功能及Affordance协同使用的产品设计理论基础体系扩展

为寻求对设计理论基础体系的扩展,总结了现有"功能"概念的涵义,从概念对象系统层级及范围的角度将"功能"概念内涵统一至"意图行为"。引入Affordance作为现实域的基本概念,并对现有Affordance的不同涵义进行了总结辨析,将概念内涵统一至"行为可能"。通过对比联系理清后的"功能"和Affordance概念,阐明了两者间的互补和协同关系。基于两者的协同使用建立了能涵盖意图域和现实域的扩展后的设计理论基础体系,该体系涵盖更多设计活动参与主体,明晰设计过程的所有系统层级,适用于广义产品,并通过意图域与现实域间的反馈核查迭代,为设计活动的动态演进建立结构化过程的理论基础。     

基于功能表面的生长型设计理论

生长型设计是把生物生长的机理用于产品概念结构设计的方法.首先介绍生长型设计的基础理论,从而提出基于功能表面的产品生长型设计方法,论述生长型设计的主要步骤.提出功能表面分解时遵循的原则,即在满足功能需求的前提下,实现装配复杂度和制造复杂度最优分配.提出基于匹配度的概念产品向实体产品的映射方法.给出具体实例,生长型设计方法的有效性得到验证,该方法可以部分实现概念设计的自动化,基于功能表面的概念设计结构模型可以应用于后续的详细设计.     

一种新型灌装机的功能原理创新设计

为了实现灌装机的创新设计,采用功能原理创新设计方法,构造出了一种新型颜料灌装机的原理设计方案;依照功能结构图,进一步求出各分功能的原理解,最终实现了该产品的创新.     

公理设计下基于功能的布局设计可行性研究

为了研究基于功能的布局设计的可行性,以公理设计理论为基础,结合多目标优化设计方法,首先探讨了布局设计问题的用户域向功能域的映射过程;其次,分析了功能域内的功能要求,并给出了功能域向物理域的映射关系;最后,以功能独立性公理为判据,讨论了基于功能的布局设计的功能要求之间的独立性。研究结果表明,基于功能的布局设计的功能要求能满足或经调整后能满足功能独立性公理,即基于功能的布局设计具有可行性。     

基于功能构件的机械产品概念设计过程建模方法

概念设计是设计具有竞争力产品的关键,而功能设计则是概念设计的基础,同时也是集成设计对象建模与设计过程建模的关键。本文给出功能及与其相关的一些重要概念,在此基础上提出了功能构件的概念及计算机实现方法,从而使CAD系统从底层支持概念设计过程;其次,本文提出了－1活动度杆组的概念,以支持概念设计推理过程;最后提出基于功能构件的机械产品概念设计过程的建模方法及应用实例。     

基于功能-行为-结构的产品概念模块设计研究

为更好地实现产品的模块化设计，在基于功能-行为-结构的产品概念设计过程中引入模块划分技术，提出了一种基于功能-行为-结构的产品概念模块设计方法和过程模型；分析了根据产品的总体技术目标特征，进行产品功能、行为、概念结构求解与功能分解的迭代过程的产品概念设计分解方法。为描述概念产品，将黑箱法和IDEF0功能描述方法相结合，建立了产品功能-概念结构模型。在此基础上，建立了产品概念要素（功能、行为、概念结构、接口）的相关关系分析方法，进而采用模糊聚类算法进行产品概念要素聚合，以实现产品概念模块的划分。该方法应用于堆垛机货叉机构的概念设计过程，实现了货叉机构的概念模块的设计。     

面向概念设计的复杂结构零件设计可重用方法

针对零件库中复杂结构零件难以分类和检索问题,提出一种基于概念零件结构定性模型的零件设计可重用方法。将联结面和功能面分别抽象为装配元符号和功能元符号,连接元符号实现装配元符号和功能元符号的连通并表达零件的结构构形。通过将零件上功能表面之间的相对位置、朝向以及拓扑关系抽象成定性符号集合,建立了概念零件结构定性模型。讨论了概念零件结构相似度的计算方法,在借鉴化学数据库中化合物检索算法的基础上,提出了结构图匹配和结构图相似的相似零件查找机理。并以减速器箱体为例验证了方法的有效性。     

基于功能流的产品族概念设计过程研究

通过分析产品族设计过程存在的不足,结合产品设计过程的特性,提出了产品族设计过程中功能流的概念,并建立了基于功能流的产品族设计集成框架。该框架将需求获取、概念设计过程和详细设计过程以功能流为纽带统一起来。重点阐述了概念设计阶段用户需求功能的获取和设计功能之间的转化及功能结构模型的建立。最后以多功能台式机器人概念设计过程为实例验证了上述理论的可行性。     

基于确定性信息理论的设计认知复杂度计算方法

针对创新设计模糊前端的认知计算问题,从信息处理研究的角度,借助口语数据来表征团队设计认知信息,提出了设计认知复杂度分析及计算方法。从设计的过程、内容、团队和方法四个方面阐述设计认知行为的复杂特性,并以链接表结构化表达设计推理的过程及概念信息,结合熵信息和确定性信息理论来描述设计认知,在新定义的链接矩阵的基础上实现T-code解析算法分析,对设计认知推理的不同阶段、概念分布、关键概念等方面开展设计认知的复杂度、信息量和信息熵研究。以功能背包设计为实例,对比分析设计认知敛散过程与设计概念空间的布局特性,验证了此计算方法的有效性和可行性。     

概念结构设计过程中功能表面重构技术研究

在基于功能表面分解重构原理的生长型设计过程中，产品概念结构中功能表面的重构即功能表面的类型、数量及其相互炎系的选择与确定直接决定了零件的概念结构，并且从概念上基本确定了后续结构能否经济制造的空间约束。由于相关知识支持技术的缺乏，仍需要设计人员靠经验决定，降低了生长型设计的效率。文章分析了功能表面间的位置关系、联接方式的含义及其可制造性评价，与实际工艺技术知识相联系，提出了功能表面之间空间位置关系和联接方式的并行确定方法，开发了基于知识的设计支持模块，促进概念结构生长式设计效率的进一步提高。     

基于本体的功能建模框架及协同设计环境研究

为解决异种功能模型间知识共享与交换的难题,提出了一种基于本体的功能建模框架.该框架分为功能设计知识本体表示模型、语义约束规则和功能建模推理规则3部分.通过离心通风机本体库的设计及网络本体语言的实现,验证了该本体功能建模框架的有效性.在本体功能建模框架的基础上,提出了一种多智能体协同功能设计环境的系统设计方案,利用网络本体语言作为FIPA的智能体通信语言的内容语言,以实现基于多智能体的功能设计本体传递与交换,满足更具意义的协同功能设计要求.     

基于罚函数法的螺栓拉伸强度优化设计

采用约束优化方法--内点惩罚函数法,基于Matlab平台,对螺纹螺距进行了优化设计.     

基于公理设计与功能分解的核级贯穿组件研究

在充分研究核级产品研发特点的基础上,提出用功能分解法解决公理设计中功能域需求难以全面、准确定义的问题,阐述了公理设计与功能分解相结合的设计方法,并采用该方法对核电站电气贯穿件用贯穿组件进行了概念及方案设计,最终获得了导体组件的设计原型。     

基于功能单元的产品自适应设计系统研究

将“自适应控制”理念引入产品设计系统中,通过建立功能需求模型,使设计者的设计行为始终自动适应功能需求和产品工程规范,从而显著减少设计迭代次数,缩短设计周期,主要介绍了基于功能单元产品自适应设计的概念,功能特征及约束模型和自适应设计机制。     

功能量规设计分析与应用研究

通过分析功能量规的作用原理,结合实际对几种典型的检测结构进行了研究设计,同时对其使用和制造进行了介绍。     

机械产品概念设计及功能表达

在分析概念设计过程的基础上，得出功能是概念设计的核心，主要对功能的抽象化描述、表达及包含的信息作了初步探讨，这对深入研究计算机辅助概念设计具有一定的意义。     

下肢康复运动护理床的功能设计研究

为减少下肢关节运动功能障碍而造成的残疾,肢体康复训练至关重要,针对下肢功能障碍者的康复需求分析,提出了护理床的举腿、屈伸、两膝同时运动功能,通过设计腿板之间的连接装置与水平滑动结构,实现护理床康复运动功能,并给出了最终设计效果图.     

基于波像差理论的光学系统评价函数

将Lu的平面对称光学系统的波像差理论与Koike定义的极紫外(XUV)光栅仪器的评价函数相结合,从而可以得到该评价函数关于光学系统参量的解析表达式。应用该评价函数优化一XUV单色仪光学系统,并运用光线追迹程序Shadow对该光学系统的优化结果进行数值成像计算和比较,证明现发展的评价函数是一种优化XUV光栅仪器十分有用的手段。     

膜系优化设计中的逃逸函数法

在膜系优化设计中引入可以摆脱局部极值 ,实现全局优化的逃逸函数 ( escapefunction)法。介绍了逃逸函数法的基本原理及算法设计 ,并举例说明它在膜系优化设计中与 needle法 ,传统优化方法结合使用可以进行全局搜索 ,从而实现从单层膜开始设计任意光学性能的多层膜     

基于质量功能展开的特钢产品多工艺方案增量设计方法

分析了特钢产品客户特殊需求的特点及其对传统模块化产品和工艺设计的影响.针对客户特殊需求的不断多样化和个性化的现状,基于质量功能展开原理,建立了特钢产品多工艺方案增量设计质量屋模型.在常规需求模块化设计的基础上,应用混合推理方法,实现了特钢产品客户特殊需求向工程属性和质量特性的映射.利用线性加权法对增量设计中各可行工艺方案进行了综合评价,并按照质量屋的瀑布式分解过程,将产品规划依次映射到工艺链规划、工序规划和质量规划中.该方法实现了应对动态变化的特钢生产环境的多工艺方案增量设,形成了有效的产品和工艺设计阶段的质量控制方案.