機(jī)械產(chǎn)品快速創(chuàng)新設(shè)計(jì)及其關(guān)鍵技術(shù)的研究.pdf

1、概念設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)是實(shí)現(xiàn)機(jī)械產(chǎn)品快速創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。原理方案創(chuàng)新與結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的快速實(shí)現(xiàn)與有機(jī)銜接技術(shù)是概念設(shè)計(jì)自動(dòng)化的關(guān)鍵。本文以TRIZ理論與功能表面分解重構(gòu)理論為基礎(chǔ)，深入研究了支持產(chǎn)品快速創(chuàng)新的概念設(shè)計(jì)產(chǎn)品信息建模技術(shù)，“功能一結(jié)構(gòu)”自動(dòng)映射技術(shù)以及支持設(shè)計(jì)方案決策與建模的基于實(shí)例的原理結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)技術(shù)等。開(kāi)發(fā)了概念設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件系統(tǒng)INNO-DARFAD。本文的研究有助于創(chuàng)新設(shè)計(jì)自動(dòng)化理論的發(fā)展，對(duì)企業(yè)提高自主創(chuàng)新能力及開(kāi)發(fā)C

2、AI設(shè)計(jì)系統(tǒng)有重要的實(shí)用價(jià)值。 本文系統(tǒng)綜述了國(guó)內(nèi)外概念設(shè)計(jì)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)以及TRIZ理論的研究現(xiàn)狀，詳細(xì)分析了相關(guān)領(lǐng)域的設(shè)計(jì)方法和理論。提出了深入研究概念設(shè)計(jì)的內(nèi)在規(guī)律、實(shí)現(xiàn)概念創(chuàng)新過(guò)程集成化和自動(dòng)化的概念設(shè)計(jì)研究目標(biāo)，并把產(chǎn)品原理方案創(chuàng)新和結(jié)構(gòu)創(chuàng)新的快速設(shè)計(jì)及其有機(jī)銜接作為實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品快速創(chuàng)新設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)加以研究。本文的主要研究?jī)?nèi)容和進(jìn)展如下： 在設(shè)計(jì)理論的研究方面，提出了統(tǒng)一創(chuàng)新設(shè)計(jì)理論模型的研究任務(wù)，以提高原理方案創(chuàng)新

3、與結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)過(guò)程的有機(jī)銜接和集成。本文在功能表面分解重構(gòu)理論及廣義定位原理的基礎(chǔ)上，針對(duì)以能量轉(zhuǎn)換為主的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，提出了“能量鏈原理”，為此類產(chǎn)品的原理方案創(chuàng)新與結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)過(guò)程提供了統(tǒng)一的理論基礎(chǔ)?！澳芰挎溤怼睆脑O(shè)計(jì)本質(zhì)的層面上指出，能量轉(zhuǎn)換類機(jī)械產(chǎn)品概念創(chuàng)新設(shè)計(jì)求解的本質(zhì)過(guò)程即是選擇合適的能量轉(zhuǎn)換原理及確定支持相應(yīng)能量轉(zhuǎn)換的結(jié)構(gòu)方案的過(guò)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(zhì)單元具有功能與

4、結(jié)構(gòu)的二元屬性，支持功能的明確定義與幾何信息的表達(dá)?；凇澳芰挎溤怼迸c功能表面，構(gòu)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(shè)計(jì)信息轉(zhuǎn)化與集成及概念設(shè)計(jì)階段抽象思維的邏輯化、形象化表達(dá)。針對(duì)概念產(chǎn)品信息建模的技術(shù)實(shí)現(xiàn)，從能量轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換編碼規(guī)則。采用面向?qū)ο蟮募夹g(shù)針對(duì)概念設(shè)計(jì)過(guò)程的實(shí)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(dá)，提出了功能模式的概念，提高了概念設(shè)計(jì)過(guò)程的功能描述與結(jié)構(gòu)表達(dá)能力，定義了應(yīng)用于能量轉(zhuǎn)換類產(chǎn)品的六種具體功能模式，并針對(duì)流體的廣義定位，提出了容器模式的概念。結(jié)合上述理論研究，建立了概念零件表達(dá)的編碼規(guī)則及概念設(shè)計(jì)自動(dòng)化流程，使產(chǎn)品的原理方案的創(chuàng)新設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)集成到統(tǒng)一的設(shè)計(jì)過(guò)程中。 作為推理技術(shù)的研究，將CBR技術(shù)應(yīng)用于產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)過(guò)程。本文提出了基于實(shí)例的原理結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法及支持原理結(jié)構(gòu)創(chuàng)新推理的實(shí)例表達(dá)

6、方法，實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)新方案的跨領(lǐng)域搜索，支持設(shè)計(jì)人員對(duì)設(shè)計(jì)創(chuàng)新的決策過(guò)程，建立了基于TRIZ理論問(wèn)題解決規(guī)則的原理創(chuàng)新實(shí)例檢索機(jī)制與基于能量鏈原理的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新實(shí)例檢索機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了原理創(chuàng)新規(guī)則的重用與結(jié)構(gòu)零件的重用，構(gòu)建了基于實(shí)例的原理結(jié)構(gòu)集成化創(chuàng)新設(shè)計(jì)流程。 最后，在系統(tǒng)研發(fā)方面，介紹了INNO-DARFAD軟件的設(shè)計(jì)流程、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)實(shí)施及系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境。以焊裝夾具為例，重點(diǎn)驗(yàn)證了基于實(shí)例的原理結(jié)構(gòu)創(chuàng)新集成化設(shè)計(jì)流程的可行性，說(shuō)明了基