机构自动化概念设计模型的研究

设计模型的建立是机构概念设计的关键。作者在本文中提出了运动状态向量表示法，它将复杂运动方案的设计简化为运动功能匹配和约束检查的求解过程，由此建立起计算机能够识别的机械运动方案设计模式，为机构概念设计奠定了基础。     

产品概念设计中的功能分析

概念设计中的许多活动是围绕产品功能而展开的,功能分析中的重要环节是建立产品的功能模型.本文从产品功能的角度出发,以豆浆机为实例对产品的总功能进行抽象,用功能分解的方法将总功能分解为各个分功能,并建立产品的功能分解树和功能模型,为设计者提供了有效的产品概念设计途径.     

机电一体化产品概念设计理论现状与展望

探讨了机电一体化产品概念设计理论与方法对产品创新设计的重要性,分析了国内外不同学科背景的学者从不同角度进行研究的现状.国外学者以电子学及控制理论为研究出发点,建立了一些概念设计操作平台.国内学者以现代机构学为研究出发点,研究以运动执行功能为主功能的机电一体化产品概念设计,其设计理论与方法,更具有实用性,更有利于计算机辅助概念设计.并指出了机电一体化产品概念设计理论与方法的发展方向.     

基于CIMS的加工过程质量信息管理系统的研究

设计了加工过程质量信息管理系统的体系结构,并采用IDEF0图方法将系统的功能活动逐层分解。在系统的设计过程中,为保证数据的一致性、完整性以及消除数据冗余,进行了数据库概念设计,采用IDEF1x方法建立系统的信息模型,并在此基础之上进行了数据库结构设计。     

基于正规化刚度矩阵的五自由度柔性平台建模与分析

以正规化的刚度矩阵为理论基础,建立了线性柔性平台。通过对柔性平台的刚度矩阵进行正规化处理获得机构的柔度矩阵,进而判断所设计机构的自由度和约束。对所设计柔性平台进行了有限元仿真分析,分析结果表明,所得振型结果与理论计算结果一致,可为多自由度线性柔性机构的设计与分析提供借鉴。     

基于效应模式库的概念设计研究与实现

针对概念设计中的功能、结构映射问题和知识的重要地位,结合TRIZ理论的效应工具提出了基于效应模式库的产品原型分解重构设计方法.通过采用效应表面、效应模式和效应模式库实现了"功能-效应-效应表面-结构"的映射模型,并研究了效应链和结构链的同步重构.最后通过一个实例得出了实体结构方案,验证了理论的可行性.     

基于模糊QFD的设计一建造信息集成度评价

对建筑产品的设计与建造过程进行集成化管理以提高设计质量、缩短开发周期并最终极大地满足业主的需求正倍受业界关注。本文用质量功能部署（QFD）的思想和方法构建了一种建筑产品概念设计与建造过程的信息流模型——质量屋（HOQ），并应用模糊集合理论，开发了一种模糊QFD系统，用顾客满意度与易建性两个指标对建筑项目概念设计与建造过程之间的信息集成度进行评价，从而获得高度信息集成的、能极大满足业主需求的概念设计方案。最后举例论证了这个模糊QFD系统。     

含高副平面机构设计的研究与探索

针对含有高副平面运动链的设计,根据现有新模型的思想,建立了含有高副的运动链及拓扑图的新模型,对新模型做了进一步分析,并定义了半副杆等新概念。对新模型的矩阵表示、同构判断、杆型及类配方案进行了相关调整,使其适应了现有的机构设计理论。新模型对于机构的表示更加简洁直观,计算量大大减小,设计更为方便。     

异型柱面车铣组合加工机床运动功能创成研究

利用车铣加工时刀具与工件的位置关系模型,建立了工件瞬时切削点在工件坐标系和机床坐标系中的描述矩阵,并由描述矩阵结合工件和刀具相关信息确定刀具位姿矩阵,为刀具姿态控制提供理论依据.通过进一步分析刀具位姿矩阵的特征,设置相应运动单元,求解异型柱面车铣组合加工机床基本运动功能方案,并对运动轴进行合理配置.对基本运动方案进行运动级联分解和变异设计可求出功能扩展性运动方案.     

基于本体的产品功能建模研究

功能设计是产品概念设计中极为重要的环节,功能设计的关键技术是产品功能模型的建立.将本体论的原则和方法引入面向产品概念设计的产品功能建模过程中,建立了面向概念设计的产品功能本体模型,并提出了以功能本体为基础的建立产品功能结构的方法.功能本体定义了功能空间中的概念性词汇以规范说明和限定功能空间,使表达产品功能知识的术语标准化,实现了产品概念设计领域中功能知识的规范化,从而有效地共享功能知识和实现功能知识的“可重用性”.     

协作机器人机构运动可靠性研究

机构在运动过程中受到多种随机因素的影响。为提高机构运动可靠性,在设计之初对其进行运动可靠性评估十分重要。基于D⁃H法和有限元法建立协作机器人机构误差模型,使用四阶矩法建立机构运动可靠性模型,基于包络函数法建立机构运动区间可靠性模型,使用ADAMS建立含间隙刚柔耦合参数化模型,利用ADAMS/insight对协作机器人进行运动可靠性仿真,并计算9 s内的运动可靠度。通过和蒙特卡洛仿真（MCS）对比,证明了四阶矩法和包络函数法在分析运动可靠性问题上的优势。     

考虑运动副间隙的函数机构稳健设计

机构的随机因素使其运动输出在名义值附近波动,从而导致机构的运动精度和可靠性降低。为降低机构运动输出对随机因素的敏感度,提高机构运动品质,提出一种考虑构件尺寸公差和运动副间隙等随机因素的机构稳健设计方法。首先应用截尾混合降维法建立间隙机构运动误差的概率模型,然后采用田口质量损失函数导出机构运动的质量损失函数,再以此建立机构的稳健设计模型,最后以平面四杆函数机构综合为例,验证其方法的有效性。结果表明,该方法能够有效提高机构运动的稳健性,其设计所得机构的运动误差的平均均值和平均标准差分别比原机构减小55%和25%。     

对接机构运动模拟器的精度分析

为了探讨对接机构运动模拟器的机构原始误差和对接过程误差引起的位姿偏差,根据对接机构运动模拟器的结构求出运动学方程,依据矩阵全微分理论,建立了机构原始误差与对接机构运动模拟器的位姿误差模型.利用蒙特卡洛方法模拟具有任意概率分布的机构原始误差,抽样计算对接机构运动模拟器的位姿误差,然后对对接机构运动模拟器的位姿精度进行了分析,给出了在其可达工作空间内的概率等高线、概率密度函数和统计数字特征.这些分析结果为对接机构运动模拟器的精度设计、标定和误差补偿提供了方向性的指导.     

齿轮齿条转向机构的时变可靠性分析

基于机构运动时变可靠性理论建立齿轮齿条转向机构运动精度可靠度的分析模型。在齿轮齿条式转向机构的运动学分析基础上,考虑机构构件的尺寸公差,建立包含机构结构误差和随机误差的误差函数,并推导机构运动误差的统计特征值的解析表达。应用首次穿越方法对转向机构运动误差过程的穿越率进行求解,以此获得转向机构的运动时变可靠度。文章最后给出了数值计算实例。     

基于事元理论的机械运动系统行为知识表示研究

机械运动系统的行为，是连接功能与结构的桥梁，对行为知识表示的研究，可以使设计人员获得对设计问题的更深层次理解.本文针对机械运动系统行为的动态过程，利用可拓学中的事元理论及其知识表示方法，研究机械运动系统行为的知识表示.基于动态事元模型和拓展规则，对机械运动系统实现功能过程中行为间的因果关系、时序关系、回路关系以及状态关系等知识进行表示，进而对实现机械产品各子功能的行为进行分析，可以为提高机电产品的智能设计水平创造基础条件.     

基于机构动力学-控制系统协同仿真与优化的凸轮廓线优化设计

为了降低高速吹瓶机中凸轮机构带动的模具合模时出现的接触力,提出了基于机构动力学-控制系统协同仿真和优化的凸轮廓线优化设计方法.首先,建立吹瓶机模具运动控制系统模型,目标函数是在最大接触力约束下运动时间最短.其次,根据赫兹接触理论中接触力与变形量的关系,引入位移状态变量,将高速无冲击凸轮廓线设计问题转化为位移无超调的最速...     

基于功能模块变换的齿轮连杆导引机构综合

刚体导引运动综合是机构设计中的典型问题,为避免采用Burmester运动几何学理论为基础的传统综合方法出现机构的结构类型和功能特性方面的缺陷,探讨基于机构功能模块相似变换的广义综合理论,建立以功能特性为主线的导引机构综合方法。由于该广义综合方法以标准机构功能模块为最小设计单元,为扩展其结构类型,对能够产生复杂运动规律的齿轮连杆机构进行研究,以建立相应的基本尺寸型机构功能模块。首先,通过对齿轮连杆机构的构型分析研究传动功能与导引功能之间的转换映射,将传动机构转化为导引机构;其次,采用复数矢量法进行齿轮连杆机构运动学分析,建立包括构件相对尺寸、导引转角函数、导引点轨迹和运动几何标识的全拓扑信息机构功能模块;然后,分析机构的尺寸参数及齿轮传动比参数和导引功能特性的双向映射规律,得出合理调整预选功能模块尺寸参数的方法,以确保求解机构满足预期的功能特性要求。最后,以某粉料产品加工生产线中要求实现手抓短暂平移导引功能的机构设计为例,分析和求解运动任务的几何标识,并提取预选齿轮连杆机构功能模块的几何标识,给出几何标识之间的相似变换方法,得到满足工艺要求的求解机构实际尺寸和位置参数,对设计结果的验证表明了该广义综合方法的有效性和实用性。     

基于灰色系统理论的机构可靠性分析

灰色理论所需建模数据量较少,为解决小样本、贫信息的不确定性问题,将灰色系统理论引入机构的运动可靠性评估.首先提出了机构的灰色可靠性概念,并建立了机构的灰色可靠性模型.然后从机构运动条件和运动精度的极限状态方程出发,推导了灰色可靠度计算公式,并应用于实际机构的可靠性分析.算例分析表明:机构灰色可靠性模型可行有效,所得结果可信.     

机构运动的变换式进化设计

现有的基于几何约束关系的CAD系统不能很好地解决面向方案设计的机构运动模型表示这一问题，为此提出了一种新的基于功能语义的运动进化建模方法.以功能单元的定义实现机械产品功能运动约束的抽象表达，研究了在机械产品运动进化建模过程中功能语义的表达、功能运动约束的进化模式以及机构运动综合技术.建立了功能运动约束与机构组合约束间的进化关系，实现了由语义层向几何约束层传递运动意图.将功能语义与运动功能综合求解的变换式进化过程相结合，实现了对设计者功能意图的映射转化.结合企业具体应用将上述理论应用于实际产品开发中，取得了良好的效果