機(jī)械功能原理對稱的概念及其應(yīng)用知識體系的研究.pdf

1、對稱廣泛存在于機(jī)械系統(tǒng)中，時(shí)空對稱存在于零部件、組件、整機(jī)乃至系列的各個(gè)層面，效用對稱存在于應(yīng)用不同手段實(shí)現(xiàn)相同功能的各類產(chǎn)品中。研究機(jī)械對稱，尤其是與方案多解性相關(guān)的機(jī)械效用對稱，可在概念設(shè)計(jì)中用于拓展求解思路，提高系統(tǒng)性能，滿足設(shè)計(jì)約束，縮短設(shè)計(jì)周期，并提高產(chǎn)品的市場競爭力。在綜合分析了各領(lǐng)域?qū)ΨQ的研究現(xiàn)狀后，本文針對當(dāng)前機(jī)械對稱研究存在的問題，對機(jī)械功能原理對稱的概念及其應(yīng)用知識進(jìn)行了深入研究。主要研究內(nèi)容及成果體現(xiàn)在如下四個(gè)方面

2、:
　　一.機(jī)械功能原理對稱概念體系的建立
　　在分析了跨學(xué)科領(lǐng)域?qū)ΨQ和機(jī)械對稱的研究現(xiàn)狀后，提出了機(jī)械功能原理對稱的概念和層次結(jié)構(gòu)體系。根據(jù)對稱基準(zhǔn)不同將機(jī)械對稱分為時(shí)空對稱和效用對稱兩大類。效用對稱用于描述多個(gè)方案實(shí)現(xiàn)相同設(shè)計(jì)需求的等效性。根據(jù)對稱操作不同將效用對稱進(jìn)一步分為置換、分解和組合對稱，在此基礎(chǔ)上分別研究了功能效用對稱、原理效用對稱的涵義并進(jìn)一步分類，從而建立起機(jī)械功能原理效用對稱體系的樹狀層次結(jié)構(gòu)。根據(jù)對稱主

3、體不同將時(shí)空對稱分為功能時(shí)空對稱、原理時(shí)空對稱，分析由對稱主體、組元和基準(zhǔn)組成的對稱要素，建立起機(jī)械功能原理時(shí)空對稱的概念和層次結(jié)構(gòu)體系;構(gòu)建功能原理時(shí)空對稱實(shí)例模型，據(jù)此分析整理時(shí)空對稱實(shí)例，并錄入數(shù)據(jù)庫得到功能原理時(shí)空對稱實(shí)例庫;基于實(shí)例庫，挖掘整理關(guān)聯(lián)知識并分析提煉出若干功能原理時(shí)空對稱的應(yīng)用知識。
　　二.機(jī)械功能效用對稱應(yīng)用知識體系的研究
　　以機(jī)械功能效用對稱概念體系為基礎(chǔ)，構(gòu)建功能效用對稱實(shí)例模型，搜集整理40

4、0余個(gè)功能效用對稱實(shí)例并錄入數(shù)據(jù)庫，應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助知識挖掘系統(tǒng)進(jìn)行知識挖掘得到大量設(shè)計(jì)需求、功能結(jié)構(gòu)與功能對稱操作之間的關(guān)聯(lián)知識，進(jìn)而提煉得到具有“簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”、“提高能量轉(zhuǎn)換效率”、“提高人機(jī)友好性”、“加快起動(dòng)過程”等效用的26條設(shè)計(jì)準(zhǔn)則及2條設(shè)計(jì)原理;進(jìn)而建立“產(chǎn)品性能需求—功能方案缺點(diǎn)—功能效用對稱設(shè)計(jì)準(zhǔn)則/原理”關(guān)聯(lián)模型?；谏鲜龉δ苄в脤ΨQ的實(shí)例知識、關(guān)聯(lián)知識及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則/原理，提出應(yīng)用功能效用對稱知識輔助機(jī)械功能創(chuàng)新的設(shè)計(jì)

5、流程。
　　三.機(jī)械原理效用對稱應(yīng)用知識體系的研究
　　以機(jī)械原理效用對稱概念體系為基礎(chǔ)，構(gòu)建原理效用對稱實(shí)例模型，搜集整理200余個(gè)原理效用對稱實(shí)例，并錄入數(shù)據(jù)庫。應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助知識挖掘系統(tǒng)進(jìn)行知識挖掘得到大量設(shè)計(jì)需求與原理對稱操作之間的關(guān)聯(lián)知識，進(jìn)而提煉得到若干用于“擴(kuò)大作用范圍”、“提高人機(jī)友好性”、“提高工作效率”、“提高測量精度”和“消減有害副作用”等36余條設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和2條設(shè)計(jì)原理;進(jìn)而建立“產(chǎn)品性能需求—原理方案

6、缺點(diǎn)—原理效用對稱設(shè)計(jì)準(zhǔn)則/原理”關(guān)聯(lián)模型?；谏鲜龅脑硇в脤ΨQ實(shí)例知識、關(guān)聯(lián)知識及設(shè)計(jì)原理/準(zhǔn)則，提出了應(yīng)用原理效用對稱知識輔助機(jī)械原理創(chuàng)新的設(shè)計(jì)流程。
　　四.機(jī)械功能原理對稱輔助創(chuàng)新設(shè)計(jì)平臺(tái)的建立
　　以前述的機(jī)械功能原理對稱概念體系及歸納總結(jié)的應(yīng)用知識為基礎(chǔ)，開發(fā)了由實(shí)例管理模塊、知識管理模塊、知識挖掘模塊和知識應(yīng)用模塊組成的機(jī)械功能原理對稱輔助創(chuàng)新設(shè)計(jì)平臺(tái)原型;結(jié)合兩個(gè)應(yīng)用相關(guān)知識發(fā)明的專利“一種能自動(dòng)停止加熱的