復雜機械產品性能驅動設計方法及其典型應用研究.pdf

1、隨著以大型裝備為代表的現(xiàn)代機械產品的復雜性日益增加,其設計開發(fā)過程向著智能化、快速化和集成化等方向發(fā)展,對產品設計理論與方法提出了新的期望與要求,因此設計領域需要有更先進的現(xiàn)代設計理論與方法體系來統(tǒng)帥產品的整個設計過程,并在全局上指導設計高質高效地進行。為此,本文在對相關領域的國內外學術研究現(xiàn)狀及軟件企業(yè)產品進行全面綜述的基礎上,開展了以性能驅動為特征的復雜機械產品現(xiàn)代設計理論的研究與探索,主要包括以下幾個方面:
　　 1.提出

2、了性能驅動設計方法的總體架構,分析了復雜機械產品的功能、性能和質量等設計三要素,論述了性能在現(xiàn)代產品設計流程中的核心地位,并分別從需求、特征和參數(shù)三個層面開展了多角度研究,闡述了性能指標體系架構及其對應的性能模型等概念及其基本組成,從而完善了性能驅動設計方法的基礎理論體系研究。
　　 2.結合QFD和數(shù)字樣機等理論方法,提出了以功能需求引導的、功構映射為主體的橫向設計過程與以性能需求驅動的、性能仿真為核心的縱向分析過程相結合的性

3、能驅動設計方法的基本流程,細化了性能驅動設計方法的總體架構。
　　 3.定義了性能驅動設計流程的基本元素—性能分析構件,系統(tǒng)分析了相關的基本流程和模塊。結合QFD技術,提出了性能質量屋的組成和基本流程,及其在計算過程中存在的問題；深入研究了性能分析模塊中的性能模型的建立、性能分析的實施以及設計方案的決策等基本環(huán)節(jié),并構建了性能分析矩陣和方案選擇矩陣等關鍵決策工具,以輔助參數(shù)級和方案級的設計權衡與決策,從而完善了性能驅動設計方法的

4、框架和流程。
　　 4.針對性能驅動設計流程中信息的不確定性、耦合性及其在轉換過程中的特點,研究了性能驅動設計過程的關鍵使能技術,主要包括:基于QFD、粗糙集和灰關聯(lián)分析技術的性能指標重要度的確定方法,以充分考慮客戶的主觀感受和專家的經驗:MDO算法中多子系統(tǒng)二級協(xié)調策略、數(shù)字實驗和敏感性分析等技術相結合的備選設計方案定義方法,以實現(xiàn)產品整體性能最優(yōu)；粗糙集與灰關聯(lián)分析技術相結合的最終設計方案決策方法,用來同時考慮定量和定性指標

5、的影響；基于特征映射機理的“性能特征-結構特征-工藝特征”順序映射機制,從而提高加工的效率和精度。
　　 在上述研究的基礎上,本文以水電機組為典型的復雜機械產品,對其整機性能進行了分析定義,構建了機組關鍵部件—推力軸承的性能驅動設計基本流程,實現(xiàn)了性能驅動設計方法在水電機組及其關鍵部件產品設計中的應用,從而驗證性能驅動設計流程及其使能技術的可行性和實用性。同時,結合齒輪倒角加工性能計算分析問題,從性能特征映射的角度進一步驗證了性