机械执行系统概念设计方法及其系统实现技术的研究

发布时间：2017-08-26 14:28

  本文关键词：机械执行系统概念设计方法及其系统实现技术的研究

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【摘要】：机械系统概念设计是设计过程中的最关键阶段。这一阶段所做出的决策对产品的功能、性能、成本以及开发周期有着很大的影响。执行系统作为机械系统的功能输出单元，其设计又是机械系统设计中的关键。因此对执行系统在概念设计阶段的研究非常重要。近年来，国内外专家对这方面做了大量的研究，但目前的研究还存在很多有待解决的问题，计算机辅助执行系统概念设计还远没有得以真正应用。 鉴于此，本论文对机械执行系统概念设计方法和软件系统实现技术进行了探讨及实用性研究。 首先，论文以FBS模型为理论基础，结合对概念设计过程的认知和理解，将FBS模型扩展为“功能-工艺方法-工艺动作-运动行为-执行机构（FTPBM）”模型。依据此模型，对执行系统概念设计的求解过程和各模型层相互之间的映射策略做了分析。接着对FTPBM模型中涉及到的工艺动作和运动行为及其表达方法做了深入的研究，并对执行系统运动协调设计方法进行了探讨以及通过具体的实例分析来说明该方法的可行性。 其次，，基于FTPBM模型建立了概念设计系统的框架结构，并展开对软件系统实现的若干关键技术性问题进行了研究。其内容包括两方面：一方面，对执行系统的概念设计知识表示以及知识库构建进行了研究。主要对运动转换功能知识、映射求解知识和机构知识做了详细的描述和编码。在此基础上，建立了功能分解知识库、运动转换功能知识库、映射求解知识库、机构知识库和机构方案评价知识库；另一方面，对系统模块进行了研究及实现。主要对知识维护与管理模块的操作流程和机构方案选型与组合机构构型的推理实现算法流程分别进行了设计。 然后，在上述工作的基础上，借助于编程语言工具开发了执行系统概念设计系统软件，该软件支持以人机交互的方式实现功能的分解、能够实现对机构知识的查询、添加、修改、删除等基本操作，以及根据知识库中现有的基本机构推理出满足设计要求的组合机构。 最后，运用执行系统概念设计方法以及结合系统软件对粉末压片机的执行系统概念方案设计进行了验证。其结果表明研究提出的方法及该软件系统有助于提高开发人员的设计效率，缩短产品的开发周期，具有较强的实用价值。
【关键词】：执行系统 概念设计 过程模型 知识库 系统实现
【学位授予单位】：宁波大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH122;TP215
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-19
• 1.1 课题的研究背景及目的和意义10-11
• 1.1.1 课题研究的背景10
• 1.1.2 课题研究的目的和意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-18
• 1.2.1 概念设计的内涵11-12
• 1.2.2 概念设计模型研究12-13
• 1.2.3 概念设计特征表达研究13-15
• 1.2.4 方案生成推理研究15
• 1.2.5 方案评价研究15-16
• 1.2.6 概念设计系统的实现研究16-17
• 1.2.7 执行系统概念设计方法研究17-18
• 1.3 论文的主要工作18-19
• 2 执行系统概念设计过程建模19-36
• 2.1 执行系统概述19-20
• 2.1.1 执行系统的含义及组成19
• 2.1.2 执行系统的分类19-20
• 2.2 执行系统概念设计要求分析20
• 2.3 执行系统的功能分析20-22
• 2.3.1 功能认识20-21
• 2.3.2 执行系统的功能原型表示21-22
• 2.4 执行系统概念设计过程模型探讨22-24
• 2.5 执行系统概念设计求解过程24
• 2.6 FTPBM 模型映射策略分析24-26
• 2.7 FTPBM 模型层分析26-31
• 2.7.1 工艺方法构思26-27
• 2.7.2 工艺动作及其表达27-28
• 2.7.3 运动行为及其表达28-31
• 2.8 执行系统功能映射设计求解31-35
• 2.9 本章小结35-36
• 3 概念设计系统总体框架36-41
• 3.1 系统开发环境36
• 3.2 系统实现的功能36-37
• 3.3 系统模块结构37-38
• 3.4 概念设计系统体系结构38-40
• 3.5 本章小结40-41
• 4 执行系统的概念设计知识表示及其知识库构建41-59
• 4.1 知识概述41-42
• 4.1.1 知识形成过程41
• 4.1.2 知识的表示方法41-42
• 4.2 基于数据库的知识库设计42-43
• 4.2.1 数据库与知识库的比较42-43
• 4.2.2 知识库设计所要考虑的问题43
• 4.3 执行机构的概念设计知识表示43-51
• 4.3.1 运动转换功能知识表示及其编码44-46
• 4.3.2 机构知识表示及其编码46-50
• 4.3.3 映射求解知识表示50-51
• 4.4 系统知识库构建51-58
• 4.4.1 功能分解知识库51-52
• 4.4.2 运动转换功能知识库52-54
• 4.4.3 映射求解知识库54
• 4.4.4 机构知识库54-56
• 4.4.5 机构评价知识库56-58
• 4.5 本章小结58-59
• 5 系统模块设计及软件实现59-82
• 5.1 知识维护与管理模块59-68
• 5.1.1 功能分解知识库维护59-61
• 5.1.2 运动转换功能知识库维护61-63
• 5.1.3 机构知识库维护63-66
• 5.1.4 机构评价知识库维护66-68
• 5.2 系统推理模块68-78
• 5.2.1 推理机的原理68-70
• 5.2.2 基于功能编码的机构方案推理过程建模70-71
• 5.2.3 组合机构推理设计71-78
• 5.3 软件系统的实现78-81
• 5.3.1 软件总体框架结构78-79
• 5.3.2 软件运行环境79-80
• 5.3.3 系统界面80-81
• 5.4 本章小结81-82
• 6 应用实例研究82-94
• 6.1 压片机概述82
• 6.2 压片机的概念方案设计求解流程82-83
• 6.3 压片机的功能与分析83-85
• 6.4 机构方案求解85-87
• 6.5 执行系统方案构思87-90
• 6.6 执行系统方案评价90-91
• 6.7 运动协调设计91-93
• 6.8 本章小结93-94
• 7 总结与展望94-96
• 7.1 总结94-95
• 7.2 展望95-96
• 参考文献96-99
• 在学研究成果99-100
• 致谢100

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