基于功能向量编码方法的机构方案概念设计研究

论文摘要

概念设计是产品设计前期的关键，是决定产品市场竞争力的重要因素之一。随着全球化的进展，概念设计日益受到人们的重视。而随着计算机技术的发展，计算机辅助概念设计也日益成为研究的热点。然而，在目前的概念设计研究中却仍然缺少易于与计算机相结合的数学模型，这一问题也一直制约着概念设计自动化的实现。针对这一问题，为了提高概念设计的自动化程度，提出了功能向量编码方法。基于所提出的功能向量编码方法，对概念设计中存在的不足进行了研究：(1)研究了概念设计的求解方法，提出了机构分解与组合的变换原则，在引入补偿矩阵的基础上实现了矩阵分解与机构分解的结合。(2)在机构概念设计中引入了编码方法的思想，对机构信息进行二进制编译，得到了便于计算机处理的数据。(3)将功能向量编码方法应用于机构方案概念设计，建立了机构方案概念设计模型，研究了机构方案概念设计流程。(4)建立了机构功能载体库，基于功能向量编码方法开发了机构方案概念设计系统，并将功能向量编码方法应用于机构功能的提取和操作。(5)根据课题研究的需要，运用功能向量编码方法对胶印机中的典型机构进行了概念设计，得到了符合设计要求的方案解，验证了所提出的功能向量编码方法应用于机构方案概念设计是可行的，提高了机构方案概念设计的自动化程度。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 1.1 课题的提出
• 1.2 概念设计的定义及特点
• 1.3 概念设计的研究现状及发展趋势
• 1.3.1 概念设计国内外研究现状
• 1.3.2 计算机辅助概念设计
• 1.3.3 机构自动化选型与机构组合
• 1.4 存在的问题
• 1.5 论文的主要工作
• 2 机构方案概念设计的基本知识
• 2.1 产品概念设计过程
• 2.1.1 自底而上的设计（Bottom-Up Design）
• 2.1.2 自顶而下的设计（Top-Down Design）
• 2.2 产品的功能
• 2.2.1 功能的概念
• 2.2.2 功能的行式化定义
• 2.3 机构方案概念设计的任务
• 2.3.1 机构的功能描述
• 2.3.2 功能的分解与组合概述
• 2.4 机构功能组合方式
• 2.4.1 串联式机构组合
• 2.4.2 并联式机构组合
• 2.4.3 复合式机构组合
• 2.5 本章小结
• 3 机构方案概念设计问题求解的功能向量编码方法
• 3.1 概念设计问题描述
• 3.1.1 求解背景及求解思想
• 3.1.2 数学模型建立
• 3.2 机构功能信息的数学表达
• 3.2.1 功能转换的线性化
• 3.2.2 输入输出功能向量化
• 3.3 功能向量编码方法设计
• 3.3.1 功能矩阵构建
• 3.3.2 对偶功能向量构建
• 3.3.3 补偿矩阵构建
• 3.4 基于功能向量编码方法的机构分解、组合原则
• 3.4.1 机构分解原则
• 3.4.2 机构组合原则
• 3.5 机构方案概念设计流程
• 3.6 本章小结
• 4 应用实例
• 4.1 机构方案概念设计系统开发
• 4.1.1 开发环境的构建
• 4.1.2 系统总体接口方案
• 4.1.3 系统开发框架
• 4.1.4 功能载体库模块
• 4.1.5 模型尺寸修改模块
• 4.2 胶印机递纸机构概念设计
• 4.2.1 应用背景
• 4.2.2 提取设计信息
• 4.2.3 递纸机构功能分解
• 4.2.4 递纸机构功能组合
• 4.2.5 概念设计系统应用
• 4.3 胶印机中的双曲柄机构概念设计
• 4.3.1 应用背景
• 4.3.2 提取设计信息
• 4.3.3 双曲柄机构功能分解
• 4.3.4 双曲柄机构功能组合
• 4.3.5 概念设计系统应用
• 4.4 本章小结
• 5 总结与展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 研究展望
• 参考文献
• 附录 A
• 附录 B
• 附录 C
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 学位论文数据集