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《基于公理设计理论的汽车停车挡的设计应用_吴焕芹》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第19卷第4期青岛大学学报(自然科学版)Vol.19No.42006年12月JOURNALOFQINGDAOUNIVERSITY(NaturalScienceEdition)Dec.2006文章编号:1006-1037(2006)04-0071-05基于公理设计理论的汽车停车挡的设计应用吴焕芹,师忠秀,胡艳营,王卫青(青岛大学机电工程学院,青岛266071)摘要:基于某公司生产的汽车停车挡换挡时有过大的冲击和噪声,研究并提出了基于公理设计理论的机械产品创新设计框架模型,并应用于停车挡的再设计中。通过对停车挡设计任务和设计参数的逐层映射和分解,得到
2、了满足客户需求的新产品,解决了原有停车挡的换档不平顺现象。结果表明在公理设计理论指导下进行机械产品创新设计,短时间就能得到一个好的设计结果,能有效地提高工作效率。关键词:公理设计;独立公理;信息公理;停车挡中图分类号:TH122文献标识码:A公理设计理论是由美国麻省理工学院院士NamPyoSuh于1990年在《ThePrinciplesofDesign》一书[1]中首次提出。该理论通过理性的思考来改进设计活动,摆脱了传统/试验试错0的设计方法,为科学基础上的设计提供了一个广阔的平台。自该理论提出以来,众多学者就开始在工程领域开展广泛的应用研究和开
3、[2]发,公理设计也开始运用于机械产品设计过程。但由于该理论起步比较晚,目前在机械产品设计领域用的还不多。停车挡作为汽车自动变速器的一部分,其设计的好坏对自动变速器的性能影响较大,本文就是以汽车自动变速器停车挡的设计为实例,进一步说明公理设计理论在机械产品创新设计中的应用。1关于公理设计公理设计AD(AxiomaticDesign)将设计过程分为4个域,即用户域、功能域、物理域和过程域。用户域表达的是用户的需求CAs;功能域是根据用户需求确定的产品的功能要求FRs和约束Cs;物理域是为满足[3]功能要求而确定的设计参数DPs;过程域是根据物理域的
4、设计参数而制定的工艺过程变量PVs。公理设计过程就是这四个域间的逐层分解,迭代和映射的过程,也就是从高层的抽象概念到低层详细细节的分解与展[4]开的过程。在分解和映射的过程中,要以公理设计的两条公理为准则,并能保证分解的子功能要求以及其他设计变量(设计参数、功能要求、设计约束等)和父功能要求相一致。独立公理(IndependenceAxiom)独立公理即保持功能需求的独立性。以功能域和物理域间的映射为例,设计数学表达式可表示为:{FR}=[A]{DP}(1)A11A12,A1nFR1DP1A21A22,A2nFR2DP2其中[A]=,{FR}=,
5、{DP}=,,,,,,,An1An2,AnnFRnDPn[A]称为设计矩阵,它表征产品设计的设计方程。要保持功能需求的独立,就必须选择恰当的设计参数DPs收稿日期:2006-09-06作者简介:吴焕芹(1981-),女,山东聊城人,青岛大学机电工程学院2004级在读硕士生,研究方向:现代设计方法与制造技术。E-mail:hannah372525@163.com72青岛大学学报(自然科学版)第19卷去满足功能要求FRs,保证设计矩阵[A]为对角阵或三角阵。同样在从物理域向过程域的映射过程中也必须选择正确的PVs去满足DPs并保持DPs间的独立。信息
6、公理(InformationAxiom)信息含量最少的设计是最优的设计。当设计方案有多种时,信息公理是选择最优设计方案的准则。2机械创新产品的公理设计框架模型经过市场调查明确客户需求是公理设计过程的第一步。在机械产品的创新设计过程中,要针对其设计要求,拟订一份调查表,通过网络传送给用户,并适时地记录、统计用户的反馈信息,产生一个市场需求说明书。根据该说明书分析客户需求,阐明设计任务,明确产品应具有什么样的功能,确定出产品的总功能要求FR,然后进行产品设计、工艺设计直至最终设计。在需求分析阐明设计任务的过程中,对新机械设计来说,主要是分析其主要功能
7、。而对老设备改进来说,往往是先找出待改进设备存在的缺点要素,应用公理设计理论进行缺点分析,找出导致产品不完善的原因并对其进行改进。产品设计,工艺设计过程也就是分解、迭代和映射的[4]过程,最终得到功能要求和设计参数层次结构树。在每一步分解和映射的过程中,都要检验是否满足独立公理,如果不能得到满足独立公理的设计方案,就要返回到用公理设计理论上一级寻找问题的所在,如果能得到多个满足独立公理的设计方案,就要利用信息公理寻找最优的设计。其设计框架如下图1所示。图1公理设计框架模型图3自动变速器停车挡设计自动变速器汽车都具有一个变速器输出锁止机构,即停车挡
8、,用来防止汽车停车时自动滑移。其约束条件为:当把汽车停在山坡上时能很容易地将变速器从停车模式转变到其他模式,而且在转换时不能产生过大的振
