针对液压缸可拓绿色设计

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1、学兔兔www.xuetutu.com液压缸可拓绿色设计Theextenicsgreendesignofhydrauliccylinder郑辉，刘磊ZHENGHui．LIULei(天津科技大学机械工程学院工业工程系，天津300222)摘要：将可拓学理论应用到液压缸的绿色设计中，根据菱形和逆向思维模式，以功能实现为基础阐述了液压缸的设计流程。根据可拓学的物元定义提出了绿色设计元的概念，形式化的描述绿色设计的对象，并通过拓展分析建立绿色设计元的关系网络。综合考虑设计方案的绿色性和经济性，对成本指标进行量化分析，引入可

2、拓学中距的概念对其进行标准化处理，以此对设计方案进行优度评价，并根据物元变换理论进行改善分析，实现了液压缸的绿色设计。关键词：可拓学；液压缸；绿色设计元中图分类号：TH122文献标识码：B文章编号；1009-0134(2015)09(上)一0087—05Doi：10．396~l／J．Issn．1009-0134．2015．09(上)．250引言本文将可拓学应用到产品的绿色设计中，提出可拓近年来随着当代工业的迅速发展，环境日益恶化，绿色设计的概念：在满足产品功能需求的前提下，综合环保意识也随之愈加深入人心。传统的

3、产品设计存在着考虑产品的绿色性和经济性，以可拓学的理论和方法为严重的污染问题，绿色设计则能有效地降低消耗、控制基础完成产品的设计、评价及改善。其结构框架如图1污染。文献[1】对可拓工程的理论、方法进行了详细的介所示：首先，以功能实现为基础根据菱形／逆向思维模绍；文献【2～4】将可拓学应用到产品的概念设计上，基式分析液压缸的设计流程，得到液压缸的设计方案；然于产品的功能需求建立创新设计模型；文献【5】运用可拓后，据此菱形结构和物元理论建立绿色设计元，并根据拓学进行产品的模块划分中，以描述模块设计过程；文献展分析建

4、立设计元关系网络；最后，根据优度评价方法对【6～8]对可拓学的优度评价方法进行了介绍，并据此建设计方案进行量化评价，选择可行方案，并通过物元变换立评价模型；文献[9】根据可拓学的物元概念给出了可拓对其进行改善分析以获得液压缸的可拓绿色设计方案。能量元的定义，并以此驱动机电产品的节能设计。以上1液压缸绿色设计菱形结构文献多为理论上的研究，只关注产品设计中可拓学模型以某型号单杆双作用液压缸为例，其结构简图如图的建立，并未对设计方案进行量化分析，只能保证方法2所示。的可行性，无法体现其优越性。1．缸简：2．缸盖；3．

5、缸底；4．拉杆；5．法兰；6．活塞；7活塞杆；8．导向套图2液压缸结构简图运用可拓学的菱形思维模式对液压缸进行发散．收敛分析：首先，液压缸功能的实现需要多个子功能协同完成，根据子功能将其发散为结构模块、连接模块、执图1可拓绿色设计结构框架行模块和辅助模块“；然后将为完成某一子功能的主要收稿日用：2015-03-04基盒项目：国家自然科学基金项目(51075300)fie者简介：郑辉(1978一)，女，齐齐哈尔人，副教授，博士，研究方向为可持续设计与制造。第37卷第9期2015—09(上)【87】学兔兔www.x

6、uetutu.com零部件划分到相应模块，模块即可扩展到零部件；最成本特征进行计算并以此进行设计方案的评价。后，通过零部件的组装形成产品以达到用户需求”。液压缸可拓绿色设计的菱形结构如图3所示。根据可拓学的逆向思维模式对此菱形结构进行分析：首先，根据客户需求进行液压缸零部件的材料、尺寸等特征的设计，由此确定其资源和能源消耗，通过成本因子便可对其成本特征进行量化分析；然后，将零部件进行收敛分析，整合为子功能模块；最后，将支持液压缸功能实现的子功能模块进行收敛形成产品。基于功能实现的收敛过程不仅可以完成产品的设计，

7、而且可对表1绿色设计元对象特征绿色设计元型号一液压缸型号Type一液压缸HydraulicCylinder，HC功能HC=功能Function成本一成本Cost一编号模块编号J~J：JCM0dule，MM=名称Name功能Function成本成本Cost零部件编号i编号名称Name名称~JCParts，PP：功能Function尺寸材料Material成本尺寸Size成本Cost作用力客户需求负载F客户需求CustomersRequirements，CR压力CR=压力P行程行程S一成本绿色成本GC一成本c。st

8、，c霪c=经济成本EC一资源消耗ResourceConsumption，RC消耗量RC=[资源消耗消耗量RCon．资源成本因子Res。urcec。stFactor，RcF藿昌季Rc=[资源成本因子RRGEcCF]~ResourceCost,cR霪甓c=[资源成本：]能源消耗EnergyConsumption，EC消耗量EC=[能源消耗消耗量ECon】能源成I~ifEnergyCostF