基于原理-結(jié)構(gòu)-參數(shù)模型的機電產(chǎn)品設(shè)計研究.pdf

1、進入21世紀(jì)以來,機電產(chǎn)品設(shè)計的節(jié)奏快速化、結(jié)構(gòu)復(fù)雜化、功能集成化、需求個性化的發(fā)展趨勢日益明顯,從多個方面給產(chǎn)品設(shè)計理論以及設(shè)計者帶了新的挑戰(zhàn)。本文將研究定位在從概念設(shè)計到詳細設(shè)計初期(Pahl的概念設(shè)計和物化設(shè)計)這一最為重要的設(shè)計階段,從基于知識的設(shè)計角度出發(fā),針對現(xiàn)有知識建模方法缺乏知識的連續(xù)性,難以支持多粒度、多領(lǐng)域知識表示,現(xiàn)有設(shè)計知識模型將各個設(shè)計階段割裂,難以有效集成,現(xiàn)有基于知識的設(shè)計方法忽視產(chǎn)品設(shè)計的系統(tǒng)整體性,無法

2、對功能拓?fù)浜徒Y(jié)構(gòu)拓?fù)涞臉?gòu)建進行有效支持等問題,提出了原理-結(jié)構(gòu)-參數(shù)模型以及基于該模型的知識建模和設(shè)計求解方法,以有效支撐這一階段的設(shè)計工作。本文的主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)研究了基于原理-結(jié)構(gòu)-參數(shù)模型的知識表示方法。在功能原理設(shè)計、物理結(jié)構(gòu)設(shè)計、物化參數(shù)設(shè)計三個設(shè)計階段劃分的基礎(chǔ)上,針對各個設(shè)計階段知識粒度和知識形態(tài)的差異性,提出了功能知識元建模、功能實例建模和參變量約束建模等知識建模方法;在原理-結(jié)構(gòu)-參數(shù)模型的統(tǒng)一框架

3、下,對各設(shè)計階段的知識進行建模和表示,實現(xiàn)了從定性設(shè)計知識到定量設(shè)計知識的連續(xù)過渡表達。
　　(2)研究了功能原理設(shè)計的求解方法。提出了基于功能相似度推理的設(shè)計原理選擇方法,研究了基于功能流形態(tài)及形態(tài)轉(zhuǎn)換的功能拓?fù)湓O(shè)計方法;提出了基于功能草圖的原理解可視化方法,并給出了原理解的評價方法。
　　(3)研究了物理結(jié)構(gòu)設(shè)計的求解方法。提出了基于約束包容相似度的功能實例選擇方法,提出了基于功能拓?fù)溆成涞墓δ芰鹘涌谠O(shè)計方法,以及基于功

4、能流接口強度的結(jié)構(gòu)元安裝接口設(shè)計方法,并給出了結(jié)構(gòu)方案評價原則。
　　(4)研究了物化參數(shù)設(shè)計的求解方法。提出了基于功能流形態(tài)的物化求解軌跡的規(guī)劃方法,研究了基于參變量關(guān)聯(lián)矩陣變換對參變量方程組進行梯次降維、分割求解的方法;針對“病態(tài)”參變量方程組,提出了復(fù)合運動粒子群算法;給出了物化方案的裝配設(shè)計和驗證優(yōu)化方法。
　　(5)進行了系統(tǒng)原型開發(fā)和理論實踐應(yīng)用。開發(fā)了基于原理-結(jié)構(gòu)-參數(shù)模型的機電產(chǎn)品設(shè)計的計算機輔助系統(tǒng)原型-