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功能優(yōu)化設(shè)計法在振動篩設(shè)計中的應用
發(fā)布時間:2013-11-02 21:01 來源:未知
對產(chǎn)品設(shè)計工作者來說,設(shè)計產(chǎn)品所追求的首要目標是產(chǎn)品質(zhì)量,假如某種產(chǎn)品的質(zhì)量達不到要求,它在市場中就會缺乏競爭力,最終將會被市場所淘汰.他們在設(shè)計中所應考慮的問題是用戶、企業(yè)及社會對產(chǎn)品設(shè)計工作提出的各種質(zhì)量要求,即包括產(chǎn)品的質(zhì)量Q(Quality)(狹義的)、成本C(Cost)、設(shè)計制造周期T (Time)、環(huán)境E(Environment)和售后服務S (Service)等所有要求。
但目前絕大多數(shù)產(chǎn)品設(shè)計方法只能對某一(或某些)要求作為其所要實現(xiàn)的目標,所以要想采用單一的設(shè)計方法來滿足上述所有的要求是很難辦到的。為了能夠系統(tǒng)地、全面地考慮產(chǎn)品質(zhì)量、成本、生產(chǎn)周期、環(huán)境等用戶、企業(yè)及社會對設(shè)計者提出的所有的要求,東北大學聞邦椿教授提出將幾種單一的設(shè)計法有機地結(jié)合在一起來完成產(chǎn)品的設(shè)計工作,即一種面向產(chǎn)品廣義質(zhì)量的綜合設(shè)計法,也是一種面向產(chǎn)品總功能和全性能的綜合設(shè)計法,我們把這種方法概括為“1+3+X”綜合設(shè)計法,1為功能優(yōu)化設(shè)計,3為基于動態(tài)優(yōu)化、智能優(yōu)化和可視優(yōu)化的“三化”或“三優(yōu)”的設(shè)計,x為某種產(chǎn)品需要采用的特殊要求的設(shè)計方法。
1、綜合設(shè)計法的內(nèi)涵
1.1現(xiàn)代機械產(chǎn)品的廣義質(zhì)量
產(chǎn)品質(zhì)量的定義應該因不同的前提條件而有所區(qū)別,產(chǎn)品的質(zhì)量可分為產(chǎn)品的使用質(zhì)量(或工作質(zhì)量)、設(shè)計質(zhì)量、制造質(zhì)量、裝配質(zhì)量、安裝質(zhì)量和包裝質(zhì)量等。由于產(chǎn)品本身是為用戶所使用和為用戶服務的,因此,一般地說,如果只提“產(chǎn)品的質(zhì)量”應該是產(chǎn)品的工作質(zhì)量,或使用質(zhì)量,簡稱產(chǎn)品的質(zhì)量。
產(chǎn)品的廣義質(zhì)量有以下兩個主要內(nèi)容:一是產(chǎn)品的功能(包括主功能和輔助功能),二是產(chǎn)品的綜合性能(結(jié)構(gòu)性能、工作性能和工藝性能等),因此還可以說,產(chǎn)品的廣義質(zhì)量是“產(chǎn)品功能與性能的綜合體現(xiàn)”,產(chǎn)品的廣義質(zhì)量與其總功能和全性能是等價的,但它不等價于產(chǎn)品的使用質(zhì)量或狹義的產(chǎn)品質(zhì)量Q。
1,2現(xiàn)代機械綜合設(shè)計法理論框架
面向現(xiàn)代機械產(chǎn)品廣義質(zhì)量的綜合設(shè)計法主要包涵功能優(yōu)化、動態(tài)優(yōu)化、智能優(yōu)化、可視優(yōu)化四個方面的內(nèi)容。在特殊產(chǎn)品的設(shè)計中,增加采用“X”方法,例如實驗的方法,也可以是對產(chǎn)品質(zhì)量進行評價與改進的方法等.
2、振動篩的功能優(yōu)化設(shè)計
功能優(yōu)化設(shè)計是該綜合設(shè)計法的“l”,即在產(chǎn)品設(shè)計的初始階段,制定一個相對最優(yōu)的設(shè)計方案,然后利用動態(tài)優(yōu)化、智能優(yōu)化與可視優(yōu)化進行產(chǎn)品的具體結(jié)構(gòu)性能、工作性能寫工藝性能方面的設(shè)計。
功能優(yōu)化設(shè)計:主功能、輔助功能的優(yōu)化及最優(yōu)方案制定等,是對產(chǎn)品的各項功能進行分類,明確什么功能是屬于產(chǎn)品的主功能,什么是輔助功能,要求輔助功能能夠很好的為主功能服務,突顯主功能的優(yōu)越性。另外,輔助功能是否能夠很好的為主功能服務,也將影響產(chǎn)品的廣義質(zhì)量和綜合性能,富通新能源銷售木屑滾筒篩,木屑顆粒機等機械設(shè)備。
2.1功能設(shè)計
根據(jù)設(shè)計任務書可知,自同步直線振動篩主要應用于物料的篩分,實現(xiàn)物料的分級。由此,可以得到振動篩的功能系統(tǒng)圖,即設(shè)計任務簡圖。
系統(tǒng)由電機產(chǎn)生激振力作為振動篩的動力功能,通過溫度、電機轉(zhuǎn)速與篩分等級的控制來實現(xiàn)對物料的有效篩分。
2.2功能分解
該系統(tǒng)的總功能為松散物料的篩分,可分解為輸送功能、動力功能、調(diào)控功能、隔振系統(tǒng)和其他功能等分功能,而這些分功能又分解為若干二級分功能和三級分功能,具體如圖3所示。
2.3功能求解與形態(tài)學矩陣
結(jié)合設(shè)計任務書完成振動篩的功能元的求解,其方法多種多樣,據(jù)設(shè)計者專業(yè)知識和設(shè)計經(jīng)驗等具體情況而定。本文將各功能實現(xiàn)策略列入形態(tài)學矩陣。
2.4方案綜合評價
從功能與策略構(gòu)成的形態(tài)學矩陣中,根據(jù)相容性原則和其他原則,初步選定以下兩種方案:
(1) 1A-2B-3A-4A-5B-6A-7C-8C-9B-10B-11C-12B;
(2) IB-2A-3B-4A-5B-6A-7B-8B-9B-IOB-11A-12A.
從技術(shù)性能、經(jīng)濟性能和社會性能3個方面對產(chǎn)品的設(shè)計方案進行評價,其中技術(shù)性能從本文提到的綜合設(shè)計法中提出的結(jié)構(gòu)性能、工作性能和工藝性能3方面來評價,具體有造型藝術(shù)性、系統(tǒng)可靠性、工效實用性、系統(tǒng)可控性、結(jié)構(gòu)工藝性、機器規(guī)范性、制造經(jīng)濟性、使用經(jīng)濟性、人機安全性和環(huán)境無害性等10個綜合評價指標。
專家組綜合各個方面的因素,集體討論,對上述預定方案的各項評價指標進行評分,考慮各性能指標的重要程度,利用對比判別法確定其加權(quán)系數(shù),結(jié)果如表2所示。表中ε表示評價指標特征值對應的評價分值,采用10分制,其對應規(guī)則為:非常好,9-10分;很好,8分:好,7分;較好.6分;一般,5分;尚可,4分;較差,3分;差,1-2。加權(quán)系數(shù)與評價值的乘積就為加權(quán)評價值,最后得到每個方案的總體評價值,由評價值的大小決定方案的優(yōu)劣性。
由于方案l總評價值要高于其他方案,各分項指標也都符合要求,故方案l為產(chǎn)品設(shè)計方案。
2.5總體布局設(shè)計
根據(jù)評價最優(yōu)方案進行總體布局設(shè)計。自同步直線振動篩的控制與信息傳遞以及其余輔助結(jié)構(gòu)需要根據(jù)工程使用設(shè)備及篩分物料的現(xiàn)場情況單獨布置,因此,對該設(shè)備而言,總體布局主要是針對振動篩的主體機械結(jié)構(gòu)部分的布置與設(shè)計。振動篩原理簡圖如圖4所示.
通過可視優(yōu)化設(shè)計完成振動篩的機械結(jié)構(gòu)可視化動態(tài)設(shè)計、動力學仿真等,并與智能優(yōu)化法相結(jié)合完成振動篩的控制系統(tǒng)設(shè)計等。
3、結(jié)論
(1)對面向產(chǎn)品廣義質(zhì)量的“1+3+X”現(xiàn)代機械綜合設(shè)計法理論進行了論述,確立了功能優(yōu)化設(shè)計法的地位和作用。
(2)以自同步直線振動篩方案設(shè)計為例闡述了功能優(yōu)化設(shè)計法在產(chǎn)品初始階段的具體應用,能夠制定一個相對最優(yōu)的產(chǎn)品設(shè)計方案,能夠提高產(chǎn)品的廣義質(zhì)量。
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