復(fù)雜機械產(chǎn)品性能驅(qū)動設(shè)計方法及其典型應(yīng)用研究.pdf

1、隨著以大型裝備為代表的現(xiàn)代機械產(chǎn)品的復(fù)雜性日益增加,其設(shè)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(chǎn)品設(shè)計理論與方法提出了新的期望與要求,因此設(shè)計領(lǐng)域需要有更先進的現(xiàn)代設(shè)計理論與方法體系來統(tǒng)帥產(chǎn)品的整個設(shè)計過程,并在全局上指導(dǎo)設(shè)計高質(zhì)高效地進行。為此,本文在對相關(guān)領(lǐng)域的國內(nèi)外學(xué)術(shù)研究現(xiàn)狀及軟件企業(yè)產(chǎn)品進行全面綜述的基礎(chǔ)上,開展了以性能驅(qū)動為特征的復(fù)雜機械產(chǎn)品現(xiàn)代設(shè)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(qū)動設(shè)計方法的總體架構(gòu),分析了復(fù)雜機械產(chǎn)品的功能、性能和質(zhì)量等設(shè)計三要素,論述了性能在現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)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(gòu)及其對應(yīng)的性能模型等概念及其基本組成,從而完善了性能驅(qū)動設(shè)計方法的基礎(chǔ)理論體系研究。
　　 2.結(jié)合QFD和數(shù)字樣機等理論方法,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)計過程與以性能需求驅(qū)動的、性能仿真為核心的縱向分析過程相結(jié)合的性

3、能驅(qū)動設(shè)計方法的基本流程,細化了性能驅(qū)動設(shè)計方法的總體架構(gòu)。
　　 3.定義了性能驅(qū)動設(shè)計流程的基本元素—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(shè)計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)級和方案級的設(shè)計權(quán)衡與決策,從而完善了性能驅(qū)動設(shè)計方法的

4、框架和流程。
　　 4.針對性能驅(qū)動設(shè)計流程中信息的不確定性、耦合性及其在轉(zhuǎn)換過程中的特點,研究了性能驅(qū)動設(shè)計過程的關(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:MDO算法中多子系統(tǒng)二級協(xié)調(diào)策略、數(shù)字實驗和敏感性分析等技術(shù)相結(jié)合的備選設(shè)計方案定義方法,以實現(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(jié)構(gòu)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(chǔ)上,本文以水電機組為典型的復(fù)雜機械產(chǎn)品,對其整機性能進行了分析定義,構(gòu)建了機組關(guān)鍵部件—推力軸承的性能驅(qū)動設(shè)計基本流程,實現(xiàn)了性能驅(qū)動設(shè)計方法在水電機組及其關(guān)鍵部件產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用,從而驗證性能驅(qū)動設(shè)計流程及其使能技術(shù)的可行性和實用性。同時,結(jié)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