基于多重耦合聚类的复杂产品多变量联设计模型分解

为了提高复杂产品设计模型分解后的聚合度,提高复杂产品优化设计效率,提出一种基于多重耦合聚类的复杂产品多变量关联设计模型分解方法.基于敏感度计算和耦合特性分析,建立表征设计模型中设计变量与设计函数耦合关联、设计变量耦合关联、设计函数耦合关联等多重耦合强弱的综合耦合度矩阵.然后通过综合耦合度矩阵降维和耦合二元树构建,实现耦合度大的变量函数初步聚类;通过二元树分支间耦合度比较,实现变量函数集聚类.最后以二元树分支为可选分割点,以分解后模型聚合度最高为目标实现设计模型分解.以大型空分装备中填料设计模型分解和透平膨胀机设计模型分解为例验证了方法的有效性.     

基于质量屋的产品设计过程

分析了传统的质量屋设计过程存在的问题，提出了一个基于质量屋的产品设计的修正模型，并在充分考虑工程特性相关性对工程特性目标值和开发成本影响的基础上，以工程特性计划改进率变化范围和开发成本约束函数，建立了一个基于质量屋的优化决策模型，该模型能充分利用质量屋中各部分的信息，权衡并优化质量屋中存在的各种矛盾和冲突，确定各个工程特性的目标值改进率，使所设计的产品在有限的资源约束下能最大限度地满足顾客要求，实例研究表明，该模型有效的，可行的。     

基于虚拟样机环境下的复杂产品协同设计

在对虚拟样机环境下复杂产品协同设计主要内容进行概述的基础上,针对多领域协同设计问题,采用广义约束网络方法建立参数协调模型,并抽象出各个领域之间的耦合关系模型,根据全局灵敏度方程GSE(Global Sensitivity Equations),对其进行分析提出相关策略,减少产品的设计迭代和返工次数.     

基于系统论的并行协同设计方法研究

针对复杂产品开发的特点,提出了并行协同设计方法。首先,基于系统论给出了并行协同设计的总体框架,提出产品的设计包括时间维的并行设计和空间维的协同设计;然后,研究了基于约束网络的并行协同模型的表示方法,提出了一致性检验算法以确定参数的区间,给出了多学科设计优化方法;最后,通过设计实例验证了本文方法的有效性。     

分布式并行驱动环境下的参数化协同设计过程研究

为解决复杂产品设计过程中信息交互冗余、集中串行求解效率低的问题,在深入研究复杂产品任务分解机理和网络化协同设计通讯机制的基础上,提出了一种基于Message信息模块的分布式并行驱动求解的协同设计方法。分析了网络空间、时序的异构机理和多用户动态数据的提交方法,构建了基于MCSSMW的面向多用户的参数化协同设计过程模型。结合大型复杂铸造起重机结构相似度高的特点,利用参数化设计技术,开发了面向多用户的铸造起重机参数化协同设计系统。以小车架设计过程为例验证了所提方法的有效性。     

基于虚拟约束关系的机械产品设计缺陷推理模型与方法研究

机械产品零部件的设计缺陷是影响机械产品质量、可靠性与安全性的重要因素。将没有完成设计的机械产品零部件作为虚拟零件,通过机械产品零部件之间的装配约束关系构建约束树,并将虚拟零件注入到约束树中,将节点的可信度作为评价节点设计参数可靠性的依据,依据约束树建立设计缺陷推理模型,将约束树中的子节点作为父节点推理的前提条件,从叶节点开始沿着约束树的节点自底向上逐层推理。当虚拟零件的设计工作完成后,其设计参数的变动会破坏约束树原始的约束关系,约束树中节点的推理值的大小反映了原始约束关系被破坏的程度,依据约束树中各节点的推理值来确定需修正设计参数的零件,通过节点设计缺陷的传递因子来反映装配体零部件之间设计缺陷传递的规律,通过分析1TP+3TPS并联机构的设计缺陷推理结果,验证了该方法能有效辨识机械产品中存在的设计缺陷。     

支持概念设计的分布式协同设计环境的研究

一个复杂产品的概念设计往往需要多学科领域专家之间的协同。基于黑板模型 ,本文提出了一个分布式模块化协同设计框架结构。首先分别介绍了支持该框架结构的几个关键技术 ,即产品信息共享模型、设计问题的分布式构模方法以及基于约束的冲突检测方法。然后利用这些框架支持技术以及网络使能技术开发了一个分布式模块化协同设计环境 DCMDE,能有效地支持不同地理位置、不同学科的设计人员进行机械产品的协同概念设计。一个齿轮箱协同方案设计实例显示了系统的有效性     

基于公理设计的产品功能架构设计过程研究

针对产品开发设计流程需求-功能映射过程不完善，映射内容不精准进行改进，设计产品功能架构。以公理设计框架为指导，利用Kano模型和QFD分析客户需求，转化为产品技术特性，建立客户需求-技术特性一级质量屋，生成技术特性设计结构矩阵，完善一级质量屋；确定功能意图，特化概念，以技术特性为依据，利用公理设计进行功能分析，得出架构功能元素，建立技术特性-功能要求二级质量屋；根据设计矩阵建立功能要求-设计参数三级质量屋，生成功能设计结构矩阵，完善二级质量屋，构建QFD-AD-DSM集成模型，根据集成模型构建并拓展产品功能架构。以小型无人机停泊舱的架构设计为例，验证了设计过程的有效性。     

基于依赖关系的产品协同设计单主体任务排序研究

针对产品协同设计环境下"人员-任务-资源"复杂交叉难以协调且排序标准单一的问题,基于协调理论中的依赖分析方法对产品协同设计业务规则及任务-资源依赖关系进行了逻辑分类,提出了基于改进禁忌算法的复杂协同设计环境下单主体任务协调模型。该模型能有效给出单个主体协同设计任务的最优排序并能将具有相同依赖关系的活动趋向归类。该模型所得结果与LEKIN中的WSPT启发式算法运算结果的对比验证了该排序方法的有效性和正确性。     

面向质量目标的再制造复杂机械产品装配分组优化配置方法

为提高再制造机械装配精度和装配质量稳定性,提出一种面向再制造质量目标的复杂机械产品装配分组优化配置方法。分析复杂机械再制造装配生产的特点,建立面向再制造质量目标的复杂机械产品分组优化配置方法总体架构;在质量公差精度分级和极值法尺寸链约束的基础上,结合质量损失-公差函数和装配成本函数,在保证质量和成本最小化的目标下,构建面向再制造质量目标的复杂机械产品装配分组优化约束函数,并给出基于模拟退火遗传算法的模型运算过程,求解出动态规划优化配置方案,规范化标准化装配过程,减少再制造装配过程不确定性,确保再制造产品质量;通过某再制造发动机装配过程实例验证该方法的可行性和有效性,为提高复杂机械产品再制造装配质量提供一种切实可行的解决方案。     

基于信噪比多元质量损失和制造成本的并行公差设计

质量损失是由于产品的功能波动所造成的,损失大小可由质量函数确定。在无量纲“标准化”多元质量损失函数的基础上,采用信噪比衡量各质量指标的波动,建立一般情形下的基于信噪比的多元质量损失模型,并把它表示成多个相关装配尺寸产品的工序公差函数。利用成本-公差函数和产品质量损失函数,给出基于产品最低制造成本和多个相关装配尺寸产品质量损失的并行公差设计优化模型,实现公差的并行设计,最后通过工程实例验证所提出的方法。     

公差稳健优化设计的研究

为了解决产品加工成本与质量稳健的协调性问题,提出了一种新的公差稳健优化设计数学模型.依据公差稳健设计的思想,考虑产品质量的模糊性,以封闭环误差分布概率密度函数的方差和优质品概率之比为设计目标,建立了公差优化设计产品质量稳健性损失成本目标函数,并研究了优质品率和封闭环误差分布方差的确定方法.以加工成本和产品质量稳健性损失成本为目标,以模糊装配可靠度、可取公差极限范围为约束条件,建立了公差多目标优化数学模型.举例说明了文中所述的公差稳健优化设计方法的应用,采用遗传算法实现了公差的多目标优化设计.实例表明,该方法能够协调零件的加工成本和产品质量的稳健性损失成本,使优化指标的综合性能最佳.     

面向机械产品设计的多层次规划研究

在总结和分析与产品设计规划相关研究成果的基础上,提出了多层次(3L/8D)产品设计规划理论方法,即从设计战略、设计业务、设计质量检验三个层面(3L)对产品设计进行全面规划,具体包括:设计环境、设计思想、设计目标、设计内容、设计方法、设计过程、设计的潜在问题分析和设计质量评价等八个环节(8D),以提高设计效率和设计的成功率.详细论述了产品设计规划各阶段的决策模型及具体的规划方法,并以某压缩机转子振动实验台为对象,进行了实例研究,初步建立了该多层次设计规划的理论框架.     

Internet环境下机械结构系统的分布式全局协调优化

许多大型复杂结构系统的分结构是由异地分布的设计单位分别进行有限元分析与优化设计的，这样组合起来的结构系统并不能得到真正的优化。研发了通过Internet实现异地分布式结构系统全局协调优化设计的技术。给出了其实现途径、实用软件系统和应用算例。     

基于随机模型的动车组制动模块稳健优化设计

针对目前产品优化设计中未考虑设计变量随机性和灵敏度指数对产品质量特性的影响及优化求解效率低等问题,提出一种综合考虑灵敏度指数与质量损失函数的稳健优化设计方法。通过假设设计变量的分布类型,得到设计变量的概率分布特征,将设计变量对产品质量特性的灵敏度指数与质量损失函数加权整合,并以此作为优化目标,以设计变量的容差作为约束条件,构建随机稳健优化模型。通过扩大种群数目、改进控制参数及增加惩罚因子的方法对遗传算法进行改进,结合改进的遗传算法对优化模型进行求解,得到优化模型的全局稳健最优解。以某动车组制动模块为例,采用给出的方法对其进行稳健优化设计,验证该方法的有效性与合理性。优化结果表明,该方法能够实现动车组制动模块的稳健优化设计,提高了制动模块的抗干扰能力。     

基于任务结构的产品设计知识模型研究

在对产品设计知识应用特征分析的基础上,研究了支持设计知识建模的任务结构模型及建议－评估－修改方法,和支持标准型、变型及系列产品设计知识的统一产品设计任务分解结构（用树状与或图表示）。提出了4层结构的产品设计知识模型,实现了多种知识表示方法下复杂产品设计知识的分层与分类表示。为解决设计知识获取问题,设计了产品设计知识获取工作表,对设计知识进行了规范说明和瓶颈分析。最后,建立了路面摊铺机设计知识模型。     

双离合器式自动变速器传动系统的建模及换挡特性

分析双离合器式自动变速器(DCT)换挡过程中离合器的工作特性,建立换挡过程中的动力学模型。基于发动机的试验数据,利用神经网络建立发动机的数值模型。依据整车的各项参数,制定变速器的换挡规律,在此基础上提出各挡同步器的接合规律,制定变速器换挡及同步器接合的控制逻辑。基于Matlab/Simulink/Stateflow软件平台,建立DCT传动系统的仿真模型,依据仿真模型对车辆换挡过程的动态性能进行仿真。利用正交试验设计方法,分析换挡过程中离合器接合时刻及转矩变化对换挡品质的影响,提出实车试验优化换挡品质的方法。     

基于产品结构树的制造质量信息分类研究

制造质量信息是支持并行设计决策所需的产品生命周期信息的重要组成部分,制造过程中与设计决策相关的质量信息的获取、表示、处理、利用等研究对设计者进行决策具有重要作用。针对现有质量信息分类方法在信息有效集成、设计者容易提取所需信息等方面不足,本文提出基于产品结构树的制造质量信息分类方法,将其分为产品类、装配件类、零件类,每一类又可分为关系类和数据类,并给出基于产品结构树的制造质量信息分类模型。     

基于粗糙集的数控机床精度设计质量特性反向映射研究

为提高数控机床的加工精度,必须对精度设计质量特性(Quality characteristics,QCs)进行分析和评估。数控机床的精度设计是多因素、多QCs要求的复杂工程优化问题,且各QCs需要满足特定的技术标准。针对数控机床的加工精度要求,识别出影响精度设计QCs的重要质量要素(Quality factors,QFs)。在此基础上,提出基于粗糙集(Rough set,RS)和质量功能配置(Quality function deployment,QFD)中质量屋(House of quality,HoQ)的反向映射模型。运用RS理论简化和提取满足加工质量要求的QFs,并提出应用近似精确粗糙数确定QFs的权重。通过构建精度设计的反向映射模型,实现主要QFs和精度设计QCs之间的转换,确定各精度设计QCs的重要度,帮助产品设计人员完成设计目标。以加工中心为例,验证该模型的实用性。     

级进模结构CAD系统装配模型的研究

装配设计是级进模结构ＣＡＤ系统的核心。模具结构的装配设计方法影响到级进模结构设计的速度。提出并实现了基于散列索引二叉树的装配模型，该模型可有铲地描述零件间的装配约束关系，为模具标准鸨自动装配设计提供了基础。