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

1、進入21世紀以來,機電產(chǎn)品設計的節(jié)奏快速化、結(jié)構(gòu)復雜化、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)品設計理論以及設計者帶了新的挑戰(zhàn)。本文將研究定位在從概念設計到詳細設計初期(Pahl的概念設計和物化設計)這一最為重要的設計階段,從基于知識的設計角度出發(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、多領域知識表示,現(xiàn)有設計知識模型將各個設計階段割裂,難以有效集成,現(xiàn)有基于知識的設計方法忽視產(chǎn)品設計的系統(tǒng)整體性,無法

2、對功能拓撲和結(jié)構(gòu)拓撲的構(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計求解方法,以有效支撐這一階段的設計工作。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。在功能原理設計、物理結(jié)構(gòu)設計、物化參數(shù)設計三個設計階段劃分的基礎上,針對各個設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,對各設計階段的知識進行建模和表示,實現(xiàn)了從定性設計知識到定量設計知識的連續(xù)過渡表達。
　　(2)研究了功能原理設計的求解方法。提出了基于功能相似度推理的設計原理選擇方法,研究了基于功能流形態(tài)及形態(tài)轉(zhuǎn)換的功能拓撲設計方法;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,提出了基于功能拓撲映射的功能流接口設計方法,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,提出了復合運動粒子群算法;給出了物化方案的裝配設計和驗證優(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)品設計的計算機輔助系統(tǒng)原型-