公理设计下功能解耦方法研究

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  随着用户对产品要求的不断个性化,以及产品所涉及的技术和科学领域广泛化,迫使对创新的程度要求越来越高,其复杂程度也越来越强。公理设计,指出可以将公理应用在设计领域,使设计有法可依,并判断出优良的设计决策。对于复杂产品的研究,其领域间的映射过程可以反映设计者的思路,其公理和推论及定理的应用,使原先从经验发展来的设计准则有了科学依据。   论文分析了发生在功能域和结构域之字形映射下的耦合产生的原因,从无耦合设计的成功概率最大的角度说明了对耦合研究的必要性,在研究国内外学者在公理设计和功能解耦的研究成果的基础上,提出了可以将公理设计与裁剪结合,并引入进化模式,调用其模式下的参考建议,以达到解耦的目的。   (1)分析功能相互影响的耦合设计的特点,结合基于功能模型的裁剪的过程,从功能分析的角度,提出基于裁剪的解耦策略,把以数学表达形式的设计矩阵赋予了工程涵义,并指出构建功能模型是关键。   (2)描述了公理设计矩阵与裁剪结合的过程。所述的功能模型要求以设计参数为输入输出,功能要求为作用关系,针对此功能模型的特点,在公理设计矩阵到设计结构矩阵转化过程的基础上,结合表达功能要求和设计参数、设计参数与设计参数的复合矩阵的特点,确定出该功能模型。最后按实际情况进行模块划分简化设计。   (3)在裁剪过程与进化模式相结合的基础上,结合裁剪的分类形式、公理设计的定理和推论,参照相应的进化模式下的建议,来解决工程问题,以缩短设计时间。   (4)以常规游梁式抽油机和电动刷式过滤器为例,其中游梁式抽油机的分析建立在模块化的功能模型基础之上,结合裁剪与进化模式、公理设计相关理论,得出多种设计方案,与市场上的抽油机改良相对应。电动刷式过滤器则是应用该模型,对其进行改进,得出新的方案。
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