基于生物流的机电产品概念设计自动化

发布时间：2020-06-05 18:52

【摘要】： 机电一体化技术的迅速发展已使机电一体化产品的个性化、柔性化、智能化成为机械产品的重要发展方向。面对世界市场日益激烈的竞争,单纯靠模仿国外产品将使企业失去市场竞争力。只有通过产品创新,才能从根本上解决企业的生存和发展问题。产品设计的概念设计阶段更加注重设计的整体性、创造性,在概念设计阶段进行的设计方案的创新具有较高的创新层次。概念设计自动化技术是实现机电产品快速创新设计的基础。原理方案创新与结构创新设计的快速实现与有机衔接技术是概念设计自动化的关键。本文以生物流理论与功能表面分解重构理论为基础,深入研究了支持产品快速创新的概念设计产品信息建模技术,“功能—结构”自动映射技术等。 本文对目前的产品概念设计及机电系统的概念设计方法做了总结,指出了机电系统概念设计中的关键问题、深入研究概念设计的内在规律、实现概念创新过程集成化和自动化的概念设计研究目标,并把产品原理方案创新和结构创新的快速设计及其有机衔接作为实现产品快速创新设计的关键技术加以研究。本文的主要研究内容如下: 在设计理论的研究方面,本文以功能表面分解重构理论及广义定位原理作为理论基础,在LORD原理、生物流理论和能量链原理的基础上,针对机电一体化产品,特别是机电控制系统的设计提出了“信息转换原理”及“基于生物流的机电产品设计自动化理论”,为机电产品原理方案创新与结构创新设计过程提供了理论基础。 在概念产品信息建模方面,提出了信息传输表面的概念,其作为一种综合的物质单元具有功能与结构的二元属性,支持功能的明确定义与几何信息的表达。针对概念产品信息建模技术的实现,从能量和信息转换的角度划分定义功能表面类型,并给出了相应的编码规则。 为了支持概念方案的快速表达,提出了功能模式的概念,定义了用于能量和信息转换的具体功能模式及容器模式。结合上述理论研究,建立了概念零件表达的编码规则及概念设计自动化流程,使产品原理方案的创新设计与结构创新设计集成到统一的设计过程中。 最后,介绍了产品设计软件DARFAD和pre-D系统,并在pre-D系统中以水位控制系统为例验证了本文所提理论的可行性和有效性。对全文进行了总结,提出了课题尚待进一步深入研究的内容,并对以后的工作进行了展望。
【图文】：

无数的器官构成了生命体。生命体在生长过程中呈现了完整的生命特征。对生命体的研究表明，细胞分裂是生物体基本的生长过程，即细胞分裂形成两个子细胞，见图2一9。先是细胞核分裂成两个细胞核，随后细胞壁、细胞膜分裂，成为两个完整的细胞。分裂的过程是一个物质、信息分解的过程，而后各自的成型，又是细胞结构重构的过程。基于细胞分裂过程建立的产品生长过程可以把产品看作是生命体，把零件看作是细胞。在机械产品的设计过程中，关键步骤是把产品功能需求通过功能表面映射到产品结构，在这一过程中，一系列设计活动按顺序依次进行。运用细胞生长的设计过程可以提高设计工作的效率，大大改善设计质量。图2一9生物细胞分裂过程各项的设计活动标准化

头，，眼睛，)的神经末梢，骨骼和肌肉组织做出相应的反应。信息循环系统主要由思维器官、感觉器官、效应器官等组成，人体的信息循环过程可参照上节中图3一3。综上对人体生物流三流的分析，参考图3一4人体运动控制功能的实现，采用功能表面的方式加以表达，我们综合后可以得出人体的生物流原型，如图3一5所示。
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TH122

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本文编号：2698464