基于公理设计的滑板输送机可重构模块化设计

在分析滑板输送机结构和设计参数的基础上,提出了一种基于公理设计理论的模块化设计方法,该方法以公理设计为基础,根据用户的需求分析,确定功能需求集,建立滑板输送机的设计矩阵,将设计矩阵转化为设计结构矩阵,然后构建滑板输送机的设计关联矩阵,采用可拓聚类算法进行产品模块聚类,利用独立公理对模块进行功能独立性验证,最终得到满足功能和结构均独立的滑板输送设备模块,可通过模块的重构来实现滑板输送机的快速设计,提高了设计效率,降低了设计成本。     

基于公理设计和设计关联矩阵的产品平台设计新方法

产品平台是产品族设计的核心内容,合理地构建产品平台是提高产品设计可适应能力的关键。以公理设计为指导框架,以功能需求分析为出发点,提出一种产品平台设计新方法。该方法借鉴Kano模型,从用户需求的角度,将产品功能要求分为基本功能要求、期望功能要求和附加功能要求;基于公理设计原理,将产品功能要求映射为产品设计参数,建立设计矩阵;通过分析设计参数与各类功能要求之间的影响,构建产品设计关联矩阵,利用可拓聚类算法对设计关联矩阵进行聚类运算,将实现产品族基本功能要求的模块定义为公用模块;在此基础上,通过分析设计参数的灵敏度来选择公共平台参数,利用聚类分析以规划它们在产品平台中的共享策略。通过电力液压块式制动器产品族的平台设计实例,验证了该方法的有效性和可行性。     

基于公理设计的机械系统稳健性分析及应用

以用户需求为切入点,对产品的功能语义和功能需求进行元模型描述,将用户需求转化为功能要求。以公理设计为指导框架,基于独立公理和Z字形映射方式,寻找并确定设计参数,明确功能要求之间及其与设计参数的相互关系,建立完整设计矩阵。将公理设计矩阵转换为设计结构矩阵并对其进行重构,生成几个相互之间具有较小依赖度的聚类耦合模块,得到系统稳健关联矩阵。然后将各个模块之间的关联参数作为可控因素,通过试验设计分析其对目标影响的重要程度并实施针对性的控制与调整,从而提升机械产品系统的稳健性。基于所提出的稳健性分析方法进行了起重机小车的设计,说明了该方法的应用过程,证明该方法是可行性的。     

基于公理设计和模块关联矩阵的产品族设计耦合分析

针对产品族设计耦合问题,分析比较了其与单一产品设计耦合的异同之处,提出了一种基于公理设计和模块关联矩阵的耦合分析方法。以公理设计为指导,进行功能需求分析及类型划分;分析了产品族客户需求、功能要求、设计参数和模块之间的对应关联关系,考虑适应性设计参数的影响度并将其分为两类以确定产品族的共性和差异性;从策略层面减弱产品族设计的耦合性。从操作层面的角度,根据设计参数零部件间的综合关联关系,通过聚类重构生成几个相互之间具有较小依赖度的模块,分析设计参数间的变更传播关系,建立产品族模块关联矩阵;从模块内部的耦合和模块之间的耦合两方面探讨了关联特性。最后通过电力液压盘式制动器实例阐述了产品族设计耦合分析过程。     

公理设计辅助产品设计过程重组研究

产品设计过程重组是并行工程的核心,其方法的核心是设计过程分解.公理设计理论为设计过程分解提供了理论依据,应用功能独立性公理的分析框架,通过在功能域和结构域的"之字形"映射变换,进行功能结构分解,建立相对独立的产品功能结构等级树.根据设计分解得到的功能结构等级树、完整设计矩阵和产品设计流程图,在考虑产品设计任务之间相互影响关系的前提下,确定其顺序及其组织形式.最后,用该方法对某类大型阀门进行了设计过程重组.     

面向可变功能机械的模块划分方案复杂度分析

模块划分方案的复杂度直接影响可变功能机械产品模块化设计的质量,合理的模块划分方案是开展此类产品设计开发的基础。基于功能-行为-结构模型对产品各构件进行相关度分析,建立相关度矩阵,应用模糊聚类法得到多种模块划分方案。依据信息熵理论,以模块化产品设计中的装配复杂度和设计复杂度为评价目标,建立模块划分方案复杂度的数学评价模型。对不同模块划分方案的复杂度进行比较,得到较合理的模块划分方案,并以可变功能榨汁机为例验证了方法的可行性。     

一种面向产品族设计的模块动态规划方法

针对产品族设计中的模块规划问题,研究和分析了产品族核心系统的模块化理论和实施方法,对产品生命周期中的各种动态要素进行了分析;根据核心系统零部件成本等市场因素的动态变化对模块规划的影响,从可维护性和经济性考虑,提出一种产品族核心系统模块动态规划方法;通过建立功能关联矩阵和动态关联权重矩阵,采用模糊聚类方法对功能关联矩阵中的组件进行聚类,通过取适当的α截集,将产品族中的核心系统划分为多个子功能模块,结合动态关联权重分析对模块部件进行动态评价,并提取出动态评价值较高的部件,为设计阶段重点考虑这些部件提供了理论依据,减少了后期维护成本.通过装载机液压传动系统的模块规划和后期维护数据,证明了该方法的可行性.     

面向产品变型设计的模块划分方法

首先进行客户需求分析和功能分解,其次将功能映射到结构以确定结构元,通过对零部件功能和结构相关度分析,分别建立以下3个相关度矩阵——基于客户需求的零部件相关度矩阵、功能相关度矩阵和结构相关度矩阵,分配好各自的权重系数后,综合该3个矩阵建立综合相关度矩阵.由模糊聚类方法得到不同的划分方案.依据信息熵的思想,从面向产品变型设计的角度,提出以装配复杂度、客户参与变型设计复杂度、模块之间独立性与模块内部元素亲密度为优化目标,建立模块划分方案数学评价模型,从而得到较合理的划分方案.最后根据提出的3条调整准则对划分方案进行适当调整以符合实际需要.以电动双梁式桥式起重机中的桥架为例进行模块划分,验证划分方法.     

基于层次分析法的清障救援车模块划分技术研究

针对清障救援车辆,提出了一种基于模块化理论的模块划分方法,充分考虑了清障救援车辆产品从设计、装配到使用过程中的阶段特性,从功能、结构、材料、使用寿命、接口关系及回收利用等方面制订了该类型车辆产品的模块划分准则,并基于层次分析法构建了清障救援车零部件综合相关性矩阵。结合模糊聚类分析方法,进行产品零部件模块聚类划分,并基于模块内聚合度与模块间耦合度关系评价,选取最优阈值,优化模块划分方案。最后以某重型清障救援车产品为例,验证了该划分方法的合理性。     

支持再制造升级的机械产品绿色模块划分方法研究

针对产品过时或淘汰造成的资源无法有效回收利用问题,对机械产品再制造升级的性能需求进行了研究,提出了一种基于设计结构矩阵的产品绿色模块划分方法。定义了产品零部件之间的功能、结构、回收模式等再制造升级的绿色属性;根据层次分析法计算得出了各属性的所占权重,在此基础上建立了产品零件的综合关联度矩阵;根据产品的设计需求、经济性和环境属性等要求,基于全链接层次聚类法进行了模块聚类,得到了机械产品可再制造升级模块划分方案;最后,以永磁同步曳引机为研究对象,对所提方法的可行性进行了验证。研究结果表明:该方法能有效地对机械产品进行可再制造升级模块划分,模块内部零件之间的联系紧密,且具有很高的装配性,模块之间又有很高的独立性,易于机械产品的再制造升级。     

信息公理在模块选择决策中的应用

分析了公理设计理论和模块化产品设计之间的联系,将公理设计应用于模块的选择决策中.利用信息公理对模块化产品中的模块进行信息含量计算,从众多满足顾客需求的模块中,将具有最小信息含量的模块组成产品,为模块化设计提供了一种科学的决策方法.     

基于Web的协同设计构模系统

提出了一种建立基于 Web的协同设计系统的模块化方法。系统的设计模块结构包括中心设计模块和学科设计子模块。中心设计模块就是设计小组依据用户对产品性能的需求而建立的设计项目管理和控制模块 ;学科设计子模块则是与产品设计项目相关的各学科领域在 Web上建立的分布式模块。它们分别封装了各个学科专业领域的设计知识、应用程序和工具软件等。系统框架为设计模块提供一致性的设计表征语言 ,协同、协调工具及模块间信息交互机制 ,依靠框架支持的各设计模块通过 Web联系在一起就构成了一个开放的、协同的集成设计系统。本文还以毛化钢板的功能形貌设计为例介绍了协同设计系统的多学科设计模块结构的构造方法     

混凝土泵车的产品模块建模方法研究

针对泵车产品设计成本高和开发周期长的问题,采用模块化建模方法建立了泵车模块化产品开发平台。以泵车销轴为例,通过模块几何形状和结构参数分析,建立了销轴模块的主模型、主文档,生成了不同的销轴工程图实例。对泵车一级模块和二级模块的模块接口进行了类别划分。根据产品数据管理系统(PDM)和产品主结构,构建了订单产品模块化设计需要的模块分类树,划分出了泵车的基本模块、必选模块和可选模块,在此基础上进行了产品结构参数系列化设计和产品结构模块系列化设计。泵车模块建模方法在企业的实践结果表明:该方法减少和优化了约30%的零部件品种规格,缩短了近50%的产品研发时间,在降低生产成本的同时还提升了泵车产品的研发质量和品牌竞争力。     

一种可视化设计结构矩阵的产品设计模块化识别方法

为识别和划分产品模块化设计中模块的优劣,提出了一种可视化设计结构矩阵方法.通过分析模块的基本特征,提出了模块强度的概念及计算准则.利用设计结构矩阵建模产品内组件间相互关系,运用遗传算法优化矩阵.计算矩阵中所有潜在模块的模块强度,应用不同透明度下的颜色填充技术实现模块识别的可视化,从而为不同需求下的产品模块的识别和划分提供基础.结合数控挽把机的模块识别实例,验证了该方法的有效性和实用性.     

基于可拓理论的产品配置设计

为实现计算机支持下的产品快速响应设计,提出了一种基于物元模型和可拓理论的产品快速配置设计方法.该方法首先建立形式化表达模块和模块族的物元模型.以产品族为基础,针对具体的客户需求,利用质量功能配置瀑布式分解方法对期望产品进行层次性展开,以获得期望模块物元.基于期望模块物元,采用相似匹配算法从模块族中模糊匹配出相似存在模块,以形成产品的初步配置方案.通过解析结构建模方法,确定相似存在模块变换的结构层次.通过相似存在模块的可拓变换,得到具体的期望模块,以建立产品结构方案.最后,以堆垛机为例,验证了产品快速配置设计方法的可行性.     

基于多域互用的数控机床模块化配置设计

为实现数控机床各级功能部件的选型优配设计,提出一种多域互用的数控机床模块化配置设计方法。通过机床功能部件的机电液属性池定义模块,根据模块的隶属与层次关系创建产品偏序模板。定义关键模块、相关模块、虚拟模块,以表征各模块的优先级与重要性。根据零部件选型与优配约束,确定模块的实例化规则。由可比属性间的模糊隶属度推算两模块相关性,通过Karhunen-Loeve变换遴选出关键模块,根据支持矢量机多分类实现产品树重构。由布局设计促进模块实例化,由结构变异实现难直接重用零件的互用,根据设计需求输出模块化物料清单与装配体,最终实现多域互用的模块化配置设计。开发了模块化配置设计原型系统,应用于HMS系列某卧式加工中心设计,结果表明,通过属性—模块—模板的层级映射将已有的数控机床设计拓展到布局域—选配域—变异域多域互用的模块化配置设计,扩大了零部件借用范围,降低了不同布局的产品族间的非标件比率,有利于提高数控机床的设计效率和质量。