基于公理化的产品设计理论及应用研究

论文摘要

公理化设计作为一种科学的产品设计方法,在欧美日等国家受到高度重视并得到了迅速发展,于2000年6月在剑桥召开了第一届公理化设计国际研讨会。尽管,国内外学者在该领域做了大量的研究,但目前尚处于起步阶段,在理论和应用方面都有待进一步的发展。本论文在总结已有研究成果的基础上,着重在产品公理化实施的设计理论及应用方面进行了研究,以完善公理化的设计理论及应用研究。因此,本论文研究对于基于公理化的产品设计理论及其应用有着重要的理论意义和实际应用价值。其创新点主要有:1.提出了基于CAD软件的产品公理化设计理论框架及其实现技术。在对产品从公理化角度进行定义和分析的基础上,通过确定产品公理化设计模块及软件设计流程,建立了基于CAD软件的车床公理化设计系统框架。2.提出了基于公理化与知识驱动的产品CAD模型建立方法及实现技术。建立了基于公理化的产品CAD模型,将产品设计知识融合于产品的三维快速建模中,建立了知识驱动的产品控制结构。当改变设计约束时,能实现产品三维模型的自动建立和更新,确保产品的设计意图和整体性。3.提出了基于公理化的产品CAD模型验证方法及实现技术,建立了基于公理化的产品CAD模型验证过程模型。按照产品功能定义CAD模型验证规则,给出产品CAD模型验证规则的算法描述。由于模型验证规则是通过类的形式表示,设计人员可以方便地更改、添加模型验证规则,提高了对产品模型验证规则的处理和组织能力,使产品在CAD建模阶段就能方便、快速地找出可能存在的缺陷或不规范的地方,有力地保证了产品CAD模型质量。4.在公理化设计理论基础上,对信息公理中的信息计算方法进行了研究,建立了信息计算模型,提出了设计参数为非均匀分布时参数范围的确定方法,提出了基于公理化设计中信息公理的产品设计方案优化方法。

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摘要

ABSTRACT

第一章绪论

1.1 引言

1.2 公理化设计的研究状况

1.2.1 公理化设计理论的提出

1.2.2 公理化设计的研究进展

1.3 本文的主要研究内容

1.3.1 总体研究方案

1.3.2 主要研究内容

第二章基于公理化设计理论的产品设计系统框架

2.1 公理化设计的基本原理

2.1.1 基本概念

2.1.2 公理化设计过程

2.2 公理化设计在产品设计中应用

2.2.1 产品设计过程的公理化分析

2.2.2 产品设计过程的公理化改进

2.3 产品公理化设计系统软件流程与结构

2.3.1 软件设计流程

2.3.2 软件设计结构

2.4 基于公理化设计的车床设计系统框架

2.4.1 开发平台及开发工具

2.4.2 软件设计方法

2.4.3 车床公理化设计系统软件模块结构

2.4.4 车床公理化设计系统软件框架

本章小结

第三章基于公理化与知识驱动的产品CAD 模型

3.1 概述

3.2 基于公理化的产品 CAD 模型

3.3 设计知识的分类及表示

3.3.1 确定性知识的表示

3.3.2 不确定性知识的表示

3.4 CAD 模型控制结构的建立

3.4.1 部件间建模

3.4.2 基于知识的产品 CAD 模型控制结构的建立

3.5 基于公理化与知识驱动的 BL 系列车床及格栅机CAD 模型的建立

3.5.1 设计知识的挖掘

3.5.2 知识库

3.5.3 推理机制的建立

3.5.4 原型库的建立

3.5.5 原型模型的自动更新

3.5.6 基于公理化的BL1000 车床及200AGSGS 格栅机 CAD 模型建立

3.6 本章小结

第四章基于公理化的产品 CAD 模型验证

4.1 概述

4.2 基于公理化的产品 CAD 模型验证过程

4.3 产品CAD 模型特征分类

4.4 产品CAD 模型特征的识别

4.5 产品CAD 模型验证规则

4.5.1 验证规则的分类

4.5.2 验证规则的表示

4.5.3 验证规则的管理

4.6 基于公理化的产品 CAD 模型验证

4.7 应用实例

4.7.1 二维CAD 模型的验证

4.7.2 三维CAD 模型的验证

4.8 本章小结

第五章基于公理化的产品设计方案优化

5.1 基于公理化的产品设计方案优化建模

5.2 信息公理中信息计算模型

5.3 信息量计算

5.3.1 设计参数均匀分布时,设计信息量的计算

5.3.2 设计参数非均匀分布时,设计信息量的计算

5.3.3 设计信息量计算中,设计范围的确定

5.4 应用算例

5.5 本章小结

第六章结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

攻读博士学位期间发表的主要论文及研究成果

参考文献

附录

基于公理化的产品设计理论及应用研究

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