基于功能表面的概念设计产品模型研究

为解决功能向结构映射存在的多解性、不确定性等问题，引入功能表面作为功能到结构映射的媒介。在描述功能表面和产品功能模型的基础上，构建了一种机械产品概念设计产品模型（功能-功能表面-结构），实现了功能到结构的稳定映射关系。该模型可用于开发计算机辅助设计工具来支持机械产品概念设计过程，实例验证了该产品模型的有效性。     

基于功能蚁树的定制客户动态聚类

在分析定制客户需求特点和产品族模型构成的基础上,提出了一种根据功能结构模型进行定制客户动态聚类划分的新方法。采用面向对象的技术,将功能作为产品族的特征属性与产品族结构封装,建立了产品族功能结构模型;应用蚂蚁聚集行为的聚类方法,以产品族功能结构模型为分类模式,设计了基于功能蚁树的客户动态聚类算法。并以多功能沥青混凝土摊铺机产品的定制客户聚类划分为例,进行聚类分析,聚类结果能直观地反映各功能结构模块动态需求变化。     

模块化功能部件的概念模型及其应用

讨论了模块化功能部件的基本概念以及功能一结构映射的原理，建立了机械产品功能的层次等级结构和产品装配树的结构模型，并该该模型应用于机械设备的开发中。     

基于数据挖掘工具的机械产品概念设计研究

提出了基于数据挖掘工具的产品概念设计模型 ,探讨了产品功能设计和基于数据挖掘技术的功能 结构映射。以机床传动系统为例 ,研究决策树算法的数据挖掘模型 ,并初步实现了产品概念设计过程的功能 结构映射。     

基于自动机的可配置产品功构映射过程研究

针对现有可配置产品功能结构域映射实现方法的局限性,给出了面向配置设计的产品功构模型知识表达.根据模型层次节点功构单元间结构特征,提出了基于半环赋权自动机的单约束线结构产品功构模型功能结构域映射实现方法;按照"析取-合取"策略,运用自动机析取、同效、去冗余性等方法将多约束树型产品功构模型析取为若干相对独立的线结构产品功构模型,按单约束线结构产品功构模型映射方法求解,将所有解运用"合取"方法,实现了多约束树型产品功构模型功构映射.最后,通过在液压机配置设计功能结构映射中的应用,表明了上述方法的有效性.     

基于单元模型的产品结构概念设计

将功能单元与结构单元作为基本逻辑单元,提出一种基于单元模型的产品结构概念设计方法。建立了功能单元模型,以及产品级和零件级两种不同复合度的结构单元模型;以功能单元为载体,通过对表征功能单元间关联关系的邻接矩阵进行运算,得到功能单元的耦合集及其优先级关系,建立了设计活动的功能链图;以功能链图为依据,建立了功能单元—产品级结构单元关联矩阵,得到基于产品级结构单元组合的、满足功能需求的设计方案;以此为原形,进行产品级结构单元到零件级结构单元的运动及定位关系映射,建立了以功能表面为载体的、由功能表面及其关联构成的产品结构骨架,对其进行参数约束与结构扩展,即可完成产品结构的扩展。以搬运机器人为例,说明了所提方法的有效性。     

智能产品模型的数据组织结构研究与应用

基于复杂系统集成设计环境,构建智能产品模型的数据组织结构,并应用于某卫星概念设计实例中。该模型由结构、功能和行为组成的产品模型,以及环境变量组成。用结构模型、功能模型描述产品全生命周期不同阶段产品的一般信息;行为模型是某个状态点上产品对环境的反应,由这三个模型组成的产品状态模型表征智能产品模型的静态特性;而环境变量表达产品全生命周期不同阶段产品信息之间的联系,是产品信息的发展进程,表达智能产品模型的动态特性。     

基于功能-行为-结构的产品概念模块设计研究

为更好地实现产品的模块化设计,在基于功能-行为-结构的产品概念设计过程中引入模块划分技术,提出了一种基于功能-行为-结构的产品概念模块设计方法和过程模型;分析了根据产品的总体技术目标特征,进行产品功能、行为、概念结构求解与功能分解的迭代过程的产品概念设计分解方法。为描述概念产品,将黑箱法和IDEF0功能描述方法相结合,建立了产品功能-概念结构模型。在此基础上,建立了产品概念要素（功能、行为、概念结构、接口）的相关关系分析方法,进而采用模糊聚类算法进行产品概念要素聚合,以实现产品概念模块的划分。该方法应用于堆垛机货叉机构的概念设计过程,实现了货叉机构的概念模块的设计。     

面向大批量定制设计的定制客户动态聚类方法研究

通过分析现有客户聚类存在的不足，面向大批量定制设计提出了根据功能结构模型进行客户动态聚类划分的新方法。采用面向对象的技术，
将功能作为产品族的特征属性与产品族结构封装，建立了产品族功能结构模型；应用蚂蚁自我聚集行为的聚类原理，以产品族功能结构模型为分类模式，以动态定制客户集为模式样本，提出了基于功能结构蚂蚁树的定制客户动态聚类算法。在自行开发的工程机械产品定制服务平台上，以摊铺机定制客户的聚类划分为例进行了实验验证。     

基于布局模型的液压机大规模定制设计

为实现液压机产品的大规模定制快速响应设计,提出了一种基于布局模型的产品设计方法。通过构建液压机的产品功能需求模型、运动功能模型和模块结构模型之间的映射,将得到的布局结构实例化,采用有限元和变量化方法进行布局结构的分析和优化,从而得到最优布局模型。分析得到的所有布局模型将作为产品平台的一部分加以存储,以支持产品的大规模定制设计。论述了液压机产品布局模型的拓扑结构和约束信息表达方法。最后给出了基于布局的大规模定制产品的配置和变型设计过程,该过程显示,布局模型的研究与应用可明显提高液压机类机械产品的设计效率。另外,对产品布局模型在大规模定制产品平台开发过程中进行了分析,完善和补充了大规模定制产品平台体系。     

机械产品方案创新设计的CAD方法及实现模型

文中将机械产品方案创新设计分为三个层次（变异功能结构、发明新型机构解、组合机构）,建立了产品方案创新设计模型。同时,提出功能结构描述规则和寻求功能元机构解及机构组合的系统化方法,制定出计算机能够识别的产品方案创新设计模式和便于用计算机程序语言描述的设计过程。实现了计算机辅助产品方案的创新设计。     

基于特征的机械产品造型研究

通过对机械产品特征造型设计过程的分析,建立了基于特征的产品信息模型,研究了以参数化造型技术构建产品特征的方法,论述了特征造型系统的结构及功能,阐明了应用系统实现机械产品特征设计的方法和步骤。     

基于产品功能分析与结构优化的机械设计方法

在对机械产品功能和结构分析的基础上,建立了一种机械设计的分析和评价方法。该方法首先对产品进行功能分析和分解,形成若干产品子功能,在对子功能的实现机构进行分析和比较的基础上,应用功能—机构优化算法对产品的机构选择方案进行评价。通过对所选机构的结构组成进行分析和优化,形成最终的产品实现方案。最后,通过实例验证了该设计方法的可行性。     

具有迭代特征的复杂机械产品概念设计模型

针对机械产品概念设计的复杂性,提出一种基于迭代的功能－行为－机构－结构模型(FBMS)。从机械产品设计的特点出发,研究复杂机械系统的功能、行为、机构和结构之间的关系,揭示行为和机构在功能到结构转换过程中的桥梁作用,由此提出基于行为和机构的映射关系,进而结合设计过程的迭代特征建立基于迭代的FBMS模型。在综合考虑该模型中各要素特点的基础上,给出其形式化描述方法。通过对迭代设计过程中行为和机构作用特点的分析,给出迭代设计的具体步骤及相应的迭代算法流程。以一个具体机械产品设计为例,对FBMS模型的有效性进行验证,并对其整体特性进行分析。结果表明,该模型有助于机械产品概念设计阶段的机构组合创新,以及功能与结构之间的优化匹配。     

基于产品基因进化的结构设计自动化

基因是人类研究自然界遗传和进化的重要依据 ,在现代机械设计中 ,将基因工程思想用于产品结构设计 ,从未知产品根本需求和实现功能出发 ,在广义定位原理和基于功能表面分解重构技术基础上 ,形成“产品基因”这一全新设计理念 ,进而以此为依据提出基于产品基因型进化思想的产品建模方法 ,并用实例验证这一方法的优越性。     

基于TRIZ的机械产品突破性创新设想产生过程研究

为解决机械产品突破性创新设想产生的问题,将发明问题解决理论（TRIZ）应用于新产品开发的模糊前端阶段。在建立产品技术系统主功能物质-场模型的基础上,提出了机械产品突破性创新的方法;基于TRIZ全局理想化,对实现产品主功能的技术子系统进行了功能裁剪及可用资源分析,进而利用技术进化理论对实现产品主功能的技术子系统进行了技术预测,并应用计算机辅助创新软件（CAI）工具建立了机械产品突破性创新设想产生过程模型。中药滴丸机创新设想的产生验证了该方法的有效性。     

支持协同概念设计的产品信息构模

现代机械产品设计越来越基于协同,产品信息的表征是支持不同设计者之间通信和协同的关键之一。本文提出了面向对象的产品信息模型,它不仅包括了产品的几何和物理信息,还包含了功能、行为、性能等非几何信息,能清晰表达产品及其属性的层次结构和关系,满足了协同概念设计中产品信息共享的需要。     

基于仿真组件的数字样机运动模型构建与重用

为了提高产品仿真建模的效率并增强仿真模型的可重用性,提出了一种机械产品虚拟样机运动模型的构建方法。利用仿真组件表达产品机构的设计知识,描述了机构中与运动学相关的各种信息。建立了关键设计参数与产品CAD模型设计信息之间的相互映射关系,通过修改关键参数实现快速重用机构的运动仿真模型。采用数值算法对模型进行分析求解,获得产品机构中各零部件的各种运动行为数据,并在虚拟环境中进行了运动仿真展示其运动学行为。该方法在虚拟环境下机械产品性能评测中得到应用,并利用某型号汽车的转向和悬架系统进行了验证。通过仿真实例表明,该方法具有较好的实用性和扩展性。     

基于知识的机械产品开发集成技术研究

现代机械产品的开发是基于知识的开发，基于知识的集成信息系统是信息集成系统发展的趋势。在分析CAx集成信息的基础上。提出了一种在关系数据库上建立的集成产品模型的数据结构。进而提出了以产品数据管理系统为基本集成框架、融合知识管理理念的基于知识的机械产品开发集成体系框架。