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公理设计在公差设计中的应用初探

徐旭松

徐旭松. 公理设计在公差设计中的应用初探[J]. 机械科学与技术, 2019, 38(2): 237-243. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180149
引用本文: 徐旭松. 公理设计在公差设计中的应用初探[J]. 机械科学与技术, 2019, 38(2): 237-243. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180149
Xu Xusong. Preliminary Study on Application of Axiomatic Design in Tolerance Design[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2019, 38(2): 237-243. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180149
Citation: Xu Xusong. Preliminary Study on Application of Axiomatic Design in Tolerance Design[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2019, 38(2): 237-243. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180149

公理设计在公差设计中的应用初探

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180149
基金项目: 

国家自然科学基金项目 51475219

详细信息
    作者简介:

    徐旭松(1976-), 副教授, 博士, 研究方向为计算机辅助公差设计, xuxusong@163.com

  • 中图分类号: TG801

Preliminary Study on Application of Axiomatic Design in Tolerance Design

  • 摘要: 公差设计依赖于设计人员的经验、缺乏科学设计理论指导;产品公差设计通常为多功能需求设计,且功能需求之间往往又存在耦合,需要分析和解耦;功能方程组(功能需求与功能尺寸之间建立的函数方程组)的求解存在不同的求解策略,需确定最佳的求解策略。针对此类问题,引入公理设计理论至公差设计领域,首先将公差设计过程看作是功能域-尺寸与公差域的映射,利用独立公理和信息公理等来理解和分析公差设计问题,提高公差设计的科学性;其次,以轴承座装配为例分析了如何利用独立公理指导公差耦合设计的求解;最后,以齿轮组装配公差设计为例分析了独立公理和信息公理在解耦设计和判断求解顺序中的应用。研究结果表明,公理设计的引入可为公差设计提供理论框架和逐步分解、展开的机制,辅助判断和求解耦合设计问题,为公差设计理论由经验设计变为科学设计提供了有益的启示。
  • 图  1  公差设计映射关系

    图  2  轴承座装配示图[16]

    图  3  轴承座装配的混合尺寸链示图

    图  4  齿轮组装配示图

    图  5  齿轮组装配尺寸链

    表  1  按策略1求解尺寸链1

    名称 基本尺寸
    Y1=76 X1=28 X2=40 X3=8
    封闭环公差 0.2
    比例因子 k=0.2/76
    计算公式 kX1 kX2 kX3
    组成环公差 0.074 0.105 0.021
    下载: 导出CSV

    表  2  按策略1求解尺寸链2

    名称 基本尺寸
    Y2=80 X1=28 X4=34 X5=2 X6=16
    封闭环公差 0.16
    预设公差 0.074
    比例因子 k=(0.16-0.074)/(80-28)
    计算公式 kX4 kX5 kX6
    组成环公差 0.056 0.003 0.027
    下载: 导出CSV

    表  3  按策略2求解尺寸链2

    名称 基本尺寸
    Y2=80 X1=28 X4=34 X5=2 X6=16
    封闭环公差 0.16
    比例因子 k=0.16/80
    计算公式 kX1 kX4 kX5 kX6
    组成环公差 0.056 0.068 0.004 0.032
    下载: 导出CSV

    表  4  按策略2求解尺寸链1

    名称 基本尺寸
    Y1=76 X1=28 X2=40 X3=8
    封闭环公差 0.2
    预设公差 0.056
    比例因子 k=(0.2-0.056)/(76-28)
    计算公式 kX2 kX3
    组成环公差 0.120 0.024
    下载: 导出CSV
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  • 收稿日期:  2018-01-23
  • 刊出日期:  2019-02-05

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