基于知識(shí)的計(jì)算機(jī)輔助機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)支持技術(shù)研究.pdf

1、現(xiàn)代機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)包括功能原理設(shè)計(jì)、方案設(shè)計(jì)、尺寸綜合、運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力學(xué)分析及評(píng)價(jià)決策等階段，具有復(fù)雜性、不確定性、創(chuàng)造性、高精度性、綜合性、跨學(xué)科性等特點(diǎn)，這個(gè)過(guò)程是個(gè)基于經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)過(guò)程，現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)輔助機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)一般局限于機(jī)構(gòu)的尺寸綜合階段,僅能滿(mǎn)足機(jī)構(gòu)的計(jì)算、繪圖、三維建模等方面的工作，并且設(shè)計(jì)精度有待于提高，設(shè)計(jì)者還需要具備大量的、全面的經(jīng)驗(yàn)和創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法。如何運(yùn)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，面向機(jī)構(gòu)整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程，將設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)形式化、數(shù)字化并以顯示的

2、方式保存下來(lái)并且采用符合設(shè)計(jì)思維的知識(shí)模型和知識(shí)處理技術(shù)以延伸、啟發(fā)和提高設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)能力，進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，是現(xiàn)代機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)研究的重要內(nèi)容。 本文針對(duì)現(xiàn)代機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)研究存在的問(wèn)題，將現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法融入機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)研究，重點(diǎn)研究了機(jī)構(gòu)知識(shí)資源的分類(lèi)、描述、知識(shí)資源庫(kù)的構(gòu)建、層次結(jié)構(gòu)、應(yīng)用技術(shù)以及功能原理求解、方案設(shè)計(jì)求解及尺寸綜合求解的關(guān)鍵技術(shù)，開(kāi)發(fā)了基于知識(shí)的計(jì)算機(jī)輔助機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)支持系統(tǒng)，本文的研究

3、成果和特色如下： (1)分析了基于知識(shí)的計(jì)算機(jī)輔助機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)支持系統(tǒng)的功能需求，提出了由知識(shí)資源應(yīng)用分系統(tǒng)、知識(shí)管理分系統(tǒng)、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程分系統(tǒng)、設(shè)計(jì)過(guò)程管理分系統(tǒng)、信息交換分系統(tǒng)所組成的計(jì)算機(jī)輔助機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)支持系統(tǒng)的軟件功能模型，建立了面向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程的智能化設(shè)計(jì)平臺(tái)。 (2)對(duì)機(jī)構(gòu)知識(shí)按照設(shè)計(jì)過(guò)程、精確性、表現(xiàn)形式、描述方式進(jìn)行多維度的分類(lèi)，提出了多維機(jī)構(gòu)知識(shí)分類(lèi)模型，并分析了機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)知識(shí)的特點(diǎn)，提出了基于知識(shí)元的設(shè)計(jì)知識(shí)

4、統(tǒng)一描述方法和面向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程的知識(shí)資源庫(kù)的構(gòu)成方案，并研究了基于MOP和TOPS方式的實(shí)例庫(kù)組織方式及基于多層次的抽象實(shí)例庫(kù)組織模型的實(shí)例聚類(lèi)算法、規(guī)則庫(kù)的組織形式和形式化描述、模型庫(kù)組成和存儲(chǔ)的層次結(jié)構(gòu)，建立了知識(shí)資源庫(kù)的管理模型，探討了知識(shí)資源的應(yīng)用技術(shù)。 (3)提出了在功能原理設(shè)計(jì)階段用自然語(yǔ)言描述法進(jìn)行功能描述的方法，在知識(shí)推理階段用基于功能基的功能信息模型精確描述功能的方法，并且建立了功能及行為信息模型，綜合了幾種功

5、能原理設(shè)計(jì)方法，提出了以功能-行為-結(jié)構(gòu)方式為主，功能-工藝動(dòng)作過(guò)程-動(dòng)作-執(zhí)行機(jī)構(gòu)為輔的功能原理求解方式。此外，建立了功能抽象和功能分解的求解過(guò)程模型，建立了功能分析工具庫(kù)以支持功能原理設(shè)計(jì)，并對(duì)機(jī)構(gòu)輸入、輸出運(yùn)動(dòng)約束、及運(yùn)動(dòng)特性進(jìn)行了編碼。 (4)機(jī)構(gòu)選型和構(gòu)型是機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)的兩個(gè)階段，機(jī)構(gòu)選型設(shè)計(jì)大都依賴(lài)于設(shè)計(jì)實(shí)例和基本機(jī)構(gòu)類(lèi)型，因此本文研究了基于實(shí)例的推理技術(shù)原理，提出了三級(jí)檢索選型流程的方法。研究了基本機(jī)構(gòu)功能載體庫(kù)的

6、信息模型和實(shí)例的信息模型建立方法，探討了實(shí)例的推理步驟、沖突消解策略及基于歸納法和最鄰近法的實(shí)例檢索機(jī)制，研究了基于選型方案設(shè)計(jì)的重用層次、設(shè)計(jì)需求語(yǔ)義元符號(hào)串表達(dá)、設(shè)計(jì)方案的樹(shù)形結(jié)構(gòu)及符號(hào)化表達(dá)、方案結(jié)構(gòu)樹(shù)重建等重構(gòu)技術(shù)。 (5)機(jī)構(gòu)的參數(shù)化設(shè)計(jì)是方案設(shè)計(jì)確定了基本型式后，對(duì)于結(jié)構(gòu)型式相對(duì)固定的機(jī)構(gòu)進(jìn)行精確、具體的參數(shù)設(shè)計(jì)，本文分析了傳統(tǒng)的參數(shù)化設(shè)計(jì)的不足及知識(shí)融合的參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)的特點(diǎn)，研究了基于知識(shí)融合參數(shù)化技術(shù)進(jìn)行機(jī)構(gòu)參