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基于公理化设计矩阵与设计结构矩阵同步演化的产品设计

作　者: 张广军
导　师: 唐敦兵
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 公理化设计 设计矩阵 设计结构矩阵 功能方法树 概念设计 同步演化
分类号: TB472
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


产品设计是在满足各种设计需求和设计约束的条件下进行的创造性的工作,其过程是一项复杂的系统工程。俗话说,工欲善其事,必先利其器。因此,在做产品设计研发的时候,我们必须要有良好的、合适的设计理论与方法作为工具,才能提高产品设计质量、降低设计成本、缩短研发时间,从而增加产品或者企业在市场中的竞争力。本文在分析研究了现代产品设计理论(如:公理化设计、设计结构矩阵、功能方法树等)之后,发现目前各设计理论在一定条件下是相对独立的,单一的产品设计理论与方法并不能完全满足市场中快速进行产品创新设计的要求。因此,本文提出基于公理化设计矩阵与设计结构矩阵同步演化的产品设计思想,实现二者优势互补,促进产品创新设计。具体研究内容如下:首先,介绍了公理化设计、设计结构矩阵和功能方法树的基本理论与方法;并对传统功能方法树进行改进,提出改进型功能方法树。其次,分析了公理化设计与设计结构矩阵的优缺点;分别研究公理化设计矩阵与设计结构矩阵的工作机制;提出基于公理化设计矩阵与设计结构矩阵同步演化的产品设计方法。再次,研究了基于改进型功能方法树、公理化设计矩阵与设计结构矩阵同步演化的产品设计框架,深入研究了其同步演化的机制;根据复合矩阵概念,提出基于对角线法则的公理化设计矩阵与设计结构矩阵同步演化的步骤与相应算法;开发了计算机辅助概念设计系统以支持公理化设计与设计结构矩阵同步演化。最后,以自动化物料运输系统和自动化电动门为实例,详细阐明了公理化设计矩阵与设计结构矩阵同步演化的产品设计过程。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-13
第一章 绪论  13-20
  1.1 课题研究背景  13-14
  1.2 产品设计方法学概念  14-15
    1.2.1 产品设计理论与方法  14
    1.2.2 概念设计的定义  14-15
  1.3 公理化设计和设计结构矩阵的研究现状  15-16
    1.3.1 公理化设计的研究现状  15-16
    1.3.2 设计结构矩阵的研究现状  16
  1.4 课题来源及研究意义  16-17
  1.5 本论文研究的内容与目标  17-18
    1.5.1 研究的内容  17-18
    1.5.2 研究的目标  18
  1.6 本论文拟解决的关键问题与创新之处  18
    1.6.1 拟解决的关键问题  18
    1.6.2 本论文的创新点  18
  1.7 本章小结  18-20
第二章 现代产品设计理论与方法  20-35
  2.1 公理化设计的基本理论  20-25
    2.1.1 域的概念  20-22
    2.1.2 分解、“Z”字形映射和层次结构  22-23
    2.1.3 设计公理  23-25
  2.2 设计结构矩阵的基本理论  25-30
    2.2.1 设计结构矩阵的定义  25-26
    2.2.2 设计结构矩阵的类型及其分析方法  26-27
    2.2.3 设计活动联系的基本类型  27-28
    2.2.4 数字化设计结构矩阵  28
    2.2.5 设计结构矩阵的分解与聚类  28-30
  2.3 功能方法树的基本理论  30-33
    2.3.1 功能方法树  30-31
    2.3.2 改进型功能方法树  31-33
  2.4 其他产品设计理论与方法  33-34
  2.5 本章小结  34-35
第三章 基于公理化设计矩阵与设计结构矩阵同步演化的产品设计  35-44
  3.1 公理化设计与设计结构矩阵理论的优缺点  35-36
    3.1.1 公理化设计的优缺点  35
    3.1.2 设计结构矩阵的优缺点  35-36
  3.2 公理化设计矩阵与设计结构矩阵同步演化的产品设计框架  36-38
  3.3 公理化设计矩阵和设计结构矩阵的同步演化机制  38-39
  3.4 公理化设计矩阵和设计结构矩阵同步演化的算法  39-42
  3.5 改进型功能方法树促进公理化设计矩阵与设计结构矩阵同步演化  42-43
  3.6 本章小结  43-44
第四章 基于公理化DM 与DSM 同步演化产品设计的系统介绍  44-51
  4.1 系统结构设计  44
  4.2 系统软件开发的理论框架  44-45
  4.3 系统主界面及其组成模块  45-46
  4.4 基于系统软件的产品设计过程  46-50
    4.4.1 改进型功能方法树的建立  46-48
    4.4.2 公理化设计矩阵的建立  48
    4.4.3 设计结构矩阵的构造与重构  48-49
    4.4.4 设计矩阵的重构  49-50
  4.5 本章小结  50-51
第五章 基于公理化DM 与DSM 同步演化产品设计的实例分析  51-66
  5.1 实例一：自动化物料运输系统设计  51-56
    5.1.1 自动化物料运输系统第一级分解  51-52
    5.1.2 自动化物料运输系统第二级分解  52-56
  5.2 实例二：自动化电动伸缩门设计  56-64
    5.2.1 总功能需求确定  57
    5.2.2 基于功能方法树的功能结构分解与映射  57-58
    5.2.3 基于公理化设计矩阵与设计结构矩阵同步演化的电动门设计  58-61
    5.2.4 电动门的整体方案设计分析与改进  61-64
  5.3 本章小结  64-66
第六章 总结与展望  66-68
  6.1 全文总结  66-67
  6.2 工作展望  67-68
致谢  68-69
参考文献  69-74
在学期间的研究成果及发表的学术论文  74

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工业通用技术与设备 > 工业设计 > 产品设计
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