機械產(chǎn)品快速創(chuàng)新設計及其關鍵技術的研究.pdf

1、概念設計自動化技術是實現(xiàn)機械產(chǎn)品快速創(chuàng)新設計的基礎。原理方案創(chuàng)新與結構創(chuàng)新設計的快速實現(xiàn)與有機銜接技術是概念設計自動化的關鍵。本文以TRIZ理論與功能表面分解重構理論為基礎，深入研究了支持產(chǎn)品快速創(chuàng)新的概念設計產(chǎn)品信息建模技術，“功能一結構”自動映射技術以及支持設計方案決策與建模的基于實例的原理結構創(chuàng)新設計技術等。開發(fā)了概念設計自動化軟件系統(tǒng)INNO-DARFAD。本文的研究有助于創(chuàng)新設計自動化理論的發(fā)展，對企業(yè)提高自主創(chuàng)新能力及開發(fā)C

2、AI設計系統(tǒng)有重要的實用價值。 本文系統(tǒng)綜述了國內(nèi)外概念設計、創(chuàng)新設計以及TRIZ理論的研究現(xiàn)狀，詳細分析了相關領域的設計方法和理論。提出了深入研究概念設計的內(nèi)在規(guī)律、實現(xiàn)概念創(chuàng)新過程集成化和自動化的概念設計研究目標，并把產(chǎn)品原理方案創(chuàng)新和結構創(chuàng)新的快速設計及其有機銜接作為實現(xiàn)產(chǎn)品快速創(chuàng)新設計的關鍵技術加以研究。本文的主要研究內(nèi)容和進展如下： 在設計理論的研究方面，提出了統(tǒng)一創(chuàng)新設計理論模型的研究任務，以提高原理方案創(chuàng)新

3、與結構創(chuàng)新設計過程的有機銜接和集成。本文在功能表面分解重構理論及廣義定位原理的基礎上，針對以能量轉換為主的產(chǎn)品設計，提出了“能量鏈原理”，為此類產(chǎn)品的原理方案創(chuàng)新與結構創(chuàng)新設計過程提供了統(tǒng)一的理論基礎?！澳芰挎溤怼睆脑O計本質的層面上指出，能量轉換類機械產(chǎn)品概念創(chuàng)新設計求解的本質過程即是選擇合適的能量轉換原理及確定支持相應能量轉換的結構方案的過程。 在概念產(chǎn)品信息建模方面，提出能量傳輸表面的概念，其作為一種綜合物質單元具有功能與

4、結構的二元屬性，支持功能的明確定義與幾何信息的表達。基于“能量鏈原理”與功能表面，構建產(chǎn)品信息模型，有助于在概念模型、裝配模型、零件模型之間的設計信息轉化與集成及概念設計階段抽象思維的邏輯化、形象化表達。針對概念產(chǎn)品信息建模的技術實現(xiàn)，從能量轉換的角度劃分并定義功能表面類型，提出了功能表面限位編碼與功能表面能量轉換編碼規(guī)則。采用面向對象的技術針對概念設計過程的實現(xiàn)定義了功能表面、功能零件、概念產(chǎn)品及殼體零件類。 為了支持概念方案

5、的快速表達，提出了功能模式的概念，提高了概念設計過程的功能描述與結構表達能力，定義了應用于能量轉換類產(chǎn)品的六種具體功能模式，并針對流體的廣義定位，提出了容器模式的概念。結合上述理論研究，建立了概念零件表達的編碼規(guī)則及概念設計自動化流程，使產(chǎn)品的原理方案的創(chuàng)新設計與結構創(chuàng)新設計集成到統(tǒng)一的設計過程中。 作為推理技術的研究，將CBR技術應用于產(chǎn)品的概念設計過程。本文提出了基于實例的原理結構創(chuàng)新設計方法及支持原理結構創(chuàng)新推理的實例表達

6、方法，實現(xiàn)了創(chuàng)新方案的跨領域搜索，支持設計人員對設計創(chuàng)新的決策過程，建立了基于TRIZ理論問題解決規(guī)則的原理創(chuàng)新實例檢索機制與基于能量鏈原理的結構創(chuàng)新實例檢索機制，實現(xiàn)了原理創(chuàng)新規(guī)則的重用與結構零件的重用，構建了基于實例的原理結構集成化創(chuàng)新設計流程。 最后，在系統(tǒng)研發(fā)方面，介紹了INNO-DARFAD軟件的設計流程、系統(tǒng)結構、系統(tǒng)實施及系統(tǒng)運行環(huán)境。以焊裝夾具為例，重點驗證了基于實例的原理結構創(chuàng)新集成化設計流程的可行性，說明了基