基于质量功能展开、发明问题解决理论和仿生学的产品创新设计

为了提高产品创新设计效率，提出一种基于质量功能展开（QFD）、发明问题解决理论（TRIZ）和仿生学的产品创新设计过程模型。首先，根据客户需求利用QFD理论构建产品质量屋，结合TRIZ的矛盾冲突理论将负相关技术特性映射到对应的发明原理，综合考虑发明原理三大准则筛选出合适的发明原理；然后，搜索基于发明原理的生物实例库获得多个生物实例，分别计算其与设计目标之间的功能流相似度并将相似度值最高的作为仿生原型；最后基于建立好的生物系统数据库、产品系统数据库和协同中间件数据库，利用协同中间件进行跨领域多层次协同映射，得到产品仿生设计方案。利用上述过程模型对风扇叶片进行创新设计，并结合FLUENT软件进行数值模拟，结果表明风扇叶片在提高风量和降低噪声性能上得到了一定的改善，验证了所建立设计模型的可行性与有效性。     

柴油机机体与油底壳组合瞬态响应有限元分析

采用ANSYS有限元分析软件建立了495型柴油机机体和油底壳组合的有限元模型,对机体施加缸内压力,活塞侧向力以及主轴承力,并进行了有限元瞬态响应计算,得出机体的一个工作循环的表面振动速度响应,结果发现在机体曲轴箱中部对应于第三、第四轴承处振动最大,计算结果为改进机体结构、降低振动噪声提供了依据。     

CFD辅助发动机进气管的研究

用逆向工程技术建立了LJ276QE型汽油机的进气管气道的三维模型,而后由CFD软件FLUENT计算该进气流场,并结合应用发动机进气的谐振效应优化了进气流场,改进设计了原进气管的结构。CFD计算结果表明,发动机进气的温度和湍流强度均有了明显的提升,进气系统得到了改良。     

用户需求映射网络生物文本的创新设计方法

仿生创新设计是指通过提取自然界中的生物信息来进行产品的创新设计，具有广阔的应用前景。传统的仿生创新设计方法大多基于少量生物信息，难以对大量生物信息进行高效的资源检索，且会因受到设计人员思维及相关专业知识的局限而难以产生富有创新性的设计方案。为解决上述问题，需提出一种基于网络环境中大量生物文本的集成式创新设计方法，以辅助设计人员进行仿生创新设计。基于此，提出一种通过用户需求映射网络生物文本来获取多学科需求、多映射目标设计方案的创新设计方法。首先，基于神经网络模型提取网络生物文本中的知识并存入数据库；然后，根据提出的多学科需求映射方法得到产品设计的关键词，并用模糊映射方法将产品设计的关键词映射到网络生物文本中，由网络生物文本得到工程设计解；最后，根据上述方法编写程序及设计相应的用户界面，并以管式空气加热器的创新设计为例来验证所提出的方法的可行性。结果表明优化后管式空气加热器的加热效果明显提升，说明所提出的方法可以较好地解决传统仿生创新设计中生物文本信息少、设计人员受自身思维限制且缺乏跨学科专业知识以及生成的产品方案不理想等关键问题，可有效地辅助设计人员完成产品的仿生创新设计。     

柴油机机体模态分析与结构改进

为降低机体的表面结构振动和噪声辐射,采用ANSYS有限元分析软件建立了495型柴油机机体的有限元模型,对其进行自由模态分析,并对机体进行了试验模态分析。通过有限元结果和试验结果比较,验证了计算模型的准确性。根据模态分析结果,得出机体的固有振动特性。在该模型的基础上,增加了梯形加强板结构,使其固定于机体油底壳法兰底部。计算结果表明,铝制加强板能提高机体裙部刚度,抑制机体裙部的开合振动,有效地提高机体的固有频率。