面向拆卸的产品模块化设计方法研究

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1、ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterinEngineeringTheResearchofModularDesignMethodforDisassemblyMaster.Candidate：LiMingMajor：MechanicalEngineeringSupervisor：Prof.RongZhijunWuhanUniversityofScienceandTechnologyWuhan,Hubei430081,P.R.ChinaMay,20

2、15摘要随着人们的环保意识增强以及环保法规的出台，绿色设计在现代工业起着越来越重要的作用。绿色设计是从整个产品生命周期出发，使得产品从设计、制造、使用到回收处理的过程中对环境的影响最小，资源和能源的利用率最高，而产品有效回收的前提条件是产品具有良好的可拆卸性。面向拆卸的产品模块化设计是在产品设计阶段就考虑产品的可拆卸性能，将可拆卸设计准则与模块化设计方法结合起来，同时满足产品的功能属性和可拆卸属性，使得产品报废后，构成产品的零部件能够高效地拆卸下来，从而有利于零部件的回收重用。本文针对面向拆卸的产品模块化设计主要进行了以下几个方面工作：（1）重点介绍了产品可拆卸

3、设计的相关概念，设计流程，内容和设计准则，以设计准则为主要依据，融合模块化设计思想，给出了可拆卸模块化准则，并基于设计结构矩阵模型，构建了可拆卸性设计结构矩阵模型。（2）由于可达矩阵算法无法对包含更多零部件信息的数字化矩阵进行聚类分析处理，也无法针对模块化目标对其量化评价。针对可达矩阵算法无法对数字化矩阵聚类分析的局限，应用谱聚类算法对定量化的可拆卸性设计结构矩阵模型进行分析，并给出了方法的计算步骤。（3）分析了影响产品可拆卸性的因素并构建了产品可拆卸性评价模型，给出了产品可拆卸评价属性的量化模型。基于产品拆卸过程特征，提出了评价产品结构可拆卸度的方法，并给出了

4、评价产品结构模块化程度的指标模块度。（4）以汽车白车身为实例，应用谱聚类算法对包含可拆卸属性的可拆卸模块化模型进行聚类分析，得到对应的模块划分方案，应用可拆卸度和模块度指标评价了本文的模块化方案以及同类研究的模块化方案。通过对比分析，得出面向拆卸的模块化设计方法对提高产品结构的可拆卸性具有可行性和有效性。关键词：可拆卸设计；模块化设计；谱聚类；可拆卸性评价IAbstractBecauseofpeople'senvironmentalawarenessandtheintroductionofenvironmentalregulations,greendesignp

5、laysanincreasinglyimportantroleinmodernindustry.Greendesignmademinimalimpactonenvironmentduringtheproductdesign,manufacture,serviceandtherecyclingprocess,andmaximizedtheresourcesandenergyusingratiointheentireproductlifecycle.Thepreconditionforeffectiverecyclingisgooddisassemblyofthep

6、roduct.Modulardesignfordisassembly,whichcombinesdisassemblydesigncriteriawithmodulardesignmethod,takesthedisassemblibilityintoconsiderationintheproductdesignstagetomeetthefunctionalattributesanddisassemblyattributesofproduct.Sodiscardedcomponentscanbedismantledandrecycledefficiently.

7、Thespecificcontentsareasfollows:(1)Theconceptsrelatedtoproductdisassemblydesign,thedesignprocessanddesignprincipleswereintroduced.Thedisassemblymodularcriteriawereproposedbasedondesignprinciplesandmodulardesign.Andadesignstructurematrixmodelfordisassemblywasestablished.(2)Asreachabil

8、itymatrixcan