论文题目: 基于基因工程的机械产品设计理论与技术研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 机械设计及理论
作者: 陈洪武
导师: 黄克正
关键词: 基因工程,概念设计,产品基因,功能表面
文献来源: 山东大学
发表年度: 2005
论文摘要: 本文首先提出了本课题研究的背景和意义,探索产品基因工程设计理论,力争实现产品设计的自动化,支持产品创新设计,介绍了生物基因工程以及在非生物领域的应用,综述了概念设计研究的现状和有待解决的问题。 在基础理论方面,从创新设计的角度出发,依据分解重构理论和生物基因工程,提出了机械产品基因工程设计理论。通过与生物生长过程的系统比较,将产品比作生物个体,提出产品基因新概念,揭示了产品基因的控制机理,包括产品基因的“转录”、“翻译”、“逆转录”等表达机制。为支持产品基因工程设计理论,还提出了利用功能表面集对应需求功能基因的功能表面理论、解决功能—结构映射问题的广义定位原理、以及用于产品基因表达的生长型设计方法。 在技术研究方面,提出了支持产品基因工程的关键技术,包括产品基因获取技术、产品基因扩增技术、产品基因重组技术以及产品基因表达技术。在产品基因模型的基础上,从现有产品中获得产品基因,构建产品基因文库,用于获得目的基因。产品基因扩增是指产品基因相关信息的扩展、增广的过程,是产品信息的扩增。产品基因的重组,首先需要得到分离出不良基因的载体基因,以及在产品基因文库中查找到优良的目的基因,然后依据产品基因重组规则实施重组,最后对重组的产品基因进行评价,并转移到产品基因的生长系统中。产品基因的表达技术,是将产品遗传信息体现在产品的结构设计中,从而决定产品的功能特性和结构特点,本文将产品基因的表达过程分为产品基因的转录过程和翻译过程。 在系统开发和应用方面,研制开发了支持产品基因工程设计理论的工具系统PGE-DARFAD,它是基于DARFAD系统,扩展了产品基因获取、产品基因扩增、产品基因库构建、产品基因重组以及产品基因表达等功能模块。本文以虎钳夹具为设计实例,运用产品基因工程设计原理及其关键技术,分析了三种虎钳夹具的设计过程及优缺点,总结出较优的设计方案,分别得到了其概念结构和实体结构,以说明产品基因工程工具系统的设计效果。
论文目录:
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究的背景和意义
1.2 基因工程研究
1.2.1 生物基因工程
1.2.2 非生物基因工程
1.3 产品概念设计的研究综述
1.3.1 产品设计理论与方法研究概况
1.3.2 产品概念设计的模型技术研究
1.3.2.1 产品描述模型
1.3.2.2 设计过程模型
1.3.2.3 系统模型
1.3.3 产品概念设计的推理技术研究
1.3.4 产品概念设计有待解决的问题
1.4 本文主要研究内容的组织安排
第2章 机械产品基因工程设计理论及系统框架
2.1 产品基因工程设计理论
2.1.1 分解重构理论
2.1.2 产品基因工程
2.1.3 产品基因
2.1.3.1 产品基因概念
2.1.3.2 产品基因的基本特征
2.1.3.3产品基因的内容及数据结构
2.1.3.4 产品基因在产品生命周期中的作用
2.1.4 产品基因工程关键技术
2.1.5 产品基因工程与其它有关设计理论或方法的关系
2.2 支持产品基因工程的理论基础
2.2.1 功能表面理论
2.2.1.1 概念的提出
2.2.1.2 功能表面
2.2.1.3 基于产品基因的功构映射模型
2.2.2 广义定位原理
2.2.3 生长型设计
2.2.3.1 基于细胞(零件)的生长型设计
2.2.3.2 基于产品基因的生长型设计
2.3 产品基因工程的系统框架
2.4 本章小结
第3章 产品基因的获取技术
3.1 产品基因模型
3.1.1 功能表面信息模型
3.1.2 零件信息模型
3.1.3 产品基因模型
3.2 产品基因的提取
3.2.1 功能基因FGs的提取
3.2.2 结构基因SGs的提取
3.2.2.1 执行结构基因ESGs的提取
3.2.2.2 传动结构基因TSGs提取
3.2.2.3 定位结构基因LSGs的提取
3.2.3 控制基因CGs的提取
3.3 目的基因的获得
3.3.1 目的基因
3.3.2 数据库的技术
3.3.3 产品基因文库的构建
3.4 本章小结
第4章 产品基因的扩增技术
4.1 几何信息的扩增
4.1.1 产品几何信息的层次结构
4.1.2 功能表面的修改
4.2 力学信息的扩增
4.2.1 传动链模型
4.2.2 转动模式的力学分析
4.2.3 功率流
4.3 公差信息的扩增
4.3.1 公差模型
4.3.3 公差进化设计
4.4 本章小结
第5章 产品基因的重组技术
5.1 产品基因的基本操作
5.2 产品基因的重组
5.2.1 确定不良产品基因
5.2.2 获取产品目的基因
5.2.3 重组产品基因
5.3 重组产品基因组的评价
5.4 产品基因的转移
5.5 本章小结
第6章 产品基因的表达技术
6.1 产品基因的转录
6.2 产品基因的翻译技术
6.2.1 基于实例推理的产品概念结构实体匹配技术
6.2.1.1 基于实例推理实体匹配的原理
6.2.1.2 实例零部件的管理
6.2.1.3 概念结构的实体匹配
6.2.2 基于零件类体系的概念结构进化设计技术
6.2.2.1 零件类体系
6.2.2.2 零厚度实体
6.2.2.3 概念结构进化设计
6.3 产品基因表达的评价
6.3.1 单要素模糊综合评价
6.3.2 综合各方面的模糊评价
6.3.3 综合评价实例
6.4 本章小结
第7章 系统实施与实例应用
7.1 PGE-DARFAD系统简介
7.2 实例应用
7.2.1 设计背景
7.2.2 设计过程
7.3 本章小结
结论
参考文献
攻读博士期间发表的论文、参与的课题以及获得的奖励
致谢
发布时间: 2005-10-17
参考文献
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