基于状态空间理论的机械系统运动方案基因符号演算法

目的研究机械系统基本变换单元的特征,求解能与结构设计无缝集成的机械系统运动方案.方法基于机械系统状态空间理论将基本变换单元的组成要素——运动副作为其符号基因,提出了基本变换单元的基因符号表达方法以及基本变换单元间的基因组合运算方法.结果构建了机械原理运动方案的符号表达模型,简化了机械原理运动方案的符号表达,方便获得其符号方案的多个结构变体方案.结论该方法解决了原理运动方案的语义表达难以实现与结构方案设计融合的难题,获得了既便于计算机运算,又保证完整方案设计信息的多种方案.     

基于K-WFA的机械产品运动方案设计求解

为获得更加多样的运动方案,防止设计的组合爆炸,提出一种基于半环赋权自动机（K WFA）的机械产品运动方案设计求解方法.利用功能语义单元模型表达机械产品运动方案设计的设计信息,以对设计者的设计思维进行合理捕捉和描述.建立机械产品运动方案设计的认知模型,使用基于半环的赋权自动机对其进行编译,由客户需求决定自动机的权重集,并通过权重集进行输入机构的截取与方案的优选.分别定义了功能语义单元求解的并联元自动机和反馈元自动机模型,借助赋权自动机的析取、逆转等运算,实现功能语义单元的串联求解、并联求解以及反馈求解.通过设计实例,详细地阐述了基于K WFA的运动方案设计求解过程,证明了该方法的可行性.     

多级齿轮传动系统的布局方案设计

目的 解决多级齿轮传动系统布局方案设计阶段多级传动系统的空间布局设计问题．方法 建立传动系统的空间布局设计模型，推导出空间位置、几何和强度等约束的设计通式，确定各级传动比的设计规范，利用NSGA-Ⅱ和Matlab工具完成空问布局优化设计．结果 获得了传动系统空间布局设计的数学模型和最优布局方案．结论 实现了运动方案设计与结构方案设计的融合．用运动方案设计与结构方案设计过程的反复交替来说明设计的耦合性，并在解决这一问题方面作了尝试．实例验证该方法获得的结果能够有效支持工程实际，解决多级传动系统空间布局方面的问题．     

基于规则的机械运动功能方案生成方法

为提高机械产品运动功能方案设计效率，提出基于规则的功能方案生成方法.依据机构运动学原理建立功能方案生成规则，包括创成规则和择优规则两类.计算机能够根据创成规则自动生成多个新的备选功能方案，并且保证这些功能方案符合设计需求.为减少备选功能方案的数量，提高设计师的决策效率，计算机依据功能方案的择优规则从多个备选功能方案中选择少数优先度较高的功能方案供设计师参考.上述方法已经在机械产品设计中得到了应用.实际应用结果表明，该方法可以提高设计师生成运动功能方案的效率和获得更具创新性的功能方案.     

机构设计树法在机构创新设计中的自动实现

针对机构运动链转化的特点,运用树及树形结构的理论与特性,提出了机构设计树创新设计法.该方法便于实现运动链向具体机构的转化,并能获得机构转化后的所有可能方案,方便优选设计方案.同时利用图论、矩阵等方法提出了机构设计树的构造算法,并借助计算机自动实现了机构方案的创新设计.通过实例验证了该方法在机构创新设计中的实用性和优越性.     

基于功能拓扑矩阵演算方法的结构多方案设计

目的提出一种新型矩阵变换,实现结构的多方案设计方法.方法基于设计对象的能量流有向图邻接矩阵,通过矩阵变换导出结构设计十分重要的强连接零件集合以及集合的先后顺序,用笔者制定的规则以及新的单位变换矩阵和单位消元矩阵与有向图邻接矩阵间的矩阵演算来实现结构多方案设计.结果通过邻接矩阵或可达矩阵的实例化、强连接零件集合结构的改变和运用单位变换矩阵和新提出的单位消元矩阵的演算方法完成功能元件的功能合并实现了多种结构方案的变化.结论基于功能拓扑矩阵演算方法实现了用数学变换进行结构多方案设计,能预测新的结构形态,是一种结构方案设计的新尝试.     

结构方案设计模糊多属性决策的灰色关联度方法

在结构的方案设计中,结构方案的属性信息通常是不完全的,或者说是未确知的.为此,建立了结构方案设计的模糊多属性决策模型,给出了属性模糊满意度矩阵的确定方法,以有效地处理模糊信息.为了克服直接采用欧式距离确定偏好最优方案的缺点,提出了一个基于灰色关联度的模糊多属性决策方法,并给出了具体的求解程序.以某大跨空间结构方案设计为例,说明了结构设计方案优选的决策过程.实例应用的结果表明,提出的方法可以有效地处理不确定性环境下结构方案的优选决策问题.     

计算机辅助模块化设计在机械产品设计中的应用

本文分析了计算机辅助模块化方案设计系统的模块数据模型以及参数化模块模型的建立方法,提出了基于模块的产品总体方案设计方法、模块化设计方案的评价方法与再设计策略.以水泵设计为例,建立了计算机辅助水泵模块化方案设计系统的总体框架.     

基于虚拟人的汽车内饰造型草图设计方法研究

基于当前汽车内饰造型草图设计中存在的问题,引入虚拟人技术生成造型草图设计的辅助模板,建立了基于辅助模板的造型草图设计新方法,并将设计方法进行设计实践,用实际效果验证理论,从而为汽车内饰设计师提供了一种快捷而有效的技术支持方案。     

基于设计认知的草图研究综述

为明确概念设计过程中设计师利用草图加工信息的特征,帮助深入理解设计创新的本质,从草图概念特征、草图认知、草图研究方法、计算机辅助草图设计技术4个方面进行了综述.总结了草图的基本概念和作用,分别指出思维、交流、存储3种类型草图的特征.在概括设计认知状态性演化进程的前提下,描述了设计师在读、写草图时认知活动的基本过程.在分析草图认知与设计创新之间关系的基础上,提出以设计师需求为导向的计算机辅助草图设计系统在人机交互符号系统以及全流程支持方面应具备的基本条件.从方法论角度对草图研究中的实验数据收集和加工进行回顾,介绍了计算机辅助草图设计技术在促进设计思维方面的进展.     

基于模糊QFD的设计—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。     

基于主成分分析的产品低碳包装概念设计方法

为了降低产品包装生命周期中形成的高度浪费和高碳排放,给出产品低碳包装概念设计的流程和方法,讨论低碳包装概念设计的准则和边界,以防护性、销售性、低碳性和经济性的综合优化准则为约束,建立产品低碳包装概念设计参数的主成分模型,该模型在集成和筛选原有设计信息的基础上通过数学降维的方式形成新的主成分以降低概念设计方案选择的难度,同时还建立包装概念设计阶段的碳足迹计算模型,给出低碳包装概念设计方案的评价和选择方法,以小型汽油机包装为例,在低碳包装概念设计方法指导下选择的木材、瓦楞纸板和胶合板作为汽油机包装材料形成的3个方案中,结果表明,瓦楞纸板在综合性能指标中以161.17的分值被确定为最优解,符合目前高强度瓦楞纸板代木包装在机电产品包装中的应用趋势,从而验证了此方法有效.     

基于VC++的机床夹具标准件库开发

基于VC++对Solid Works软件进行二次开发以建立机床夹具的标准件库.该系统通过开放数据库互联管理器连接用户界面和数据库,可供用户直接查询数据库中零件的参数,进而修改零件的尺寸并获得不同类型的夹具零件.通过零件参数化设计,机床夹具能够被快速查询和建模,为后续的工件设计和制造创造了条件.因为采用了更加灵活和通用的开发方法,该标准件库操作更方便,用户界面更友好,可为其他机械零件标准件库的开发提供参考.     

基于可拓逻辑的机械装置概念设计

概念设计是求出在一定约束条件下满足功能要求的设计方案,概念设计的过程即问题求解的过程．可拓模型为表示机械装置提供了一条简洁规范的途径,物元可以表示机械零件的基本特征和参数,零件之间的联接装配关系可以用关系元描述,事元则可以表示机械装置的运动状态．利用基元的可拓变换思想可以辅助设计中矛盾问题的解决以及产生新的设计方案,它给机械创新设计提供了一条新的途径．     

机构概念设计中功能自动分解的研究

设计模型的建立和功能分解理论是机构概念设计的关键。本文在用运动状态向量对机构模块进行程式化描述的基础上，提出了用基于矩阵初等变换的矩阵分解法进行机构功能的自动分解，由此建立了计算机能够识别的设计模型及功能分解的理论方法，为机构自动化概念设计提供了理论依据。     

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.     

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。     

面向信息时代的机械产品现代设计理论与方法研究进展

在经济全球化的环境下,机械制造业的竞争实质上就是产品设计的竞争,如何快速地进行机械产品的开发是提高制造业市场竞争能力的一个关键问题,进行机械产品现代设计理论、方法和应用技术的研究是十分重要的一项基础性工作。在分析机械产品开发面临的变化和需要的基础上,提出了一种现代设计理论与方法体系结构的描述方法。通过分析网络环境下现代设计方法学的研究现状和特点,重点论述了智能设计、协同设计的概念、技术方法和关键研究内容,介绍了在设计知识表示方法、机械设计知识发现技术、知识仓库技术、机械产品知识仓库的功能体系结构、分布式协同设计原理、基于多智能体的协同设计技术等方面的研究进展。针对在我国“十一五”期间制造业发展的需要,指出进行智能设计技术、基于资源节约的设计方法、计算机辅助创新设计原理等八个方面的研究问题和发展趋势,对深入开展面向信息时代的现代设计理论和方法的研究具有理论指导意义。     

产品生长型设计及其关键技术研究

计算机辅助概念设计是机械设计领域的研究热点。在生长型设计理论的基础上提出了生长型设计过程模型；研究了CAD系统中支持生长型设计的关键技术：产品信息数据结构，设计知识库建模和概念结构匹配为实体结构技术；在此基础上开发了相应的概念设计自动化软件；通过工程实例验证了上述理论和技术的有效性和实用性。     

基于Pro／Engineer的非标准系列化装配组件的参数化设计研究

基于Pro／Engineer三维设计软件平台,利用Pro／Toolkit二次开发工具包和C＋＋编程语言,开发出可在Pro／En—gineer软件中运行的非标准系列化的装配组件的参数化设计软件。以间隙式拨盘组件参数化设计为例,介绍了间隙式拨盘组件的参数化程序设计方法,该方法可显著提高非标准系列化产品的设计效率和正确性。