基于產品工作原理的變型設計技術研究.pdf

1、產品變型設計是企業(yè)系列化設計的主要手段，通過變型設計可以改進產品質量、縮短設計周期，使企業(yè)更加具有競爭力。傳統(tǒng)變型設計以幾何形狀和尺寸為主要研究對象，導致了變型設計范圍小，而且無法實現拓撲關系的變化，實際上變型設計是在保持原理方案不變前提下進行的，傳統(tǒng)方法難以保證這一點。本文嘗試把原理方案引入到變型設計過程中，以功能表面和變型設計語義為手段，對原理方案進行表達，在此基礎上分別對裝配級和零件級變型設計進行研究，以水平定向鉆機為實例對上述理

2、論進行了驗證，并對其中的模塊進行了變型設計系統(tǒng)的開發(fā)。全文主要從以下幾個方面進行研究： 1. 分析了變型設計過程，指出變型設計應該在行為域和結構域之間進行，行為域對結構域應起到制約和驅動作用，由此提出了基于產品工作原理的變型設計理論。該理論將變型設計分為原理方案表達、裝配級變型設計和零件級變型設計三個層次，以功能表面為語義節(jié)點，利用方案語義對原理方案進行表達，其結果行為結構由裝配語義繼承，在此基礎上對裝配結構進行變型設計，完成裝

3、配級變型，同時將需變型的零件傳遞給關聯(lián)語義，實現零件級變型設計； 2．給出了方案語義的主要內容，分析了原理方案的主要構成，分為執(zhí)行、傳動、定位三部分，其中以執(zhí)行和傳動部分為重點，詳細研究了行為變換及行為關系約束。在此基礎上采用BNF語言和方案語義對行為結構進行表達。在綜合分析水平定向鉆原理方案的基礎上，從語義描述、BNF語言及語義網絡三個角度對鉆機進行完整的行為結構表達； 3．通過定義和分析裝配語義，確定其主要構成：連接

4、裝配語義、定位裝配語義、運動裝配語義。以鉆機的模塊為例，借助裝配語義說明如何實現行為結構到裝配結構的轉化。針對轉化后的裝配結構，分析了變型設計的主要內容，并提出了變型運算和產品控制模型實現裝配結構變型，以整機為實例建立了三維模型，實現裝配級的變型設計； 4. 建立了零件的關聯(lián)語義模型，對零件內部元素之間的關聯(lián)進行分析，給出了功能表面的主要變型參數。深入研究零件級變型設計的主要技術：全相關參數化技術、知識熔接技術、事物特性表技術，

5、并將它們運用到三維建模過程中，實現零件級變型設計； 5.開發(fā)了鉆機中關鍵模塊動力頭的變型設計系統(tǒng)，對裝配級和零件級變型理論和技術進行驗證，該系統(tǒng)以控制模型為骨架，以全相關參數化技術、知識熔接技術、事物特性表技術為技術支撐，將設計中用到的知識及經驗融入系統(tǒng)中，并應用到中、大機型的設計中，為企業(yè)實現快速變型設計提供了方便； 基于產品工作原理的變型設計不僅能夠實現尺寸的變化，更能夠實現拓撲結構的變化，使企業(yè)的產品更具有靈活創(chuàng)新