协同制造理念 运用到起重机械设计上，提出云设计概念，形成 一种全新的云设计服务模式，建立了基于云制造 的起重机协同设计平台，并深入研究了其框架结 构层次以及云设计平台建设的关键技术。将先进 的设计方法和网络化协同设计结合，使起重机制 造企业、高校、科研院所以及其他设计公司能实 现优势互补，互利共赢，可降低企业设计成本， 提高设计效率，促进起重机行业的快速发展。 桥式起重机新型车轮组的设计与应用 邹丽朱墨 北京起重运输机械设计研究院 北京 １００００７ 摘要：在桥式起重机新型车轮组中，采用可调心月牙形车轮组的结构形式，面向轨道设计，在增加起重 机运行可靠性的同时减少车轮组规格与直径，同时简化零部件结构及强化零件问的通用性和互换性。所设计的 新型车轮组，结构更加紧凑，易于维修、更换及保养，同时便于起重机零部件产品的系列化、参数化设计与批 量生产。 关键词：桥式起重机；新型车轮组；系列化；参数化 中图分类号：ＴＨ２１５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１—０７８５（２０１５）０３—００１２—０４ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｌａｔｅ—ｍｏｄｅｌ ｗｈｅｅｌｓｅｔ ｏｆ ｔｈｅ ｏｖｅｒｈｅａｄ ｃｒａｎｅ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｔｒａｃｋ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｔｙｐｅ ｏｆ ｔｈｅ ａｄｊｕｓｔａｂｌｅ ｃｒｅｓｃｅｎｔ ｗｈｅｅｌｓｅｔ ｔｏ ｂｅ ｕｓｅｄ，ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｔｈｅ ｃｒａｎｅ’Ｓ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ，ｂｕｔ ａｌｓｏ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｉａｍｅｔｅｒ ｏｆ ｔｈｅ ｗｈｅｅｌｓｅｔ，ｓｉｍｐｌｉｆｙ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ａｎｄ ｉｍｐｍｖｅ ｕｎｉｖｅｒｓａｌｉｔｙ ａｎｄ ｉｎｔｅｒｃｈａｎｇｅａｂｉｌｉｔｙ ａｍｏｎｇ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ．Ｔｈｅ ｎｅｗ ｗｈｅｅｌｓｅｔ ｉｓ ｐｒｏｖｉｄｅｄ ｗｉｔｈ ｃｏｍｐａｃｔ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｅａｓｙ ｔｏ ｒｅｐａｉｒ，ｒｅｐｌａｃｅ，ａｎｄ ｍａｉｎｔａｉｎ，ａｎｄ ｉｎ ｆａｖｏｒ ｏｆ ｓｅｒｉａｌ ａｎｄ ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ ｄｅｓｉｎｇ ａｎｄ ｖｏｌｕｍｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｃｒａｎｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｏｖｅｒｈｅａｄ ｃｒａｎｅ；ｌａｔｅ—ｍｏｄｅｌ ｗｈｅｅｌｓｅｔ；ｓｅｒｉｌａ；ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ １桥式起重机新型车轮组的结构设计 角面加工难度大，整体铸造成品率低，车轮组 的安装由工人调整，难度大且不易保证安装精 在以往的设计中，桥式起重机（以下简称 度，拆卸又麻烦，需要将小车架或端梁用千斤 桥机）车轮组常采用角型轴承箱及４５。剖分轴 顶支起才能进行车轮组维修或更换。４５。剖分轴 承箱的结构形式。角型轴承箱结构简单，但直 承箱必须先焊接完成然后整体镗孔后再安装车 国家科技支撑计划资助，绿色制造关键技术与装备（２０１ｌＢＡＦ１１ＢＯＯ）、通用型桥式起重机轻量化设计技术及应用（２０１１ＢＡＦ１１Ｂ０２） 参考文献 ［６］张倩，齐德昱．面向服务的云制造协同设计平台［Ｊ］． ［１］李伯虎，张霖，王时龙，等．云制造——面向服务的 华南理工大学学报（自然科学版），２０１１，１２（１２）： 网络化制造新模式［Ｊ］．计算机集成制造系统，２０１０， ７５．７６． １６（１）：１—８． ［７］章美仁，李永峰．基于云计算的协同设计理论及其关 ［２］李伯虎，张霖，任磊，等．再论云制造［Ｊ］．计算机 键技术研究［Ｊ］．福建电脑，２０１２（７）：３—５． 集成制造系统，２０１１，１７（３）：４５０—４５１． ［８］李振方，苟秉宸，卢凌舍．基于云计算的网络化Ｔ业 ［３］张斌，王宗彦，秦慧斌．基于云设计的起重机参数化 设计系统新模式：云设计［Ｊ］．计算机与现代化， 协同设计系统研究［Ｊ］．矿山机械，２０１３，４１（５）： ２０１３（７）：１５２—１５４． ６０—６３． ［４］刘超然，王宗彦，车璐，等．基于云计算的起重机参 作 者：张光峰 数化协同设计［Ｊ］．机械设计与研究，２０１３，１２（６）： 地 址：湖北省武汉市武昌区和平大道１０４０号武汉理Ｔ １０４—１０６． 大学（余家头校区）物流工程学院 ［５］李学忠，王宗彦，郑江，等．基于云计算的起重机协 邮 编：４３００６３ 同设计平台［Ｊ］．机械设计与研究，２０１３，１０（５）： 收稿日期：２０１４—０８—１５ ９２—９４． 《起重运输机械》 ２０１５（３）
