復(fù)雜機(jī)械產(chǎn)品性能驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)方法及其典型應(yīng)用研究.pdf

1、隨著以大型裝備為代表的現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品的復(fù)雜性日益增加,其設(shè)計(jì)開發(fā)過(guò)程向著智能化、快速化和集成化等方向發(fā)展,對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)理論與方法提出了新的期望與要求,因此設(shè)計(jì)領(lǐng)域需要有更先進(jìn)的現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論與方法體系來(lái)統(tǒng)帥產(chǎn)品的整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程,并在全局上指導(dǎo)設(shè)計(jì)高質(zhì)高效地進(jìn)行。為此,本文在對(duì)相關(guān)領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)研究現(xiàn)狀及軟件企業(yè)產(chǎn)品進(jìn)行全面綜述的基礎(chǔ)上,開展了以性能驅(qū)動(dòng)為特征的復(fù)雜機(jī)械產(chǎn)品現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論的研究與探索,主要包括以下幾個(gè)方面:
　　 1.提出

2、了性能驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)方法的總體架構(gòu),分析了復(fù)雜機(jī)械產(chǎn)品的功能、性能和質(zhì)量等設(shè)計(jì)三要素,論述了性能在現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程中的核心地位,并分別從需求、特征和參數(shù)三個(gè)層面開展了多角度研究,闡述了性能指標(biāo)體系架構(gòu)及其對(duì)應(yīng)的性能模型等概念及其基本組成,從而完善了性能驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)理論體系研究。
　　 2.結(jié)合QFD和數(shù)字樣機(jī)等理論方法,提出了以功能需求引導(dǎo)的、功構(gòu)映射為主體的橫向設(shè)計(jì)過(guò)程與以性能需求驅(qū)動(dòng)的、性能仿真為核心的縱向分析過(guò)程相結(jié)合的性

3、能驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)方法的基本流程,細(xì)化了性能驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)方法的總體架構(gòu)。
　　 3.定義了性能驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)流程的基本元素—性能分析構(gòu)件,系統(tǒng)分析了相關(guān)的基本流程和模塊。結(jié)合QFD技術(shù),提出了性能質(zhì)量屋的組成和基本流程,及其在計(jì)算過(guò)程中存在的問(wèn)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(shí)施以及設(shè)計(jì)方案的決策等基本環(huán)節(jié),并構(gòu)建了性能分析矩陣和方案選擇矩陣等關(guān)鍵決策工具,以輔助參數(shù)級(jí)和方案級(jí)的設(shè)計(jì)權(quán)衡與決策,從而完善了性能驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)方法的

4、框架和流程。
　　 4.針對(duì)性能驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)流程中信息的不確定性、耦合性及其在轉(zhuǎn)換過(guò)程中的特點(diǎn),研究了性能驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)過(guò)程的關(guān)鍵使能技術(shù),主要包括:基于QFD、粗糙集和灰關(guān)聯(lián)分析技術(shù)的性能指標(biāo)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(jīng)驗(yàn):MDO算法中多子系統(tǒng)二級(jí)協(xié)調(diào)策略、數(shù)字實(shí)驗(yàn)和敏感性分析等技術(shù)相結(jié)合的備選設(shè)計(jì)方案定義方法,以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品整體性能最優(yōu)；粗糙集與灰關(guān)聯(lián)分析技術(shù)相結(jié)合的最終設(shè)計(jì)方案決策方法,用來(lái)同時(shí)考慮定量和定性指標(biāo)

5、的影響；基于特征映射機(jī)理的“性能特征-結(jié)構(gòu)特征-工藝特征”順序映射機(jī)制,從而提高加工的效率和精度。
　　 在上述研究的基礎(chǔ)上,本文以水電機(jī)組為典型的復(fù)雜機(jī)械產(chǎn)品,對(duì)其整機(jī)性能進(jìn)行了分析定義,構(gòu)建了機(jī)組關(guān)鍵部件—推力軸承的性能驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)基本流程,實(shí)現(xiàn)了性能驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)方法在水電機(jī)組及其關(guān)鍵部件產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用,從而驗(yàn)證性能驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)流程及其使能技術(shù)的可行性和實(shí)用性。同時(shí),結(jié)合齒輪倒角加工性能計(jì)算分析問(wèn)題,從性能特征映射的角度進(jìn)一步驗(yàn)證了性