机械产品概念设计推理技术研究综述

有效的推理技术是机械产品概念设计研究的关键。在分析概念设计内涵和本质的基础上,分析了目前概念设计常用的推理技术及其特点,并指出未来概念设计推理技术的研究方向。     

概念设计推理技术的研究

在概念设计的基础上 ,具体论述了概念设计的推理技术 ,如神经网络、基于示例的推理、基于知识推理的技术、优化、价值工程学、定性推理、基于多色集合理论推理技术、机器学习等 ,并展望了这一领域的发展方向。     

基于实例推理的产品概念设计系统

产品概念设计是设计过程中最具有创造性的阶段。本文分析了产品概念设计过程的主要研究内容，提出了基于实例推理的产品概念设计模型结构，采用面向对象方法进行实例的表示，通过基于实例的推理技术获得相似实例。开发了一个基于实例推理的产品概念设计原型系统。     

具有迭代特征的复杂机械产品概念设计模型

针对机械产品概念设计的复杂性,提出一种基于迭代的功能－行为－机构－结构模型(FBMS)。从机械产品设计的特点出发,研究复杂机械系统的功能、行为、机构和结构之间的关系,揭示行为和机构在功能到结构转换过程中的桥梁作用,由此提出基于行为和机构的映射关系,进而结合设计过程的迭代特征建立基于迭代的FBMS模型。在综合考虑该模型中各要素特点的基础上,给出其形式化描述方法。通过对迭代设计过程中行为和机构作用特点的分析,给出迭代设计的具体步骤及相应的迭代算法流程。以一个具体机械产品设计为例,对FBMS模型的有效性进行验证,并对其整体特性进行分析。结果表明,该模型有助于机械产品概念设计阶段的机构组合创新,以及功能与结构之间的优化匹配。     

基于约束功能的机械产品概念设计方法研究

机械产品概念设计的目的是实现产品功能到结构的映射,以获得产品设计约束链中的结构部件和结构单元的组成原理重构和概念方案。方法通过约束功能分析和各功能模块的设计约束加载,映射出诸多可选的结构形式,再结合机械产品的整机性能指标和主要结构参数等约束要素,确定出具体映射结构件以及相互功能联结形式。论文以电动液压叉车概念方案的产品建模仿真和物性分析的应用案例,给出结构方案评判和优选的概念设计方法,验证了方法的可行性。     

定性推理在产品概念设计中的应用研究

概念设计是产品开发中的一个重要阶段 ,利用定性推理在信息不完全情况下所具有的定性行为预测功能 ,能够部分提高概念设计阶段的计算机辅助设计的水平。文中结合重心稳定问题 ,介绍了一个定性推理原型系统 ,并讨论了其在概念设计中的作用     

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。     

基于功能基的产品概念设计模型研究

阐述了用于产品功能建模的功能基；描述了基本功能基的产品功能模型及元功能、功能对象等的表示方法；建立了元功能层、功能对象层、行为层和行为关系层的机械产品概念设计模型框架，能方便地进行产品概念设计。以实例设计对概念设计模型进行了说明。     

机械产品概念设计:综述与展望

在机械产品开发过程中 ,概念设计是最关键、最复杂、最具综合性、决定性和和创造性的阶段 ,概念设计可以归结为两大问题 :模型问题和推理问题。模型问题包括设计过程模型、产品描述模型和系统模型等 ,推理问题包括设计方案生成推理和候选设计方案评价与决策推理等。对概念设计含义、在产品开发中的地位、模型和推理等问题进行了综述 ,在此基础上 ,给出了基于智能计算的概念设计基本框架结构     

概念设计及功能粒化问题

本文针对机构系统概念设计中存在的功能“粒化”这一基本问题进行了研究,认为功能与型式的一一对应是功能“粒化”的最佳程序,并结合机构的概念设计问题进行了尝试。     

基于功能分解的机械产品概念设计

工程设计问题常采用功能分解,功能分解的核心是采用了功率键合图,通过分析工程系统功能关系确立待设计系统物理参数;根据系统中能量传递建立系统转换模型,并将该模型转化为功能参数转换矩阵,通过附加约束推理出功能方法树;建立系统匹配元件库,给出评估因素,确定匹配关系,并结合专用塑料盒封切机传动系统设计讨论软件自动生成功能方法树,产生多个设计方案及方案评估的关键技术。     

基于改进Freeman-Newell模型的机械产品概念设计过程研究

在引入行为信息的基础上,对Freeman－Newell模型进行了改进,建立了基于功能和行为的载体认知模型,描述了设计过程中单元求解过程;基于该载体认知模型构造了概念设计过程模型－概念空间;采用布尔矢量/矩阵对概念空间中设计元素之间的关系进行了描述,使之便于计算机的表达和操作,在此基础上,给出了概念设计过程的形式化描述。最后以工业平缝机为例对所述模型和方法进行了说明。     

基于域结构模板的机械产品概念设计方案生成

在公理化设计（Axiomatic design）理论的基础上,研究了机械产品要领设计方案生成的几个关键技术。讨论了要领设计的顾客需求驱动问题,提出了一种解决策略;针对公理化设计理论的不足,提出了域结构模板的概念,对公理化设计进行了扩展,并在此基础上构造了概念空间和概念推理网络;通过约束推理从概念推理网络中提取出有效概念空间,并给出了有效概念空间的分解算法;基于概念图（Conceptual graphs）分析了方案中设计实体之间的功能联系。以高速链式平缝机为例对所述概念设计方案生成方法进行了验证。     

产品概念设计过程的研究

在分析产品设计及其过程的基础上,利用集合与映射的理论与方法,依次提出了产品设计过程和产品概念设计过程的模型,并详细定义了后者的分解与综合的流程。结合实例给出了产品概念设计过程及其推理决策模型,为产品设计过程的模型化、规律化及其计算机软件支持工具的开发提供了有益的探索     

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。     

CONCEPTUAL MECHANICAL DESIGN METHOD BASED ON QUALITATIVE SIMULATION

A model for conceptual design of mechanical devices is studied based on qualitative simulation. In this model, the desired functions are expressed by state-transit-diagrams(ST-diagrams) and design space is represented by qualitative-state-curves(QS-curves). The first design idea, called seeds idea, is proposed by the designer and then is abstracted into QS-curves. The qualitative simulation is implemented based on the QS-curves. By changing the motion of acting parts, the connection of parts and the motion of driving part, new design ideas are generated. With this model, a series of new design ideas derived from the seeds idea can be achieved.     

基于集合原理的产品概念设计过程建模

概念设计是产品实现过程的关键一步,有效的产品概念设计可以提高质量、减少成本及缩短上市时间,从而可以较准确地满足客户要求,如何实现产品概念设计过程建模,是工程设计领域研究的热点问题。首先,概述概念设计问题的特性,采用集合原理对产品、产品环境及产品结构等进行了表示,并对产品设计中的原型零件、原型组件及联接器等进行了形式化描述。其次建立两类概念设计问题的设计过程模型,通过分析产品设计过程,实现产品概念设计的过程定制。最后结合专用塑盒封切机输送机构设计说明该方法的应用。     

基于约束网络的机械产品设计方法原理

将产品设计看作为约束满足问题,提出基于约束网络的产品设计方法。通过对设计过程中涉及的变量和约束进行研究,并结合设计环境和设计本体系统理论,抽象出设计约束系统表达设计实质。对产品设计过程中的约束进行分类,通过用图论表示并进行网络构造,在统一约束机制下通过网络运算获得设计链。提取设计链信息得到概念设计方案,为实现机械产品设计自动化提供新途径。     

AUTOMATIC APPROACH TO PRODUCT CONCEPTUAL DESIGN BASED ON CONSTRAINT NETWORK

Product design is considered as the constraint satisfaction problem (CSP), and a new design approach basedon constraint network is proposed and applied to make design automatic partially. By means of constraint extraction, constraint network construction and operation, constraint chains are acquired, and then the conceptual design scheme can be got by decoding the information stored in the design constraint chains, which provides a novelty method for mechanical product design automation. Shearing mechanism of shearing machine has been designed by this way.