机械运动方案设计的状态空间方法

提出了机械运动方案设计的状态空间方法,以基本变换单元为基础,建立了运动变换状态方程,提取了输入与输出特征矢量、运动传递函数与特征值,讨论了对偶矢量、状态变换矩阵及状态空间的性质,得到状态空间中运动变换特征矢量的运算规则,实现了把串联机械系统的运动方案设计问题转化为输入输出运动特征矢量在状态空间中的单环路径规划问题,通过状态空间中不同对偶点的连接方式可以获得相应的运动方案设计可行解,为机械运动方案设计提供一种新的有效方法。     

基于状态空间方法的机械运动方案设计的综合求解及算法实现

依据机械运动方案设计的状态空间理论,实现了把串联机械系统的运动方案设计问题转化为对偶矢量的分解,进而转化为状态矩阵的分解,通过组合状态矩阵对应的基本变换单元获得相应的运动方案设计可行解。在此基础上,建立了方案设计的知识库,并转换为相应的数据结构,提出了求解过程中运动的类型方向、变换特征分解及综合求解算法。最后,通过一个设计实例验证了状态空间方法的有效性。     

数控机床总体方案的创新设计

本文首先从适应市场竞争对机床产品创新的需求,FMS对开发全新形式系统适应型机床的需求及并联原理数控机床应用等三个方面,讨论了机床总体设计方法需要变革的迫切性。同时介绍了一种新型机床运动功能方案设计方法,包括以刀具、工件信息为输入的机床运动方案创成式设计,基于基本运动功能方案的变异式设计,并联驱动置换设计。然后,从运动功能分配,结构布局设计,总体结构方案模型设计,总体方案概略尺寸设计,总体结构刚度及精度分配,总体结构方案综合评价等方面论述了数控机床总体结构方案设计方法。最后介绍了上述方法的应用实例。     

面向五轴数控机床的可视化方案设计

五轴数控机床是1种具有战略地位的加工设备,其功能和成本很大程度上决定于机床的方案设计.采用可视化设计的方法对五轴机床实施方案设计.在简要介绍方案设计和可视化设计概念的基础上,详细叙述了基于ADAMS的可视化方案设计流程,包括机床运动方案及结构布局的初步确定、针对各方案进行运动模拟和对选定的方案进一步参数化仿真等内容.最后,以开发某五轴加工中心为例,按照所提流程进行了可视化方案设计研究,提出了龙门式、立式等3种运动方案和布局,并在运动仿真及优缺点对比分析的基础上,选定龙门式结构为最终的设计方案.     

齿轮传动方案数字化设计的研究

建立齿轮传动方案设计的知识单元,提取知识单元的运动、动力以及结构属性,依据机械运动方案设计的状态空间理论,将知识单元的运动及动力属性转换为特征矢量,从而使齿轮传动方案求解转换为矩阵计算,并将知识单元动力属性与三维参数化模型相关联,通过知识单元参数化模型的配合实现传动方案的可视化.建立齿轮传动方案的知识单元库并转换为相应的数据结构,在知识单元的串并联组合基础之上,实现知识单元混联组合的方案求解.运用VS开发工具开发齿轮传动方案设计模块,输出满足用户需求的齿轮传动方案三维模型以及方案相关详细信息.     

基于状态空间方法的机械运动方案设计的理论基础

为解决机械运动方案的设计问题,提出了机械运动方案设计的状态空间方法,以基本变换单元为功能载体,构建了状态特征矢量,并推导获得了状态方程;提取了状态矩阵内非零元素的运动特征值,讨论了对偶矢量及状态空间的相关性质,得到了状态空间中运动变换特征矢量的运算规则,为应用状态空间方法实现方案设计的可计算自动求解提供了理论基础。     

基于语义元的设计方案形式化与重用方法研究

设计方案重用一直是方案设计领域中的难题,主要原因在于计算机不擅长处理方案设计过程中的抽象信息和无法实现设计方案的形式化表达。针对上述问题,在分析了大量设计语义后建立了设计语义元表,并通过语义元之间的挂靠操作实现了抽象设计语义的具体化表达。在此基础上,通过建立方案树与/或关系运算规则实现了方案设计过程的形式化和设计结果的形式化。由于形式化的方案设计结果不仅表达了方案设计的原理解,而且隐含了方案设计的过程信息,因此较好地实现了对已有设计方案的多层次重用。上述理论和方法已经在DDMS(Draw-ing,design and management system)系统中实现。     

球齿轮磨齿机床布局方案设计

渐开线球齿轮是一种能够实现空间姿态全方位调整的新型机构,在机械传动等领域具有广阔的应用前景。在分析球齿轮成形磨削工作原理的基础上,研究了磨齿机床对运动自由度的要求,设计了功能方案和多种机床布局,经过分析、比较后确定采用“卧式双轴工作台式”结构布局,具有工艺性好、床身刚度高、受热变形小、抗振性好等优点;在此基础上,对该方案进行了虚拟样机建模分析和加工原理运动仿真,结果表明这种布局能够实现球齿轮磨削加工的预定要求,为下一步研制实用的专用磨齿机床提供指导。     

机械传动原理方案设计目录及智能设计平台的研究

探讨了机械传动原理方案设计目录的开发以及基于设计目录的机械传动原理方案智能设计平台的研究。提出了“三级递进式”的机械传动原理方案设计目录结构形式，并以设计目录的研制和系统化设计法为基础，研制了一个智能化设计平台。本平台能够自动生成并选择最优的机械传动的原理方案，在实际的应用中取得了很好的效果。     

基于能量交互模型的机械系统原理方案设计

在分析机械系统能量行为的基础上，建立了机械系统能量交互模型，并导出其原理方案设计模型，从而将系统原理方案设计转换为系统能量函数关系的求解问题；提出了能量函数表达系统原理的方法，运用键合图法对系统和元件的能量函数建模；研究了单输入单输出机械系统的原理方案设计，给出了基于方案树搜索的求解策略。     

数控车床结构布局形态方案创成研究

研究了概念设计阶段机床结构布局形态方案的创成式设计方法。依据所建立的机床形状创成模型，通过解析方法创成出所有可能的机床运动功能方案，然后基于机床运动单元与结构单元之间的关系模型，由机床的运动功能方案创成出机床结构布局形态方案。通过数控车床结构布局形态方案创成，证明本创成式设计方法对概念设计阶段机床总体结构方案的创新性设计且有指导意义．     

扑翼滑翔UUV概念设计与研究

将水下仿生扑翼推进技术与水下滑翔技术相结合,提出了新型扑翼滑翔UUV的概念,描述了其工作过程及性能要求;在此基础上,从仿生学的角度出发,对扑翼滑翔UUV总体布局、外形、扑翼推进器、滑翔控制系统、舵机结构、控制通信系统等进行了系统的设计;最后,应用MATLAB软件对所设计扑翼滑翔UUV在扑翼工作状态及滑翔工作状态的运动性能进行了仿真,结果表明,所设计UUV基本能够满足所设计的性能要求。为扑翼滑翔UUV的进一步研究提供了重要参考。     

计算机辅助概念设计研究现状和发展趋势

指出产品概念设计包含设计功能、原理、形状、布局和结构设计等内容,阐明计算机辅助概念设计的内涵。从工程设计、工业设计、人工智能和新技术４个角度探讨目前国内外该领域的研究发展现状,结合现代产品设计模式的发展方向,指出ＣＡＣＤ以设计创新和建模技术为核心的六大关键技术,以及ＣＡＣＤ的发展趋势。     

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。     

飞机升降舵六杆机构优化设计

对飞机主机械操纵体系中的典型六杆非线性机构进行了分析和研究,建立了六杆机构的几何运动方程,提出了依据非线性设计曲线确定机构各组成构件几何参数的最小二乘优化方法,并通过算例,验证了优化模型的合理与算法的可靠、高效。     

结构与公差同步设计的产品概念设计优化

为保证概念结构设计的可行性与经济性,提出了将公差设计研究提前到概念设计阶段的思想,并研究了其中的关键技术。首先基于一种结构不断生长的独特设计思路,建立了结构与公差同步设计的过程模型和相应的公差表示模型;然后研究了在设计过程中自动生成局部尺寸链和全局尺寸链的方法,给出了公差同步设计,并根据设计结果提出了概念设计优化的整体框架,实现了基于公差的概念设计优化;最后以活塞夹具设计为例,验证了本方法的有效性。     

基于网络白板的概念设计系统研究

建立了一个基于网络白板的概念设计系统。该系统结合集中式和分布式的特点，采用B／S框架结构，为不同地理位置、不同学科的设计人员提供一个实时协同工作环境，以便共同完成概念设计阶段的活动和任务，能获取、共享及重用概念设计数据，有助于设计人员在设计早期进行创新思维。