机械产品计算机辅助方案生成系统的研究与开发

发布时间：2020-09-09 19:05

　　概念设计是产品设计活动中关键的一步,愈来愈受到广泛的重视。产品概念设计方案生成在整个产品开发过程中占有十分重要的地位,其质量是决定产品最终质量、市场竟争力以及企业获利最为关键的因素。本文对概念设计方案生成模型及求解策略等方面进行了深入研究,其目的在于得到产品的设计方案,为后续设计阶段提供有效的设计信息。主要研究工作和结论体现在以下几个方面: 首先,根据基于人机交互方式的概念设计方案生成技术系统的概念,建立了基于概念设计建模、计算机实现两个层次的概念设计方案生成技术系统研究框架。该框架包括用户需求建模、概念设计产品建模、概念设计方案生成过程建模等三个概念设计关键建模技术。同时,研究了三个建模技术之间的关系。其次,针对产品概念设计阶段所要处理的主要对象—功能,阐述了用于产品功能建模的标准功能基(SFB),研究了机械产品计算机辅助方案生成系统的功能表达方式以及功能分解模型,建立了功能分解树。根据运动功能转换传递元(FTU)的概念,定义了FTU所包含的内容,利用编码技术对FTU的行为特征、输入/输出行为关系及结构关系进行编码,建立了功能转换传递元用于运动方案求解的知识库。研究了机械产品计算机辅助方案生成系统的功能求解方法。实例表明,所提出的方法能够有效地实现概念设计方案生成,为实现计算机辅助概念设计方案生成系统奠定基础。最后,开发了机械产品方案生成原型系统MS Conceptual Design。在所有涉及的理论基础及重要技术上,对系统设计进行了整合,并在程序中得以实现,成功达到了系统目标。
【学位单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2007
【中图分类】：TH122;TP391.7
【部分图文】：

公理设计,功能分解

新功能分解方法有以下几种：析系统技术（FAST）[2]。这种方法最早由 Bytheway 在价值方法发展成为功能分析系统技术（Functional Analysis System后经许多学者的研究和发展，逐渐形成了比较成熟的功能分分析和理解产品的功能、功能之间的联系，以及哪些功能需，并把功能按照逻辑顺序和优先次序排列以测试他们的从属个自顶向下的功能分解方法，设计者在功能分解过程中，从品的各功能展开后合并，从而搭建起系统的功能模型，该模功能间的因果关系和层次关系。但显然确定各种功能的过程此不适合用于新产品设计中。计的功能方法树。Nam P. Suh 通过对设计理论进行系统的研[3]。该理论把设计的问题域看作为顾客需求域[CAs]、功能域程域[PVs]四个依次通过映射机制相联系的问题域概念模型。计参数 DPs 时，需要在功能域和物理域中反复迭代，即功能能分解过程如图 1.1 所示：

概念设计,相关学科,生成过程,研究定位

图 2.1 概念设计方案生成系统生成过程最初以人工方式进行，随着相关学科的深入，其中较为成熟的、程式化的部分逐渐转案生成过程实现方式的具体表现形式不同，但其方案生成系统的实例化。机器设计自动化的实现度发展，而就目前相关学科的发展水平来看，案生成过程尚需时日。本文的研究定位于以人。生成系统构成识库的支持下，本章建立了如图 2.2 所示的概念构包括人机交互、系统实现、知识库。本文在系统体系结构进行描述，将其抽象成产品需求型，下面分别对这几个批方面加以介绍。

原理图,功能分解,知识库,原理

图 3.7 功能分解知识库原理表（部分）图 3.8 功能分解知识库物理设计结构图在如上所述的功能分解知识库中，Input_Name, Input_Flow, Output_Flow 三项能信息模型信息，Offect 对应于该功能（功能+流）所对应的不同效ryDiagram 对应于效应的原理图，Note 对应于效应的注释，Example 为实mentUnit 为可供用户选择的参考运动元。通过原理的查找，可以将功能映射结构或者是运动功能元(行为)，这样就实现了功能的向下分解。下面将以一个细说明功能分解树的建立步骤。

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