基于知識的計算機輔助機構(gòu)設(shè)計支持技術(shù)研究.pdf

1、現(xiàn)代機構(gòu)設(shè)計包括功能原理設(shè)計、方案設(shè)計、尺寸綜合、運動、動力學(xué)分析及評價決策等階段，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，這個過程是個基于經(jīng)驗的設(shè)計過程，現(xiàn)有的計算機輔助機構(gòu)設(shè)計一般局限于機構(gòu)的尺寸綜合階段,僅能滿足機構(gòu)的計算、繪圖、三維建模等方面的工作，并且設(shè)計精度有待于提高，設(shè)計者還需要具備大量的、全面的經(jīng)驗和創(chuàng)新設(shè)計方法。如何運用現(xiàn)代設(shè)計方法，面向機構(gòu)整個設(shè)計過程，將設(shè)計經(jīng)驗、知識形式化、數(shù)字化并以顯示的

2、方式保存下來并且采用符合設(shè)計思維的知識模型和知識處理技術(shù)以延伸、啟發(fā)和提高設(shè)計者的設(shè)計能力，進行計算機輔助機構(gòu)設(shè)計，是現(xiàn)代機構(gòu)設(shè)計研究的重要內(nèi)容。 本文針對現(xiàn)代機構(gòu)設(shè)計技術(shù)研究存在的問題，將現(xiàn)代設(shè)計方法融入機構(gòu)設(shè)計過程進行計算機輔助機構(gòu)設(shè)計技術(shù)研究，重點研究了機構(gòu)知識資源的分類、描述、知識資源庫的構(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)計求解及尺寸綜合求解的關(guān)鍵技術(shù)，開發(fā)了基于知識的計算機輔助機構(gòu)設(shè)計支持系統(tǒng)，本文的研究

3、成果和特色如下： (1)分析了基于知識的計算機輔助機構(gòu)設(shè)計支持系統(tǒng)的功能需求，提出了由知識資源應(yīng)用分系統(tǒng)、知識管理分系統(tǒng)、機構(gòu)設(shè)計過程分系統(tǒng)、設(shè)計過程管理分系統(tǒng)、信息交換分系統(tǒng)所組成的計算機輔助機構(gòu)設(shè)計支持系統(tǒng)的軟件功能模型，建立了面向機構(gòu)設(shè)計過程的智能化設(shè)計平臺。 (2)對機構(gòu)知識按照設(shè)計過程、精確性、表現(xiàn)形式、描述方式進行多維度的分類，提出了多維機構(gòu)知識分類模型，并分析了機構(gòu)設(shè)計知識的特點，提出了基于知識元的設(shè)計知識

4、統(tǒng)一描述方法和面向機構(gòu)設(shè)計過程的知識資源庫的構(gòu)成方案，并研究了基于MOP和TOPS方式的實例庫組織方式及基于多層次的抽象實例庫組織模型的實例聚類算法、規(guī)則庫的組織形式和形式化描述、模型庫組成和存儲的層次結(jié)構(gòu)，建立了知識資源庫的管理模型，探討了知識資源的應(yīng)用技術(shù)。 (3)提出了在功能原理設(shè)計階段用自然語言描述法進行功能描述的方法，在知識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)計方法，提出了以功能-行為-結(jié)構(gòu)方式為主，功能-工藝動作過程-動作-執(zhí)行機構(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程模型，建立了功能分析工具庫以支持功能原理設(shè)計，并對機構(gòu)輸入、輸出運動約束、及運動特性進行了編碼。 (4)機構(gòu)選型和構(gòu)型是機構(gòu)方案設(shè)計的兩個階段，機構(gòu)選型設(shè)計大都依賴于設(shè)計實例和基本機構(gòu)類型，因此本文研究了基于實例的推理技術(shù)原理，提出了三級檢索選型流程的方法。研究了基本機構(gòu)功能載體庫的

6、信息模型和實例的信息模型建立方法，探討了實例的推理步驟、沖突消解策略及基于歸納法和最鄰近法的實例檢索機制，研究了基于選型方案設(shè)計的重用層次、設(shè)計需求語義元符號串表達、設(shè)計方案的樹形結(jié)構(gòu)及符號化表達、方案結(jié)構(gòu)樹重建等重構(gòu)技術(shù)。 (5)機構(gòu)的參數(shù)化設(shè)計是方案設(shè)計確定了基本型式后，對于結(jié)構(gòu)型式相對固定的機構(gòu)進行精確、具體的參數(shù)設(shè)計，本文分析了傳統(tǒng)的參數(shù)化設(shè)計的不足及知識融合的參數(shù)化設(shè)計技術(shù)的特點，研究了基于知識融合參數(shù)化技術(shù)進行機構(gòu)參