現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)規(guī)劃及可視優(yōu)化設(shè)計(jì)方法研究.pdf

1、產(chǎn)品設(shè)計(jì)是產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)效果的好壞會(huì)直接影響產(chǎn)品的最終質(zhì)量。先進(jìn)而實(shí)用的設(shè)計(jì)理論方法對(duì)很好地完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)工作有很大的促進(jìn)作用，因而備受科研人員和企業(yè)界的重視。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前學(xué)者們已經(jīng)提出了近60種設(shè)計(jì)方法，這些設(shè)計(jì)方法對(duì)提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量都起到了不同程度的作用。在一個(gè)具體的產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，應(yīng)用所有的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)是不現(xiàn)實(shí)的，也是不必要的。現(xiàn)代機(jī)械綜合設(shè)計(jì)理論方法在總結(jié)現(xiàn)有設(shè)計(jì)理論方法的基礎(chǔ)上，提出了應(yīng)用產(chǎn)品設(shè)計(jì)規(guī)劃

2、、功能優(yōu)化設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)、智能優(yōu)化設(shè)計(jì)、可視優(yōu)化設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)質(zhì)量檢驗(yàn)等主要技術(shù)手段來(lái)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)，以確保和提升產(chǎn)品的廣義質(zhì)量（全部功能與性能）。綜合設(shè)計(jì)理論方法的提出避免了設(shè)計(jì)方法選擇的隨意性和不規(guī)范性，因而有著重要的意義。
　　 目前，對(duì)綜合設(shè)計(jì)法總體框架的研究已經(jīng)較為完善，部分研究成果已經(jīng)被廣大學(xué)者和企業(yè)界人士所接受。但是，在其理論框架下，一些具體的設(shè)計(jì)理念、技術(shù)和方法還有待進(jìn)一步深入研究。本文重點(diǎn)研究綜合設(shè)計(jì)法理論框架

3、下的產(chǎn)品設(shè)計(jì)規(guī)劃和可視優(yōu)化設(shè)計(jì)法，力圖通過(guò)對(duì)這兩個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行深入研究，來(lái)完善產(chǎn)品設(shè)計(jì)規(guī)劃和可視優(yōu)化設(shè)計(jì)的具體技術(shù)或方法。本文的研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目(編號(hào)：50535010)的支持。其研究結(jié)論對(duì)于綜合設(shè)計(jì)法的進(jìn)一步豐富以及推廣與應(yīng)用都有著重要意義。具體研究?jī)?nèi)容如下：
　　 對(duì)綜合設(shè)計(jì)法的理論框架做了進(jìn)一步深入研究與概括。詳細(xì)介紹了產(chǎn)品的廣義質(zhì)量與廣義優(yōu)化兩個(gè)重要概念。將綜合設(shè)計(jì)法的理論體系按產(chǎn)品設(shè)計(jì)的流程劃分為設(shè)計(jì)

4、規(guī)劃、功能優(yōu)化、技術(shù)設(shè)計(jì)（動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)、智能優(yōu)化設(shè)計(jì)、可視優(yōu)化設(shè)計(jì)）和設(shè)計(jì)質(zhì)量檢驗(yàn)四部分。提出創(chuàng)建設(shè)計(jì)集成平臺(tái)是應(yīng)用綜合設(shè)計(jì)方法的重要手段，并給出了設(shè)計(jì)平臺(tái)的體系結(jié)構(gòu)，即將平臺(tái)分為界面層、應(yīng)用層、技術(shù)層和環(huán)境層四個(gè)層面。
　　 在總結(jié)和分析與產(chǎn)品設(shè)計(jì)規(guī)劃相關(guān)研究成果的基礎(chǔ)上，提出了3L/8D產(chǎn)品設(shè)計(jì)規(guī)劃理論方法，即從設(shè)計(jì)戰(zhàn)略、設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)、設(shè)計(jì)質(zhì)量檢驗(yàn)三個(gè)層面，具體包括：設(shè)計(jì)環(huán)境、設(shè)計(jì)思想、設(shè)計(jì)目標(biāo)、設(shè)計(jì)內(nèi)容、設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)過(guò)程、設(shè)

5、計(jì)的潛在問(wèn)題分析和設(shè)計(jì)質(zhì)量評(píng)價(jià)等8個(gè)環(huán)節(jié)，來(lái)對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)行全面規(guī)劃，以提高設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)的成功率。對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)規(guī)劃工作進(jìn)行了細(xì)致地研究，提出了產(chǎn)品設(shè)計(jì)規(guī)劃各階段的決策模型及具體的規(guī)劃方法，從而初步建立了3L/8D設(shè)計(jì)規(guī)劃的理論框架，為進(jìn)一步深入研究產(chǎn)品設(shè)計(jì)規(guī)劃提供了參考。
　　 圍繞3L/8D產(chǎn)品設(shè)計(jì)規(guī)劃相關(guān)理論，用計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)規(guī)劃幾個(gè)重要環(huán)節(jié)的輔助規(guī)劃系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，具體包括創(chuàng)建顧客需求重要度評(píng)判系統(tǒng)、顧客的模糊聚類分析系統(tǒng)

6、、設(shè)計(jì)實(shí)例搜索系統(tǒng)、設(shè)計(jì)任務(wù)分解及相關(guān)性評(píng)判系統(tǒng)、設(shè)計(jì)質(zhì)量的模糊評(píng)判系統(tǒng)。研究中具體論述了每個(gè)系統(tǒng)的功能模塊、實(shí)現(xiàn)原理和實(shí)現(xiàn)過(guò)程。以上系統(tǒng)均具有可視化的操作界面，能自動(dòng)生成相關(guān)報(bào)告，從而可以輔助產(chǎn)品開(kāi)發(fā)人員快還獲得可以指導(dǎo)制定設(shè)計(jì)規(guī)劃的決策信息。
　　 進(jìn)行了現(xiàn)代機(jī)械可視優(yōu)化設(shè)計(jì)方法及實(shí)現(xiàn)措施研究。通過(guò)對(duì)現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)特點(diǎn)的具體分析以及在總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上，確定了可視優(yōu)化法的研究?jī)?nèi)涵、研究?jī)?nèi)容、技術(shù)流程、關(guān)鍵技術(shù)、研發(fā)支撐軟

7、件以及具體的應(yīng)用原則，從而建立了可視優(yōu)化設(shè)計(jì)法的理論框架。進(jìn)一步，對(duì)可視優(yōu)化設(shè)計(jì)的具體環(huán)節(jié)，即運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)狀態(tài)、工作過(guò)程和控制過(guò)程、加工制造和裝配過(guò)程等可視優(yōu)化的內(nèi)容和方法也進(jìn)行了討論，詳細(xì)介紹了其原理、目標(biāo)和方法。
　　 在介紹產(chǎn)品設(shè)計(jì)平臺(tái)內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)研究了搭建可視優(yōu)化設(shè)計(jì)平臺(tái)的策略與技術(shù)。研究中，提出了可視優(yōu)化設(shè)計(jì)平臺(tái)的體系結(jié)構(gòu)及功能模塊?？梢晝?yōu)化設(shè)計(jì)平臺(tái)，從體系結(jié)構(gòu)上看可以分為4個(gè)層次，分別是：技術(shù)操作層、主要功能

8、層、輔助功能層和技術(shù)支持層。平臺(tái)按需要可以分為快速建模系統(tǒng)、加工過(guò)程可視化仿真系統(tǒng)、裝配過(guò)程可視化仿真系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)學(xué)可視化仿真系統(tǒng)等10個(gè)功能模塊。確立了搭建可視優(yōu)化設(shè)計(jì)平臺(tái)的構(gòu)建策略，可以概括為16字方針，即“自我評(píng)價(jià)、追求效益、力求節(jié)約、分步實(shí)現(xiàn)”。提出了搭建可視優(yōu)化設(shè)計(jì)平臺(tái)的一般流程，包括6個(gè)關(guān)鍵步驟，分別是：現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研、需求分析、制定規(guī)劃、實(shí)際開(kāi)發(fā)、功能測(cè)試和投入使用。
　　 以東北大學(xué)自主研制3-TPT并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)床為實(shí)例，