方案设计两级实例推理过程模型及系统结构的研究

本文将重点研究机械方案创新设计过程。作者根据机械方案设计特点,提出两级实例推理过程模型,设计并描述基于实例功能推理的机械方案智能设计系统。同时对实例分解表示进行详细研究,并讨论了功能结构图及机械装置的框架表示方法,描述一种改进的组合功能分类方法,建立了方案功能结构实例库和机械装置实例库。     

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。     

基于功能-构造与实例的机构方案创新设计CAD

研究了机构设计的思维过程及机构表征的双重性,依据机构在大脑中的演变,计算机的信息处理特点和基于实例的设计方法,提出通过功能一构造的关联、参教化技术以及实例仿真等进行机构方案设计与创新的CAD方法.以连杆机构方案创新设计为例,实现了在人机交互环境下的智能化设计过程.对机构方案创新设计和计算机智能化设计过程研究有重要意义.     

变形搭接网络技术用于机械运动方案的创新设计

设计不仅是计算,更重要的是构思,是创新。但最终创新必须具备一定的可计算性,才能成为一种方法,为广大设计者所应用。论文从可计算性角度对计算机辅助创新设计方法研究现状进行综合分析,并从可计算性和系统创新两个角度分析了机械产品概念设计过程建模方法,深入研究一种能够在系统层次实现机械运动系统创新的设计模型-基于变形搭接网络技术的行为结构建模方法。该模型不仅可以表达功能、行为、结构层次的分层次映射结构模型,而且可以描述功能关系、行为关系以及结构关系;同时网络图的可计算特性使得模型具有很好的可计算性,为在行为结构层次进行机构系统计算机辅助创新提供了新的思路;应用实例验证了模型的有效性,并给出了有待解决的若干关键技术。     

基于TRIZ和基因进化理论的产品功能原理创新

针对传统的功能定义对产品功能作用原理描述的局限性,提出一种基于特征的产品功能表达通用模型.通过对产品功能原理设计和生物基因进化方面类比结果的相似性分析,引入产品功能特征基因概念模型.阐述了产品功能特征的基因变异机理,包括重组、定位诱变、自发突变、转录及翻译等知识,揭示出产品功能特征基因模型在功能原理设计中的重要作用.最后,构建一种基于TRIZ与基因进化理论的产品集成创新设计过程模型,并以智能割草机器人调高机构装置为例对该模型进行了验证,获得了理想的产品功能原理设计创新方案.     

一种贴合机械产品运动方案设计的功能求解模型

提出了一种切合机械运动方案设计的功能求解模型FPAM模型.F-P-A-M机器功能求解模型是建立在机构系统设计基础上,适合于机器运动系统方案设计,有利于实现计算机辅助机械运动方案设计.F-P-A-M功能求解模型同样适合于机电一体化产品运动方案构思和设计.这一模型较好的解决了机械运动方案设计自动化、智能化问题,将机械产品创新设计与机构学紧密地结合了起来,具有广阔的应用前景.     

基于多色集合理论的模块化工业机器人组合建模研究

提出一种基于多色集合理论的模块化工业机器人组合建模研究方法,研究了模块化机器人的形式化方法,在多色集合理论的元素、统一颜色、个人颜色以及多色图等概念的基础下,建立了模块化工业机器人功能模型、方案元库和推理矩阵,实现了从产品初始功能需求到方案元表示的原始方案集的形式化推理过程。每一类的模块,都可以设计成为不同数值的尺寸和类型,这些不同类型和尺寸的模块构成一个模块库,基于多色集合理论建立的模块库易于形式化描述和推理,推动了方案创新和候选机构型的自动生成。     

基于产品功能特征模型的方案智能设计关键技术及应用研究

研究了基于产品功能特征模型(FCM)计算机辅助方案智能设计的实现技术，以仪表电子类产品为应用对象，建立了方案智能设计系统的结构模型，给出了FCM的定义和基于FCM的方案设计过程。针对功能模块组合方案优化问题的复杂性，研究了基于遗传算法的功能结构方案推理机模型的实现技术，结合仪表产品设计开发应用实例，验证了模型的有效性。     

针式打印机的打印引擎的输纸机构设计

对重要的计算机外部设备、典型的机电一体化产品———针式打印机进行了介绍,并描述了打印机的关键部分打印机引擎中的输纸机构的机构原理。介绍了一种针式打印机引擎的输纸机构的详细设计方案,包含输纸电机、输纸机构各个部分关键零件的设计和验算。     

自动化概念设计中机构功能的识别

对机构功能的计算机识别方式进行了研究和探讨,提出将机构功能划分为运动功能和功能质量两大部分,运动功能反映机构的运动特性,通过输入和输出构件的运动形式、运动轴线、运动方向和运动速率四个属性项目中的属性值对其进行全面描述,具有唯一性,是自动化概念设计中计算机推理的依据。功能质量反映机构的工作特性,是机构的一个属性值,用人类自然语言描述,在自动化概念设计中作为人类决策的依据。这机构功能的表达方式,计算机能够识别,而且符合人类设计思维,较好地解决了机械产品自动化概念设计中,机构功能难以识别的瓶颈问题。     

Theory and method of mechanism system design

Conceptual design is the most critical and creative phase of design. Recently, increasing attention has been directed to supporting conceptual-level computer aided creative design and its theories and methodologies. Specifically, for conceptual design of mechanical products, this paper presents a novel function solving model for mechanical product design and highlights the importance of systematic synthesis to achieve creative design. Then it builds a framework as a function-effect-process-action-mechanisms (FEPAM) mapping process, which enables creative design on the basis of conceiving different action schemes. After that, several key points are elaborated including 1) representing and decomposition methods of functions and motion behaviors; 2) action scheme representing method based on network plan techniques; and 3) variation and creation methods based on action scheme transformations.     

PRODUCT GENE REPRESENTATION AND ACQUISITION METHOD BASED ON POPULATION OF PRODUCT CASES

The representation and acquisition of a product gene is a crucial problem in product evolutionary design. A new methodology of product gene representation and acquisition from a population of product cases is proposed, and the methodology for product evolutionary design based on a population of product cases is realized. By properly classifying product cases according to its product species, the populations of product cases are divided and a model is established. Knowledge of the scheme design is extracted and formulated as the function base, principle base, and structure base, which are then combined to form a product gene. Subsequently, the product gene tree is created and represented by object-oriented method. Then combining this method with the evolutionary reasoning technology, an intelligent and automatic evolutionary scheme design of product based on the population of product cases is realized. This design method will be helpful in the processing of knowledge formulation, accumulation, and reuse, and in addressing the difficulty of acquiring design knowledge in traditional design. In addition, the disadvantages of manual case adaptation and update in case-based reasoning can be eliminated. Moreover, by optimizing the design scheme in multiple levels and aspects of product function, principle, and structure etc., the level of creativity in the scheme design can be improved.     

计算机辅助产品方案设计方法研究

方案设计一直是传统CAD系统的薄弱环节。通过对产品方案设计过程的研究,建立了产品的功能结构树和功能关系模型,通过引入“虚拟组件”的概念,采用功能结构与或图实现了产品功能到结构的映射,并利用基于实例的推理（CBR）技术,建立了基于实例的功能－结构整体映射方法,以加快结构方案设计进程。这些方法为计算机辅助产品方案设计的实现进行了有益的尝试。     

基于功能分析的垫片放置机构的设计

阐述了基于功能分析的机构设计方法和步骤,从产品功能出发,进行功能的描述与分解,功能求解,功能的评价和优化。并以锂电池套管机的垫片放置机构的设计为例,论述锂电池套管机垫片放置机构的设计过程,提出机构设计方案。     

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。     

电机驱动型广义机构概念设计知识库的建立方法和应用

在现代机构学及计算机辅助概念设计（ＣＡＣＤ）深入研究的前提下,探讨了广义机构的形成与发展,对广义机构进行了分类。剖析了现有的传统机构知识库的不足之处。在此基础上,建立电机驱动型广义机构概念设计知识库。对于优选出的机构类型,配以应用实例。本知识库在广义机构概念设计的过程中,能有效地辅助机械功能原理方案的拟定,进行广义机构型综合,有效地支持产品的创新设计。     

基于几何同伦分析的复杂机械产品多参数关联性能方案反演技术

复杂机械产品开发试验和产品样机运行记录数据是离散的,不能有效地完成产品性能方案设计,而连续的理论计算数据往往与实际测试数据误差较大。为了解决复杂机械产品性能方案设计中理论计算数据与实际测试数据误差较大的问题,依据理论计算数据和实际测试数据,建立多参数关联性能方案反演分析模型,采用数值与几何结合的分析方法,借助多参数关联的数值几何同伦反演技术,提出一种获得或逼近实际的连续参数数据的方案反演分析方法。利用多参数同伦两段修正技术抑制观测噪声,对性能方案反演分析结果进行修正,完成复杂机械产品多参数关联的性能方案设计。以宁波海天集团有限公司的HT××X3Y×系列注塑机产品注射时间性能方案反演分析为例,说明该方法在实际复杂机械产品性能方案设计中的应用,证明该方法的正确性、有效性与实用性。     

基于传动方案树的产品多方案评价

对于机械产品来说 ,同样的功能要求可以由不同的传动方案实现 ,而传动方案又是由若干个传动机构组合而成的。对于某个具体的传动方案 ,尽管在其由功能要求逐步生成的过程中可以依次优化选择每一个传动机构 ,但最终的整体传动方案未必是最优的。本文提出了发散式设计思路 ,即在由功能要求依次匹配机构时采用多个机构 ,每个机构将代表一个传动路线 ,这样最终可得到多个整体传动方案 ,再对这些传动方案进行综合评价 ,从中选择最好的。实例证明 ,本文所提出的设计思想是可行的 ,评价结果是可信的     

卷料冲片自动生产线机械系统"黑箱法"设计

运用系统功能原理设计方法和创新学理论,对卷料;中片生产线机械系统进行原理方案设计,确定机械工作原理,给出机械执行系统的结构原理图,对设计方案作出客观评价。     

计算机辅助机构选型的实现

将机构选型的初始要求划分成运动功能和功能质量两种类型,用规范化方法描述运动功能,用人类自然语言描述功能,在计算机辅助机构造型过程中,由计算机完成精确的推理过程,得到满足运动功能的机构解空间,由设计者根据知识库提供的机构功能质量评价知识,选择满足功率质量要求的机构解,完成模糊的推理过程,由此简化了计算机辅助机构造型的推理机制,实现了机构选型的自动化,解决了机械运动方案CAD中的一大难点,为运动方案CAD的实现奠定了良好的基础。