基于FBS的机械产品概念设计方法与应用

发布时间：2019-07-14 20:43

【摘要】：产品设计可以描述为将一组功能需求转化为一个具体实现结构的过程,其前期的概念设计被认为是设计过程中最重要、最关键、最具有创造性的阶段。如何实现产品功能和结构的转换是产品设计过程必须首先考虑与解决的问题,它直接影响产品开发过程,只有在充分地获取和理解产品功能信息,并将这些功能信息通过加工形成产品结构方案,才有可能使所建立的产品模型有效地支持后续的详细设计。目前,虽然有许多学者对产品的概念设计进行了深入研究,但功能与结构的映射关系还没有统一的定论,需有待研究。本文试图以前人提出的FBS(功能—行为—结构)映射关系为模型,从机械产品的行为特性入手,系统分析了基于行为特性的机械产品模型构建过程,并提出了利用Rough sets理论对模型进行评价。其中所涉及的理论、方法及应用研究可总结如下:首先提出了一种新的机械产品行为表达方法。采用Petri网的可视化图形来描述机械产品的行为特性,可以更清晰的展现局部与局部之间产生的行为关系,有效的分析机械产品在运行过程中所存在的问题,进而提出对产品进行修改或优化的依据和方法。其次提出了从机械产品产生行为的多属性角度,建立概念设计模型框架。用最小行为载体行为元和行为块去分析行为效果和行为链,根据行为链的不同连接方式,总结了顺序、并行、选择、重复、和反馈等五种行为关系。随后又给出了行为块间接口的设计流程,并通过实例说明了其应用过程。最后利用Rough Sets理论对产品模型进行评价。以Rough Sets为基础,将对机械产品整体方案的评价转化成对各行为块的评价,通过对各行为块的评价指标的简化,并根据评价指标对评价对象的区分能力,能较客观地获得各行为块评价指标的重要度,进而得到整体方案的评价结果。附录以应用系统方式给出了机械产品通常表现的12种行为特性及其映射的多种结构,可供设计者参考借鉴。
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图片说明：切管组件 14.塑料管 15.进给电机 16.齿轮传动系统 17.丝杆 18.滑块图3.4 自动打孔装订机原理图Fig.3.4 Schematic diagram of automatic punching binding machine● ●●p1 p2p16p15p14p13 p12p11p9p6p7p8p5p4p3p10t1t13t9t12t8t7t4t5t6t2t3图3.5 自动打孔装订机行为特性的Petri 网模型Fig.3.5 Petri nets model of automatic punching binding machine behavioral characteristicst11 t10
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图片说明：（1）顺序关系，指行为之间具有明显的因果关系和先后时序关系。如图 4.7 所示曲柄摇杆机构，，曲柄的转动、连杆的平动和摇杆的摆动是顺序发生的。图4.7 曲柄摇杆机构图4.8 糖果包装机构Fig.4.7 Crank-rocker mechanism Fig.4.8 Candy packaging mechanism（2）并行关系，指两个或多个行为同时发生或发生的步调一致，如图 4.8 所示糖果包装机构，两个曲柄摇杆机构1-2-3-6（机架）和1-4-5-6 共用曲柄1，当曲柄1 转动时，则两个曲柄摇杆机构同时运动。（3）选择关系，指两个或多个行为有条件的选择发生。如图 4.9 是滑移齿轮换向机构齿轮1 处于图示位置时，轴III和轴I同向转动；当把齿轮 1 滑移至虚线位置时，轴III、轴I转向相反；当齿轮 1 和齿轮 2、4 均不接触时
【学位授予单位】：宁波大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TH122

【引证文献】