模块化设计方法
模块是组成产品的初级单元 ,具有二元性。一
方面 ,模块功能独立并有标 准输人输 出接 口;另一
方面 ,模块又是整个产 品的一部分 ,这种独立性和
归属性就是所谓 的二元性 。模块对外表现为低耦
合 ,对 内表现为高 内聚。模块最重要的特性就是具
有重用性 。
1.1 模 块 划分 的原则
对一个大 型复杂 系统进行模块划分 的基本思
想就是将总功能分解成复杂度较低 或处 于不 同层
次的分功能,并确定各个分功能之间的相互关系 ,
如图 1所示 。
图 1 功能分解示意图
在进行工程机械产品设计时 ,模块 的划分应该
遵循 以下几个原则 :
1)最小功能原则 ,即一个模块只有一个功能;
2)便于装箱运输原则 ,即模块最大子部件 的
长、宽、高 ,一般不超过集装箱 的长 、宽 、高尺寸 ;
3)尺寸系列化原则 ,即模块族在尺寸上满足系
列化要求 ;
4)接 口一致性原则 ,即同一个模块族应该具有
相同的接 口尺寸 ;
5)便于拆装和维修的原则 ;
6)模块的层次性原则 ,即功能各异的模块应该
处于不同的层次 ,模块的层数是衡量一个系统复杂
程度的重要标志。
1.2 模块划分的顺序
不 同工程机械产品的模块有不 同的划分顺序 。
在混凝土搅拌站的模块化设计 中,先整体后局部 ,
先主要后次要 ,先功能后结构的划分顺序是行之有
效 的模块划分方法。
先整体后局部指的就是先进行 系统级的模块
划分 ,然后根据某一个模块系统的功能划分 出更细
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的子模块 、子子模块等 ,直 至最后 的模 块不能再细
分 。按照这种逻辑构成的产品结构就犹如一颗树 ,
树根是产 品主体 ,树 干是各个功能模块 ,树 叶就是
不能再被细分的模块 ,如图 2所示 。
图 2 产品模块 的树状图
先主要后次要就是先划分对产 品功能具有决
定意义的核心模块 ,然后再划分其它次要 的模块 ,
最后是那些辅助陛模块。
先功能后结构就是优先按照功能划分模块 ,在
功能模块已经模糊的情况下,再考虑按照结构划分
模块。每一个功能模块的子集对应于一个物理构件。
2 混凝土搅拌站的模块化分析与设计
混凝土搅拌站 的结构组成如图 3所示 ,将其进
行功能模块的划分 ,其树状结构如图 4所示。
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图 3 搅拌站组成示意图
2.1 划分核心模块
混凝土搅拌站主要包括粉料罐 、骨料输送 、控
制室 、主楼及配料站等 5个核心模块和 1个辅助模
块。除 了控制室以外 ,另外 4个核心模块之间是互
相独立的,即耦合度为 0。但是模块内部 的关联关系
是错综 复杂的 ,如粉罐的筒仓和排架 之间 ,主楼 的
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