基于能量转换的机械产品概念设计自动化研究与实现

提出了能量链原理，从设计本质的层面上指出，机械产品创新设计求解的本质过程即是选择合适的能量转换原理及确定支持相应能量转换的结构方案的过程。在广义定位原理与能量链原理的基础上，建立了相应的概念设计产品信息模型，构建了支持能量转换推理的机械产品概念设计过程模型以及支持功能结构自动映射过程的概念零件编码体系。介绍了基于该原理开发的概念设计CAD软件系统——DARFAD。     

模块化功能部件的概念模型及其应用

讨论了模块化功能部件的基本概念以及功能一结构映射的原理，建立了机械产品功能的层次等级结构和产品装配树的结构模型，并该该模型应用于机械设备的开发中。     

复合功能原理方案特征建模及其求解过程研究

研制了驱动、传动和分离等典型功能原理方案解的知识库，建立了复合功能产品原理解的特征模型，提出了复合功能原理求解的通用进`生平注解和接口匹配并行的策略，进而提出原理解接口特征的嵌套结构及其匹配进程，开发了一个复合功能产品原理方案求解的计算机支持平台，进行了实例验证。     

复合功能产品概念设计循环求解过程及其实现

复合功能产品概念设计过程中,辅助功能的生成和求解往往伴随着目的功能的求解及其解的完善过程逐步得以实现;基于这一实际情况,提出了一种产品功能、效应、作用原理和结构方案循环交叉求解的计算机辅助概念设计进程模型,这一模型包含分解映射、求解映射和衍生映射3种映射模式和12种映射关系。分析了单一功能与复合功能各自求解进程,研究了接口表达、匹配及功能推理等循环求解关键实现技术,开发了一个面向复合功能产品的概念设计自动化原型系统,以硬币分离机的概念设计为例进行了验证。     

基于TRIZ及功能类比的产品概念设计创新*

介绍了类比源设计与功能类比作用原理,从两者作用原理及发明问题求解理论(Theory of inventive problem solving,TRIZ)的相关性描述得到启发,提出基于TRIZ的类比源设计求解过程模型。首先,借助于所建立的产品功能结构模型,找出用户需求与产品各功能之间的关联性。其次,将用户需求权重值赋予相关的产品各分功能,从而得到产品功能相似度矩阵,再利用Matlab工具对该矩阵进行标准化,这有利于类比源设计与待设计问题之间相关性的定量化表示。最后,构建出一种基于TRIZ及功能类比的概念设计过程模型。以紫外光油烟净化机为例,对其功能类比源设计的功能相似度进行分析,并利用有效价值分析法对所获得的功能原理解方案进行评价,验证了所构建模型的正确性。     

基于功能表面的概念设计产品模型研究

为解决功能向结构映射存在的多解性、不确定性等问题，引入功能表面作为功能到结构映射的媒介。在描述功能表面和产品功能模型的基础上，构建了一种机械产品概念设计产品模型（功能-功能表面-结构），实现了功能到结构的稳定映射关系。该模型可用于开发计算机辅助设计工具来支持机械产品概念设计过程，实例验证了该产品模型的有效性。     

模块化功能部件的概念模型及其应用

讨论了模块化功能部件的基本概念以及功能—结构映射的原理 ,建立了机械产品功能的层次等级结构和产品装配树的结构模型 ,并将该模型应用于机械设备的开发中。     

机电一体化产品的基本特征及其功能求解模型

阐述了机电一体化产品的基本特征、基本组成和机电一体化产品的核心子系统,提出了机电一体化产品功能求解模型,研究了功能原理和工艺动作过程的构思、工艺动作过程分解和实现工艺动作的广义执行机构解等一系列关键问题.     

基于功能基的产品概念设计模型研究

阐述了用于产品功能建模的功能基；描述了基本功能基的产品功能模型及元功能、功能对象等的表示方法；建立了元功能层、功能对象层、行为层和行为关系层的机械产品概念设计模型框架，能方便地进行产品概念设计。以实例设计对概念设计模型进行了说明。     

基于功能裁剪的产品平台进化设计

随着技术发展和用户需求的不断变化,一成不变的产品平台会成为新产品开发的阻碍,需要适时做出调整,甚至重新设计。按照产品平台组成模块演化的原理,平台进化主要表现为平台模块的添加、去除、替换。实施产品平台进化设计需要确定哪些模块需要发生哪些变化,这与TRIZ中应用功能裁剪进行产品改进设计时需要处理的问题是一致的,基于此提出基于功能裁剪的产品平台进化设计方法。通过构建模块化产品平台的功能模型并结合价值-通用度分析确定裁剪模块;利用功能资源分析对原有裁剪规则进行了完善和补充,提出面向产品平台进化的裁剪规则;建立了基于功能裁剪的产品平台进化过程模型。     

采煤机箱体变形设计的实现研究

提出了利用PDM系统平台解决采煤机产品快速响应市场需求的变化,系统地分析了采煤机箱体的功能、行为、结构定义及其映射定义,建立了箱体的功能定义模型、行为定义模型及结构定义模型。箱体对象类结构设计模型在逻辑上由箱体对象类的原理模型和箱体对象类构造模型组成,它们分别是对箱体的对象类的原理解及几何结构的表达。指出可变形结构设计模型建模方法学的研究是保证重用企业成熟资源、快速响应客户需求的关键。     

计算机辅助机械产品概念设计技术探讨

提出一个支持机械产品“需求分析 概念设计 详细设计”全设计过程的计算机辅助集成设计工具的框架 ,介绍产品设计过程模型 ,面向全生命周期基于广义特征技术的产品信息建模方法、概念设计方法以及设计过程各阶段的集成技术。     

Function and principle innovative design of mechanical products based on TRIZ/FA

Function and principle innovation is the ultimate innovation of a product. To achieve Function and principle innovation design of mechanical products, a new process model of function and principle solving is proposed, based on TRIZ and FA. In this model, abstraction of general function, confirmation of principle solution to general function, and functional decomposition were included in FA. Confirmation of principle solution to general function was the premise of functional decomposition. To provide a dependable pattern for functional decomposition, a new functional analysis method was put forward based on the generalized process function along with the introduction of the input constraint function; and its five-decomposition-steps were also presented. To provide powerful support for innovation design tools in principle solution, some TRIZ tools in the model were imbedded, such as Su-field Analysis, Scientific Effects, and Contradiction Solving Principles so as to boost up the innovation of principle solution. As a case study, an innovative design of paint-bottling machine has been achieved with application of the proposed model. __________ Translated from Computer Integrated Manufacturing Systems, 2006, 12(2) (in Chinese)     

注塑产品并行设计过程特征建模

在并行环境下 ,设计过程集成与产品信息集成两个环节互相关联。基于特征的产品信息模型在满足产品信息表达的完备性的同时 ,也应该满足设计过程不同阶段的不同需求。本文通过对设计问题不同阶段的特点及所需信息的分析 ,建立起并行设计环境下面向设计过程的注塑产品特征模型 ,并提出了区别于产品几何表达驱动设计方法的功能驱动设计方法。     

基于设计目录的原理方案及其求解过程的特征建模

研制了实现分离功能的原理方案设计目录,提出了通用的面向计算机实现的作用原理求解过程,进而对原理设计方案及其求解进程进行特征建模,开发了一个原型系统,进行了实例验证。     

多生物效应技术实现方法研究

经亿万年进化的生物已经具备了完善的结构、性状、原理和行为等生物特性,这些特性能为现实多种复杂问题提供有效解决机制。生物为产品设计尤其是仿生设计提供了原始素材,是创新的灵感之源。为充分利用已知的生物原型,进行系统化的产品仿生技术结构设计。建立多生物效应的描述模型,基于灰色聚类提出了生物—技术系统的特征聚类方法;研究生物功能技术实现的类比方法,提出了基于属性的生物-技术功能映射模型及多生物效应驱动的产品原理解构建过程,给出了基于特征聚类的多生物效应技术实现方式;集成上述研究成果形成了面向产品系统设计的多生物效应技术求解模型,并以纽扣电池扣圈装置创新设计为例,验证了本方法的有效性。     

基于改进型功能方法树的产品概念设计

介绍了产品设计过程和概念设计的方法,分析传统功能方法的原理、组成与不足.提出了基于知识库的改进型功能方法树,促成产品概念设计模型的建立,得到多种有效的产品设计方案;最后.通过自动化糖果包装机设计为例验证了方法的可行性.     

基于设计任务单元的协同设计环境研究

针对工程产品设计的协同性、集成性和网络化要求,提出了以设计任务单元作为工程设计流程中的基本组织单元的设计方法,详细阐释了设计任务单元的信息模型及运行机制,给出了以设计任务单元为核心,以设计结构矩阵为组织形式,以功能、行为和结构表示的产品模型为支撑的协同设计环境体系架构,并以卫星总体设计为验证实例建立原型系统。