[发明专利]一种基于功能稳健性的复杂机械系统方案设计方法

摘要

本发明是一种基于功能稳健性的复杂机械系统方案设计方法，该方法的步骤为：1.需求的获取和分析，2.机械系统功能定义，3.机械系统方案中的功能分析，4.根据需求重要度排序和功能重要度排序，确定重要功能和附加功能；5.对重要功能进行独立和解耦设计，6.在机械系统方案设计中，对附加功能的实现进行方案设计，7.形成机械系统方案的设计方案，该方法的优点是能够从需求的角度出发，对复杂机械系统进行功能可靠性设计，从方案设计阶段提升了系统功能的健壮性，在方案设计阶段提升系统固有可靠性，可以为详细设计提供稳健的输入，指导复杂机械系统的方案设计，有效了提升了机械系统的设计效率，节约机械系统设计的费用。

主权项

1.一种基于功能稳健性的复杂机械系统方案设计方法，其特征在于：该方法的步骤如下：步骤一、需求的获取和分析从用户方获取对机械系统方案上的需求，完成收集后，对功能需求进行重要度分析，得到功能需求重要度IC，并得到需求重要度排序；步骤二、机械系统功能定义根据上述需求，对机械系统方案进行功能的定义和描述；步骤三、机械系统方案中的功能分析此步主要是根据机械系统的功能的定义，对功能进行故障模式及影响分析，然后依据故障判据，进行各个层次的功能故障影响分析，包括同一层次的影响，对上一层次的影响和最终影响；得出功能重要度IF的排序；在机械系统功能故障模式及影响分析过程中的故障判据还包括：(1)产品在规定的应力范围内工作时，导致产品不能满足其规定要求的破裂、卡死等损坏情况；(2)机械系统中由于零部件的磨损、泄露等导致精度超差的情况；(3)机械系统中由于控制导致不能实现既定的功能的情况。步骤四、根据需求重要度排序和功能重要度排序，确定重要功能和附加功能；用户需求重要度为IC，功能重要度为IF，建立如下的模型来确定产品功能的最终重要度排序：I＝αIC+βIF式中，I表示系统中功能的最终重要度，α，β分别为权重系数。在机械系统方案设计过程中，α的取值范围为0.1～0.6，β的取值范围为0.4～0.9，通过上述公式，重要功能定位在所有排序的前10％～20％，其余为附加功能；步骤五、对重要功能进行独立和解耦设计根据公理化设计理论，对重要功能的实现采用独立设计，该独立设计应包括以下原则之一：1)在机械系统方案设计中，对重要功能进行空间独立设计；空间独立是指机械系统在空间布局设计过程中各个部件的物理独立；2)如果在机械系统方案设计中，无法对重要功能进行空间独立设计，则对重要功能进行时间独立设计；时间独立是指机械系统的部件在功能实现的时间的独立；3)上述两原则均无法实现的情况下，通过第三介质的参与对重要功能进行相对独立设计；第三介质是指没有直接功能需求、额外加进去的辅助部件；相对独立是指机械系统的部件之间具有相关性，部件和第三介质结合后具有独立性；步骤六、在机械系统方案设计中，对附加功能的实现进行方案设计；步骤七、形成机械系统方案的设计方案。