面向产品广义质量的“1+3+X”综合设计法及其应用研究

论文摘要

机械产品在国内外市场中竞争力的强弱，在很大程度上取决于产品的质量，而且随着现代科学技术的快速发展与市场竞争的日益激烈，产品的技术含量和复杂程度正在不断增加。本文所述的质量是包括质量Q（Quality）、价格C（Cost）、研发生产周期T（Time）、工作环境E（Environment）和售后服务S（Service）等用户对产品的各种要求的广义质量。而产品的广义质量在很大程度上取决于产品的研究与开发，最重要的就是产品的设计，产品的设计质量可赋予某种产品“先天性优劣”这种至关重要的本质特性。因此对绝大多数的产品来说，产品的设计工作在保证产品质量的过程中起着头等重要的作用。 长期以来，国内外科技工作者试图通过研究与设计来满足用户对产品广义质量的要求，尽最大努力来提高所研制产品的质量。到目前为止，为了使研究开发出的产品获得较高的广义质量和综合性能，已提出了数十种设计方法，如概念设计、可靠性设计、动态设计、优化设计、智能设计、虚拟设计、绿色设计等，这些设计方法虽然可从不同角度来满足用户对产品广义质量的要求，但存在着一定的局限性。在产品设计中全面采用所有这些设计方法是不现实的，只能选择对产品质量有重要影响的少数几种方法进行产品设计，而对其它能实现产品质量基本要求的设计方法，只能在设计过程中进行适当考虑，对产品质量影响不大的设计方法甚至不予考虑。 据此，闻邦椿教授提出一种以非线性动力学理论与方法、智能控制理论与技术和计算机技术为基础的，以“功能优化设计、动态优化设计、智能优化设计和可视优化设计”为核心的，以提高产品广义质量和综合性能为目标的、能够克服单一设计法局限性的、面向现代机械产品广义质量和综合性能的高层次的“1+3+X”综合设计法，本文对综合设计法理论及其应用进行了研究，并利用此方法完成了静动压沉拔桩机的“1+3+X”综合设计与质量综合评价。 本文建立了“1+3+X”综合设计法的整体理论框架，构建了“动态优化设计、智能优化设计和可视优化设计”为核心的并融为一体的“三化”方法的基本思想，对机械产品功能优化设计的理论和方法，以动态设计、可靠性设计为主的非线性动态优化设计法的理论与方法，以产品工作参数、工作过程智能控制为目的的智能优化设计法的理论与方法和以装配过程、工作过程可视化为内容的可视优化设计法的理论与方法等进行了详细的论述，以及采用综合设计法使所设计产品获得良好的功能、结构性能、工作性能和工艺性能的思路。 产品的功能优化是产品设计工作的先导，它是产品设计中一项十分重要的工作，它关系到产品直接所完成的功能与工作效率。由于静力桩机在间歇沉桩方式下，双层沉桩机构同向工作，即同时从上往下沉桩，当到达下限位置时，同时上升回程，这样就出现桩的停歇现象，然后再次下沉。交替沉桩时，双层沉桩机构相向工作，一下一上，在彼此到达上下限时交换，同样存在桩身停歇现象。针对液压静力沉拔桩机在施工过程中存在桩身停歇而增加沉桩阻力的问题，利用“1+3+X”综合设

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• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的目的和意义
• 1.2 面向产品广义质量的“1+3+X”综合设计法的提出背景
• 1.2.1 产品广义质量与设计方法
• 1.2.2 现代机械设计方法研究现状
• 1.2.3 “1+3+X”综合设计法的提出
• 1.3 “1+3+X”综合设计法的特点与意义
• 1.3.1 高层次综合设计法的特点
• 1.3.2 高层次综合设计法的理论意义
• 1.3.3 高层次综合设计法的实际意义
• 1.4 本文的主要研究工作
• 第二章 机械产品功能优化设计
• 2.1 概述
• 2.2 机械系统的功能优化
• 2.2.1 机械系统与系统功能的含义
• 2.2.2 设备功能优化
• 2.3 设备优化功能的实现
• 2.3.1 机体行走与转向的液压系统
• 2.3.2 机体支撑与升降的液压系统
• 2.3.3 桩机夹桩的液压系统
• 2.3.4 连续沉桩的液压系统
• 2.3.5 振动沉拔桩机的液压系统
• 2.3.6 静动压桩机的系统
• 2.4 本章小结
• 第三章 机械产品动态优化设计
• 3.1 非线性动态优化设计的理论与方法
• 3.1.1 动态设计
• 3.1.2 可靠性设计
• 3.2 振动桩机隔振与调平系统设计
• 3.2.1 振动桩机特性介绍
• 3.2.2 隔振与调平系统设计
• 3.3 液压振动桩机液压系统特性研究
• 3.3.1 旋转阀
• 3.3.2 沉桩液压缸特性分析
• 3.3.3 旋转阀与溢流阀祸合特性分析
• 3.4 桩-土系统动力学研究
• 3.4.1 桩-土系统研究方法及国内外研究现状
• 3.4.2 土动力学特性
• 3.4.3 桩-土系统动力相互作用
• 3.4.4 桩-土系统响应分析
• 3.5 振动沉拔桩机系统动力学特性研究
• 3.5.1 系统力学模型与动力学方程
• 3.5.2 机械系统动态特性研究
• 3.6 振动桩机慢变过程的动力学特性研究
• 3.7 本章小结
• 第四章 机械产品智能优化设计
• 4.1 智能优化设计的理论与方法
• 4.1.1 产品的智能优化设计
• 4.1.2 工作状态智能监测系统的设计
• 4.2 控制技术与液压仿真技术
• 4.2.1 控制技术
• 4.2.2 液压仿真技术
• 4.3 智能优化设计在产品工作过程设计中的应用
• 4.3.1 工作过程的智能优化设计
• 4.3.2 工作过程的智能化控制
• 4.4 实验桩机的智能优化设计
• 4.4.1 实验振动桩机工作原理
• 4.4.2 实验桩机控制系统设计
• 4.5 工作参数智能化控制与检测
• 4.6 本章小结
• 第五章 机械产品可视优化设计
• 5.1 概述
• 5.2 可视优化设计的理论与方法
• 5.2.1 设备装配的可视化设计
• 5.2.2 设备主要工作过程的可视化设计
• 5.3 结构设计与装配过程可视化
• 5.3.1 虚拟样机的作用
• 5.3.2 可视化设计与装配实现策略
• 5.3.3 可视化实体建模与虚拟装配
• 5.4 工作过程可视化
• 5.4.1 液压回路工作过程可视化
• 5.4.2 桩机工作过程可视化
• 5.4.3 工作过程实时监控的可视化
• 5.5 本章小结
• 第六章 基于“1+3+X”综合设计法的产品质量多级模糊综合评价
• 6.1 概述
• 6.2 产品质量评价方法研究现状
• 6.2.1 产品质量评价方法
• 6.2.2 模糊综合评价在产品质量评价中的应用
• 6.3 基于综合设计法的产品质量多级模糊综合评价
• 6.3.1 多级模糊综合评价模型
• 6.3.2 产品综合质量模糊综合评价
• 6.4 本章小结
• 第七章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介
• 攻读博士学位期间所发表的学术论文
• 攻读博士期间参加的科研项目