【摘要】： 機電一體化技術(shù)的迅速發(fā)展已使機電一體化產(chǎn)品的個性化、柔性化、智能化成為機械產(chǎn)品的重要發(fā)展方向。面對世界市場日益激烈的競爭,單純靠模仿國外產(chǎn)品將使企業(yè)失去市場競爭力。只有通過產(chǎn)品創(chuàng)新,才能從根本上解決企業(yè)的生存和發(fā)展問題。產(chǎn)品設計的概念設計階段更加注重設計的整體性、創(chuàng)造性,在概念設計階段進行的設計方案的創(chuàng)新具有較高的創(chuàng)新層次。概念設計自動化技術(shù)是實現(xiàn)機電產(chǎn)品快速創(chuàng)新設計的基礎。原理方案創(chuàng)新與結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設計的快速實現(xiàn)與有機銜接技術(shù)是概念設計自動化的關(guān)鍵。本文以生物流理論與功能表面分解重構(gòu)理論為基礎,深入研究了支持產(chǎn)品快速創(chuàng)新的概念設計產(chǎn)品信息建模技術(shù),“功能—結(jié)構(gòu)”自動映射技術(shù)等。 本文對目前的產(chǎn)品概念設計及機電系統(tǒng)的概念設計方法做了總結(jié),指出了機電系統(tǒng)概念設計中的關(guān)鍵問題、深入研究概念設計的內(nèi)在規(guī)律、實現(xiàn)概念創(chuàng)新過程集成化和自動化的概念設計研究目標,并把產(chǎn)品原理方案創(chuàng)新和結(jié)構(gòu)創(chuàng)新的快速設計及其有機銜接作為實現(xiàn)產(chǎn)品快速創(chuàng)新設計的關(guān)鍵技術(shù)加以研究。本文的主要研究內(nèi)容如下: 在設計理論的研究方面,本文以功能表面分解重構(gòu)理論及廣義定位原理作為理論基礎,在LORD原理、生物流理論和能量鏈原理的基礎上,針對機電一體化產(chǎn)品,特別是機電控制系統(tǒng)的設計提出了“信息轉(zhuǎn)換原理”及“基于生物流的機電產(chǎn)品設計自動化理論”,為機電產(chǎn)品原理方案創(chuàng)新與結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設計過程提供了理論基礎。 在概念產(chǎn)品信息建模方面,提出了信息傳輸表面的概念,其作為一種綜合的物質(zhì)單元具有功能與結(jié)構(gòu)的二元屬性,支持功能的明確定義與幾何信息的表達。針對概念產(chǎn)品信息建模技術(shù)的實現(xiàn),從能量和信息轉(zhuǎn)換的角度劃分定義功能表面類型,并給出了相應的編碼規(guī)則。 為了支持概念方案的快速表達,提出了功能模式的概念,定義了用于能量和信息轉(zhuǎn)換的具體功能模式及容器模式。結(jié)合上述理論研究,建立了概念零件表達的編碼規(guī)則及概念設計自動化流程,使產(chǎn)品原理方案的創(chuàng)新設計與結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設計集成到統(tǒng)一的設計過程中。 最后,介紹了產(chǎn)品設計軟件DARFAD和pre-D系統(tǒng),并在pre-D系統(tǒng)中以水位控制系統(tǒng)為例驗證了本文所提理論的可行性和有效性。對全文進行了總結(jié),提出了課題尚待進一步深入研究的內(nèi)容,并對以后的工作進行了展望。
【圖文】：

無數(shù)的器官構(gòu)成了生命體。生命體在生長過程中呈現(xiàn)了完整的生命特征。對生命體的研究表明，細胞分裂是生物體基本的生長過程，即細胞分裂形成兩個子細胞，見圖2一9。先是細胞核分裂成兩個細胞核，隨后細胞壁、細胞膜分裂，成為兩個完整的細胞。分裂的過程是一個物質(zhì)、信息分解的過程，而后各自的成型，又是細胞結(jié)構(gòu)重構(gòu)的過程。基于細胞分裂過程建立的產(chǎn)品生長過程可以把產(chǎn)品看作是生命體，把零件看作是細胞。在機械產(chǎn)品的設計過程中，關(guān)鍵步驟是把產(chǎn)品功能需求通過功能表面映射到產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，在這一過程中，一系列設計活動按順序依次進行。運用細胞生長的設計過程可以提高設計工作的效率，大大改善設計質(zhì)量。圖2一9生物細胞分裂過程各項的設計活動標準化

頭，，眼睛，)的神經(jīng)末梢，骨骼和肌肉組織做出相應的反應。信息循環(huán)系統(tǒng)主要由思維器官、感覺器官、效應器官等組成，人體的信息循環(huán)過程可參照上節(jié)中圖3一3。綜上對人體生物流三流的分析，參考圖3一4人體運動控制功能的實現(xiàn)，采用功能表面的方式加以表達，我們綜合后可以得出人體的生物流原型，如圖3一5所示。
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2008
【分類號】：TH122

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本文編號：2698464