面向復(fù)雜產(chǎn)品方案設(shè)計的多性能融合布局設(shè)計技術(shù)研究.pdf

1、方案設(shè)計是復(fù)雜產(chǎn)品設(shè)計過程的重要環(huán)節(jié)，通過綜述產(chǎn)品方案設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)研究現(xiàn)狀，指出了現(xiàn)有方法存在的不足。在此基礎(chǔ)上，本文圍繞面向復(fù)雜產(chǎn)品方案設(shè)計的多性能融合布局設(shè)計技術(shù)展開研究，包括面向產(chǎn)品結(jié)構(gòu)性能的總體布局模型構(gòu)建技術(shù)、面向產(chǎn)品加工性能的需求轉(zhuǎn)換與精度特性識別技術(shù)、面向產(chǎn)品運(yùn)動性能的傳動系統(tǒng)精度均衡分配技術(shù)、多性能融合的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)布局求解與方案評價方法等，并對所提出的理論、方法及技術(shù)進(jìn)行驗證。
　　全文的組織結(jié)構(gòu)為:
　　第一

2、章:綜述了復(fù)雜產(chǎn)品方案設(shè)計方法和關(guān)鍵技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，分析歸納了現(xiàn)有復(fù)雜產(chǎn)品方案設(shè)計方法的不足，提出了本文的組織結(jié)構(gòu)和主要研究工作。
　　第二章:研究了面向產(chǎn)品結(jié)構(gòu)性能的總體布局模型構(gòu)建技術(shù)，提出了產(chǎn)品原理方案向結(jié)構(gòu)化布局映射方法，定義了產(chǎn)品布局元層次關(guān)系網(wǎng)及產(chǎn)品布局多色模型，構(gòu)建了布局元層次關(guān)系網(wǎng);應(yīng)用多色集合的個人顏色、統(tǒng)一顏色，給出了產(chǎn)品布局元層次關(guān)系網(wǎng)的數(shù)學(xué)描述，形成產(chǎn)品布局多色模型，并提出推理算法;利用個人顏色、統(tǒng)一

3、顏色之間的圍道布爾矩陣推理原理，進(jìn)行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)布局設(shè)計過程中功能-運(yùn)動分配-布局模塊之間映射過程的形式化描述，實現(xiàn)了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)布局設(shè)計的公理化。
　　第三章:研究了面向產(chǎn)品加工性能的需求轉(zhuǎn)換與精度特性識別技術(shù)，提出了復(fù)雜產(chǎn)品加工工藝與性能需求耦合轉(zhuǎn)換方法，構(gòu)建了質(zhì)量屋網(wǎng)絡(luò)分析模型(Analytic Network Process，ANP)，描述了加工工藝需求、性能需求、技術(shù)特性之間耦合關(guān)系及轉(zhuǎn)換算法;提出了零件切削性評價的精度特性耦合

4、識別方法，通過零件切削過程和精度變化過程耦合動態(tài)系統(tǒng)的隱馬爾可夫模型（Hidden Markov Model，HMM）描述，利用系統(tǒng)最佳狀態(tài)評價和轉(zhuǎn)換關(guān)系構(gòu)建了精度特性識別方法，實現(xiàn)了面向產(chǎn)品總體布局設(shè)計的加工性能耦合映射過程。
　　第四章:研究了產(chǎn)品運(yùn)動精度方案設(shè)計方法，分析復(fù)雜產(chǎn)品傳動系統(tǒng)誤差源，提出了傳動系統(tǒng)精度方案均衡分配方法。給出了空間運(yùn)動誤差矩陣，描述了傳動部件誤差參數(shù)與空間誤差之間的映射關(guān)系。利用螺旋理論，建立了傳動

5、系統(tǒng)空間誤差螺旋模型，形式化表達(dá)了傳動系統(tǒng)空間誤差幾何意義。以制造成本、空間運(yùn)動誤差螺旋螺距及其大小為設(shè)計準(zhǔn)則，構(gòu)建了傳動系統(tǒng)精度多目標(biāo)分配模型。給出了基于拉格朗日乘子和梯度下降算子的改進(jìn)飛支配排序遺傳算法-Ⅱ(Non-dominated Sorting Genetic Algorithm-Ⅱ，NSGA-Ⅱ)，求解Pareto解集，并借助多準(zhǔn)則妥協(xié)解排序(VlseKriterijumska Optimizacija(Ⅰ) Komprom

6、isnoResenje，VIKOR)方法分析精度分配方案Pareto解集，實現(xiàn)了運(yùn)動精度均衡分配。
　　第五章:研究了產(chǎn)品總體布局設(shè)計方法，根據(jù)機(jī)械產(chǎn)品方案設(shè)計中結(jié)構(gòu)布局約束的特點，提出了多性能融合的產(chǎn)品位姿圖與結(jié)構(gòu)布局求解技術(shù)。對產(chǎn)品布局約束關(guān)系抽象化，建立布局設(shè)計約束之間的關(guān)系表達(dá)。在性能求解方面，構(gòu)建產(chǎn)品功能需求模型、運(yùn)動功能配置和模塊結(jié)構(gòu)之間的映射，得到產(chǎn)品簡化布局模塊結(jié)構(gòu)。以低序體陣列表達(dá)產(chǎn)品布局拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并且利用基于位

7、姿圖的空間布局模型，對產(chǎn)品模塊結(jié)構(gòu)進(jìn)行定位、定序及鄰接等關(guān)系的描述和布局組合操作，得到產(chǎn)品結(jié)構(gòu)布局方案，實現(xiàn)了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)性能、加工性能、運(yùn)動性能融合的總體布局設(shè)計。研究了產(chǎn)品設(shè)計方案多性能評價指標(biāo)權(quán)重的不確定性及難以滿足均衡評價問題，提出了多性能融合的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與運(yùn)動方案決策技術(shù)，給出了多性能評價指標(biāo)的聯(lián)合變權(quán)群決策方法，借助VIKOR分析的設(shè)計方案均衡群決策，實現(xiàn)了產(chǎn)品總體方案設(shè)計柔性評價。
　　第六章:介紹了面向復(fù)雜產(chǎn)品方案設(shè)計的