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变速箱作为工程机械的关键部件,具有较高的附加值,传统的报废退役方式将造成变速箱资源的极大浪费。再制造作为再循环的最佳形式,能够实现变速箱多寿命周期循环的使用。再制造设计作为再制造工程的关键内容,决定了产品在寿命末端的再制造能力。然而目前关于再制造工程的研究,较多的集中在产品的再制造工艺技术方法上,对面向再制造设计方法的研究还很缺乏。因此本文在对工程机械行星式变速箱再制造工艺过程分析的基础上,结合TRIZ创新设计方法、价值工程等方法,对面向拆卸的创新设计和面向再制造成本的结构创新设计进行了研究。 围绕再制造设计内容,本文主要从以下几方面开展了研究: (1)首先在分析工程机械变速箱再制造工艺过程的基础上,从技术性和经济性角度对变速箱再制造的可行性进行了研究。技术可行性分析过程中,主要对变速箱再制造的关键工艺过程采用的技术进行了详细分析,同时对提高拆卸过程效率提出了建议,论证了在现有的技术条件下,实现变速箱的再制造在技术上是完全可行的。经济可行性分析采用成本比较方法,表明了变速箱再制造能够创造良好的经济效益,并对如何提高再制造过程经济性提出了建议。 (2)其次本文对变速箱的拆卸序列规划和面向拆卸的结构创新设计进行了研究。对变速箱内零部件的拆卸序列进行规划时,提出利用混合图建立拆卸模型,利用遗传算法实现拆卸序列的搜索和寻优。产品拆卸序列规划的研究提高了拆卸过程的效率,也为面向拆卸的结构创新设计提供了分析基础。对于面向拆卸的结构创新设计,本文提出了两种基于TRIZ的可拆卸创新设计方法,进行产品零部件结构和联接件结构的可拆卸设计。其中一种是通过建立可拆卸性评估指标,结合主成分分析方法对产品设计结构拆卸性的评估,确定影响拆卸性的因素,并利用TRIZ冲突解决原理解决提高可拆卸性时产生的矛盾问题;另一种则基于TRIZ物质一场分析原理,解决可拆卸设计过程联接件稳定性设计问题。 (3)再制造过程的经济性也是产品再制造设计好坏的直接表现,因此本文对面向再制造成本的结构创新设计进行了研究分析,从影响再制造经济性角度开展面向再制造设计的研究。面向再制造成本的结构创新设计内容主要包括通过价值工程原理确定面向再制造成本的结构创新设计时的研究对象,并采用TRIZ冲突解决原理对矛盾冲突问题分析和解决两个过程。最后以工程机械变速箱为实例进行了实际应用研究。