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产品信息符号建模理论、方法及其应用研究

作　者: 伊国栋
导　师: 谭建荣
学　校: 浙江大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 符号单元符号建模产品信息设计过程符号模型演变概念建模装配建模结构建模技术信息识别
分类号: TB472
类　型: 博士论文
年　份: 2003年
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内容摘要

产品信息建模是产品设计活动的基础。本文根据设计信息和设计过程的特点,在单元化建模的基础上系统地提出了产品信息的符号建模原理与方法,深入研究了基于符号模型的产品概念方案建模、产品装配关系建模和零件详细结构建模等关键技术,开发了符号建模原型系统,实现了符号建模理论和方法在设计实践中的应用。论文的主要工作包括: 第一章综述了产品信息单元化建模技术的研究现状,分析了产品信息建模研究中存在的问题,阐述了论文的研究背景和研究内容。第二章提出了基于符号的产品信息建模基本原理和方法。分析了产品设计的单元化特点,在此基础上定义了设计对象符号的概念来描述设计对象及其相关信息,研究了设计对象符号的内容、形式、特性及其分类、编码和建库,论述了符号模型的结构和模型构造、变动以及重构方法,探讨了基于符号模型的产品设计过程。符号建模以设计对象符号作为产品信息的载体和建模基本元素,实现了信息的形式化、抽象化和集成化描述,通过符号模型的演变表达了产品的设计过程,为产品开发提供了一种新的理论和方法。第三章提出了基于符号功构特征的产品概念方案模型。采用符号集成描述了设计对象的功能和结构信息及其内在关联,建立了功能分解符号模型和结构方案符号模型。根据概念设计过程的三个层次,对设计对象进行基于功能特征的离散化处理,通过功能—结构映射实现结构求解,再进行结构组合处理,最终得到满足功能要求的结构方案。将符号建模原理应用于产品概念设计,脱离了几何表达的束缚,满足了概念方案建模的创新性和抽象性要求。第四章提出了基于符号关联约束的产品装配关系模型。定义了配合面和配合偶的概念,采用装配约束和配合约束分别描述体层次和面层次的装配关系,建立了装配约束符号网络模型和配合约束扩展符号网络模型以及两种模型之间的关联关系,研究了装配模型动态构造、约束信息动态加载、零件定位求解、装配约束细化和模型重构技术。基于符号关联的装配模型形式化地描述了装配约束关系和装配设计过程,有利于实现产品结构的快速重构。第五章提出了基于单元符号的零件结构模型。定义了单元符号的概念,描述了单元符号的内、外结构特征及其相互间的映射关系,建立了基于单元符号结构关联约束的零件模型,研究了动态结构建模流程,实现了基于关联约束的结构变动设计和参数变动设计。以单元符号作为结构信息的载体,提高了信息的描述层次,方便了结构模型的构造和变动,为提高结构设计的效率提供了有效

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-13
第一章绪论  13-35
  1.1 引言  13-14
  1.2 产品信息单元化建模技术的研究现状  14-31
    1.2.1 单元化建模的相关研究  14-21
    1.2.2 单元化建模的主要类型  21-31
  1.3 论文的研究背景、内容及意义  31-34
    1.3.1 研究背景  31-32
    1.3.2 研究内容  32-33
    1.3.3 研究意义  33-34
  1.4 小结  34-35
第二章基于单元化的符号建模基本原理  35-65
  2.1 引言  35-36
  2.2 产品设计的单元化特点  36-39
    2.2.1 设计问题的单元化特点  36-37
    2.2.2 设计信息的单元化特点  37
    2.2.3 设计过程的单元化特点  37-39
  2.3 设计对象符号的基本概念  39-47
    2.3.1 设计对象符号的定义与描述  39-43
    2.3.2 设计对象符号的基本特性  43-47
  2.4 设计对象符号的分类管理  47-52
    2.4.1 设计对象符号的分类体系  47-49
    2.4.2 设计对象符号的编码  49-51
    2.4.3 设计对象符号数据库  51-52
  2.5 符号关联模型  52-57
    2.5.1 符号间的关联约束  53-54
    2.5.2 符号模型的形态结构  54-56
    2.5.3 符号模型的层次  56-57
  2.6 符号建模的基本模式  57-59
    2.6.1 符号建模过程  57-58
    2.6.2 符号建模方法  58-59
  2.7 符号模型的变动与重构  59-61
  2.8 基于符号模型的产品设计过程  61-63
  2.9 小结  63-65
第三章基于符号功构模型的概念方案建模  65-79
  3.1 引言  65-66
  3.2 面向功能分解的符号建模  66-68
    3.2.1 设计对象的功能分解  66-67
    3.2.2 功能分解粒度  67-68
  3.3 基于功能-结构映射的模型转换  68-71
    3.3.1 功能-结构映射  69-70
    3.3.2 结构方案的求解  70-71
  3.4 面向结构方案的符号建模  71-77
    3.4.1 结构方案的符号模型  71-73
    3.4.2 结构方案模型的重组  73-75
    3.4.3 结构方案模型的扩展  75-77
  3.5 概念设计的符号建模过程  77-78
  3.6 小结  78-79
第四章基于符号关联约束的装配关系建模  79-97
  4.1 引言  79-80
  4.2 装配约束的基本要素  80-85
    4.2.1 实体要素  80-82
    4.2.2 关系要素  82-85
  4.3 基于符号关联的装配模型  85-90
    4.3.1 零件及装配关系的描述  85-87
    4.3.2 装配约束与面配合偶的关系  87
    4.3.3 装配模型的符号网络图  87-90
  4.4 符号关联装配建模的过程与方法  90-93
    4.4.1 装配建模基本过程  90-91
    4.4.2 零件定位求解方法  91-93
  4.5 符号关联装配模型的细化与重构  93-96
    4.5.1 装配模型的细化  93-94
    4.5.2 装配模型的重构  94-96
  4.6 小结  96-97
第五章基于单元符号的零件结构建模  97-117
  5.1 引言  97-98
  5.2 单元符号的结构特征  98-104
    5.2.1 内部结构特征  98-102
    5.2.2 外部结构特征  102-103
    5.2.3 特征映射关系  103-104
  5.3 单元符号间的结构关联  104-106
    5.3.1 关联约束的描述  104-105
    5.3.2 关联约束的建立  105-106
  5.4 结构模型的构成与建模过程  106-108
    5.4.1 结构模型的构成  106-107
    5.4.2 结构建模基本过程  107-108
  5.5 基于关联约束的变动设计  108-115
    5.5.1 结构变动设计  108-113
    5.5.2 参数变动设计  113-115
  5.6 小结  115-117
第六章面向符号建模的技术信息识别  117-131
  6.1 引言  117-118
  6.2 技术信息表的基元描述  118-119
  6.3 技术信息表的关联约束  119-123
    6.3.1 表的内部关联约束  119-121
    6.3.2 表的外部关联约束  121-123
  6.4 技术信息表的格式  123-124
  6.5 技术信息表的离散与重组  124-128
    6.5.1 表的离散处理  124-127
    6.5.2 表的重组处理  127-128
  6.6 技术信息表的识别与入库  128-130
    6.6.1 基于表匹配的识别  128-129
    6.6.2 基于基元匹配的识别  129-130
    6.6.3 信息入库处理  130
  6.7 小结  130-131
第七章符号建模原型系统的实现及应用  131-167
  7.1 引言  131-132
  7.2 系统的体系结构  132-133
  7.3 系统的主要功能模块  133-137
    7.3.1 概念方案设计模块  133-135
    7.3.2 装配关系设计模块  135
    7.3.3 详细结构设计模块  135-136
    7.3.4 技术信息识别模块  136-137
  7.4 应用实例  137-165
    7.4.1 转辙机减速器  137-141
    7.4.2 柱塞泵  141-144
    7.4.3 顶尖架  144-147
    7.4.4 机械手  147-150
    7.4.5 螺旋压紧机构  150-153
    7.4.6 带轮传动部件  153-156
    7.4.7 微动机构  156-159
    7.4.8 汽缸  159-162
    7.4.9 过渡支架  162-165
  7.5 小结  165-167
第八章总结与展望  167-171
  8.1 全文总结  167-168
  8.2 工作展望  168-171
参考文献  171-183
附录一攻读博士学位期间发表(录用)的学术论文  183-185
附录二攻读博士学位期间参加的科研项目  185-187
附录三项目获奖证书  187-189
致谢  189-190

产品信息符号建模理论、方法及其应用研究

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