基于公理设计理论的机械产品创新设计

摘要

设计理论可以为设计活动提供理论依据，指导设计者进行设计。公理设计是其设计理论中的一种，它以独立公理和信息公理两条理论为基础，指导设计者在设计的初期做出正确的设计决策，从而提高工作效率，缩短开发时间，增强产品和企业在市场中的竞争力。 本文对Nam Poy Suh的公理设计理论做了深入研究，分析并提出了基于公理设计理论的机械产品创新设计框架模型，并对该模型的各个步骤作了详细的说明。在设计过程中，针对独立公理，作者给出了判断设计耦合性和可取性的方法，如果设计结果不满足功能独立性要求，设计不可取，设计人员要通过分析功能要求和设计参数之问的相互影响关系，增加物理部件解除其中的耦合。在满足独立公理的多个设计方案中，要选择信息含量最低的设计作为最终设计方案。 开发公理设计机械创新软件，用公理设计——而向对象的软件设计方法进行软件设计分析，建立软件的组成等级结构以及软件组成之间的相互关系和操作，用C++编码实现软件的功能。公理设计软件建立了公理设计框架，指导设计者进行设计决策，并且自动判断设计结果是否满足功能独立性要求。 基于某公司生产的汽车停车挡换挡时有过大的冲击和噪声，研究并提出了基于公理设计理论的机械产品创新设计框架模型，并应用于停车挡的再设计中。应用开发的公理设计软件系统，通过对停车挡设计任务和设计参数的逐层映射和分解，得到了满足客户需求的新产品，解决了原有停车挡的换挡不平顺现象。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：符号说明

声明

引言

第一章公理设计理论研究

1.1公理设计理论的基本概念

1.1.1域

1.1.2分解、迭代和映射

1.1.3层次结构树

1.2设计公理

1.2.1独立公理

1.2.2信息公理

1.3设计公理的推论及定理

1.3.1推论

1.3.2定理

1.4本章小节

第二章公理设计理论的设计冲突解决

2.1广义独立公理

2.1.1广义独立公理的设计方程

2.1.2交互作用分析

2.2耦合设计的判断及解耦

2.2.1设计的耦合性及可取性判断

2.2.2耦合设计的解耦

2.3信息量的计算

2.3.1无耦合设计信息量的确定

2.3.2解耦设计信息量的确定

2.3.3应用示例

2.3.4降低信息量的方法

2.4本章小节

第三章公理设计过程及创新

3.1需求创新设计

3.2功能创新设计

3.2.1功能分析

3.2.2功能描述

3.2.3功能模型函数表示

3.3产品方案设计

3.3.1结构实现可行性公理

3.3.2行为模型函数表示

3.4产品结构设计

3.5本章小节

第四章基于公理设计的机械创新软件的开发

4.1传统软件开发方式

4.2面向对象的公理化软件设计方法

4.2.1面向对象的程序设计

4.2.2基于公理设计理论的程序设计

4.2.3公理设计与面向对象编程的关系

4.3面向对象的公理设计软件系统的设计

4.4软件设计结果

4.5本章小节

第五章机械产品应用示例

5.1现有停车挡设计分析

5.2设计改进

5.3设计结果比较和验证

5.4本章小节

第六章结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

攻读硕士期间的研究成果

致谢