可變功能機械設計變更及變更傳播過程研究.pdf

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

2、-結構”(FBS)映射模型的基礎上，提出了“功能-結構”設計變更映射模型。通過功能抽象化方法，分析了機械產品功能之間的關聯(lián)性，并將功能關聯(lián)性映射到產品結構中。將產品結構分解為變更結構體和共享結構體，通過兩者的組合實現(xiàn)產品功能的變更。以專利“一種農用工具”描述了功能和結構的變更映射關系，闡述了這種設計方法的可行性和意義。
　　以此為基礎，進一步研究產品設計變更的執(zhí)行過程。根據工程設計學中產品開發(fā)的一般化過程，基于組合式設計法，結合可

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

4、、雙向約束和功能性約束。再以變更結構體為傳播分析單元，得出結構體之間的三種變更傳播特性，為隸屬、鄰接和耦合特性。建立了結構體變更影響矩陣，通過對矩陣中數(shù)值大小的分析，可用來描述結構體之間變更傳播的可能性。
　　基于這一研究結果，進一步歸納總結了變更結構體的幾種傳播行為，將其劃分為基本傳播行為單元和典型變更傳播行為。通過對結構體變更傳播樹模型的分解獲得可行的變更傳播路線。在此基礎上建立了結構體變更傳播矩陣，其數(shù)值的大小作為選擇最優(yōu)變