可變功能機(jī)械設(shè)計變更及變更傳播過程研究.pdf

1、可變功能機(jī)械系統(tǒng)是指在原有功能原理的基礎(chǔ)上，通過更換系統(tǒng)構(gòu)件或調(diào)整構(gòu)件的連接方式來實(shí)現(xiàn)不同功能的機(jī)械系統(tǒng)，其目的是為實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功能上的創(chuàng)新。這類機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計一般是通過對現(xiàn)有機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行合理變更獲得，使其在保持原主要結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)功能的變更，是一種基于設(shè)計變更的再設(shè)計。
　　為研究可變功能機(jī)械設(shè)計變更過程和相關(guān)設(shè)計方法，本文開展了兩個方面的研究。首先，從概念設(shè)計的角度出發(fā)，開展了機(jī)械系統(tǒng)的功能-結(jié)構(gòu)變更映射研究。在基于“功能-行為

2、-結(jié)構(gòu)”(FBS)映射模型的基礎(chǔ)上，提出了“功能-結(jié)構(gòu)”設(shè)計變更映射模型。通過功能抽象化方法，分析了機(jī)械產(chǎn)品功能之間的關(guān)聯(lián)性，并將功能關(guān)聯(lián)性映射到產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中。將產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分解為變更結(jié)構(gòu)體和共享結(jié)構(gòu)體，通過兩者的組合實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功能的變更。以專利“一種農(nóng)用工具”描述了功能和結(jié)構(gòu)的變更映射關(guān)系，闡述了這種設(shè)計方法的可行性和意義。
　　以此為基礎(chǔ)，進(jìn)一步研究產(chǎn)品設(shè)計變更的執(zhí)行過程。根據(jù)工程設(shè)計學(xué)中產(chǎn)品開發(fā)的一般化過程，基于組合式設(shè)計法，結(jié)合可

3、變功能機(jī)械設(shè)計變更的特點(diǎn)，建立了可變功能機(jī)械的設(shè)計變更流程圖，將設(shè)計變更過程劃分為五個階段，對每個階段做了詳細(xì)的分析，以及提出設(shè)計變更執(zhí)行表。然后，以 CA6140車床數(shù)控改造為案例，通過構(gòu)建其設(shè)計變更執(zhí)行表，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的數(shù)控改造，驗(yàn)證了機(jī)械產(chǎn)品的可變功能設(shè)計變更在該映射模型上的可行性。
　　其次，開展了機(jī)械系統(tǒng)功能-結(jié)構(gòu)變更傳播過程的研究。分析變更結(jié)構(gòu)體在結(jié)構(gòu)層次和功能層次上的作用關(guān)系，得出結(jié)構(gòu)體之間的三種變更約束規(guī)則：構(gòu)成關(guān)系

4、、雙向約束和功能性約束。再以變更結(jié)構(gòu)體為傳播分析單元，得出結(jié)構(gòu)體之間的三種變更傳播特性，為隸屬、鄰接和耦合特性。建立了結(jié)構(gòu)體變更影響矩陣，通過對矩陣中數(shù)值大小的分析，可用來描述結(jié)構(gòu)體之間變更傳播的可能性。
　　基于這一研究結(jié)果，進(jìn)一步歸納總結(jié)了變更結(jié)構(gòu)體的幾種傳播行為，將其劃分為基本傳播行為單元和典型變更傳播行為。通過對結(jié)構(gòu)體變更傳播樹模型的分解獲得可行的變更傳播路線。在此基礎(chǔ)上建立了結(jié)構(gòu)體變更傳播矩陣，其數(shù)值的大小作為選擇最優(yōu)變