装配产品变型设计建模方法及实现

针对装配产品的变型设计问题,研究了零部件的参数传递特性和关联规则,提出了纵向传递的参数传递树结构.通过引入装配变量,并组成参数传递链的节点,与参数化技术相结合,实现了一种装配环境下的产品建模和变型设计过程.最后,以剑杆织机变型设计模型为例,阐述了层次性建模、参数关联及参数传递等技术的实现.     

复杂产品变型设计及其参数传递方法研究

针对基于三维模型和有限元模型的复杂产品的变型与分析,研究了产品模型建模方法和参数传递结构,提出了适合复杂产品变型设计的参数传递规则,确定了模型参数之间的相互影响关系;介绍了复杂产品变型设计平台,实现了复杂产品的变型设计与分析。以开发的门式启闭机变型设计平台为例,对提出的方法进行了验证。     

广义模块参数关联结构有向图表示方法研究

为化解产晶变型设计过程中参数关联结构关系复杂的问题,将产品结构层次用广义模块进行表示,以减少产品结构层次,缩短参数传递链.运用有向图理论,提出了广义模块参数关联结构有向图的概念,用有向图顶点表示广义模块、子模块和零件,将参数关联驱动关系用有向边表示,得到广义模块参数关联有向图的性质.通过产品广义模块化结构层次关系,将广义模块参数关联结构有向图划分为多个子图,并对子图中顶点之间的横向有向边进行分解,建立了一种规范的参数关联结构关系,给出了其分解算法和参数关联的数学描述,为变型设计参数关联分析提供了理论依据.最后,以皮带输送机为例说明了该方法的有效性.     

基于产品结构界面关联模型的协调设计技术

为解决复杂产品参数级的冲突定位与设计协调问题,以产品自顶向下分解过程为指导,提出了基于产品界面接口参数的继承传递和关联定义的层次化的界面关联约束网络建模方法;通过分析界面接口参数传递路径,提出了以约束传递路径分析为核心的一致性、完整性校验方法,消除了产品界面关联约束的冗余和冲突;提出了基于产品界面关联模型进行参数变更影响分析的方法,实现了参数变更传递路径、传播范围和影响程度的精细化定量分析,为产品设计冲突的定位和快速协调提供了支持.     

剑杆织机新型引纬机构的运动学分析与设计

针对一种由凸轮、连杆、齿轮组合而成的新型剑杆织机引纬机构，以实现剑杆修正梯形加速度运动规律为目标，从运动学角度对其进行了分析和设计，获得了整个机构的运动尺寸和共轭凸轮实际轮廓曲线参数，所得结果能满足现有剑杆织机的结构布局要求，为该新型机构的进一步深入研究和实际应用提供了依据。     

大规模定制下的参数化设计技术研究

大规模定制环境下,改变参数化设计的流程,将产品的开发设计过程划分为创造性的详细开发过程和敏捷性的定制设计过程.利用广义模块化技术和全息建模技术构建产品族的主结构、主模型、主文档,实现产品的详细开发过程,利用基于知识的配置设计实现产品的定制结构,采用与数据库关联的整体控制局部的模块化变型设计方法实现产品的变型设计.实际应用表明模块化的设计方法、基于知识的配置设计和变型设计是实现大规模定制参数化设计的行之有效的技术方法,极大地提高了参数化设计的效率.     

产品尺寸参数分析方法及其应用研究

在分析变型设计存在问题的基础上,将解析结构模型法应用到产品变型设计当中,利用解析结构模型法将复杂的机械产品尺寸参数关系网络构造成一个多级递阶的尺寸参数层次结构模型.利用层次结构模型能方便的分析各关键尺寸参数,为变型设计提供决策.以联轴器为例,对上述方法进行了验证.     

基于活动定义的机械产品变型设计过程研究及其应用

为了在产品变型设计过程中有效重用各类零件资源,提出从设计活动的角度对机械产品变型设计过程进行建模,并给出了变型设计过程建模的框架结构。首先,基于大规模定制生产对零件的分类分析了不同类型零件的变型设计模式,并在零件结构参数层构建了零件之间的尺寸约束关系网络图;接着,给出了三元组的变型设计活动定义,以此为基础构建了变型设计活动的逻辑结构模型;然后,从活动和零件两个不同的层次,定义了机械产品变型设计过程的配置规则,由此可以派生出不同定制产品的变型设计过程,实现对不同类型零件资源的重用;最后,通过实例进行了验证。     

支持变型设计的可配置产品结构模型

根据变型设计对产品结构可配置性、可重用性和灵活性的需求,深入分析了广义产品结构和数据之间的语义关系,提出了一种将扩展与或树和装配有向图相结合的可配置产品结构模型。扩展与或树覆盖了一组变型产品的结构,建立了产品节点之间的内在语义关系和配置条件,用以支持变型产品的组成结构变型;装配有向图形式化描述装配关系和装配方向,用以表达产品结构中装配语义。在此基础上,通过可扩展属性集来描述产品结构中各节点属性及其关系,支持变型产品的参数变型与传递。最后以汽车减震器产品系列为例,说明该模型对支持快速变型设计的可行性。     

配置产品尺寸参数修改与变型设计方法研究

在大批量定制的产品配置中,有时需要对配置模块进行变型设计或尺寸参数修改,如何快速准确地确定配置模块尺寸之间的相互影响关系,并对配置产品的尺寸参数进行快速准确的修改是配置设计准确性和配置设计效率的关键.将参数化技术和网络理论应用于大批量定制的产品配置领域,在建立产品参数化模型的基础上,建立了配置产品尺寸约束关系网络.提出了基于尺寸参数传递方法的配置产品尺寸参数修改与变型设计方法,开发了与PRO/E集成的产品变型设计模块.最后以联轴器产品为例验证了上述方法的可行性.     

设计知识集成的过程管理方法

针对产品设计过程中任务组织过度依赖经验、不易定量控制以及设计效率低下等问题,提出了一种变型设计中与设计知识集成的过程管理方法。通过引用可配置产品模型中的节点属性建立设计知识的一般模型,根据知识计算设计参数之间的迭代敏度并明确参数关联,进而得到初始的参数级设计结构矩阵。基于传统设计结构矩阵优化方法,提出知识集成环境下设计过程的分阶段任务重组及评价方法,最终得到任务粒度适当的设计过程规划。在此基础上,开发了通用的变型设计过程支持系统,以汽车减震器设计过程建模为例,说明了该方法的有效性。     

基于设计参数估计的产品变型设计

针对定制产品变型设计中设计参数不完全的问题,提出了基于已有产品数据资源进行设计参数估计的变型设计方法.在该方法中,每一个产品的设计方案对应一组完全的设计参数,并记为一个向量,定制产品中未知的设计参数可以根据已知设计参数和已有的产品数据资源,通过极大似然估计得到.通过运用期望最大化算法,简化了设计参数极大似然估计的运算,给出了运用期望最大化算法实现未知设计参数推断的迭代过程.设计了变型设计系统的框架结构,给出了变型设计的过程.最后,用一个实例对该方法进行了验证.     

正置正交加筋薄壁柱壳优化设计参数化有限元方法研究

利用有限元软件建立轴压正置正交加筋薄壁圆柱壳的参数化有限元分析模型,研究结构参数对薄壁加筋圆柱壳结构的临界载荷和屈曲模式的影响。随着蒙皮厚度的增加,结构的屈曲模式由局部屈曲逐步变化到总体屈曲,屈曲载荷上升;随着加筋厚度或宽度的增加,由总体屈曲变化到局部屈曲,屈曲载荷上升。通过等体积时的参数变化对屈曲载荷和屈曲模式的影响研究,表明在对应某体积的设计中,只有一种设计使结构屈曲载荷达到最大,而当此最大的屈曲载荷等于设计载荷时,是最轻重量的设计。在此基础上发展一种基于APDL(Ansys parametric design language)语言的薄壁加筋圆柱壳结构优化设计方法,利用该方法给出设计算例的优化结果。     

工程迭代设计中产品族开发过程的研究与建模

为了在工程迭代设计中减少新产品开发的提前期,提出了一种基于设计结构矩阵的产品族开发过程模型.在该模型中,基于设计参数间的依赖关系建立设计结构矩阵,并运用路径搜索算法将其整理为包含耦合子矩阵的解耦矩阵.对于其中的耦合子矩阵,运用基于马尔可夫链的串行迭代模型计算设计总时间,并运用基因算法优化排序.运用迭代设计的并行模型识别出对耦合关系贡献大的设计模态和设计参数,根据设计模态模块化设计参数,而对耦合关系贡献小的设计参数进行标准化.最后,将设计参数层的标准化和模块化映射到零件层,建立相应的产品族结构,以汽车离合器的设计为例阐述了该过程模型的有效性和应用前景.     

模型参数驱动的零部件库设计方法研究

分析了当前零件库设计方法存在难以动态扩充的问题,提出了模型参数驱动的零部件设计方法;以注塑模具零件为例分析了零件参数的复杂性,提出以"单遗传结构"的形式描述零件参数,以多级别数据存储结构作为零件参数的存储方式,使得平面二维表格(或者复杂的树状表格)简化为线性数据结构,每条记录均成为仅包含参数控制关系的单个参数的数据,从而建立起可动态扩充的系列化、标准化的零部件库。利用这种建库方法,同时实现了三维零部件的离线式编辑。     

面向可适应性的参数化产品平台设计

为定量评估产品平台设计的资源节约效果,基于相似度分析和聚类分析,提出了一种面向可适应性的参数化产品平台构建方法.该方法在面向多种设计需求的基础上,通过变量化分析技术,建立了产品结构的优化元模型.首先通过设计变量的灵敏度分析,确定候选的可共享的平台公共变量集;然后通过相似度计算与聚类分析重新确定公共变量在各产品中的具体数值,并进行分组,构建了产品族的多组共享参数平台.以基于产品平台的各个变型产品的可适应度阈值为约束条件,通过可适应度计算对各变型产品进行评价.最后,通过旋压切割机的设计,对该方法进行了验证.