基于遗传中心法则的零件逐步求精创新设计

针对零件创新设计中功能分解标准各异,运算耗时随零件复杂度成指数递增以及设计局限性强等难点。在生物遗传学中心法则和基因互补配对原则的启发下,探索一种结合矢量运算、矢量组合和约束函数的面向全过程全反馈闭环逐步求精零件创新设计方法。由于采用零件特征基因编码和零件特征融合算法,简化了功能分解的依据并提高零件运算速度。文章阐述了实现的具体框架和创新设计算例,并在CATIA5R8平台验证该方法是可行。     

基于创新设计理论/功能分析的机械产品功能原理创新设计

为了实现机械产品功能原理的创新，提出了一种将创新设计理论与功能分析方法相结合的功能原理求解过程模型。在该模型中，功能分析主要包括总功能抽象、总功能原理解的确定以及功能分解等。总功能原理解的确定是功能正确分解的前提。为了给功能分解提供可以遵循的模式，提出了基于工艺功能分析的方法，引入了输入约束功能的概念，并给出了功能分解的5个详细步骤。为了给原理求解提供有力的工具支持，将创新设计理论中的物场分析、效应知识库以及冲突解决原理等嵌入到了总功能和分功能原理求解过程中，使得创新设计理论的优势在模型中得以有效发挥。应用这一模型，实现了颜料灌装机的创新设计。     

基于功能分析的机械系统运动方案创新设计

以方便针弯针自动检测机运动方案的创新设计为例，介绍了一种在对预期功能进行分析和分解的基础上，对机械运动方案进行创新设计的方法。     

基于TRIZ和AD的集成创新设计模型及其应用

结合TRIZ理论和AD理论的优势,建立了面向功能的新产品集成创新设计模型,以AD理论的产品设计流程为主线,由用户域映射得到产品的功能域,优先应用功能导向搜索查询、类比其他领域的产品工作原理、结构及效应,以TRIZ的最终理想解(IFR)及进化法则指导AD的功能分解,应用TRIZ工具进行解耦设计,并应用AD信息公理进行方案评价筛选。基于该模型进行了秸秆粉碎成型一体机的创新概念设计,验证了模型的可行性。     

面向概念设计过程的功能建模研究

针对目前功能建模研究系统性、规律性不强的现状,在阐述了功能的概念及其表达的基础上,通过分解广义和狭义功能,建立了面向概念设计过程的功能模型,为后续的设计工作奠定了基础。设计实例验证了模型的有效性。     

机械产品运动方案创新设计及研究

分析了机械产品方案创新设计过程，指出机械产品创新设计是由需求牵引的方案创新过程，实现机械产品的功能是靠工艺动作来完成的，机械产品运动方案创新设计实际上归结为工艺动作过程的构思和分解，讨论了工艺动作过程和执行机构，给出了基于工艺动作过程的机械产品方案创新设计的过程模型，提供了机械产品运动方案创新设计实用化的有效途径。     

设计过程复杂性理论与TRIZ理论集成复杂机电系统功能分解过程模型*

传统的功能分解是将产品的总功能分解到功能元,以每个功能元有确定的原理解作为功能分解结束的标志,传统的功能分解方法强调总功能可以分解为若干个功能元,若干个功能元组成一个总功能,体现了总功能和功能元之间的线性关系和还原性。传统的功能分解无法体现复杂机电系统非线性、时变特性、开放性和功能耦合等重要特征,因此急需一种适合于复杂机电系统的功能分解过程模型。将设计过程复杂性理论(Design-centric complexity,DCC)和TRIZ集成,对初步进行功能分解的结果,按照TRIZ理论中有效完整功能和非有效完整功能集对功能进行分类;应用提出的功能实现概率均值法和功能实现概率极值法,将TRIZ理论的有效完整功能和非有效完整功能,与DCC理论中重复功能集和组合集建立联系;经过TRIZ理论对问题功能进行转化后,以系统的重复功能集、组合集和组合辅助功能集作为复杂机电系统功能分解的结果;形成面向复杂机电系统的DCC与TRIZ集成功能分解过程模型。用一个工程实例验证该设计过程模型。     

基于功能本体的面向目的创新设计研究

为了使新产品的创新设计过程可以有效的进行,在功能表达和功能建模过程中引入本体概念.融合人的认知过程,建立了基于功能本体、功能行为结构(FBS)和XML数据存储表达方式的面向目的创新设计过程.开发了面向目的创新的原型系统模块,最后讨论所建立的系统,给出系统应用例子说明系统的有效性.     

面向产品开发过程的数字化设计技术研究

在分析产品内涵的变化和产品开发技术的基础上，论述了企业在产品开发过程中的创新、协作和集成需求，提出了面向产品开发过程的数字化设计平台体系结构，构造了面向产品开发过程的创新设计系统。基于该体系结构，提出了既有资源的利用和系统集成方法。研究成果已在数字化设计系统开发实践中应用。     

面向功能的公差理论模型

为了克服传统公差理论在保证产品性能方面的缺陷，分析了面向功能的公差理论的主要任务和核心问题，对面向功能的公差理论进行了探索性研究，提出了面向功能的公差理论模型。该模型建立了公差设计、加工方式和产品性能之间密切联系，为设计性能的实现提供了切实可行的理论方法。     

基于共生进化原理的功能结构设计

从生物的共生进化模式得到启发,从设计认知的高度,系统地总结了基于共生进化原理的共生功能之间的关系,包括“提供作用条件”关系,“消除有害副作用”关系和“消除有害环境影响”关系三类。这些关系为系统地解决创新设计中基于可行原理解的功能结构设计问题奠定了基础。在此基础上提出了集成原理方案设计和功能结构设计的计算机辅助概念设计的进程模型。该进程模型能根据实际创新设计环境以及候选原理解的作用条件、副作用和环境影响,在求解过程中动态地生成待求产品的功能结构,符合设计师的思维习惯。最后给出了模型应用实例。     

Theory and method of mechanism system design

Conceptual design is the most critical and creative phase of design. Recently, increasing attention has been directed to supporting conceptual-level computer aided creative design and its theories and methodologies. Specifically, for conceptual design of mechanical products, this paper presents a novel function solving model for mechanical product design and highlights the importance of systematic synthesis to achieve creative design. Then it builds a framework as a function-effect-process-action-mechanisms (FEPAM) mapping process, which enables creative design on the basis of conceiving different action schemes. After that, several key points are elaborated including 1) representing and decomposition methods of functions and motion behaviors; 2) action scheme representing method based on network plan techniques; and 3) variation and creation methods based on action scheme transformations.     

基于功能表面的产品基因形式化表达

利用功能表面来形式化表达产品基因以支持机械产品概念创新设计。用数学方法描述了功能表面模型和产品基因模型,提出了一种变长度的产品基因层次编码方案,构建了基于功能表面的产品基因形式化表达过程,并用设计实例对提出的方法进行了验证。     

机械产品生长型设计过程的研究

产品概念设计自动化已成为机械设计领域研究的重点.首先引入了广义定位原理和功能表面的概念,而后将实际零部件中表现产品形状、结构的特定表面抽象为功能模式,支持概念结构生成;将生物生长的机理用于产品设计过程,通过功能表面的分解重构进行产品概念设计;给出了功能原型和原理库的数学表达.通过工程实例,验证了上述理论的有效性和实用性.     

以生命为原型的产品概念结构设计

面向产品概念设计自动化,把生命系统的创造性和创新智能充分利用到产品设计中,提出了以生命为原型的设计原理和基于生命体结构与过程原型的生长型产品概念结构设计方法,构建了支持该观点的产品结构模型和信息模型,讨论了实施生长型设计系统原型的关键技术,包括人类需求处理和生长型设计过程,开发了生长型概念结构设计系原型,以滚字夹具设计为例验证了该方法的有效性。     

面向概念设计的产品信息建模

概念设计的主要任务是设计概念的产生和选择 ,它包含了设计中的大部分创造工作 ,是产品开发过程中最重要的环节之一。由于缺乏有效的产品信息表示方法 ,传统 CAD系统并不能对概念设计过程进行有效支持 ,然而对概念设计的计算机支持是 CAD系统发展的方向。本文在概念设计过程模型和面向对象思想的基础上 ,提出了一种面向概念设计的产品信息模型 ,为计算机辅助概念设计开辟了一条途径     

面向概念设计的产品信息建模

概念设计的主要任务是设计概念的产生和选择 ,它包含了设计中的大部分创造工作 ,是产品开发过程中最重要的环节之一。由于缺乏有效的产品信息表示方法 ,传统 CAD系统并不能对概念设计过程进行有效支持 ,然而对概念设计的计算机支持是 CAD系统发展的方向。本文在概念设计过程模型和面向对象思想的基础上 ,提出了一种面向概念设计的产品信息模型 ,为计算机辅助概念设计开辟了一条途径     

基于多色集合理论的概念设计建模和推理技术研究

对产品信息建模和推理技术的形式化方法进行了研究。将机械产品中存在的约束关系分为3类4种，在功能方法树中以边的形式进行了表示，建立了包含约束信息的功能方法树模型，在此基础上，利用多色集合理论的元素、统一颜色、个人颜色等概念以及多色图，建立了产品概念设计形式化结构模型；从功能分解和约束条件两方面进行了数学形式的描述、推理，给出了实现产品概念设计形式化推理的计算机算法流程；以隔振系统的概念设计为例，应用和验证了以上理论和方法。研究表明，基于多色集合理论建立的机械产品概念设计模型易于形式化描述和推理，方便计算机编程。     

基于AHP的产品概念设计研究

产品概念设计的基本目的是获得综合性能最好的设计方案。通过对产品功能的分解和结构要素的映射分析,求出的方案集的解,通过分析不同方案对功能要素的相对重要度大小并进行量化处理,再基于AHP进行归纳计算,找到综合权重最大的方案作为最佳设计方案。通过对电缆除冰装置概念设计的实例分析和计算,验证了该方法在产品概念设计方面应用的可行性和实用性。     

产品概念设计的应用研究

主要针对机械产品开发中概念设计及产品设计关系方案进行分析和研究。为了解决产品开发中存在的问题,对机械产品开发与概念设计有关问题进行探讨,得出产品设计关系方案及产品设计关系模型,通过该模型以实现零部件的并行设计、辅助创新设计及产品开发过程中设计人员调用已有实例进行创新开发方案的制定等问题。