离心压缩机叶轮主动再制造设计和时机调控方法

针对目前再制造中零部件经常出现的“滞后再制造”或“提前再制造”问题,提出了离心压缩机叶轮主动再制造设计和时机调控方法。选取关键零部件特征结构,结合疲劳寿命理论和叶轮设计基础,建立结构与服役性能的映射模型,实现关键零部件的主动再制造设计。通过优化特征结构参数,改变零部件服役寿命和再制造临界点,并与产品综合性能劣化拐点相匹配,完成零部件主动再制造时机调控。以PCL8L型叶轮为例,基于构建的叶轮特征结构(出口安放角、入口安放角和后缘厚度)与寿命之间的量化关系模型,在当前定期维护需求下,通过理论计算和仿真分析,验证了主动再制造设计和时机调控方法的可行性。     

基于相似性分析的主动再制造优化设计方法

主动再制造可以有效控制再制造毛坯状况的不确定性和复杂性,进一步推动再制造工程的工业化发展。结合主动再制造基本理论与内涵,提出基于相似性分析的优化设计方法。首先从生命周期角度,分析再制造时域决策中产品性能演化的影响,提取出产品的主动再制造设计需求。同时基于结构相似理论,分析相似性结构设计参数与其性能之间的定量映射关系,建立性能相似性分析模型。而后基于该模型,构建优化参数及目标函数,提出基于相似性分析的主动再制造优化设计方法。最后通过发动机连杆优化设计实验来验证该方法的有效性及可行性。     

产品全生命周期主动再制造时域抉择方法

再制造是目前制造业中高价值机电产品循环利用的最佳方式,但传统再制造工程中再制造毛坯所存在的不确定性一定程度上阻碍了再制造工程的产业化应用。针对这一问题,阐述了机电产品在服役期间主动实施再制造的理念及内涵,并通过分析机电产品全生命周期服役价值,提出其主动再制造时域抉择方法。量化分析产品在制造、服役、再制造、再生服役等生命周期各阶段中服役性能演化规律,提出产品服役性能演化与服役价值的量化关系。基于产品在产品性能变化拐点的再制造性演化规律,建立产品主动再制造时域抉择模型。以某型号的六缸柴油机中关键零部件为对象,分析其主动再制造时机,以验证该方法有效性。     

基于结构功能衍生系数的主动再制造设计

针对传统产品的关键零部件由于服役时间过长、损伤严重而无法再制造的问题,提出结构功能衍生系数的概念。通过研究不同设计参数组合下零件再制造性的变化,建立结构再制造性与设计参数的映射函数模型。并构建衍生系数矩阵及其导数矩阵,反映设计参数改变对结构再制造性变化及变化趋势的影响,为关键件的参数优化设计提供依据。提出基于结构功能衍生系数的主动再制造设计方法,通过参数优化和预设再制造时机下限,保证产品关键零部件的可再制造性。以6L240型号柴油机曲轴为例,验证该方法的有效性和可行性。     

面向服务的主动再制造回收策略

为了减小毛坯对再制造不确定性的影响,实现再制造大批量生产,提出了一种面向服务的主动再制造回收策略。该策略在分析零部件失效率服从"浴盆曲线"的基础上,通过两参数威布尔分布来预测给定可靠度下的剩余寿命;建立了再制造度和零件已服役寿命的映射模型,得到最优再制造度下的零件已服役寿命;通过判断零部件已服役寿命是否在威布尔分布预测的剩余寿命阈值内,做出再制造回收的决策,进而提供技术服务,再制造后提供给顾客继续使用。     

现代产品主动再制造理论与设计方法

再制造是再循环的最佳形式,但被动再制造毛坯数量和质量上的不确定阻碍了再制造工程的产业化。针对目前研究中仍存在的问题,提出主动再制造的概念,在分析产品再制造与其寿命周期的关系基础上,阐述主动再制造理论,介绍主动再制造中的相关概念,归纳主动再制造的主要特征。同时为了更加合理地实现主动再制造,针对产品中零部件间的关系,进行主动再制造设计的探讨,建立主动再制造设计理论与设计方法框架,阐述主动再制造设计的基础理论和基本流程,并且对应于主动再制造设计中的产品级设计、零部件级设计和结构级设计分别提出了寿命匹配、结构功能梯度和冗余强度,并进行了综合分析。以发动机曲轴-连杆系统为例,进行了主动再制造设计,结果表明,提出的设计理论与设计方法是有效、可行的。     

应用TRIZ的主动再制造绿色创新设计研究

针对主动再制造设计过程中的创新问题,提出一种应用发明问题解决理论(Theory of inventive problem solving,TRIZ)的主动再制造绿色创新设计方法。将TRIZ技术冲突解决原理和环境化质量功能配置方法相结合,建立再制造设计参数与TRIZ工程参数之间的映射关联,在再制造设计需求驱动下进行零部件再制造设计改进。分析存在的主动再制造设计冲突,建立主动再制造绿色创新设计知识关联与提取机制,给出TRIZ物理冲突解决原理与知识集成的主动再制造绿色设计冲突消解方法,并从再制造性能、生命周期能耗及成本三方面进行主动再制造绿色设计评价,同时开发相应的计算机辅助设计系统。通过设计方法与工具研发,以期提高主动再制造结构绿色设计改进的效率和成功率。最后通过变速箱输入轴系零部件的设计案例验证了该方法的可行性。     

基于失效特征的机械零部件可再制造度评价方法

为评判实施机械零部件再制造的可再制造度,提出机械零部件可再制造度评价的总体流程框架;基于模糊评判量化分析机械零部件的失效特征,并建立涵盖技术可行性、经济可行性和资源环境性三个方面的可再制造度评价指标体系及量化方法,进而形成一种基于失效特征的机械零部件可再制造度评价模型。结合蜗轮副再制造对所提出的模型进行验证分析,结果表明该蜗轮副具有较好的可再制造度。     

基于模糊聚类的零部件重组策略与方法研究

综合考虑基于同构、几何、精度、材料、性能等属性的冗余零部件相似准则，建立了问题的形式化描述模型，采用欧几里德贴近度来计算零部件之间的相似度，提出了基于模糊聚类的重组算法，探讨了重组方案的分析和调整策略。以摩托车液压盘式制动器的制动盘重组为实例，证明了基于模糊聚类的零部件重组策略和方法具有一定的有效性。     

基于寿命匹配函数的主动再制造设计方法

针对产品主动再制造时其关键零件往往存在“提前再制造”或“滞后再制造”的问题,提出了寿命匹配函数的概念。通过研究不同特征结构参数组合下关键零件主动再制造时机的变化,建立了关键零件主动再制造时机与特征结构参数的映射关系,并引入寿命匹配因子作为寿命匹配完成的标志。提出了基于寿命匹配函数的主动再制造设计方法,根据寿命匹配函数,优化特征结构参数,实现关键零件与产品主动再制造时机的匹配。最后,以某型号柴油机为例进行寿命匹配,验证了该方法的有效性和可行性。     

[绿色设计]基于零件结构耦合关系的主动再制造设计方法

针对再制造设计过程中优化零件某一薄弱结构可能导致零件整体性能劣化的问题,对零件结构间的耦合关系进行了研究。提出了结构功能耦合系统概念,建立了结构功能耦合系统模型,用结构影响因子表达结构耦合程度。在此基础上,给出了主动再制造在零件层级的设计方法,实现了零件全生命周期内整体性能的提升,并以发动机曲轴为例进行了方法验证。     

考虑疲劳损伤的支撑辊主动再制造时机决策方法

针对轧辊再制造毛坯质量不确定导致其再制造前后性能不确定的问题,以支撑辊为对象,提出了考虑疲劳损伤的主动再制造时机决策方法。结合现有轧辊修磨技术,基于磨损和疲劳裂纹之间的耦合关系确定修磨量大小,研究了多次修磨对疲劳强度的影响;应用改进的非线性连续损伤理论,建立了支撑辊主动再制造时机决策模型;最后,对某四辊轧机中的支撑辊进行仿真分析,得到了辊面和辊颈的主动再制造时机,验证了该方法的可行性。     

Timing decision-making method of engine blades for predecisional remanufacturing based on reliability analysis

A timing decision-making method for predecisional remanufacturing is presented. The method can effectively solve the uncertainty problem of remanufacturing blanks. From the perspective of reliability, this study analyzes the timing decision-making interval for predecisional remanufacturing of mechanical products during the service period and constructs an optimal timing model based on energy consumption and cost. The mapping relationships between time and energy consumption are predicted by using the characteristic values of performance degradation of products combined with the least squares support vector regression algorithm. Application of game theory reveals that when the energy consumption and cost are comprehensively optimal, this moment is the best time for predecisional remanufacturing. Used engine blades are utilized as an example to demonstrate the validity and effectiveness of the proposed method.

     

基于轴心轨迹特征的发动机曲轴再制造性分析方法

运用主动再制造理论对再制造毛坯质量的不确定性进行了分析研究,提出了一种基于轴心轨迹特征的发动机曲轴再制造性分析方法。该方法通过运用不变矩算法提取同一发动机曲轴不同磨损状态下轴心轨迹的特征量,建立特征量与磨损量之间的映射关系,来判断发动机零部件的再制造性,从而实现对任意状态下曲轴磨损的量化。试验结果表明,运用该方法对曲轴磨损量进行识别具有较高的精度,为寻求曲轴服役期内最佳再制造时机提供了较为准确的判别依据,同时为服役期内伴随产品失效的同批次再制造毛坯质量的不确定性控制等问题提供了解决方案。     

面向主动再制造的产品模块化设计方法

针对面向主动再制造的产品模块化问题,提出了模块化设计流程,结合产品生命周期各阶段特性,从材料的选择与配置、再制造加工性能、使用与维护性、经济性、功能物理可行性等方面制订产品主动再制造模块划分准则。结合模糊动态聚类分析方法,构建产品零部件相似性矩阵,进行产品零部件模块划分,并基于模块内/模块间关联度分析,选取最优阈值,实现模块优化。最后以某款洗碗机产品为例,验证了该方法的有效性。     

再制造公差设计优化模型及其应用

为降低再制造产品的成本,保证和提高产品质量,将公差设计方法引入再制造工程。在深入分析再制造公差设计特点和公差分配原则的基础上,提出了一个再制造公差设计的优化数学模型。该模型以统计公差原理为基础,以再制造总成本最低为目标,综合考虑了保证和提高产品性能、表面工程技术、过程能力指数等制约因素,在质量成本中的田口质量损失成本的基础上增加了质量保证成本。结合某企业ZQDR-410型牵引电动机的再制造案例,对传统再制造方案和所提方案进行了比较,证明了该公差设计优化模型的有效性和实用性。     

单元化系统集成设计中的相似性与复杂性

基于相似性科学和相似系统理论，研究了机械系统中单元的特征相似性形成原理和相似度量方法、以单元为基础的相似机械系统建模原理和系统相似度数值方法、相似单元设计和单元化系统集成设计中的相似性与复杂性；提出了以系统相似性度量及其变化引起复杂性。集成设计系列化、多样化、个性化产品系统新的理论与方法。