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。     

设计历史功能重用与变异方法研究

针对现有设计重用较多偏重于产品几何和拓扑的重用,而无法完成真正意义上的局部需求变动型设计的现状,提出一种基于功能—效应—原理解映射的设计历史功能重用与变异方法,从根源上响应设计中的局部需求变动。基于该方法,采用功能—效应—原理解映射来建立设计历史的信息模型,并结合期望产品的设计需求,构建了设计历史功能重用与变异的过程模型,从功能重用与变异的角度实现了局部变需求的设计求解。以叉车驱动桥为例,验证了该方法的有效性。     

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。     

基于功能单元的产品自适应设计系统研究

将“自适应控制”理念引入产品设计系统中,通过建立功能需求模型,使设计者的设计行为始终自动适应功能需求和产品工程规范,从而显著减少设计迭代次数,缩短设计周期,主要介绍了基于功能单元产品自适应设计的概念,功能特征及约束模型和自适应设计机制。     

面向生长型设计的制造信息模型

针对生长型设计过程对功能表面分解粒度控制的需求,应用功能模式的几何特性表达了产品的几何结构信息,并以其为载体集成了产品制造过程信息,建立了基于功能表面的产品制造信息模型。利用信息熵理论对该模型信息进行了量化,将概念产品制造信息熵的最小值作为功能表面分解粒度的控制指标,来决定是否终止概念产品生长,并通过具体产品的设计验证了该模型的正确性。     

基于功能的产品设计过程研究

功能特征是控制整个设计过程的基本特征，通过对产品功能元，工作原理和零部件功能面的作用分析，提出了原理构件和功能联结的概念，并在此基础上用面向对象的方法建立了产品原理结构模型，给出了基于功能的产品设计过程模型。     

基于功能元耦合的注塑模机构设计方法研究

这里提出了基于功能元耦合的注塑模机构设计方法,分析了基于功能元的注塑模机构需求特征模型以及机构元特征模型,并在此基础上描述了注塑模机构的设计过程。研究以注塑模机构为对象,以功能元耦合为理论基础,开发了基于功能元耦合的注塑模机构设计原型系统。     

基于功能特征结构映射的夹具设计模型与方法

为实现夹具设计的智能化,基于功能论的设计方法,通过对夹具的功能进行分析和分解,研究了夹具功能的表达和夹具的设计过程,建立了基于功能特征映射模型的夹具设计过程和方法。构建了夹具的功能模型,提出用特征作为夹具功能和结构的中介,建立了功能-特征-结构的映射模式。在对夹具设计中的约束进行分析的基础上,总结了夹具各子功能的备选特征集,运用模糊映射的理论实现夹具功能到特征和特征到结构的映射,得到夹具的结构方案。最后,用钻模设计进行了实例验证,证明了该方法的可行性和有效性。     

自底向上的适应性设计过程模型*

根据一类企业工程设计的需要,提出了一种自底向上的６阶段适应性设计过程模型。介绍了该模型中的质量功能布置、自底向上的功能方法树、鲁棒设计。该模型为规定型设计过程模型,对提高企业的市场竞争力具有重要的意义。     

机械系统接口功能元模型及其概念设计应用

为了研究接口在机械系统中的组成及其表达形式,提出了接口功能元的概念,列举了接口功能元的九种类别,包括连接、分离、放大、缩小、轴线转换、运动方式转换等,分析了功能转换的几种情况,建立机械系统接口模型。提出一种将接口功能元模型与"功能-行为-结构(FBS)"设计过程模型相结合的方法,构建设计过程框架,用以指导概念设计。最后以一种自动清洁设备的接口功能元模型的概念设计应用,验证了方法的实用性。     

基于效应的概念设计过程模型研究

阐述了功能模型、功能基和效应的概念，论述了功能、效应与实例三者之间的关系，提出了FEE(Function—Effect—Example)概念设计过程模型，该模型可在概念设计阶段产生满足需求功能的原理解，结合工程实例说明其应用过程。     

基于功能需求的虚拟样机模型发现方法

针对复杂产品虚拟样机概念设计中资源发现方法无法和产品功能模型相集成的问题,提出一种基于功能需求语义的资源发现方法。通过建立功能模型,定义功能需求本体,消除了用户对功能描述方式的差异,同时构建了虚拟样机模型本体,并给出了基于功能需求的资源发现算法,最后,构建了系统实现的体系结构。     

面向机械产品专利规避的功能裁剪路径研究

专利日益成为知识产权战略下最重要的竞争性要素,掌握核心专利的企业通过设置专利壁垒阻碍后来者的竞争,因此如何针对专利技术进行创新设计,以突破专利壁垒将十分必要。为保障创新设计既为有效创新设计又不侵犯现有专利技术,考虑到功能裁剪与专利规避原则的契合性,首先基于专利制度约束与功能模型建立了专利权利范围;其次,基于不同专利规避原则对功能裁剪路径进行了研究;最后,基于专利规避前端设计准则,提出了完整的创新设计流程,并通过管道机器人实例验证了方法的有效性。     

[数据驱动的产品设计]基于功能模型和层次分析法的智能产品服务系统概念方案构建

为研究智能产品服务系统概念方案的构建,解决系统的复杂特性和功能耦合特性,提出应用发明问题解决理论（TRIZ）功能模型和层次分析法(AHP)两种工具,在概念设计阶段利用TRIZ功能模型定性地对其进行分析建模,并借助层次分析法对不同服务供应商所提供的服务功能模块进行定量的决策分析,通过择优集成相关功能模块,形成智能产品服务系统概念方案的构建方法。最后以3家服务供应商的服务功能模块构建为例,验证该方法的有效性。     

基于功构映射的拆卸设备设计方法

针对拆卸对象和拆卸过程对拆卸设备设计的特殊要求,提出了基于功构映射的拆卸设备设计方法。将拆卸设备的概念设计过程定义为需求域、功能域、行为性能域和结构域之间的映射过程和求解过程,利用面向对象技术构建了拆卸设备设计的需求信息集合;运用功能分解和功能表面集成规则构造了功能集合和行为性能集合;定义了拆卸设备设计过程的需求-功能映射模型和功能-结构映射模型。通过需求信息的层级提取、映射和参数化,生成了用于拆卸设备结构重构的基本约束矩阵,用于指导拆卸设备的创新设计。通过键盘拆卸设备的设计,验证了所提方法的有效性和实用性。     

机电一体化系统的组成及结构模型

首先介绍了机电一体化系统的主要功能,即变换功能、目的功能和状态变迁。详细说明了机电一体化系统的信息结构和从属功能。从变换功能、目的功能和状态变迁角度出发,建立了机电一体化系统新的、完整的功能结构模型,为机电一体化系统的设计奠定了基础。     

橡胶输送带恢复力模型辨识与参数预测

橡胶输送带恢复力模型辨识及其参数识别是研究输送带迟滞能耗的关键问题。提出采用高斯函数描述恢复力模型,并采用理论与实验研究相结合的方法分析和验证了高斯函数描述恢复力的可行性及准确性;以实验数据和拟合数据为训练样本,采用经果蝇算法优化后的RBF神经网络对不同激励下恢复力模型系数进行预测,再通过实验对预测结果的准确性进行了验证。     

基于VE-ANP的产品功能设计研究

针对摩托车产品设计中难以准确识别出价值系数较低零部件这一问题,对摩托车产品功能设计进行了深入研究,分析了性能和功能之间以及各功能之间的联系,建立了功能分析系统技术图、功能设计模型;针对常用算法难于解决模型中功能重要度系数的问题,对摩托车产品功能与零部件之间的映射关系进行了研究,并建立了摩托车产品功能、零部件映射图;采用了ANP的方法求解摩托车产品的功能重要度系数,并给出了ANP方法求解功能重要度系数的具体求解步骤。最后,通过一具体的工程实例验证了摩托车产品功能设计模型的正确性及ANP方法的可行性。     

已有产品功能创新设计过程模型及应用*

针对已有产品功能创新设计过程不能及时、动态地反应用户需求的问题,应用需求进化定律将不同的用户需求进行预测并规划明确产品的需求目标。通过建立需求目标与功能进化的相互关系,针对不同的需求目标选取对应的功能进化改进定律对已有产品从功能层面进行系统设计。功能改进后满足的需求又可以重新作为产品的调查需求,发现用户的新需求或已有需求的发展,进而再次驱动功能创新设计来满足用户需求,实现功能进化随需求的进化而进化,从而为功能创新设计提供一种新方法。在此基础上提出了已有产品的功能创新过程模型,并以TTSJ900架桥机创新设计为例验证了该模型的合理性。