基于广义模块化的破碎机械快速设计系统的开发

    破碎机械是许多行业（如冶金、矿山、建材、化工、陶瓷、筑路等）产品生产中不可缺少的生产设备。破碎机械通常按照客户的个性化需求进行定制设计，而国内不少破碎机生产企业仍采用经验类比等传统设计方法，造成设计效率低下，可靠性差，无法快速响应市场需求。在这种背景下，提出了“快速响应工程”，其中包括：快速获取市场动态需求信息并做出决策，对产品进行快速设计，加速新产品的试制，并建立快速响应制造的生产体系。其中关键环节是快速设计，其主要技术特点是以产品的模块化设计为基础。传统的模块化设计强调模块的通用化、标准化和系列化，仅适用于结构主参数分级特性明显、功能和结构易于分解的产品系列，而对于工况复杂、大载荷，需进行结构强度、刚度设计，无明显系列化分解特性的机械产品，如破碎机械、发电机组等，难以应用传统的模块化设计方法。

    为了解决上述矛盾，文中采用广义模块化设计理论和方法，通过构建广义模块化快速设计系统，实现破碎机械的快速设计。这不仅缩短了破碎机械的研制周期，而且能显著提高产品的质量和性能。

1 破碎机械广义模块化设计

    广义模块化设计的基本思想是将模块化、知识化、参数化、变量化等设计技术有机融合在一起，使传统模块成为具有参数化结构模型和接口特征的柔性模块，再建立柔性模块模板。模块模板是对某一类产品的功能、结构用模糊聚类等方法分析、总结、抽象而形成的通用模型，对于设计参数有一定范围的适应性，可以根据用户的需求快速实例化成具有具体结构与尺寸的模块实例，再由这些模块实例经过模块组合成为产品实例。模块实例是由模块模板按设计参数和设计规则实例化得到的，是有具体结构与尺寸的模型。广义模块化与传统模块化相比，具有更好的柔性与兼容性，可以把具有相同模块接口和相关功能的部分划分为一个模块，而具体的模块结构在模块模板实例化时考虑。

    1.1 破碎机械设计特点

    破碎机是利用外力将大颗粒变成小颗粒物料，由于破碎物料多样化、颗粒尺寸形状各异、受力情况复杂、作业危险系数高，因此对破碎机产品的设计提出了更高的要求，为保证产品的设计质量，前期需对它进行各项运动性能分析，后期需对各零部件及整机进行强度、刚度、振动模态解耦等有限元分析。在保证产品质量的同时，还要考虑产品部件模块的系列化、分级化，以便同类新产品的快速开发。因此，在破碎机械的模块化设计中，需解决以下困难：(1)产品分级特性不明显，模块划分困难及通用性差；(2)产品结构复杂，模块接口定义及模块组合困难。鉴于以上困难，文中在开发过程中采用广义模块化设计理论与方法。