基于仿生特征的产品曲面形态设计研究

论文摘要

由于现代工业设计和制造技术的发展,曲面在各种产品形态设计中得到了大量的应用。提出有效的产品曲面形态设计方法具有重要的研究意义和实用价值。本文通过对产品曲面形态创新设计方法的研究和分析,总结和归纳出了基于仿生特征的产品曲面形态设计方法,并将方法的研究结果通过具体曲面形态产品的设计实践进行了验证。1)研究了仿生在现代产品设计应用中的相关研究和应用情况,归纳了产品仿生设计方法的优越性,并结合产品仿生应用实例,分析了产品仿生形态的设计流程。2)归纳了曲线、曲面的构建和设计技术,对工程曲面构建的要点进行了重点归纳。另外,对逆向工程技术及其设计流程进行了研究,为产品仿生曲面形态设计提供了技术参考。3)提出了基于仿生特征的产品曲面形态设计方法,该方法是以仿生设计学为基础的,融合了形态语意法和特征生长法的综合创新设计方法。通过结合产品仿生形态设计的案例,本论文分析归纳了方法的设计原则、流程和运用手段。4)依据提出的产品曲面形态设计方法的设计原则和设计流程,对飞行器仿生形态进行了设计实践,并对曲面建模的程序和结果进行了分析。通过对直观仿生特征和抽象仿生特征的分别运用,验证了仿生特征曲面形态设计方法的可行性和操作性,维护了本方法设计实践体系的完整性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 图、表清单
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 产品曲面形态设计发展
• 1.1.2 产品仿生形态设计发展
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 曲面技术的应用现状
• 1.2.2 仿生设计方法的研究现状
• 1.3 研究内容与论文结构
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 论文结构
• 第二章 产品仿生设计
• 2.1 仿生设计学
• 2.2 产品形态仿生
• 2.2.1 形态仿生的优越性
• 2.2.2 产品设计中形态仿生的运用
• 2.3 产品仿生形态设计的流程
• 2.3.1 产品形态设计的一般流程
• 2.3.2 产品仿生形态设计的一般流程
• 2.3.3 产品仿生形态设计流程实例分析的——奔驰仿生车
• 2.4 本章小结
• 第三章 产品曲面形态的造型技术
• 3.1 曲面形态的构建
• 3.1.1 曲面构建基础——曲线
• 3.1.2 按构建方式的曲面分类
• 3.1.3 曲面构建的主要方法——NURBS 方法
• 3.1.4 曲面形态建模的要点
• 3.2 曲面形态的逆向设计
• 3.2.1 逆向工程技术的内容
• 3.2.2 曲面逆向设计流程
• 3.2.3 曲面形态质量的分析
• 3.3 本章小结
• 第四章 基于仿生特征的产品曲面形态设计
• 4.1 仿生特征
• 4.1.1 仿生特征的简化与提取
• 4.1.1.1 特征简化的含义
• 4.1.1.2 特征简化的方法
• 4.1.2 仿生特征的分类
• 4.1.3 产品仿生特征的认知
• 4.2 仿生特征形态设计方法的提出与创新基础
• 4.2.1 方法的提出
• 4.2.2 方法创新基础之一——形态语意法
• 4.2.2.1 产品形态语意
• 4.2.2.2 产品形态语意的理解
• 4.2.2.3 形态语意法的设计流程
• 4.2.2.4 形态语意法的运用实例——“扇”形电吹风
• 4.2.3 方法创新基础之二——特征生长法
• 4.2.3.1 特征生长法的设计思想
• 4.2.3.2 产品形态的特征元素及其分析
• 4.2.3.3 设计案例中特征生长法的运用
• 4.3 仿生特征形态设计方法的原则
• 4.3.1 人因功能原则
• 4.3.2 品牌风格原则
• 4.4 仿生特征形态设计方法的流程
• 4.4.1 设计对象的调研
• 4.4.2 自然原型的选取
• 4.4.3 自然原型的分析
• 4.4.4 仿生特征的提取
• 4.4.4.1 特征提取的选择
• 4.4.4.2 仿生线特征
• 4.4.4.3 线特征的提取与设计流程
• 4.4.5 仿生特征方法的运用
• 4.4.5.1 直观仿生特征的运用
• 4.4.5.2 抽象仿生特征的运用
• 4.5 本章小结
• 第五章 基于仿生特征设计方法的飞行器仿生设计
• 5.1 飞行器形态设计与空气动力学
• 5.2 飞行器的形态分析
• 5.2.1 飞行器的一般形态
• 5.2.2 飞行器的概念形态
• 5.3 运用直观仿生特征的飞行器形态设计
• 5.3.1 方案提出与设计背景
• 5.3.1.1 “海燕”两栖变翼飞机
• 5.3.1.2 地效飞行器的设计背景知识
• 5.3.2 自然原型与特征提取
• 5.3.2.1 自然原型的选取
• 5.3.2.2 自然原型的形态分析
• 5.3.2.3 仿生线特征的提取
• 5.3.3 方案曲面形态的建模
• 5.3.4 “海燕”方案的形态设计说明
• 5.4 运用抽象仿生特征的飞行器形态设计
• 5.4.1 方案提出与设计背景
• 5.4.1.1 “太阳鸟”仿生无人机
• 5.4.1.2 无人机的设计背景知识
• 5.4.2 自然原型与特征提取
• 5.4.3 基于形态意象的抽象仿生特征
• 5.4.4 方案曲面形态的建模
• 5.4.5 “太阳鸟”方案的形态设计说明
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结和展望
• 6.1 工作总结
• 6.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文和研究成果