基于广义集合的可变功能机械功能耦合性分析.pdf

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1、基于广义集合的可变功能机械功能耦合性分析术口余远文，口邓益民1,2】．宁波大学机械工程与力学学院浙江宁波3152112．浙江省零件轧制成形技术研究重点实验室浙江宁波315211摘要：针对可变功能机械的功能耦合性分析及量化问题，从能量流、信号流和物料流的角度分析了系统各功能之间耦合性产生的原因。在此基础上，构建了系统行为结构的广义有向图模型．定义了各功能的广义集合．描述了广义集合的交集、并集运算法则。通过借鉴Jaecard相似性系数概念，给出了可变功能机械的功能耦合度表达式。以多功能榨汁机为例，说明

2、了上述模型和：手法的有效性关键词：可变功能机械行为广义集合功能耦合度中图分类号：TH12：2文献标识码：A文章编号：1000—4998f2015)02—0077—04可变功能机械系统，简称为可变功能机械。是指需功能所表现的一系列特征，具体表达的是能量流、信息要通过更换系统构件或凋整构件连接方式来实现不同流、物料流的传递和变换过程。可见，行为更能够反映功能的机械系统。可变b能机械具有结构紧凑、适用范功能的真正含义，把它作为可变功能机械的功能耦合围广、使用方便等特点，其中最大的特点是拥有可变更性分析基

3、础，能够反映各可变功能在能量、信息或者物的系统功能，并且这些功能可相互耦合。料元素上的相同内容，从而更深层次了解功能耦合性有关功能耦合问题，目前的研究主要集中在通过关系发生的内在原因。本文用输入一输出流表达法描讨论功能与设计参数之间的关联性来分析功能间的耦述系统各功能的行为过程，在此基础上，通过广义集合合关系，其目的在于解耦，以达到公理设计对功能独立理论_7]的相关知识，分析各功能间在能量、信号和物料的要求。张国军等⋯根据公理设计原理，对产品的功能元素上的相同内容，提出功能耦合性的量化方法。和设计

4、参数进行层次划分来分析功能耦合性；陈羽1可变功能机械的行为特性分析等[23通过构建功能与参数的完全关联矩阵来分析异构模块组合的耦合问题。可变功能机械的功能耦合性是可变功能机械是多功能机械的特例，与单个功能系统本身的一种属性，对它分析研究的目的不在于最机械相比，在分析行为时，它有不止～个行为结构。每后通过解耦方式来满足公理设计的要求．而在于了解一个功能都对应一个完整的行为结构。但是对于一个耦合性产生的原因及对其度量的方法等．为可变功能系统而言，不同功能的行为分析方法是一样的．并且它机械的评估和创新设

5、计提供理论依据和技术指导。们的行为结构是相似的。为了避免复杂化，笔者选择一针对造成可变功能机械其功能间存在耦合关系的个功能的行为过程例子来说明具体过程。原因，其中一个直观的认知是由于各功能之间拥有共行为过程的表达是FBS理论模型中重要的组成享构件。根据FBS(FunctionBehaviorStructure)．4模型部分，目前已经有很多学者对它进行了研究．其中框架，这种认知体现的是功能与结构的映射，所对应的Deng[在总结前人的基础上，概括出三类行为表达方方法是把结构作为功能的实际载体．通过共享

6、构件集法：输入一输出流表达法、物理状态变化表达法以及自来描述功能耦合性。这种方法所表达的功能耦合性能然语言语句表达法。根据功能耦合性5J"析的需要。输够反映可变功能机械的结构紧凑性，可用于对现有可入一输出流的表达法较为切合。输入一输出流实际上是变功能机械结构进行评价。但是这种认知无法反映功一种语义表达(SemanticRepresentation)，其相应的句能耦合性的深层次原因。从本质上讲．机械产品的功法表达(SyntacticalRepresentation)可以有多种形式，但能l5可以理解为

7、是系统中能量流、信息流、物料流输入大都以图论(GraphTheory)为基础。与此类似．本文以与输出的传递与转换过程的抽象化描述，结构无法表广义有向图为基础，构建可变功能机械的行为结构模达能量、信息和物料元：素的内容。而FBS模型中的行型。第一，需要对能量流、信号流和物料流作进一步的为是功能与结构映射的中间层次，是产品实现预期定义，曹国忠等和高飞等都对这3个流作了进一步的细化，有相同的部分也有不同的地方。表l是根据功国家自然科学基金资助项目(编号：51375246)收稿13期：2014年9月能耦合

8、性分析需要对三种流作的归纳和总结第二。根机械制造53卷第606期2015／2据广义有向图的相关知识，在分析系统行为过程的复杂性”的研究下提出的概念。根据功能耦合性分析的基础上，构建系统的行为结构模型，图1为一个功能的需要，对广义集合概念的表达和计算作必要的描述。行为结构广义有向图样例。假设可变功能机械拥有n种功能，系统所有的行表1流的基本类型为结构中能量子流有种类型，信号子流有n：种类类流能量信号物料型，物料子流有n，种类型。则第P个功能行为过程的人、电能、机械能、热开关、状态、I