机械装配结构组织性分析及自组织设计理论研究

发布时间：2016-10-01 18:25

  本文关键词：机械装配结构组织性研究及其在概念设计中的应用，由笔耕文化传播整理发布。

《北京邮电大学》 2011年

机械装配结构组织性分析及自组织设计理论研究

李铁萌  

【摘要】：装配设计是计算机辅助设计的的重要组成部分,直接影响产品的装配质量和设计效率。目前的装配设计自动化已成为全面实现制造现代化的瓶颈,如何构筑一个具有高度智能和复杂信息处理能力的装配设计环境,是装配设计领域的热点问题。时下的装配设计主要以仿真和验证等后设计手段为主,缺乏对装配结构复杂性本质的研究,所涉及的智能方法常常停留在问题求解与建模层面。因此,本文以装配结构为研究载体,以自组织理论为导向,通过理论探讨、系统分析、数学建模、机制设计等手段,进一步挖掘了装配的科学内涵,理清了装配结构的组织性,研究了装配结构设计的自组织方法,为提高装配结构设计的信息化和智能化化提供相应理论和技术支持。论文的主要工作如下： 1、装配本质及生物学相似性的探讨 首先由装配的技术特性出发,全面分析了装配的科学内涵,在此基础上,对装配系统和生物系统进行比较,给出包括系统构成、生命周期、基因控制、种群演化等四个方面的相似性,以及装配产品自上而下与自然生物自底向上的构成方式区别,由此得到装配结构的分割本质,给出了装配结构的具体定义,并提出了装配的分割变换原理,为装配组织性的论证、自组织原理的建立、以及耗散成型机制的构造奠定了研究基础。 2、装配功能结构的组织性论证 基于装配的分割本质,引入装配结构不确定性的概念,论述了装配结构的组织性就是对不确定性的消除的观点,认为装配结构是一种有组织的序化结构；探讨了装配组织性的内容构成,提出基于工程特征的装配结构组织基,定义了组织量并给出基于动态不确定性和形状不确定性的量化方法,进而对装配结构进行维度划分,分别给出了自由度维度、主装配维度、辅装配维度的组织量表达及其工程涵义。然后通过对功能的概念分析,提出了装配功能基的概念,给出了功能基的结构独立模型,并构造了功能参数空间,最后给出功能基的组织变换原理。该部分研究为后续开展装配自组织原理的研究提供了理论依据。 3、装配结构的自组织方法研究 根据装配结构组织性的特点,给出了装配系统范畴的自组织概念,分析了无组织与有组织、自组织与他组织、以及自动和自适应之间的区别,阐明装配结构经历了由无组织到有组织的演变过程,论述了有组织到自组织转变的可能以及相应的理论和技术基础,在此基础之上借鉴自组织理论的开放的、非线性的、远离平衡态基本特性和机制,探究了装配结构的自组织方法,提出了装配的功能基因理论和结构耗散理论,构造了装配基因的控制模式,并给出了装配基因的中心法则,为装配结构的自组织设计提供了必要的基本原理。 4、装配结构的耗散成型机制构建 以自组织理论为指导,结合耗散结构理论,给出了装配结构耗散的基本思路,提出装配结构成型中的开放作用和结构微分方法,以及微分结构单元之间的短距作用及长程有序假设,在此基础上,设计了装配结构的耗散过程模型,建立了以场模型为长程作用介质、微分单元为结构载体、单元力为局部作用基础、流模型为外部控制通道的耗散作用机制,构造了装配结构耗散成型系统,指明系统元素及系统空间,并给出了系统元素间的作用规则,为装配结构的自组织设计制定了功能模块与技术架构。 最后,设计并开发了一个基于自组织理论的装配结构耗散成型原型系统,简称3D-ASDS。利用该系统对本文的研究内容、方法及机制进行了验证。

【关键词】：
【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TG95
【目录】：

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