基于状态空间方法的机械运动方案设计的理论基础

为解决机械运动方案的设计问题,提出了机械运动方案设计的状态空间方法,以基本变换单元为功能载体,构建了状态特征矢量,并推导获得了状态方程;提取了状态矩阵内非零元素的运动特征值,讨论了对偶矢量及状态空间的相关性质,得到了状态空间中运动变换特征矢量的运算规则,为应用状态空间方法实现方案设计的可计算自动求解提供了理论基础。     

基于状态空间方法的机械运动方案设计的综合求解及算法实现

依据机械运动方案设计的状态空间理论,实现了把串联机械系统的运动方案设计问题转化为对偶矢量的分解,进而转化为状态矩阵的分解,通过组合状态矩阵对应的基本变换单元获得相应的运动方案设计可行解。在此基础上,建立了方案设计的知识库,并转换为相应的数据结构,提出了求解过程中运动的类型方向、变换特征分解及综合求解算法。最后,通过一个设计实例验证了状态空间方法的有效性。     

机械传动方案设计的状态空间法

以状态空间为纽带，将机械传动的原理运动方案与结构方案结合在一起，实现了计算机辅助方案设计的集成。在原理运动方案求解时通过扩大功能需求描述，引入相应的优化技术，实现了分解级数的自动确定，有效地界定了原理方案的解空间，避免了解的组合爆炸和众多无意义解的生成；由传递函数确定的结构集合的卡氏积运算实现结构的多方案设计，为相关设计提供一种新思路。     

基于状态向量表示法的机械运动方案设计系统的研究

介绍了基于状态向量表示法建立机械运动方案设计系统的方法,描述了状态向量表示法的数学模型,对于所建立系统的基本结构、机构模块的划分以及数据库的建立进行了分析和举例.     

混联机械系统方案设计特征状态空间理论与方法

提出混联机械系统运动方案设计与综合的运动功能特征状态空间理论模型。构建混联运动功能特征状态空间,转换设计空间对象到特征状态空间元素,分析特征状态空间构成要素的空间关联关系。进一步探讨空间及其元素性质,研究对偶矢量间运算规则和度量方式,形成抽象有序的封闭空间框架。总结特征状态空间与设计解空间相互映射的方案综合理论,实现运动功能分析的数学求解模式,得到特征状态空间理论对系统设计的运用指导过程。设计实例说明该方法的可行性和实用性。     

面向方案设计的特征定义及表示方法

将基于特征设计思想引入到方案设计中,提出了旨在实现功能概念与几何构造间有效关联的原型特征和布局模板定义,原型特征定义方案设计的功能需求、概略几何实现方案等产品方案属性及其相互关系;布局模板是原型特征装配的结果,它以草图形式描述方案设计的产品原型特征组成及其整体布局形式,讨论了原型特征的组成,分类规则及其表示方法,给出了布局模板支持下的基于特生方案设计建模过程,研究成果为计算机辅助方案设计系统的实现提供了初步的理论框架。     

机械运动方案相似设计研究

概念设计是产品开发过程中的决定性阶段 ,机械运动方案设计是机械产品概念设计的关键内容。本文提出了机械运动方案相似设计理论和方法 ,并对构造相似元、计算相似度、实例再设计等关键技术进行了研究 ,给出了相应的解决方法     

液压系统方案设计的能量特征状态模型

提出液压系统方案设计的能量特征状态模型。以定性矢量的形式描述液压系统的能量特征,将一个完整的液压系统分解为若干个单动作子系统进行设计;将液压元件与其在系统回路中的使用方式相结合定义两类基本变换单元作为新的系统设计功能选择单元,并以功能分析为基础构建两类基本变换单元的定性矩阵表达;建立单动作子系统方案设计模型,将单动作子系统方案设计问题转化为模型空间内的矩阵分解与匹配。通过具体设计实例验证该方法的可行性与有效性。     

基于Web的分布式夹具方案设计方法

针对专用夹具的方案设计,提出了基于Web的分布式设计方法,采用基于Web的三层网络体系结构,使用特征方法描述零件装夹信息,利用动态网页ASP技术开发基于Web的应用程序,论述了零件定位特征确定的算法,夹紧特征和夹具元件的选择原则,该方法可以实现多专家分布进行夹具方案设计,以提高夹具设计的质量和效率。     

机械产品装配结构方案设计的概念方法

以图论为基础完成功能分解与强连接集合元的映射；用面向对象的方式和统一的框架结构表示组织功能与强连接集合元信息及相互间的关系；通过强连接集合元间卡氏积的运算实现产品的装配结构多方案设计；构造了基于功能一强连接零件结构集的自上而下的产品结构方案设计系统。     

具有迭代特征的复杂机械产品概念设计模型

针对机械产品概念设计的复杂性,提出一种基于迭代的功能－行为－机构－结构模型(FBMS)。从机械产品设计的特点出发,研究复杂机械系统的功能、行为、机构和结构之间的关系,揭示行为和机构在功能到结构转换过程中的桥梁作用,由此提出基于行为和机构的映射关系,进而结合设计过程的迭代特征建立基于迭代的FBMS模型。在综合考虑该模型中各要素特点的基础上,给出其形式化描述方法。通过对迭代设计过程中行为和机构作用特点的分析,给出迭代设计的具体步骤及相应的迭代算法流程。以一个具体机械产品设计为例,对FBMS模型的有效性进行验证,并对其整体特性进行分析。结果表明,该模型有助于机械产品概念设计阶段的机构组合创新,以及功能与结构之间的优化匹配。     

机械系统运动方案的模糊距离测度评价方法

提出机械系统运动方案的模糊距离测度评价方法.以轻工业服装机械为背景,首先确立因素集,并依据工作性能、动力性能及结构工艺性层次建立了因素关系树,基于方案的各组成基本变换单元提出评价标准,分别构建性能指标及权重的模糊术语,并用三角模糊数表示.建立评价因素及权重的标准隶属度函数.依据因素关系树,针对设计方案的多单元组成,建立多专家参与下,考虑多因素多层次的三级模糊综合评价模型.在此基础上建立了基于距离测度的模糊数排序模型,并提出整个综合评价过程的实现算法.最后,该方法的有效性通过算例得到验证.     

AUTOMATIC APPROACH TO PRODUCT CONCEPTUAL DESIGN BASED ON CONSTRAINT NETWORK

Product design is considered as the constraint satisfaction problem (CSP), and a new design approach basedon constraint network is proposed and applied to make design automatic partially. By means of constraint extraction, constraint network construction and operation, constraint chains are acquired, and then the conceptual design scheme can be got by decoding the information stored in the design constraint chains, which provides a novelty method for mechanical product design automation. Shearing mechanism of shearing machine has been designed by this way.     

机械系统概念设计自动化方法

给出了一种基于设计规则的机械系统概念设计自动化方法。该方法体现了发散思维创新设计思想,依赖符号方案推理器来实现。符号推理器主要由设计规则定义、图形载体库、构件相似性判定及符号推理四部分组成。通过定义设计规则,选择图形载体,对图形载体进行并、或、非的逻辑运算,邻接、重叠、拓扑性的关系运算,系统可以自动地获得概念设计符号方案。镶嵌于推理器内部的构件相似性分析组元,对图形载体各构件进行相似性分析,避免了冗余方案的产生,能够得到符合设计规则要求的全部设计方案。通过细化设计规则,使概念设计具有收敛性,并且可以得到优化的设计方案。该方法适用于一般复杂机械系统的概念设计。     

DEFICIENT INFORMATION MODELING OF MECHANICAL PRODUCTS FOR CONCEPTUAL SHAPE DESIGN

0 INTRODUCTIONThe importance of conceptual design is obvious in the product development process, and computer-aided conceptual design has become a major hotspot in the design field[1]. One predominant field of conceptual design is shape concept generation that has generally remained hard to formalize and systematize. The conventional CAD systems were not developed for this particular task[2].*Conventional geometric modeling techniques depend on purely mathematical representation to descr…     

基于多粒度共进化功能能推理的机械运动方案设计新方法

提出了基于多粒度共进化功能推理的机械运动方案设计方法.首先分析了共进化功能推理模型和多粒度设计模型的特点,并结合二者的优点构造了一种多粒度的共进化功能推理模型;然后将该推理模型应用于机械运动方案设计,提出了一种面向机械运动方案设计的共进化功能推理方法,该方法采用分类功能来描述机构单元及机械系统的运动特征信息,将机构单元和机械系统都采用运动功能变换函数进行抽象表达,通过功能推理来生成机械运动变换单元的串联组合方案;随即给出了相应的功能推理算法流程,通过与已有算法的比较详细分析了该算法的特性,并讨论说明了该算法所具有的效率高、可精确描述运动功能变换特性等优点;最后通过电线进给机构运动方案设计实例验证了该方法的有效性.     

CONCEPTUAL MECHANICAL DESIGN METHOD BASED ON QUALITATIVE SIMULATION

A model for conceptual design of mechanical devices is studied based on qualitative simulation. In this model, the desired functions are expressed by state-transit-diagrams(ST-diagrams) and design space is represented by qualitative-state-curves(QS-curves). The first design idea, called seeds idea, is proposed by the designer and then is abstracted into QS-curves. The qualitative simulation is implemented based on the QS-curves. By changing the motion of acting parts, the connection of parts and the motion of driving part, new design ideas are generated. With this model, a series of new design ideas derived from the seeds idea can be achieved.     

基于域结构模板的机械产品概念设计方案生成

在公理化设计（Axiomatic design）理论的基础上,研究了机械产品要领设计方案生成的几个关键技术。讨论了要领设计的顾客需求驱动问题,提出了一种解决策略;针对公理化设计理论的不足,提出了域结构模板的概念,对公理化设计进行了扩展,并在此基础上构造了概念空间和概念推理网络;通过约束推理从概念推理网络中提取出有效概念空间,并给出了有效概念空间的分解算法;基于概念图（Conceptual graphs）分析了方案中设计实体之间的功能联系。以高速链式平缝机为例对所述概念设计方案生成方法进行了验证。     

基于功能推理机制研究复杂机械产品的概念设计

提出了系统功能分层策略和组件建库与调用机理,采用重新定义问题和部分解的方法,从系统功能定义入手,将最初问题分解成按照功能定义的部分问题,以此形成的空间与组件解空间进行耦合,寻找满足功能需求的最初问题解。在布料系统的概念设计上用此机制验证了设计过程的自动性和方法的有效性。