基于公理设计理论的减速器产品结构分析

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1、万方数据2o9年lo月沈第28卷第6期TRANSACTIONS阳理工大学学报OFSHENYANGLIGONGUNIVERSITYV01．28No．6D∞．209文章编号：1003—1251(2009)06-0005一04基于公理设计理论的减速器产品结构分析邵伟平，曾鹏飞(沈阳理工大学机械工程学院。辽宁沈阳110159)摘要：提出基于公理设计(Axiomaticdesign，AD)的产品设计框架模型，通过对减速器功能需求与设计参数的逐层分解和映射，得到了满足客户需求的功能一结构关系和设计矩阵，阐述了减速器的公理设计过程，

2、分析了减速器设计的结构合理性，所提出的方法能有效指导工程机械产品的方案设计．关键词：公理设计；减速器；独立公理；信息公理；设计矩阵中图分类号：THl22文献标识码：AStructuralAnalysisofSpeedReducerProductBasedonAxiomaticDesignTheorySHAOWei-ping，ZENGPeng-fei(ShenyangLigongUniversity，shenyang110159，China)Abstract：Tostudytheproductdesignrational

3、ityofexistingspeedreducer，aproductdesignframeworkmodelisproposedbasedonaxiomaticdesigntheory．Bydecompositionandmap-pingbetweenfunctionalrequirementsanddesignparametersofspeedreducer，afunction—structurerelationshipanddesignmatrixswhichsatisfiedcustomersareobtaine

4、d．Andtheprocessofaxiomaticdesignforspeedreduceronthebasisofapplicationiselaboratedinde—tailinthepaper．Structurerationalityofexistingspeedreducerdesignisanalyzed．Forthepurposeofengineeringdesign，acasestudyonspeedreducerdesignisusedtoillustratetheeffectivenessofth

5、eproposedmodel．Keywords：axiomaticdesign；speedreducer；independenceprinciple；informationprinei-pie；designmatrix制造业激烈的市场竞争导致人们对产品设计效率的关注，好的设计方法可以有效提高设计效率，许多学者对此做了大量的研究工作㈣3，公理设计理论㈨(Axiomaticdesign，AD)是通过对大量成功设计案例进行分析总结，抽象出设计过程的收稿日期：2009一04—2l基金项目：辽宁省自然科学基金资助项目(20082

6、047)．作者简介：邵伟平(1968一)，女，教授，工学博士，研究方向：先进制造技术、产品配置管理．本质，已成为设计领域内的科学准则．它可使设计者迅速了解设计系统内部各层间的相互关系，而且为设计者提供了可量化的设计评价方法．林晓鹰H1将公理设计用于摩托车车把自动装配与焊接系统的结构设计中，保证了设计的合理性．吴焕芹”1将公理设计应用于汽车停车挡的设计中，解决了停车挡换挡时产生的冲击和噪声问题，提高了设计质量和效率．这些研究在一定程度上取得了较为满意的成果，但也存在一些问题有待于深万方数据·6·沈阳理工大学学报2009年

7、入研究，如理论研究的深入和实用性的加强等．鉴于公理设计理论的科学性和对工程实际问题的有效指导作用，提出将公理设计理论用于传统的减速器设计中，为减速器设计提供新的设计方法和更完整的设计范式．本文基于公理设计理论提供的框架，对减速器的结构设计及过程进行分析研究，从功能的角度进行结构分解，给出了系统的功能需求与设计参数之间的映射关系以及设计流程，并判断现有减速器的结构设计过程是否符合公理设计的要求．1公理设计理论概述公理设计理论将设计过程划分为4个域：用户域、功能域、物理域和过程域．域中的元素分别对应于用户需求(Custom

8、erAcquisition，CA)、功能需求(FunctionalRequirement，FR)、设计参数(De—signParameter，DP)和过程变量(ProcessVariant，PV)．整个产品设计过程就是彼此相邻的两个域之间参数的相互映射的过程．如图1所示．图l产品设计过程的4个域公理设计通过相邻两个域间的“之”字形