2024年4月6日发(作者：巩易槐)
基子Ｐｒｏ／Ｅ的抗拌车Ｔｏｐ—ｄｏｗｎ三维设计
裴志军１，２
（１．华菱星马汽车（集团）股份有限公司；２．
～一 一难饥为谳～ 一涡黼诸一蝴僦 一一蠛靴
合肥工业大学机械－
～超一一～
９汽车工程学院）
关键词：搅拌车；Ｔｏｐ—ｄｏｗｎ；布局；骨架；复制几何；发布几何
近年，随着我国城市基础设施建设的加速，混凝
业生产能力，实现产品类型的快速设计。
土搅拌车的需求量急剧增加，生产量越来越大，种类
也越来越多，主要表现为：
１基于Ｐ 的Ｔｏｐ－ｄｏｗｎ设计思路及工具
１）搅拌车底盘生产厂家多，而不同厂家的底盘
Ｔｏｐ－－ｄｏｗｎ设ｉ十是用自顶向下的设计流程创建复杂
参数是不同的，目前国内主流厂家就有１２家之多，
的组件。通过创建布局控制组件的设计参数，
加之日系、欧系等国外底盘生产厂家也不在少数，
一 髋一
使
一
捕捉设计者的设计意图，
采用骨架
用发布几何、复制几何的功能
得市场上搅拌车底盘的类型和规格很多；
将参数 差至零部件，从而完成整个组件的没计。
２）搅拌车底盘、发动机等关联Ｅ装设计的配置多；
１．１ Ｔｏｐ—ｄｏｗｎ设计工具
３）搅拌车上装系列化方量规格多；
Ｐｒｏ／Ｅ为Ｔｏｐ—ｄｏｗｎ设计方法提供的主要设计
４）搅拌车上装液压系统等部件总成的配置多。
工具包括：
搅拌车产品多样性及不断增多的客户个性化需
（１）布局（Ｌａｙｏｕｔ）：用于参数直观发布，控制零
求，使得设计人员的工作量大大增加。因此，搅拌车
部件的设计；建立全局关系式，定义参数间的关系；
车型的快速设计成为缩短设计周期，提高设计效率
建立全局基准特征，实现各零部件按照全局规划的
的重要环节。
基准特征自动装配。
传统的搅拌车产品设计，采用的是先设计零件，
（２）骨架（Ｓｋｅｌｅｔｏｎ）：对布局设计思想细化，以
后装配总成，各总成独立装配的设计方法。这样各
空间的点、线、面、坐标、基准面的形式勾画思路的轮
系统总成借用难，不易编辑修改，会造成重复工作。
廓，是用于捕捉装配中设计意图的框架。
设计者也不易根据其设计意图修改整体方案布局。
（３）发布几何（Ｐｕｂｌｉｓｈ Ｇｅｏｍｅｔｒｙ）：将设计信息
设计方法、经验和思路无法固化，不利于企业知识库 传递给其他模型参照的数模特征。
的建立。
（４）复制几何（Ｃｏｐｙ Ｇｅｏｍｅｔｙｒ）：一个模型与另
实践表明，建立基于Ｐｒｏ／Ｅ的Ｔｏｐ—ｄｏｗｎ设计平
一
个模型交流设计信息的数模特征。
台，能够实现在产品设计过程中检测设计缺陷，提炼
（５）关系（Ｒｅｌａｔｉｏｎ）：联系布局与骨架的纽带，
设计规范的目的，从而将技术人员的智慧固化为企
用于贯彻设计意图。
作者简介：裴志军（１９７５一），男，高级工程师，在读硕士，研究方向：工程车辆及混凝土机械研发。
一
３１一
１．２ Ｔｏｐ—ｄｏｗｎ设计过程
在进行产品设计前，预先归纳产品总成框架信
息，勾勒主参数。在布局文件中定义框架和主参数，
并将所有参数放置于表格中，同时标示在框架二维
图上。
布局文件建立完成后，建立骨架模型，创建点、
线、面、基准、坐标等重要轮廓信息。然后声明布局
（Ｄｅｃｌａｒｅ ｌａｙｏｕｔ），将参数传递至骨架，并作条件定义。
骨架建立后，创建零部件所需的主要骨架信息
发布几何，并将发布几何复制进来。创建特征过程
中即可参照这些复制几何，可避免零部件间的相互
参照。
按照以上步骤，便可完成产品的Ｔｏｐ—ｄｏｗｎ设
计。而综合使用设计工具，能够确保产品的设计过
程更加规范。
２搅拌车的Ｔｏｐ—ｄｏｗｎ设计过程
２．１定义设计规范
将搅拌车划分为：总成、部件总成、零部件。在
设计之初，定义其设计规范，步骤如下：
（１）对搅拌车进行分类，分析搅拌车工作原理
和组成，对总成进行划分。根据搅拌车的特点，可将
其分为底盘和上装两部分。分别对底盘和上装建立
骨架及参数，用于数模驱动。
（２）对搅拌车的装配总成、部件总成、零部件的
模型命名规则（即图号编制规则）进行规范定义。
（３）对总成进行模块化处理，规范装配坐标系
及特征名称；规划总成与部件总成、部件总成与零部
件之间的数据接口。总成模块化的目的是提高数据
的重用性，这样总成被借用时，就不会带有不必要的
关联信息。每个部件总成接口都应有标准化定义，
包含其在整车装配中的装配坐标系、零部件安装坐
标系以及参数输入接口、输出接口。图１是搅拌筒
总成模块示意图。
对于占用数据较大，且相对于搅拌车整车较独
立的大部件总成，如减速器、液压泵、马达、油箱、搅
拌筒等，可通过外部收缩包络处理将数据轻量化。
收缩包络功能可通过去除特征参数使大部件总成的
数据得到压缩、运行速度得到保证。数据轻量化后
的减速器总成模型如图２所示。
一
３２一
前支座减速器
安装表面
后支座托轮
安装表面
进料斗接口
人字槽接口
整车骨架一搅拌筒坐标
图１ 搅拌简总成模块示意图
油路接
口
图２ 数据轻量化后的减速器总成模型示意图
２．２创建整车总成布局
为合理定义搅拌车设计流程，考虑采用并行设
计架构。搅拌车模块化设计架构树状目录的示意图
如图３所示。
进行搅拌车设计时：
（１）定义整车的设计方案，为使整个设计思路
直观清晰，把关键的控制尺寸、装配关系、条件选择
关系等重要信息放在布局中。
（２）确定底盘和上装的主要型式和参数，如轴
距、轮距、前悬、后悬、大梁截面尺寸等。将这些关键
设计信息通过布局图来管理。
（３）创建布局。布局是平面示意图，设定相关参
数后，用表格列出参数及参数值；可将一些较为关键
的类型选择及参数值，通过关系中的表达式，用条件
语句写出；然后将这些判断性条件放置在总布置页
创建过程有一些应用技巧，如在零件、部件的族
表创建及应用过程中，如何在上一级总成中通过程
序中条件语句去控制族表特定规格的零件、部件的
选用等。
如此，零件、部件继承了上级部件总成中的参
数和条件定义。在可视化好的布局表格平台上，通过
参数的变化，总成类型条件的选择，即可实现搅拌车
的快速变型设计。
设计能力。
对于专用车而言，基于Ｔｏｐ—ｄｏｗｎ思想的三维
设计是一种切实可行、行之有效的设计方法。设计人
员应灵活掌握布局、骨架、关系、程序等设计工具，有
效地构建产品设计思路，实现总体目标。此外，通过
配合使用Ｉｎｔｒａｌｉｎｋ软件，还可实现团队协同设计，共
享产品资源。
参考文献
３结论
作为专用车的搅拌车，由于底盘种类多，上装
结构变化多，系列化方量规格多，选配件多，导致搅
拌车种类繁多。基于Ｐｒｏ厄的Ｔｏｐ—ｄｏｗｎ的设计方
法，可将繁重的设计工作浓缩，提升为参数的简单
设置，利用该设计方法可以不断扩展多种总成，对
已有总成拓展多种配置，这将大大提高设计效率和
［１】罗治平，沈永刚．ＴＯＰ—ＤＯＷＮ方法在ＰＲＯ／Ｅ产品设计
中的应用［ＪＪ．上海工程技术大学学报，２００５（０３）：４３ ７．
【２】桂俊德．基于ＴＯＰ—ＤＯＷＮ技术的自动取款机开发［Ｊ］．
ＣＡＤ／ＣＡＭ与制造业信息化，２００９（１ ２）：６５—６８．
通信地址：安徽省马鞍山市红旗南路经济技术开发区 华
菱星马汽车（集团）股份有限公司技术中心（２４３０６１）
（收稿日期：２０１３—０５—０７）
小吨位架桥机安全监控管理系统设计
钱尚溢 ，容毅 ，叶海路
（１．中铁工程机械研究设计院；２．日立建机（中国）有限公司）
摘要：２０１３年初，国家相关文件将小吨位架桥机安装安全监控管理系统纳入了强制要求范围。中铁
工程机械研究设计院根据市场需求，针对起重量为１６５ ｔ的小吨位ＴＪ１６５型架桥机，采取将安全监控管理系
统与架桥机原电气系统改造整体打包设计的方式，研发出基于ＡＲＭＳ３Ｃ２４４０控制器的嵌入式安全监控管
理系统。该系统完全按照ＧＢ／Ｔ ２８２６４－－２０１２国家标准研制，简单实用，性能可靠，具有较高的性价比。
关键词：小吨位架桥机；ＧＢ／Ｔ ２８２６４－－２０１２；安全监控管理系统；ＡＲＭＳ３Ｃ２４４０
在铺架设备领域，通常将２００ ｔ级以下的架桥
机（包括公路、铁路或其他用途）称为小吨位架桥
机安装安全监控管理系统纳入了强制范围，要求小
吨位架桥机必须依据ＧＢ／Ｔ ２８２６４－－２０１２￣起重机械
安全监控管理系统》国家标准（以下简称“新国标”）
安装安全监控管理系统。自２０１４年１月１日起，没
有加装安全监控管理系统的设备将不得使用。
机。这类架桥机与用于高速铁路施工的４００ ｔ级以
上的大型架桥机有很大区别。据统计，其事故率要
远高于后者，而且故障类型也比较特殊。所以，有必
要对此类小吨位架桥机的安全性装置作深入研究。
２０１３年１月４日，国家质检总局和国家安全监
１小吨位架桥机安全监控管理的特点
从执行新国标的角度来看，小吨位架桥机与大
型架桥机存在共同之处，即都必须满足新国标提出
管总局下发《关于在部分大型起重机械推广应用安
全监控管理系统及继续深入开展示范试点工作的
通知》（质检办特联［２０１３］５号），正式将小吨位架桥 的各项相关监控参数指标。然而，两者之间无论从
作者简介：钱尚溢（１９７９一），男，福建福州人，工程师，学士，研究方向：自动控制。
一
３６—
2024年4月6日发(作者：巩易槐)
基子Ｐｒｏ／Ｅ的抗拌车Ｔｏｐ—ｄｏｗｎ三维设计
裴志军１，２
（１．华菱星马汽车（集团）股份有限公司；２．
～一 一难饥为谳～ 一涡黼诸一蝴僦 一一蠛靴
合肥工业大学机械－
～超一一～
９汽车工程学院）
关键词：搅拌车；Ｔｏｐ—ｄｏｗｎ；布局；骨架；复制几何；发布几何
近年，随着我国城市基础设施建设的加速，混凝
业生产能力，实现产品类型的快速设计。
土搅拌车的需求量急剧增加，生产量越来越大，种类
也越来越多，主要表现为：
１基于Ｐ 的Ｔｏｐ－ｄｏｗｎ设计思路及工具
１）搅拌车底盘生产厂家多，而不同厂家的底盘
Ｔｏｐ－－ｄｏｗｎ设ｉ十是用自顶向下的设计流程创建复杂
参数是不同的，目前国内主流厂家就有１２家之多，
的组件。通过创建布局控制组件的设计参数，
加之日系、欧系等国外底盘生产厂家也不在少数，
一 髋一
使
一
捕捉设计者的设计意图，
采用骨架
用发布几何、复制几何的功能
得市场上搅拌车底盘的类型和规格很多；
将参数 差至零部件，从而完成整个组件的没计。
２）搅拌车底盘、发动机等关联Ｅ装设计的配置多；
１．１ Ｔｏｐ—ｄｏｗｎ设计工具
３）搅拌车上装系列化方量规格多；
Ｐｒｏ／Ｅ为Ｔｏｐ—ｄｏｗｎ设计方法提供的主要设计
４）搅拌车上装液压系统等部件总成的配置多。
工具包括：
搅拌车产品多样性及不断增多的客户个性化需
（１）布局（Ｌａｙｏｕｔ）：用于参数直观发布，控制零
求，使得设计人员的工作量大大增加。因此，搅拌车
部件的设计；建立全局关系式，定义参数间的关系；
车型的快速设计成为缩短设计周期，提高设计效率
建立全局基准特征，实现各零部件按照全局规划的
的重要环节。
基准特征自动装配。
传统的搅拌车产品设计，采用的是先设计零件，
（２）骨架（Ｓｋｅｌｅｔｏｎ）：对布局设计思想细化，以
后装配总成，各总成独立装配的设计方法。这样各
空间的点、线、面、坐标、基准面的形式勾画思路的轮
系统总成借用难，不易编辑修改，会造成重复工作。
廓，是用于捕捉装配中设计意图的框架。
设计者也不易根据其设计意图修改整体方案布局。
（３）发布几何（Ｐｕｂｌｉｓｈ Ｇｅｏｍｅｔｒｙ）：将设计信息
设计方法、经验和思路无法固化，不利于企业知识库 传递给其他模型参照的数模特征。
的建立。
（４）复制几何（Ｃｏｐｙ Ｇｅｏｍｅｔｙｒ）：一个模型与另
实践表明，建立基于Ｐｒｏ／Ｅ的Ｔｏｐ—ｄｏｗｎ设计平
一
个模型交流设计信息的数模特征。
台，能够实现在产品设计过程中检测设计缺陷，提炼
（５）关系（Ｒｅｌａｔｉｏｎ）：联系布局与骨架的纽带，
设计规范的目的，从而将技术人员的智慧固化为企
用于贯彻设计意图。
作者简介：裴志军（１９７５一），男，高级工程师，在读硕士，研究方向：工程车辆及混凝土机械研发。
一
３１一
１．２ Ｔｏｐ—ｄｏｗｎ设计过程
在进行产品设计前，预先归纳产品总成框架信
息，勾勒主参数。在布局文件中定义框架和主参数，
并将所有参数放置于表格中，同时标示在框架二维
图上。
布局文件建立完成后，建立骨架模型，创建点、
线、面、基准、坐标等重要轮廓信息。然后声明布局
（Ｄｅｃｌａｒｅ ｌａｙｏｕｔ），将参数传递至骨架，并作条件定义。
骨架建立后，创建零部件所需的主要骨架信息
发布几何，并将发布几何复制进来。创建特征过程
中即可参照这些复制几何，可避免零部件间的相互
参照。
按照以上步骤，便可完成产品的Ｔｏｐ—ｄｏｗｎ设
计。而综合使用设计工具，能够确保产品的设计过
程更加规范。
２搅拌车的Ｔｏｐ—ｄｏｗｎ设计过程
２．１定义设计规范
将搅拌车划分为：总成、部件总成、零部件。在
设计之初，定义其设计规范，步骤如下：
（１）对搅拌车进行分类，分析搅拌车工作原理
和组成，对总成进行划分。根据搅拌车的特点，可将
其分为底盘和上装两部分。分别对底盘和上装建立
骨架及参数，用于数模驱动。
（２）对搅拌车的装配总成、部件总成、零部件的
模型命名规则（即图号编制规则）进行规范定义。
（３）对总成进行模块化处理，规范装配坐标系
及特征名称；规划总成与部件总成、部件总成与零部
件之间的数据接口。总成模块化的目的是提高数据
的重用性，这样总成被借用时，就不会带有不必要的
关联信息。每个部件总成接口都应有标准化定义，
包含其在整车装配中的装配坐标系、零部件安装坐
标系以及参数输入接口、输出接口。图１是搅拌筒
总成模块示意图。
对于占用数据较大，且相对于搅拌车整车较独
立的大部件总成，如减速器、液压泵、马达、油箱、搅
拌筒等，可通过外部收缩包络处理将数据轻量化。
收缩包络功能可通过去除特征参数使大部件总成的
数据得到压缩、运行速度得到保证。数据轻量化后
的减速器总成模型如图２所示。
一
３２一
前支座减速器
安装表面
后支座托轮
安装表面
进料斗接口
人字槽接口
整车骨架一搅拌筒坐标
图１ 搅拌简总成模块示意图
油路接
口
图２ 数据轻量化后的减速器总成模型示意图
２．２创建整车总成布局
为合理定义搅拌车设计流程，考虑采用并行设
计架构。搅拌车模块化设计架构树状目录的示意图
如图３所示。
进行搅拌车设计时：
（１）定义整车的设计方案，为使整个设计思路
直观清晰，把关键的控制尺寸、装配关系、条件选择
关系等重要信息放在布局中。
（２）确定底盘和上装的主要型式和参数，如轴
距、轮距、前悬、后悬、大梁截面尺寸等。将这些关键
设计信息通过布局图来管理。
（３）创建布局。布局是平面示意图，设定相关参
数后，用表格列出参数及参数值；可将一些较为关键
的类型选择及参数值，通过关系中的表达式，用条件
语句写出；然后将这些判断性条件放置在总布置页
创建过程有一些应用技巧，如在零件、部件的族
表创建及应用过程中，如何在上一级总成中通过程
序中条件语句去控制族表特定规格的零件、部件的
选用等。
如此，零件、部件继承了上级部件总成中的参
数和条件定义。在可视化好的布局表格平台上，通过
参数的变化，总成类型条件的选择，即可实现搅拌车
的快速变型设计。
设计能力。
对于专用车而言，基于Ｔｏｐ—ｄｏｗｎ思想的三维
设计是一种切实可行、行之有效的设计方法。设计人
员应灵活掌握布局、骨架、关系、程序等设计工具，有
效地构建产品设计思路，实现总体目标。此外，通过
配合使用Ｉｎｔｒａｌｉｎｋ软件，还可实现团队协同设计，共
享产品资源。
参考文献
３结论
作为专用车的搅拌车，由于底盘种类多，上装
结构变化多，系列化方量规格多，选配件多，导致搅
拌车种类繁多。基于Ｐｒｏ厄的Ｔｏｐ—ｄｏｗｎ的设计方
法，可将繁重的设计工作浓缩，提升为参数的简单
设置，利用该设计方法可以不断扩展多种总成，对
已有总成拓展多种配置，这将大大提高设计效率和
［１】罗治平，沈永刚．ＴＯＰ—ＤＯＷＮ方法在ＰＲＯ／Ｅ产品设计
中的应用［ＪＪ．上海工程技术大学学报，２００５（０３）：４３ ７．
【２】桂俊德．基于ＴＯＰ—ＤＯＷＮ技术的自动取款机开发［Ｊ］．
ＣＡＤ／ＣＡＭ与制造业信息化，２００９（１ ２）：６５—６８．
通信地址：安徽省马鞍山市红旗南路经济技术开发区 华
菱星马汽车（集团）股份有限公司技术中心（２４３０６１）
（收稿日期：２０１３—０５—０７）
小吨位架桥机安全监控管理系统设计
钱尚溢 ，容毅 ，叶海路
（１．中铁工程机械研究设计院；２．日立建机（中国）有限公司）
摘要：２０１３年初，国家相关文件将小吨位架桥机安装安全监控管理系统纳入了强制要求范围。中铁
工程机械研究设计院根据市场需求，针对起重量为１６５ ｔ的小吨位ＴＪ１６５型架桥机，采取将安全监控管理系
统与架桥机原电气系统改造整体打包设计的方式，研发出基于ＡＲＭＳ３Ｃ２４４０控制器的嵌入式安全监控管
理系统。该系统完全按照ＧＢ／Ｔ ２８２６４－－２０１２国家标准研制，简单实用，性能可靠，具有较高的性价比。
关键词：小吨位架桥机；ＧＢ／Ｔ ２８２６４－－２０１２；安全监控管理系统；ＡＲＭＳ３Ｃ２４４０
在铺架设备领域，通常将２００ ｔ级以下的架桥
机（包括公路、铁路或其他用途）称为小吨位架桥
机安装安全监控管理系统纳入了强制范围，要求小
吨位架桥机必须依据ＧＢ／Ｔ ２８２６４－－２０１２￣起重机械
安全监控管理系统》国家标准（以下简称“新国标”）
安装安全监控管理系统。自２０１４年１月１日起，没
有加装安全监控管理系统的设备将不得使用。
机。这类架桥机与用于高速铁路施工的４００ ｔ级以
上的大型架桥机有很大区别。据统计，其事故率要
远高于后者，而且故障类型也比较特殊。所以，有必
要对此类小吨位架桥机的安全性装置作深入研究。
２０１３年１月４日，国家质检总局和国家安全监
１小吨位架桥机安全监控管理的特点
从执行新国标的角度来看，小吨位架桥机与大
型架桥机存在共同之处，即都必须满足新国标提出
管总局下发《关于在部分大型起重机械推广应用安
全监控管理系统及继续深入开展示范试点工作的
通知》（质检办特联［２０１３］５号），正式将小吨位架桥 的各项相关监控参数指标。然而，两者之间无论从
作者简介：钱尚溢（１９７９一），男，福建福州人，工程师，学士，研究方向：自动控制。
一
３６—