基于可拓流模型和第三创造法的产品创新设计研究

结合可拓流模型和可拓创新方法中的第三创造法,研究了一种集成两种方法进行产品创新设计的一般步骤与流程.通过确定产品技术系统中的流,建立可拓流模型,识别有益流或有缺陷流;运用第三创造法对有缺陷流模型进行改进,获得改善产品缺陷的多种设计创意;利用该方法解决某熔融沉积式3D打印机的缺陷问题,生成多种设计创意,并通过优度评价方法...     

产品创新设计的可拓推理设计方法

为解决产品设计中的模糊不确定性问题,将可拓创新方法引入设计过程中,提出基于可拓变换及推理的产品创新设计方法。在建立产品设计知识表示模型的基础上,通过基元的转化和推理解决设计问题,并研究了产品设计的可拓变换和推理的一般原则。将可拓设计过程模型和可拓推理机制应用于产品的功能设计和色彩设计中,分别得到对应于产品功能设计和色彩设计的可拓推理设计方法及流程。该方法完善了产品创新设计方法体系,可为产品设计提供创新解决方案。     

基于PRO/E软件的逆向工程产品设计

逆向工程产品设计是根据已经存在的产品实物模型,反向推出产品设计数据(包括设计图纸或数字模型)的过程.在逆向工程产品设计过程中,实物的CAD模型重建是逆向工程的关键部分,而PTC公司的Pro/ENGINEER是在机械设计领域被广泛应用的三维自动化模型设计软件,具有强大的数据建模功能.简要介绍了逆向工程技术的概念、系统构成及应用范围,以一款电话听筒的逆向设计为实例,详细介绍了在PRO/E软件中利用实物模型测量数据文件进行逆向设计的方法和步骤.     

基于功能本体的产品设计知识表达

针对以往的产品设计过程设计知识表达不充分、设计原理体现不明显的问题,引入功能本体理论,提出了一种基于功能本体的产品设计知识表达方法,分析产品部件功能-行为映射得到产品部件的功能,然后对部件的功能进行宏功能匹配,最后按照一定的逻辑规则合并产品部件的功能,生成产品功能组织结构,有效地表达设计知识。     

基于Geomagic Design X的复杂零件逆向设计方法研究

逆向设计是一种快速获得已有产品（或零件）数字化模型的方法,可用于产品的再创新设计,利用3D打印技术,可直观呈现逆向后的数字化模型。以一种曲面光滑的回力马车为研究对象,详细阐述了逆向设计中点云采集、模型处理、逆向建模及模型精度检测等流程。采用的逆向设计方式精确地构建出回力马车的数字化实体模型,满足设计要求,对其他类似零件的结构创新、模型重建及制造有一定的借鉴意义,对复杂曲面的产品设计与制造也有一定的参考价值。     

基于设计知识重用的逆向产品创新

逆向建模技术在产品创新设计中起着越来越重要的作用。通过功能分析与形态分析相结合,获取逆向建模所需知识,然后以逆向建模方法创建基于功能-形态-参数的新产品模型,实现了基于设计知识重用的逆向产品创新设计。以Geomagic Studio逆向建模软件和Solid Works软件为平台,通过对手臂夹板进行基于设计知识重用的逆向产品创新,验证了该方法的优势,为产品的逆向创新提供了一种有效的设计方法。     

FAST法在家用智能固体有机废弃物处理机概念设计中的应用

针对现有废弃物处理机带来的资源浪费和二次污染问题,从改进废弃物处理机的功能结构入手,应用产品设计中功能系统技术法进行废弃物处理机概念设计。通过用户需求分析,建立了废弃物处理机的黑箱模型和FAST功能树,分析并得到废弃物处理机的可能设计因素;围绕功能整合和人机关系建立了废弃物处理机的形态矩阵,进而生成产品概念;提出解决产品功能结构中存在的问题,形成新的概念设计方案,并分析了方案在功能、结构及人机关系上的合理性,验证了FAST法在新产品开发设计中应用的可行性,为产品概念设计提供全过程模型。     

可拓理论在AGV产品优化设计中的研究

在研究AGV产品设计的过程中,提出了 一种以造型和性能同时作为优化目标的优化设计模型.造型设计方案的提出是基于可拓理论建立物元模型并进行可拓变换而提出的多个可行性的造型,通过优度评价的方法筛选评测出符合产品定位的最佳造型设计方案;结构性能设计是利用Ansys Workbench中基于最佳填充空间设计法(OSF)与多目标遗传算法(MOGA)相结合的方式对响应面进行优化,将满足结构性能要求及轻量化为优化目标进行优化求解,优化后质量减轻21.76％.经过验证本方法切实可行,可以为设计AGV产品及其他具有相似设计要求的产品提供设计模型参考.     

数字化装配及快速成型技术的应用与实践

采用自上向下的现代产品设计理念,使用Pro/E软件的主控件法对手机模型进行数字化装配,从而实现手机外观造型和结构的一体化设计流程。把手机各个零/部件的三维模型保存为STL格式后,使用基于熔融沉积制造技术的三维立体打印设备对手机各个模型进行快速成型,自动、快速、直接和精确地将计算机中手机零/部件的三维实体设计转化为实物模型。从实物模型中可对所研发的产品外观造型和结构进行改进与优化,可提高产品设计和研发效率,缩短设计研发周期,节约设计和制造成本。     

基于Geomagic Design X的复杂曲面产品逆向设计

随着科学技术的发展和市场需求的不断变化,人们对产品的要求越来越高,产品更新换代的速度越来越快,产品结构也更加复杂。逆向设计通过对产品实物样件结构进行数据采集、处理,并对生成的三维模型结构进行重构,实现了对实物结构的分析和再设计。逆向设计技术具有快速、高效和精确的特点,现已广泛应用于多个行业和领域。以蓝光雾化消毒枪为模型,详细介绍利用Geomagic Design X软件进行产品逆向设计的具体过程和流程。     

基于功能转用的产品创新设计方法

为了降低设计新产品时功能建模的难度,从现有专利的功能模型出发,提出基于功能转用的创新设计方法。首先通过分析设计目标的功能流,获取现有专利为设计源,然后建立其功能模型,对该模型经过泛化组合及细化分解,用于新产品的功能建模,再将功能映射到结构,实现产品的创新设计。最后用红酒包装盒到夹板功能模型的应用实例验证了该方法的可行性。     

基于逆向工程技术的产品创新设计

在当今市场竞争日益激烈的局势下,产品创新是企业保持竞争力的一项重要活动。逆向工程是实现产品快速创新设计的重要途径,它能缩短产品研发周期,降低产品设计成本,以保持企业的竞争力。提出了一种基于逆向工程技术的产品创新设计方法,即通过手持式激光扫描仪对实物原型进行数字化扫描,对扫描得到的点云数据进行处理后重建实物CAD模型,最后将其导入UG三维软件进行创新设计,得到新的产品模型。这种产品创新设计方法不仅吸收了先进设计技术,而且减少了新产品设计时间。     

一种面向大批量定制的产品可拓设计方法

分析了大批量定制模式下产品设计的研究现状,提出了面向大批量定制的产品可拓设计思想。运用物元理论对大批量定制产品模型进行了重构,建立了面向整个设计过程的统一物元模型,并通过物元变换与拓展实现产品变型设计,最后对产品进行了优度评价。实例分析证明,可拓设计不仅满足大批量定制产品的多样化需求,还大大提高了设计过程的规范化和可重用性。     

物场分析的可拓方法研究

针对物场分析功能建模的局限性、抽象性和标准解使用的模糊性问题,提出一种基于物场分析与可拓学的概念创新设计模型。结合黑箱模型和组件分析法建立产品功能模型,获得不足之处。基于对应关系建立事元物场模型,结合标准解和可拓变换进行创新求解,采用可拓优度评价法实现方案优选。以自行车鞍座为实例,验证概念创新设计模型的正确性。     

面向产品变异设计的零件可拓物元模型研究

为满足产品变异设计的要求,提出了零件可拓物元模型结构.通过融合零件及其子结构的几何、结构关联关系、功能和语义等信息,建立了零件变异物元模型.结合可拓理论,研究了零件变异物元模型的可拓性,分析了零件变异物元模型对产品变异设计的支持情况.最后,基于零件变异物元模型,开发了产品变异设计原型系统,并以发动机曲轴零件为例,建立了零件可拓物元模型.实例证明,零件变异物元模型解决了产品变异设计引起的零件结构干涉和拓扑更新问题,为产品变异设计提供了条件.     

基于属性映射的产品绿色设计方案优化方法

针对产品绿色设计方案受多因素耦合影响,不易对其优化的问题,提出基于属性映射的产品绿色设计方案优化方法。基于产品功能结构分解模型,建立产品模块实例库,采用正交试验设计安排样本空间,基于支持矢量回归(Supportvector regression, SVR)理论,对优化变量与优化目标间的映射关系进行拟合,进而建立产品设计方案多绿色属性与多模块功能实例之间的映射关系;采用非支配排序遗传算法(Non-dominated sorting genetic algorithm Ⅱ, NSGA-Ⅱ),选取绿色属性最优的产品设计方案作为目标,对离散变量进行多目标优化,从众多可能解中快速、准确的寻出Pareto解集,从而生成产品绿色设计优化方案。以喷墨打印机产品绿色设计方案优化为例,验证了所提方法的可行性和有效性。     

基于设计关联矩阵与可拓聚类的产品模块划分方法

针对大规模定制与产品平台战略技术,模块化设计是一种有效的设计方法,而模块的划分是该方法的关键.文中结合公理设计与设计结构矩阵,利用独立公理进行产品功能划分,建立产品设计矩阵,再结合设计矩阵与设计结构矩阵,构建产品设计关联矩阵,然后利用可拓聚类算法对该关联矩阵进行聚类运算,以此来完成产品设计的模块划分;并将所划分的模块用独立公理再次做功能独立性分析,最终确定产品模块.最后以桥式起重机起重小车模块划分为例,验证了该设计方法有效性和可行性,提高了产品设计效率,降低了设计成本.     

创新设计中产品定义模型的动态生成

为了建立支持创新设计的智能产品设计系统，提出了全面描述产品设计信息和过程的立体设计模型，指出创新设计过程是形成、扩充和修改产品定义模型并对其实例化的过程，进而提出了设计过程中借助STEP动态生成产品定义模型的方法。     

面向人机协同的机械产品创新设计研究

人机协同是人工智能中的重要部分,基于机械产品创新设计机理,提出了在人机协同背景下,面向人机协同的机械产品创新设计的可拓模型。并以人工智能与产品的现实需求提出了实现面向人机协同的创新产品设计的三大策略:增强用户体验、遵循普适化与自然性、智能化与可移动化原则,并充分地运用可拓模型。     

基于可拓学的工业设计方法创新研究

为了解决国内工业设计方法缺乏原创性的问题,通过将可拓学创新方式与工业设计方法相结合,建立了用工业设计语言表述的可拓产品分析法与基于可拓产品分析法的可拓方案优选法模型,用于指导工业设计本土化创新。通过用本土化的设计方法指导国内工业设计创新,让国内生产与设计企业由关注产品自身的设计创新拓展到关注产品价值链的设计创新,增强工业设计在国内发展的适应性,以达到提高国内设计创新效率与增加设计创新产值的目的。