生长型设计中的复杂度设计策略

通过对生物进化复杂性与产品复杂度的对比,提出了生长型设计中的复杂度设计策略,定义了描述产品基因复杂性的分类指标,给出了描述产品基因单元自身约束复杂度的单元复杂度,以及描述进化设计每一阶段产品各组成单元总体复杂度的种群复杂度.应用信息熵,建立了定量评价产品复杂度的数学模型,给出了产品功能信息量、几何结构信息量、装配复杂度、制造复杂度的量化方法.最后,为实现生长过程中的自然选择,通过对产品基因的多级分解,提出了以复杂度为控制因素的产品组成单元的进化策略.     

生长型设计中的功能公差设计理论

在产品结构设计自动化技术基础上,研究生长型设计中公差进化设计的策略与原则,提出将产品功能要求转化成零部件之间的几何约束关系,并最终表达为对功能尺寸约束的功能公差设计理论。建立成本—公差敏感函数的数学模型,将产品设计、制造、使用以及技术折旧成本作为公差分配的控制约束,并在其中引入产品使用磨损模型,以经济学中的贴现率来表征技术折旧成本,以成本最低为目标函数,以合理的工艺能力指数、装配功能、装配质量作为约束条件,实现基于功能与成本的面向产品全生命周期的尺寸公差分配。最后,设计实例说明所提出的功能公差设计理论能够在生长型设计中成功应用。     

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。     

产品全生命周期设计环境评价系统的研究

给出了产品全生命周期设计环境评价系统中,目标范围的界定、数据清单的分析、环境影响的评价以及改进分析的具体方法,并针对环境评价过程中的产品环境属性数据库的建立,生命周期过程、子过程权重的确定以及环境影响因子的确定,提出了有效的解决方法,并依此开发了一套环境评价的软件系统。最后用一实例来证明所提方法的正确性。     

改进的Alopex算法在公差分配优化设计中的应用

合理的公差分配是降低生产成本和保证产品性能的关键.首先将混沌算法引入到Alopex算法的初始化过程,然后基于群体差异度对退火温度进行了改进,提出了改进的Alopex算法.其次,尝试将所提出的算法用于求解公差分配优化问题.最后将改进的Alopex算法与遗传算法在铰链装配组件的公差设计问题上进行了性能比较,优化结果表明了改进的Alopex算法的有效性.     

基于损伤容限设计的疲劳裂纹扩展寿命估算

从损伤容限设计概念出发,以断裂力学理论为基础,在承认零构件内具有初始缺陷的基础上,应用著名的Par-is裂纹扩展速率公式,以对1020冷轧薄钢板在承受单轴恒幅循环载荷下的寿命次数的估算为例,介绍了一种简单实用的疲劳寿命估算方法,从而为技术人员在进行含裂纹件的疲劳裂纹扩展寿命计算中提供一定的理论依据。     

公差可行稳健设计及其评价方法研究

公差可行稳健设计对于提高产品的质量起着重要的作用。在公差可行稳健模型的基础上,提出基于两步法和直接优化法的公差可行稳健设计法,针对约束函数为线性函数和非线性函数,采用基于重点抽样方法(MPP)进行装配成功率的估算,实现了对公差可行稳健性的评价。最后用实例进行验证。     

绿色设计与面向成本的设计

绿色设计是生产绿色产品的基础,它通过生命周期评价（LCA—Life Cycle Assessment）方法从产品生命周期的角度降低产品对环境的影响;面向成本的设计是从设计的角度降低全生命周期成本（LCC—Life Cycle Cost）的设计方法。通过分析两者的关系可以发现它们在绿色性和LCC方面有互补性,即在DFC中应用LCA方法提高产品的绿色性;在绿色设计中采用LCC方法可以降低绿色产品的成本。     

试论公差原则在机械设计中的应用

主要讨论了机械设计中不同公差原则的应用问题.指出根据零件的不同功能要求,选择最适合的公差原则,以利于取得最佳的技术、经济效果.     

机械产品生长型设计过程的研究

产品概念设计自动化已成为机械设计领域研究的重点.首先引入了广义定位原理和功能表面的概念,而后将实际零部件中表现产品形状、结构的特定表面抽象为功能模式,支持概念结构生成;将生物生长的机理用于产品设计过程,通过功能表面的分解重构进行产品概念设计;给出了功能原型和原理库的数学表达.通过工程实例,验证了上述理论的有效性和实用性.     

Dimensional and geometrical tolerance balancing in concurrent design

In conventional design, tolerancing is divided into two separated sequential stages, i.e., product tolerancing and process tolerancing. In product tolerancing stage, the assembly functional tolerances are allocated to BP component tolerances. In the process tolerancing stage, the obtained BP tolerances are further allocated to the process tolerances in terms of the given process planning. As a result, tolerance design often results in conflict and redesign. An optimal design methodology for both dimensional and geometrical tolerances (DGTs) is presented and validated in a concurrent design environment. We directly allocate the required functional assembly DGTs to the pertinent process DGTs by using the given process planning of the related components. Geometrical tolerances are treated as the equivalent bilateral dimensional tolerances or the additional tolerance constraints according to their functional roles and engineering semantics in manufacturing. When the process sequences of the related components have been determined in the assembly structure design stage, we formulate the concurrent tolerance chains to express the relations between the assembly DGTs and the related component process DGTs by using the integrated tolerance charts. Concurrent tolerancing which simultaneously optimizes the process tolerance based on the constraints of concurrent DGTs and the process accuracy is implemented by a linear programming approach. In the optimization model the objective is to maximize the total weight process DGTs while weight factor is used to evaluate the different manufacturing costs between different means of manufacturing operations corresponding to the same tolerance value. Economical tolerance bounds of related operations are given as constraints. Finally, an example is included to demonstrate the proposed methodology.     

基于生长型设计的产品反求

当前的反求工程研究大多集中于三维重构和快速成型方面,而针对产品的反求设计理论与系统研究较少.文中引入了产品功能结构分解重构原理与广义定位原理的生长型设计理论,在此基础上开发了支持后续创新设计的产品反求系统.从已有产品的实体模型出发,应用生长型设计理论对产品设计过程进行回溯,将产品分解为由功能元组成的功能原型,然后通过功能元之间的耦合作用实现对需求原型的反求,支持基于产品功能结构进行的产品结构方案的创新设计.     

微器件概念设计中的功能设计

介绍了微器件概念设计中的功能设计方法及建模技术,在基于功能-效应-原理解的微器件概念设计模型框架下,对微器件的功能建模从功能定义、功能分解、功能结构图建立等方面进行了阐述,并建立了微器件功能模型.该模型既适用于新器件的创新设计,也适用于已有产品的变型设计,它是微器件概念设计求解问题的基础.     

面向可持续性创新的功能设计理论研究与实现

在中国国家自然科学基金资助项目《面向模糊前端(FFE)的机械产品创新设想产生系统化方法研究》、中国国家高技术研究发展计划(863计划)项目《面向原始创新的模糊前端及概念设计系统化方法研究》,以及河北省自然科学基金资助项目《面向产品创新的功能设计方法研究》支持下,针对“面向可持续性创新的功能设计”所涉及问题开展理论研究与工程研发,归纳报告功能设计的基础理论、实现方法、支持工具和工程应用的研究进展。 针对不同的功能理解导致的功能认知、功能建模不一致问题,定义功能和流的内涵,建立相应的数学模型,提出3种功能表达范式,建立由操作集、流集和属性集组成的标准功能集,以支持功能的重用、共享和交流。     

考虑质量分布的容差设计准则修正

结合产品的质量概率分布,对现存客差设计方法的应用进行了阐述.同时,修正了客差设计的准则,结合产品的质量分布得到新的准则:基于产品的设计客差,直接的社会损失不能大于企业遭受的损失.同时建议政府能对主动承担容差损失的企业给予扶持,这样才能使整体损失最小,并通过一个实例阐明了该方法的应用.     

生长型设计中公差进化设计方法研究

为实现生长型设计中尺寸链及形位公差项目的自动生成,在产品结构设计自动化技术基础上,研究生长型设计中公差进化设计的策略与原则。指出生长型设计中紧随结构的自顶向下、不断进化,公差进化设计模型也呈现为一种层次式结构;同时由于功能表面及其名义特征所具有的承载功能及几何信息的特点,可作为公差进化演绎的单元载体;在此基础上建立公差进化设计的基本过程模型。提出产品结构进化设计中,构建基于功能表面的装配网络以及基于名义特征的约束网络的双层装配约束网络的基本方法,给出辅助公差进化设计的公差断言;在此基础上,给出基于双层装配约束网络及公差断言的尺寸链及形位公差进化设计的基本过程。以活塞精镗销孔夹具的公差设计为例,说明所提出的公差进化设计方法在生长型设计中的成功应用。     

试论机械设计中的一般公差问题

对于机器零件在功能上无特殊要求的要素,设计中可选择一般公差,既简化设计制造,又降低生产成本,提高产品互换性。     

基于灰色理论的产品寿命预测研究

为了向产品生命周期设计提供寿命信息,在基于特征的产品全生命周期设计集成信息模型的基础上,提出利用灰色GM（1,1）模型对少量已有同类产品的寿命数据进行预测,扩充样本量,由灰色关联度分析得出其最符合的分布类型,由此预测与产品生命周期设计相关的寿命指标值。同时,在VC＋＋6．0环境下,开发了产品寿命预测模块,并给出了应用实例。     

有色金属超声珩磨装置结构设计方案可拓模糊评价方法

为评价有色金属超声珩磨装置结构设计方案,从系统谐振性、结构功能性、实用性、耐用度和经济性等五个方面建立评价指标,首先利用改进后的可拓关联函数求得各设计方案指标的关联函数值,然后用模糊层次分析法求得各指标权重系数,通过计算获得评价结果,最后通过实例验证了该方法的可行性.     

产品设计理论与方法的发展趋向及产品的现代设计

产品的设计是产品质量的"灵魂",产品设计对产品质量有着十分重要的影响,除了对产品质量影响之外,对产品的制造成本、产品的生产周期、产品的环境,以及产品的售后服务等都会产生重要的影响.当今人类社会已进入知识经济时代,产品的设计理论与方法随着时代的发展也会发生相应的重大变化.目前,产品的设计已从传统设计模式转向现代设计模式,...