發(fā)布時(shí)間：2020-06-06 23:00

【摘要】： 概念設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)的初期階段,同時(shí)又是設(shè)計(jì)中最重要且最具有創(chuàng)新意義的階段。據(jù)統(tǒng)計(jì)只占成本5%左右的概念設(shè)計(jì)階段決定了產(chǎn)品成本的85%,產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量的70%以上。另一方面,隨著現(xiàn)代機(jī)械的發(fā)展,機(jī)構(gòu)不僅僅是具有確定運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件系統(tǒng),且構(gòu)件也不再僅僅是剛性桿件,而是具有更廣泛意義上的廣義機(jī)構(gòu)。廣義機(jī)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)可控制運(yùn)動(dòng)或不可控制運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)元件和由剛性、非剛性構(gòu)件組成的運(yùn)動(dòng)鏈兩者的集成體。由于機(jī)電一體化產(chǎn)品的本質(zhì)最終是完成運(yùn)動(dòng)與執(zhí)行功能的機(jī)器,所以廣義執(zhí)行機(jī)構(gòu)是機(jī)電一體化產(chǎn)品的核心部分,對(duì)廣義執(zhí)行機(jī)構(gòu)概念設(shè)計(jì)理論及實(shí)現(xiàn)方法的研究具有十分重要的理論意義和潛在應(yīng)用價(jià)值。 產(chǎn)品功能貫穿設(shè)計(jì)過(guò)程的始終,任何階段的設(shè)計(jì)活動(dòng)都應(yīng)該圍繞這個(gè)主題進(jìn)行。本文從計(jì)算機(jī)輔助分析的角度,通過(guò)建立描述性的概念設(shè)計(jì)過(guò)程模型,旨在對(duì)其中若干關(guān)鍵內(nèi)容計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的研究,為廣義執(zhí)行機(jī)構(gòu)概念設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)提供計(jì)算機(jī)技術(shù)支持。根據(jù)以上研究思路,本論文主要進(jìn)行了以下幾方面的研究: 1.研究了計(jì)算機(jī)輔助廣義執(zhí)行機(jī)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)過(guò)程模型。采用分層細(xì)化的方法描述了不同階段設(shè)計(jì)人員的工作任務(wù),以及計(jì)算機(jī)輔助實(shí)現(xiàn)的技術(shù)支持,建立了計(jì)算機(jī)輔助廣義執(zhí)行機(jī)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)過(guò)程模型。對(duì)該過(guò)程模型的特點(diǎn)、相關(guān)研究的方法以及有關(guān)的支撐技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)闡述,為概念設(shè)計(jì)研究提供了設(shè)計(jì)方法和指導(dǎo)。 2.首次提出了一種用戶(hù)對(duì)產(chǎn)品功能需求的定性及定量分析方法。將產(chǎn)品功能需求分為基本功能、規(guī)范功能和興趣功能三類(lèi),在定性分析方面,運(yùn)用模糊聚類(lèi)分析方法對(duì)散亂的需求信息進(jìn)行合并歸類(lèi);在定量分析方面,采用由AHP法、熵值法和均方差法組成的主客觀綜合賦權(quán)法分析不同功能需求指標(biāo)重要度的權(quán)重,并利用回歸分析、灰理論和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立的組合預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)功能需求重要度的變化。以上提出的集成化方法為分析和預(yù)測(cè)產(chǎn)品功能需求重要度提供了決策手段與方法。 3.研究了計(jì)算機(jī)輔助功能表達(dá)方法。為了便于設(shè)計(jì)者在功能求解之前對(duì)功能表達(dá)信息進(jìn)行交換,提出基于XML和RDF的廣義執(zhí)行機(jī)構(gòu)功能表達(dá)方法,該方法將功能信息分為數(shù)據(jù)和語(yǔ)義兩個(gè)部分,通過(guò)定義這兩部分模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),采用XML實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品功能的數(shù)據(jù)化表達(dá),采用RDF實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品功能的語(yǔ)義化表達(dá);并引入功能基來(lái)描述功能語(yǔ)義中的動(dòng)詞和名詞。同時(shí),采用Hirst-St-Oneg語(yǔ)義相似度計(jì)算方法,將其他功能分類(lèi)方法中的詞語(yǔ)轉(zhuǎn)換為同義的功能基詞匯。 4.研究了廣義執(zhí)行機(jī)構(gòu)的知識(shí)庫(kù)建模方法。提出了基于知識(shí)庫(kù)的廣義執(zhí)行機(jī)構(gòu)功能求解框架,以分類(lèi)和編碼方式對(duì)廣義執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)象進(jìn)行了知識(shí)描述,在此基礎(chǔ)上,采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建了功能元知識(shí)庫(kù),功能映射知識(shí)庫(kù)和機(jī)構(gòu)知識(shí)庫(kù)的結(jié)構(gòu)模型,通過(guò)將復(fù)雜數(shù)據(jù)分解到幾個(gè)簡(jiǎn)單的表中,并建立表與表之間的關(guān)系,以檢索另一個(gè)表中的關(guān)系記錄中的數(shù)據(jù)。最后,設(shè)計(jì)了推理機(jī)的混合推理流程,并對(duì)其進(jìn)行了說(shuō)明和討論。 5.創(chuàng)建了廣義執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)象的仿真模型庫(kù)。建立了基于Matlab軟件Simulink及SimMechanics工具箱的輔助廣義執(zhí)行機(jī)構(gòu)方案仿真分析驗(yàn)證的仿真模型庫(kù),該模型庫(kù)具有節(jié)省模型搭建時(shí)間、符合規(guī)范和容易識(shí)別的特點(diǎn)。與從底層的基本元件模塊建模相比,該模型庫(kù)的優(yōu)點(diǎn)在于采用了面向?qū)ο蟮膮��?shù)化封裝方法,提高了仿真模型的建模效率。 最后,在剖析現(xiàn)有概念設(shè)計(jì)軟件的基礎(chǔ)上,吸取了它們?cè)谥�識(shí)庫(kù)檢索技術(shù)、用戶(hù)域到功能域的映射技術(shù)和知識(shí)分層存儲(chǔ)技術(shù)上的可取之處,確定了廣義執(zhí)行機(jī)構(gòu)概念設(shè)計(jì)方案生成的內(nèi)容,選擇和討論了各種軟件工具的適用性,給出了軟件模塊集成的關(guān)鍵技術(shù)和實(shí)現(xiàn)方法,最終初步構(gòu)建了廣義執(zhí)行機(jī)構(gòu)功能設(shè)計(jì)軟件平臺(tái)FDPGEM。根據(jù)某新型援潛救生船的船載移動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求,使用FDPGEM軟件平臺(tái)并對(duì)其進(jìn)行了仿真分析,并提出了改進(jìn)設(shè)計(jì)方案的策略。
【圖文】：

22圖2-2 廣義執(zhí)行機(jī)構(gòu)概念設(shè)計(jì)過(guò)程模型Figure 2-2 Processing model of conceptual design of generalized execution mechanism產(chǎn)品功能需求分析的結(jié)果是不同功能分類(lèi)的需求項(xiàng)特征、重要度權(quán)值及其預(yù)測(cè)結(jié)果。它能夠容易地使設(shè)計(jì)者接受和加工這些信息，形成新的設(shè)計(jì)概念或補(bǔ)充、修正舊的概念。然而，在進(jìn)行功能推理之前，還需要進(jìn)行產(chǎn)品功能信息的描述，產(chǎn)品功能需求分析設(shè)計(jì)活動(dòng)數(shù)據(jù)輸出設(shè)計(jì)流程環(huán)境支持用戶(hù)的功能需求產(chǎn)

方法可分為成本估算和功能評(píng)價(jià)兩個(gè)部分：在功能評(píng)價(jià)中，，利用評(píng)價(jià)值分配法確定各方案的功能系數(shù)，并使用改進(jìn)的層次分析法來(lái)修正判斷矩陣。對(duì)于成本估算，可以從樣本分析和成本求解兩個(gè)部分來(lái)實(shí)現(xiàn)，圖2-3給出了研究方法的系統(tǒng)框架。1. 樣本分析：在確定設(shè)計(jì)對(duì)象成本屬性項(xiàng)的基礎(chǔ)上，首先采用多種隸屬度函相關(guān)博士學(xué)位論文 2011年 第02期 工程科技Ⅱ輯 C029-1-32
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類(lèi)號(hào)】：TH112;TP391.72

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本文編號(hào)：2700397