基于公理設(shè)計的產(chǎn)品設(shè)計解耦方法

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1、萬方數(shù)據(jù)第14卷第6期2007年12月工程設(shè)計學報JournalofEngineeringDesignV01．14No．6Dec．2007基于公理設(shè)計的產(chǎn)品設(shè)計解耦方法田啟華，楊紅梅(三峽大學機械與材料學院，湖北宜昌443002)摘要：針對利用公理設(shè)計理論進行產(chǎn)品設(shè)計時存在的很多耦合問題，綜合應(yīng)用公理設(shè)計理論與創(chuàng)新問題解決理論，提出利用創(chuàng)新問題解決理論中的矛盾矩陣來解決公理設(shè)計中耦合問題的一般方法，并通過打樁機的解耦設(shè)計對這一方法進行說明．關(guān)鍵詞：公理設(shè)計；創(chuàng)新問題解決理論(TRIZ)；矛盾矩陣；解耦；打樁機中圖分類號：T

2、Hl22文獻標識碼：A文章編號：1006—754X(2007)06一0435一05ResearchondecouplingmethodOfprOductdesignbasedOnaxiomaticdesignTIANQi—hua，YANGHong—mei(C011egeofMechanical8LMaterialEngineering，ChinaThreeGorgesUniversity，Yichang443002，China)Abstract：Aimingatmanycoupledproblemsinproductdes

3、ignbasedonaxiomaticdesign，bothaxiomaticdesignandTRIZaresyntheticallyapplied．AgeneraldecouplingmethodinaxiomaticdesignbyusingthecontradictionmatrixofTRIZisproposedandtheprocessofthedecouplingdesignwas訂lustratedbythedecouplingproblemofthepiledrivingmachine．Keywords：

4、axiomaticdesign；theoryofinventiVeproblemsolVing(TRIZ)；contradictionmatrix；decoupling；piledriVingmachine公理設(shè)計(axiomaticdesign，AD)為設(shè)計過程提供了一種科學的思維方法，對設(shè)計行為起著由始至終的指導作用[1]．AD包括獨立公理和信息公理兩條最主要的設(shè)計公理，可以用來指導設(shè)計和評價設(shè)計的優(yōu)劣性．AD中的獨立公理表明，在設(shè)計過程中產(chǎn)品功能要求之間的相互影響越小，則產(chǎn)品最終的性能越好，而且可以降低生產(chǎn)成本、提高

5、生產(chǎn)率[2]．在實際設(shè)計過程中，設(shè)計師經(jīng)常會遇到一些違背獨立公理的問題，很多設(shè)計參數(shù)通常會影響到2個以上的功能要求，為了使設(shè)計滿足獨立公理，設(shè)計師就要想辦法找到新的設(shè)計參數(shù)使其僅僅影響與之相對應(yīng)的功能要求．傳統(tǒng)的設(shè)計中，設(shè)計師一般僅憑著自己的直覺和經(jīng)驗對設(shè)計參數(shù)進行修改，這樣不僅浪費了大量時間，而且很多時候得出的設(shè)計參數(shù)不能滿足獨立公理的要求，造成設(shè)計的耦合．創(chuàng)新問題解決理論(TRIZ)是由蘇聯(lián)學者A1tshuller及其領(lǐng)導的一批研究人員在分析世界各國專利的基礎(chǔ)上提出的，由解決技術(shù)問題和實現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)明的各種方法、工具和算法

6、組成．TRIZ認為任何發(fā)明問題都有著一定的規(guī)律可尋，人們?nèi)绻莆樟诉@些規(guī)律，就可以能動地進行產(chǎn)品設(shè)計，并能預(yù)測產(chǎn)品未來的發(fā)展趨勢口4]．TRIz為設(shè)計師提供了大量的知識及分析工具來產(chǎn)生新的概念設(shè)計和解決技術(shù)問題，其中矛盾矩陣就是其中的一種有力工具，它是在分析大量發(fā)明專利的基礎(chǔ)上得出的．TRIZ的一些觀點和公理設(shè)計的思想有內(nèi)在的相似之處，例如TRIZ中的矛盾對應(yīng)著AD中的耦合[5。6]，合理地利用TRIZ中的相關(guān)知識及工具可以在很大程度上解決AD中的耦合問題．本文將主要研究利用TRIZ中的矛盾矩陣解決AD中耦合問題的一般步驟

7、．收稿日期：2007一07—18．作者簡介：田啟華(1962一)，男，湖北宜昌人，教授，博士生，從事機械設(shè)計及理論、CAD／CAM技術(shù)等研究，E—mail：tqh@ctgu．edu．cn．萬方數(shù)據(jù)工程設(shè)計學報第14卷1設(shè)計耦合與矛盾矩陣表1．1設(shè)計耦合AD中的耦合是指在進行產(chǎn)品設(shè)計的過程中，2個或2個以上的功能之間存在著相互影響，即某個設(shè)計參數(shù)在影響與之相對應(yīng)的功能要求的同時，還影響到了其他的功能要求．在AD中利用設(shè)計矩陣來判斷設(shè)計是否存在耦合問題．滿足獨立公理的設(shè)計矩陣有對角陣和三角陣兩種形式，如圖1所示．當設(shè)計矩陣為對

8、角陣時，說明每個設(shè)計參數(shù)僅僅影響一個功能要求，能夠完全滿足獨立公理，設(shè)計為無耦合設(shè)計，也是最希望得到的設(shè)計結(jié)果；當設(shè)計矩陣為三角陣時，說明僅僅按照某一個特定的順序選擇設(shè)計參數(shù)時才能滿足獨立公理的要求，此時設(shè)計為準耦合設(shè)計，是可以接受的結(jié)果．FR，=0鳳一卜無耦合沒計準耦合漫計圖l滿足獨立公理的兩種設(shè)計矩