中文翻译-机械装置的合成策略

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1、机械装置的合成策略美国，宾夕法尼亚州，匹兹堡，卡内基-梅隆大学，机械工程系,斯蒂芬P胡佛，詹姆斯・R•瑞德勒摘要：良好的机械设计通常是那些高度集成紧耦合的组件,是相互作用的组件相结合的设计。这种说法在其他工程领域却不适用，如软件设计和电路设计，即主张在其中每个组件满足用最少的交互功能满足单一功能的设计方法。由于儿何形状、重量和机械部件的成本的限制，一个单一的组件满足一个单一的功能要求，通常是不划算的。每个组件可能需要实现多个功能，同时每个功能的实现可能分配给多个组件。事实上，大部分机械部件不仅口J以执行我们

2、所需要的功能，而且可以执行许多我们不要求的额外的功能。而在良好的机械设计屮，这些原木多余的功能也会被充分利用起来。关键词：机械装置；策略；多任务组件；合成我们所描述的设计策略，就是利用转化设计规范，并保留既冇功能，去获得功能结构紧密对应到可用的组件集合。简单的变速箱设计就充分的阐述了这一策略。我们认为，拥有良好设计特点的设计策略，将很大程度地促进设计实践，促进计算机辅助设计的发展。1引言在概念设计过程中，设计师把设备的抽象功能要求转换成满足设备使用需要的物理描述。从这个意义上说，设计是从功能域到物理域的转变

3、。然而，如何选择适当的转换方法完成转换的基础我们还不是很清楚。设计转换电路中的隐式基础、软件和一些建筑方而的应用，不适合机械设备的模块化。基于功能共享具冇可以提高良好设计的利用率的特点，我们可以设计调试策略与基础的直接转换。我们讨论口J取的特点，将转变和结构化的方法转化成物理功能规格的方法，从而创造出设计方案。2机械设计问题的性质机械设计是多方面问题的解决方案。在这方面，机械设计并没有与大多数其他工程设计学科不同。然而，在一小部分设计领域，如软件设计和电路设计屮,设计可以被定性为相互作用较弱的功能模块，其中

4、每个模块只实现耍求功能的一部分。在这些领域，往往可以通过先分解设计要求，直到原冇的设计组件可以实现以最低水平的设计要求来实现良好的设计。直接改造和重组可以更好地用来完成设计。另一方面，良好的机械设计，往往是高度集成的紧密组合与相互作用的组件的集合。机械部件的成本、尺寸和重量，使分解的直接应用和转化策略不切实际。在设计良好的机械设备中，通常是没有一个特定的功能来要求产品和特定组件之间的简单通信，反过來亦是如此（例如：一个特定的组件实现产品的多个功能）。由于机械设计屮功能要求和物理描述之间缺乏密切的对应关系，所

5、以对设计过程和设计功效造成了严重的分歧。直接转化的物理组件的功能要求可能会严重影响机械设计的质量。造成这种结果有两个原因：第一是我们通过一些组件的集合来满足个别功能，而放弃融入更加紧凑或经济的物理组件的集合功能的机会。第二是物理组件不仅要执行所需的功能，而且也要满足许多额外的、偶然的功能要求。相应的设备配置和组件的选择在一定程度上取决于这些利用或补偿的附带行为。我们所提出的设计方法，不仅可以整合单一组件的功能，述可以充分利用组件的附带性能。下面是一个简单的例子，说明了改造一套替代物理配置的功能要求的方法。每

6、个配置都符合功能规格，表现出不同程度的物理集成并利用附带性能。鉴于减速设备的设计，设备的规格为：输入输出速度的比例是40:1。输入和输出轴偏移必须都处于正确的角度。现有项口的口录只是利用直齿锥齿轮套，没有一个单一的组件可以提供40:1的减速比。在这种情况下，指定的函数必须分解成每组有等效性能且为5：1的减速比。例如：分成8：1的减速比，那么最后输入输出直角关系将冇一个轴偏移。分解后，可以挑选出分别满足四个要求性能的物理组件，然而，直接转换将再次导致庞杂、高成本的设计。另外，功能组件可分为从紧密对应到可用的物

7、理组件。在这个例子屮5:1的减速比可以满足直角要求，而8：1的减速比将产生轴偏移。现在可以把每个组件组合改造成一个大的物理组件。具体来说，锥齿轮集可以同时满足减速和保持直角的要求，齿轮集可集成以满足减速和补偿的要求。在这个例子中，虽然没有一个单一的组件实现多种功能，但在另外-•个组成部分屮，特别合适的组合选择可以通过把个体功能整合到紧密对应的物理设备中来鉴别。在这种情况下，一个良好的设计是通过分解和重新安排性能而无需修改整体设计来实现要求的功能的设计。任何不会改变设备规格所标示的功能转换，可以称之为功能保护

8、组合。这些转变的方法都是关键，用以确定性能好的设备可以充分地被利用。实现个别功能要求的物理组件的直接转化的集合设计，在一般情况下，不会成为高品质的设计。单一行为的组件是不存在的。例如，齿轮不仅改变输入输出速度，而且还改变输入和输出轴之间的几何关系。物理组件表现出许多性能。设计者必须了解和利用性能好的组件的多性能特点。同时也必须耍考虑设备的功能和形式。性能是衡量我们确定设计是否可以接受的行为特征。性能决定设计的质量