基于功能流的机械产品设计过程研究

发布时间：2020-04-12 18:51

【摘要】：产品设计是产品生命周期中的首要环节,是最具有创造性和挑战性的部分,它的结果直接影响到后续制造过程的实施效果,也是决定产品成本的关键因素。随着产品复杂性的提高、市场要求的迫切和网络化产品开发模式的推广,新模式下产品设计过程的理论和方法已成为一个重要的研究方向和应用领域。本文提出了基于功能流的产品设计过程思想,研究了网络环境下,计算机支持的从最初的用户需求获取到最终的产品装配功能保证的设计过程集成理论与方法。 本文对产品设计过程国内外研究现状进行了总结,分析了存在的不足。结合产品设计过程的特性,提出了设计过程中的功能流概念,构建了包含产品概念设计和详细设计两阶段的基于功能流的产品设计过程,以功能随设计过程进展所发生的演变和关联为核心和纽带,实现产品概念设计阶段和详细设计阶段的集成,以更好的支持满足产品需求功能的设计求解。 提出了设计过程中不同知识空间下问题域的概念,明确了设计过程中的需求和需求功能的定义和分类,分析了二者之间的本质联系。针对用户复杂多态的需求信息,提出了基于模糊集表达和熵处理的有效的用户需求信息获取方法,制定了用户需求功能抽象的原则和功能分类法,给出了相应的矩阵表达,实现了从用户需求信息中获取能够反映用户需求本质的用户需求功能。 提出了基于功能矩阵的空间和变换运算法,将用户需求功能转换为设计需求功能,建立了概念设计阶段的功能-结构模型。在得到原理组件、功能联接件、功能面和工作原理等对应功能视图中不同层次的功能实现载体后,采用IDEF0建模方法建立了概念设计阶段的产品原理结构模型。提出了基于图论表达和能量流控制的优化方法,通过对产品原理结构模型进行冗余判定,实现优化结构、保证模型合理性的目的。 建立了基于装配功能的产品装配评价体系和装配分析流程,制定了有利于装配的产品设计准则,提出了装配成本模型和定量的装配效率评价指标,对产品装配进行定量和定性的分析,评价产品的装配性,提出了相应的再设计建议,保证产品装配功能的实现。 为验证本文所提出的理论和方法,建立了网络环境下,基于功能流的产品设计过程原型系统的体系结构,采用Java、VRML、Delphi、SQL Server、Socket网络技术等开发工具包开发了原型系统,实现了用户需求功能获取模块、设计需求功能获取求解优化模块、装配功能保证模块和网络平台等系统模块,用实例验证了研究成果的正确性和有效性。最后对全文进行了总结,对进一步的研究方向进行了展望。
【图文】：

服务器端应用服务层（Application）数据服务层（Database）装配服务器通讯服务 装配应用 网络管理用户数据库零件数据库结果数据库FTP 服务器Web 服务器数据服务器图 5.6 网络环境下实现装配分析的体系结构5.5.4 应用实例本文以上一章得到的减速器原理模型，经过 CAD 系统建模后，对其按照前述章节，在网络环境下进行相应的 DFA 分析，得到合理的分析结果和设计建议，验证本系统进行产品 DFA 分析设计的有效性。分析的结果如图 5.7a 所示，，表示的是减速器整体和各个部件的装配评价结果和设计建议报表。

有效的用户需求，针对各个有效的用户需求来确定相应的用户需求功能和对应的矩阵表达，该模块最终将杂乱的用户需求信息转换成能够反映用户本质需求的用户需求功能。图6.3是客户端的用户需求信息调查界面，用户可以查询当前的信息需求的统计分布。图6.4是客户端和服务器均可以查询的相关用户调查信息总汇，该页面可实时动态刷新。图 6.3 客户端用户需求信息界面
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：TH122

【引证文献】

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本文编号：2625059