基于零件特征基因编码的零件设计算法研究

在分析归纳CAD零件设计理论基础上,结合零件多特征基因编码知识,利用自由度分析法及矢量运算法则,提出一种借鉴生物基因思想的零件融合设计建模方法。同时利用数据结构和图形拓扑学的知识建立零件多特征遗传树,在此基础上,采用超节点存储算法对复杂的空间几何特征进行子节点压缩存储;并建立了零件融合设计的层次数学模型和融合数学模型;通过在CATIA5 r8平台上以实例验证该设计方法是可行的。     

基于直觉认知模型的创新设计方法

通过建模直觉生成过程并应用于创新设计,提供了实现智能设计的一种新方法。首先,对产品功能、结构等设计因素进行基因表示,进而改进Hopfield神经网络用于实现联想记忆,从而建立了直觉生成的认知模型和计算模型;然后,引入环境特征来拓展设计空间,并结合杂交与变易创新运算方法,给出了基于直觉生成模型的创新设计计算过程;最后,通过桌子自动造型设计对该方法进行了应用验证。     

并行设计过程中零件功能与零件特征的模糊映射

本文分析了并行设计中工艺咨询的机理,提出了基于模糊理论的零件功能与零件特征的映射方法,解决了并行设计过程中零件功能向零件特征的转化,并认为实现并行设计的关键是研究和开发面向并行工程的计算机辅助工艺咨询的方法。     

一种通用零件可靠性分析软件的研制

归纳总结了机械零件可靠性设计的通用方法 ,论述了一种通用的零件可靠性分析软件的实现途径。阐述了软件的结构功能及其组织方式 ,提出了“设计问题分解”的思想和“设计向导”的解决方式 ,并编制了一套具有自主版权的零件可靠性分析软件。最后以一典型零件圆柱螺旋扭转弹簧的设计实例对软件进行了验证     

产品方案CAD的一种矢量表示方法

在阐述功能分解和方案组合原理的基础上,提出一种产品方案设计的矢量表示方法,探讨了用矢量表示功能解的描述及其组合,对运算过程中的部分不相容组合解进行自动剔除,减少了组合解的数目,降低了后续工作的难度,最后将该方法应用于实例并和形态矩阵法进行比较。     

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。     

基于符号的零件造型方法研究

通过对功能表面进行抽象，提出功能元符号的概念，通过连接元符号实现零件上各个功能元符号的连通及零件结构关键几何特征的表达。讨论了概念零件的符号表示、运算、构造和编辑方法，实现了概念设计阶段产品功能的可视化编辑。以阀体零件为例，介绍了零件的符号造型过程。     

机电产品创新概念设计的功能分解方法解析

根据创新问题类型的不同，通过对多种功能分解方法特点的分析，总结出了面向全新产品设计的功能分解方法和面向已有产品改进创新的功能分解方法。提高了使用功能分解方法完成创新设计的效率和针对性，为下一步创新概念设计的研究工作奠定了良好的基础。     

基于单元的产品建模方法及其实现

在零件结构分解的基础上提出了基于单元的产品结构建模方法，通过功能与结构之间的映射实现了零件结构原则的自动生成和设计概念的图形化，并给出了以基因单元为操作单位的单元轩换技术，最后通过实例说明了本文方法的应用。     

基于状态空间方法的机械运动方案设计的理论基础

为解决机械运动方案的设计问题,提出了机械运动方案设计的状态空间方法,以基本变换单元为功能载体,构建了状态特征矢量,并推导获得了状态方程;提取了状态矩阵内非零元素的运动特征值,讨论了对偶矢量及状态空间的相关性质,得到了状态空间中运动变换特征矢量的运算规则,为应用状态空间方法实现方案设计的可计算自动求解提供了理论基础。     

基于广义特征的创新设计模型及方法的研究

传统的以几休信息为中心的基于特征的设计并不适于概念产品的创新，而且没有强调顾客对于产品设计的影响。为此，提出了广义特征的概念，分析了基于广义特征的设计中的关键技术，提出了一个基于广义特征的产品创新设计模型，并对其中的人机分析指导下的创新设计进行了详细介绍。     

基于产品基因的概念设计

提出了一种基于特征的、通用的功能表达模型。通过对生物基因工程与产品原理方案设计的系统类比,引出产品原理方案设计中的信息遗传基础“产品基因”的概念,提出了“产品基因”的“转录”、“翻译”、“复制”以及“逆转录”机理,揭示了产品基因在功能设计与原理方案设计之间的桥梁作用。建立了基于产品基因遗传和重组的概念设计框架,并以一种新型硬币分离装置的原理方案设计为例进行验证。结果表明,该框架显然有助于产品概念设计阶段的原理创新。     

基于特征加工元的复杂箱体类零件工艺路线优化

针对工艺设计过程中工艺路线的优化问题,通过分析复杂箱体类零件特征,并将其细分为加工元,在考虑优化过程中存在的问题和相关工艺约束的基础上,将工艺路线的优化转化为加工元的优先排序。以机床、夹具和刀具变换次数最少建立目标优化模型,利用改进的遗传算法进行求解,避免了遗传算法“早熟”的缺陷。以某型号缸体为研究对象验证该改进算法的有效性,结果表明该算法具有很好的收敛性。     

卫星天线臂结构优化设计的分级遗传算法

为满足刚度大、强度高、质量小的设计要求,本文针对卫星天线臂的结构优化设计提出了分级遗传算法。首先,依据设计与制造要求,将天线臂结构优化设计分解为拓扑构型与杆件尺寸两级优化问题。然后,将单元材料相对密度作为基因,整体结构的相对密度作为染色体,将刚度与质量转化为适应度函数,形成拓扑构型的遗传算法。其次,在保持拓扑构型不变的条件下,将组成拓扑构型的各杆件的剖面面积作为设计变量,杆件结构的质量作为目标函数,形成杆件尺寸优化模型,通过引入遗传算子,形成第二级遗传算法。最后,给出了某卫星天线臂结构优化设计实例,证实了本文分级遗传算法的有效性。     

基于遗传算法的串联盘输送机的优化设计

串联盘优化设计对输送机的生产制造具有指导性作用。采用遗传算法,应用Matlab已有的GA工具箱,对串联盘进行优化。目的是在给定物料属性以及电动机额定功率的情况下,研究输送机输送率最高时,串联盘的主要参数的最优值(主要参数包括串联盘直径,串联盘上物料高度)。     

基于混合遗传算法的柔性制造系统优化设计

针对基于闭排队网络模型的柔性制造系统优化设计问题，提出了一种混合遗传算法，利用该模型中生产量函数和成本函数的单调性，设计了最大产量－成本梯度算子，来引导新一代种群从不可行域进入可行域，既实现了利用遗传算法求解柔性制造系统约束优化问题，又增强了遗传算法的局部搜索能力。由于该算法利用渐近边界分析思想和编码技术减少了计算量，从而使混合遗传算法既保持了遗传算法的全局寻优特点，又提高了运行效率。算例证明，该算法的求解质量优于目前该领域常用的隐枚举算法。     

基于遗传算法的交互式齿轮优化设计方法研究

常规的齿轮设计方法通常需要花费大量时间，通过数次试算才能得到一个较好的设计结果，采用一般的非线性和线性优化方法注解起来也比较困难。为此，本文以渐开线标准直齿圆柱齿轮为例，提出了一种基于遗传算法的交互式优化设计方法，对于设计原始数据，设计要求及设计过程中的经验型中间结果采用交互式输入，而对其他主要设计变量采用遗传算法进行优化。     

旋耕机传动参数的多目标算法

传动参数是旋耕机总体参数的重要组成部分。首先介绍了中间箱和侧边箱体积目标函数,根据目标函数的特点和旋耕机传动参数设计的要求,提出了多目标优化设计问题,并以此为基础,采用离散法优化旋耕机的传动参数。     

造型驱动的产品设计方法研究

造型并非只是产品外观的美化，而是涉及产品内部构造、布局，整体结构形态和外表色彩、肌理及装饰等一系列环节，是产品物质功能和精神功能的结合点。笔者研究了造型驱动的产品设计方法及模型，提出了在保证产品功能需求的前提下，用造型来协调产品内部机构和外部形象，使物化的技术设计与人化的工业设计有机地统一于产品设计中，使产品物质功能融于产品整体造型形象美中的产品设计思想，促进了产品设计观念的更新，有利于产品的创新设计。     

基于遗传算法的补偿滑轮组变幅机构多目标模糊优化

由于补偿滑轮组变幅机构在起重机械中工作特点的需要，传统的单目标优化方法和优化数值解法，在同时满足设计的经济性与稳定性以及优化解的方面存在不足，基于此，本文采用了综合考虑机构稳定性和经济性的多目标优化模型，利用模糊理论建立了综合评价函数，在数值方法上应用求解精度高的遗传算法，具体算例的优化结果与文献[1]比较，在经济性与稳定性等各项技术上都获得了改善。