计算机辅助的机构运动行为知识表示及推理

知识源于人类对对象的分类能力。机械运动系统概念设计是一个功能→行为→结构的过程,本文在用属性及属性值的方式表示机构运动行为的基础上,提出了机构系统方案设计的匹配推理过程,并用ＢＮＦ形式和生成规则相结合的方法生成机构的运动行为知识。在此基础上,给出了生成行为知识的推理流程图,可以在计算机的辅助下表示机构的运动行为。最后以一个示例说明该方法的应用。     

计算机辅助的机构运行行为知识表示及推理

知识源于人类对对象的分类能力。机械运动系统概念设计是一个功能→行为→结构的过程,本文在用属性及属性值的方式表示机构运动行为的基础上,提出了机构系统方案设计的匹配推进过程,并用ＢＮＦ形式和生成规则相结合的方法生成机构的运动行为知识。在此基础上,给出了生成行为知识的推理流程图,可以在计算机的辅助下表示机构的运动行为。最后以一个示例说明该方法的应用。     

基于运动行为贴近度和属性传播的机构串联方法的研究

在机构运动行为的表示法基础上，定义了基于运动行为“贴近 度”的概念。根据“贴近度”得到与设计要求接近的设计方案，然后通过运动行为属性传播方案，将设计要求的行为知识分解，得到基于串联式组合的多个运动行为表示，再分别匹配机构。通过该方法，当本体行为知识不被完全满足时，可以利用计算机自动推出串了关式机构组合的方案，使该方案完全满足本体行为要求。     

支持并行工程的夹具TOP—DOWN设计系统

给出了一个支持并行工程的计算机辅助夹具自顶向下设计系统,该系统具有支持夹具概念设计和详细设计的能力。首先,给出了设计系统在并行工程环境下的运行模式,在该模式下系统分为支撑库、推理、模型演化和信息接口四部分。然后,用面向对象的方法来表达夹具装配模型,使其具有从抽象到具体的演化能力。最后,给出了功能－特征－结构的三层结构二级映射的推理方法,使自顶向下设计中功能到结构的推理更加简单、有效,同时给出了对参数化结构模型和详细模型进行修改的过程与方法,并给出了一个Pro/E下开发的设计实例。     

基于功能构件的机械产品概念设计过程建模方法

概念设计是设计具有竞争力产品的关键,而功能设计则是概念设计的基础,同时也是集成设计对象建模与设计过程建模的关键。本文给出功能及与其相关的一些重要概念,在此基础上提出了功能构件的概念及计算机实现方法,从而使CAD系统从底层支持概念设计过程;其次,本文提出了－1活动度杆组的概念,以支持概念设计推理过程;最后提出基于功能构件的机械产品概念设计过程的建模方法及应用实例。     

产品概念设计中方案实例的表达与方案生成

概念设计方案实例的知识表达关键是将CBR应用于产品概念设计。将行为信息引入公理化设计中，建立了扩展“之”字映射；在此基础上，构造了概念设计方案实例的知识表示模型——域结构模板；给出了基于域结构模板的多方案生成过程。以高速链式平缝机为例对所述模型和方法进行有效性验证。     

产品概念设计重用研究

在对设计重用的基本理论进行研究的基础上 ,建立了能够记录概念设计历史的基于功能 -行为 -结构框架的概念设计信息模型 ,实现了功能、行为和结构的形式化表示 ,并通过与 PDM模型集成 ,建立了多粒度层次的概念设计重用框架 ,使 PDM系统成为概念设计重用的系统平台 ,同时还研究了概念设计重用信息的检索方法。     

概念设计中的F-B-S-E模型和作用流方法

在机械运动系统概念设计中 ,引入工作环境的概念 ,给出了功能—行为—结构—工作环境的功能设计信息模型 ,通过输入输出作用流表达运动行为。与目前普遍使用的输入输出对象方法 (“三流”———物料、能量和信息流 )相比 ,此方法不仅更适合于概念设计 ,而且具有重要意义。基于以上策略 ,通过分析设计、工作环境、设计的部件、属性及其属性表达以及约束等等之间相关的“作用流”来研究功能设计信息     

建立和实现功能-结构优化匹配模型

基于基本结构的多功能特性，建立了功能—结构的优化匹配模型。在模型实现方面，开发了面向对象环境下的基本结构运动行为特征知识库，重点阐述了构造该知识库的几项关键技术，包括：基本结构的运动行为知识表达模型的建立及其符号化表示；行为—结构优化匹配模型的数学描述及自动化实现。     

DWELL-EXPERT:计算机辅助间歇运动连杆机构概念设计系统

以间歇运动连杆机构的设计为例,重点讨论了基于功能、约束和结构的概念设计方法在机构概念设计中的应用,包括了设计空间的离散化、推理网络的构成及其推理方法等。本文所提出的思路和方法,对于其他机械产品的概念设计也有一定的参考价值。     

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。     

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。     

A feature-based approach towards an integrated product model in intelligent design

Conceptual design is an early stage in the product design process, which has an essential effect on the product innovation. Existing approaches for product knowledge engineering for conceptual design always focus on knowledge modelling and organization, etc. However, the traditional approach is lack of better comprehending representation and reuse of design knowledge in conceptual design. This paper is devoted to presenting a systematic effective integrated modelling approach of principle solutions in conceptual design to make the knowledge of functional design be transferred efficiently to the subsequent principle conceptual design and structure conceptual design process, and even detail design. With the introduction of the physical quantity model, feature-based representation model of function, effect, physical quantity, working principle and structure concept are put forward step by step, and then an integrated principle solution model is presented based on the generalized assembly model. The knowledge organization method of principle solutions based on physical quantities is also proposed. Conceptual design process based on integrated modelling and knowledge organization of principle solutions is presented, which discloses that physical quantity model is a bridge across functional design, principle conceptual design and structure conceptual design. The conceptual design of new devices for decreasing resistance of petroleum equipment offshore platform is given as an example, which demonstrates that the methodology is obviously helpful to increase opportunities for product innovation in conceptual design.     

机械运动方案知识库的建立和机构自动化型综合

用数据标准化技术和组合分类法对概念设计运动行为—结构映射域中的运动行为知识和机构知识进行合理分类,并建立相应的计算机编码和存储原则,使得机械运动方案在求解的初期快速高效地构建满足基本运动特性的初步解集合。然后采用启发式运动行为匹配传播原理和匹配传播真值表进行机构型综合,建立了基于启发式运动行为匹配传播原理的机械运动方案自动化知识库推理系统,通过深度优先搜索策略,按自顶向下的设计流程在4个层次上进行匹配,符合设计者创新思维的规律。如果较高一级的匹配不成功,则自动转为下一等级的匹配。根据匹配传播真值表,运动行为ID中非零元素值(如“2”或“3”)一旦在匹配过程中出现,则一直会传播下去,保留在最终的搜索结果编码中,匹配传播原理的启发式机制将复杂运动需求分解为简单的运动需求后进行求解,从而实现了自顶向下的复杂运动需求的求解。更有利于计算机辅助自动求解过程的实现。最后列举了实例证明方法的实用、可行。     

基于接口匹配的机电系统概念设计功能求解

在机电一体化系统概念设计过程中,功能结构的生成和功能求解是交替进行、互为因果的关系。基于这一实际,提出了一种基于功能→效应→作用原理→结构方案映射的机电一体化系统概念设计反馈循环求解模型。分析了单一功能与机电系统功能的各自求解进程,研究了接口匹配及功能求解等反馈循环求解的关键实现技术,开发了一个机电系统概念设计自动化原型系统,并以电脑绣花机的概念设计为例进行了验证。     

基于改进Freeman-Newell模型的机械产品概念设计过程研究

在引入行为信息的基础上,对Freeman－Newell模型进行了改进,建立了基于功能和行为的载体认知模型,描述了设计过程中单元求解过程;基于该载体认知模型构造了概念设计过程模型－概念空间;采用布尔矢量/矩阵对概念空间中设计元素之间的关系进行了描述,使之便于计算机的表达和操作,在此基础上,给出了概念设计过程的形式化描述。最后以工业平缝机为例对所述模型和方法进行了说明。     

基于结构组件库的MEMS概念设计方法

提出了一种基于结构组件库的MEMS概念设计方法。给出了结构组件的表征形式,探讨了基于功能分解的结构组件模型获取方法,借以形成支持概念设计的结构组件模型库。阐明了MEMS概念设计时如何通过行为匹配自动检索出相关组件及其行为链组合、通过对行为链组合进行功能结构细化获得备选的器件方案。结合航空及空气动力学领域急需的MEMS微型剪应力传感器实例对该概念设计方法进行了阐述。研究表明,该方法对于提高MEMS概念设计效率及方案创新能力、促进MEMS概念设计工具化有积极作用。     

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。     

机械运动方案知识库的对偶矢量表达及型综合

简要介绍了机械运动系统方案设计知识库的结构和螺旋理论及对偶矢量表达。提出了知识库基本元素的对偶矢量建模方法。通过输入运动旋量和输出运动旋量表达机构的运动行为要求和设计需求。在运动方案的型综合中，需要进行两项工作：一是将各备选机构坐标转换为机器的通用坐标；二是将各备选机构的轴线首末端空间方位按组合的先后顺序对齐。为此给出了基于对偶矢量表示的坐标变换和线性变换公式。最后列举了一个实例验证螺旋理论在概念设计中的可行性和意义。     

复合材料结构材料参数转换及在有限元分析中的应用

多层的纤维缠绕复合材料结构中,各个单层间具有不同的纤维铺设角,呈现各向异性的材料特性,在进行有限元分析时,必须对材料的材料特性进行处理变换。根据基本力学方程,对不同缠绕方向的纤维层材料,把不同材料坐标系下的特性参数等效变换到统一坐标系。并利用ANSYS软件对层合结构进行有限元分析,结果表明此转换是可行的。