下载  >  行业  >  制造  > 中国机械设计大典

中国机械设计大典 评分

这是机械设计大典第一卷正文部分,不要讲现代设计方法。是一本很实用的书,真的很不错,希望对需要的人有用。
1節 前言 计”和“设计综合”( Design Sy" Thesis)也可以 说是“现代设计方法”了但早在1985年,雷 什么是“现代设计方法”"?很难有一个明确天觉院士所提础的设计思想已经很扼要经说明了 的界限来划分“现代设计方法”和“传统设计方设计分析和设计综合之间的关系(2。“关于机被 法”之问区别。这是因为传统的设计方法会不断设计的设计思想曾有两种观点:其一机械设计是 地发展,注入新的内容和活力;而新近涌现出来通过理论计算构成设计主体,其二机槭设计最本 的设计方法,可能因为迅速和大面积的普及而被质的工作是从无到有地创造出一部机器以满足我 认为是很一般的设讨方法。例如.强度设计中的们的要求。前者重在分析,后者重在综合;前者 有限元法和边界元法的出现,赋于了古典力半以以逻辑推理为主要于段,后者以形霖思维为主要 靳的生命,威为“现代锓计方法”的一个组成部手段。这二誉不可偏废。无疑将概念性的东西变 分;十多年以前出现的计算机輔助设计、优化设为具体的机械是机帻设计最根本的国的,然而不 计和可靠性没计,由于迅速的普及,现在被认为经过逻辑推理和计算,则创造出的机帻常会是很 是“老三样",不像以前那样时了 原始的,相反倘使没有创造性的形思维来产生 必颁说胡,不论是占典力学或者是新出现的 个馍型,则分析计算将战不到工作对。我们 老三样”一直都在不断地发屐,都是“现代设常把数学模型当作分析的起点,但至少在机饿设 计方法的一个组成部分。 计里,数学模型几乎无例外地是从机械模型抽象 “并行设计”可以说是“现代设计方法”了。出來的,而枕械模型,则尼形象思维的产物,因 我国引进其方法不久,日前还在继续研究。但此形象思维应该是先导,而计算机分析则是精 是,早在1985年已经有这种“并行设讨”〔或称化 为“并行工程”)的思想与实践了在文献[1] 目前所浦现出来的新的设计方法是在以往的 中,原机械部部长沈鸿认为:“设计是生产技术设计方法的基础上,随誉科学的不断发展和时代 中的第一道工序。第一道工序质量高低,是决定的不断进步,而不断地提出来的。 机械产品一系列的技术和经济效果的问题,在试 本卷所列入的设计方法的选题,不可能包括 道工序上,下的功大愈多和愈符合容观,则效果国前设计领域中的全部方法。考底到我国目前设 愈高。我们许多机减的质量问题,大都是由设计计工作发展的现状、只列出了几种遊题。这些选 不周所引起的,给国家造成很大横失 题分为两大类:一类是在过去的设计手册中曾经 设讦有广义、狭义之分。现在的设计,一般出现的选题,如优化设计积计算机辅助设计,在 尚处于狭义阶段.认为图样完成即算设计完成,取材方面,不写它们的基本内容而写一些新发展 这是一种孤立的保守的观念。应该过渡到广义的起来的内容,如果读者有愿望看它们的基本内 设计阶段,才能成为有主动陞的,能不断创新的容,可以查阅已经出畈的书;另一类则是在以 完整的机檢设计。什么叫广义设计?曾在若干重前的手册中未曾出现过的选题,在取材方面则偏 大工程实践中行之有效的七事一贯制的设计方法重丁一些基本内容,同时也注意写一些新发展起 〈实验、研究、设计、制造、安装、使用、雏修来的东西a 七亭),以设计为主来综合权衡,而后设计制图 作为设计大典,在取材方面,首先要着重写 和说明。这种广义设计的效果,远远超越狭义的设计方法的实用性,所推的理论、公式、图表 设计”。 和数据,可供在杌械设计中使用;注意取材的 七尊一贯制”和“广义设计”的思想和实“可操作性”,也就是说要有丰富的基本数据、直 践在我国重大机产品的设计和制造中,起了观易愷的插图,可查用的线和表格,可遵循应 要作用,可惜没有坚持下来。现代的“并行工用的实例,可用来计算的公式,量纲单位正确齐 程”,由于借助于计算机这个强有力的工具,发全,便于读者上机使用并着手设计 展迅速。但就其基本思想来说,和我国的“七辜 其次是取材的科学性。做到概念确切,取材 贳制相比较,可以说是“老的设计方法了 严谨,敦据及图裘推确可靠,为了体现设计大典 “概念设计”〔 onceptual Design),“创新设归类便查的特点,除了朴实简炼的文宇说明外, 4第1篇总论 不作公式推导,不写原理的来龙去脉,只雪原理方案设计的效率如果很高,可以大大地缩短产品 的本身、结论和应用,因此,不写成“教科书生产周期;而产品方案设计的稳健性提高,可以 化","设计任务书化”或是“使用手册化”。 在随后的整个产品生命周期中减少失误,从而大 苒次是先进性。取材立足于日前的水平,体大地提高设计质量 现现代设计的发展趋势,符合现代设计的要。 产品的早期方案设计的特点大致有两个方 本卷的选题及其編写模式不同于过去出版的面:一方面是要全面考虑产品的生命周期内可能 般用途机橄设计手鼾,只橧重设计县体的机橄遇到的问题,而不仅仅是为T要出设计图样,因 零件和部件。本卷内容所提供的原理方法和资此,产品的早期方设计是要从工程的角度来考 料,除了希望能够使读者了解各种设计方法的内虑;另一方面,产品早期的方案设计是要参数化 涵以外,还希蛆读者能够得到一些启示,了解如的,以便在随后的设计过程中进行修改。概括起 何开始着子蛀立自己所需要的设计系統。由于本说,产品早期的方案设计症该是一种參数化的 卷所提供的设计方法,大都是庞大和复杂的,有工程设计( Parametric E-ngineering Design,PED) 些已有商品化的软件,因此,企图在这有限的篇 参数化工程设计由产品的功能领填(Func 幅内提供全面的籼完盛的原理、方法和资料,能 tional thomain)和物理领域( Physical dmain 够足各种层次读者的需要,是很难的,我们只组成。功能领域是由一组产品的行为变量(Pe 能尽力而为,尽可能地做好我们的工作。本卷的 formance variables),包括行为空间( Performance 編写工作,只能说是一个开端。 所组成。产品的行为变量和行为空间 2设计综合[6,7 是指产品为了完成一定的功能所表现出的产品的 特性及特性指标,而物理领域城则是为了完成严品 设计综合是相对于设计分折前言。设计分析在功能领城中的行为,因此,产品的设计方案 是指在产品的方案、结构、材料、尺寸和制造及定要有一系列的设计参数。这些参数不是一个固 装配工艺大体上确定以后,对该产品的性能作较定的数值,而是可以狂一定范围内变动的,以增 深入的分析,如运用优化设计、有元分析、动雄设计的柔性、试些设计参数所组成的设计范 态性能分析和CAD系统中二雄工作图的参数化围,称为设计空间〔 esign Space) 等手段。而设讦综合是指在产品设计初期,设计 设计的行为变量或行为空间,描述了产品的 者想完戚某一功能而将各种和产品有关的事物综行为要求。即产品的行为要求哀达了产品设计的 合在-起以便确定方案的过程,因此,它是在完目标。产品的设计目标是为丁实现产品的计功 成一庭功能的前提下,对产品拟定或选揮一个方能,因此,产品设计目标是处于产品的功能领域 案射结构型式、外形、材料、只寸,以及制造和之内。 装配工艺的创造性的过程。因此,设计练合强调 综上所述,产品的参数化的工程设计是设计 产品设计的初期阶段和创造性。在本卷所提供的者在物理空间中,为了完成产品的设计目标所生 设计方法中,如刨新设计、并行设计、智能设成的—系列的可操作的产品设计解的过程 计、聽健设计、虚拟设计、生命周期设计等,都 如何将产品的功能领域中的产品行为变量映 包含着设计綜合的成分。 射到产品的物理领域中形成具体的设计方案,是 山于产品设计初期阶段的复杂性以及创造性研究设计综合的一个总月标 设计的多样性,设计綜合还很难总鈷出儿种有 由于全球市场的竞争月趋激烈:广品设计摸 的带普遺意义的方法。經过人们的不斷地爹力,型更换得越来越频繁,有些企业为了使产品能很 已有一些方法行之有效。 快地选入市场以及为了降低成本,往往采用乐有 2.1参数化工设计—功能领和物 的一些设计方案,变更一些乡数,以适应新的要 求,其结果往往和新研究一个产品的花费差不 理锁嫦 多。如杲过多地依賴原设计方案,往往会使新产 在产品设计的早期阶段,设计效率的提高和品缺乏新意 设计方案的可行性是至关重要的,这是因为产品 产品的早期参数化设计,对任何产品都是至 七lh r:● 2设计综合5 关重要的。一些研究王作表明,当一个设计从早 简化模型法中最普遗采用的是一种代理模型 期逐步发展到最后的进程中,往往是设计的自由法( Surrogate Mudel melerod〉。这种代理漢型代 度(灵活性)也随着越来越小,设计成本却越来皆了原来的很贵时的模型。这种代理模型不像原 越髙。这是因为在产品的早期设计阶段,设计者撲型那样可以对设计描述得非常细致,也不够精 往往有很多的自由度去改变设计方案,探索设计确,但是,解决设计冋题的效率很高。另外,这 方案的变异和选掉最合适的结果。一个有效的和种代理核型的一个煎要特点是:它高于柔牲,而 有创造性的早期设计方案往往为随后的详缙资计且其表达形式具有普遍适用章义,它可以在多设 阶殴奠定一个坚实的侥秀的基础。在早期设计阶计者之阿。在不同的设计环境之问.在不同的设 段。设计者更需要有一个很大的设计空间去探索计阶段之问进行交流。 众多的可以满足设计要求的一些可行的设计方 这种在设计的早期阶段的参数化工程没计方 案。在这种情况下,设计者往往利用设计分析的汰,在设计的稳健性和普遍适用性方面还在不断 手段来带助设计者对初始设计参数是否可行作出地发。 决菜,一般况下,设计者往往运用其已有的设 2.2设计的凯模大小及复杂程度 计知识嫡足初始设计参数,或些于实验,或葚于 经验,或基于计萁机馍拟。如果所寻求的设计方 对于大规摸及复杂设计系统,在初始设计阶 案及参数能够适应设计目标的霜要,初始设计方段如何正确选择设计参数,使设计过程的效率高 案及其參数可以认为适用并作为候选。如果这种并使设计有较高的稳健性局菲常量要的。一般来 初始方案不适用,则改变一些设计参数或修改原说,大的和复杂的设计系统往往是多日标和多学 始方案,直到适用为止。优化设计技术是经常可科的,设计初始阶毀的不确定因京也很多。设计 釆用的 的目标多而且是相互矛盾以及设计参数范多变 上述这种常用射传统的初始力法往往不能控化,社往不允许也不可能对设计参数进行综合地 制随后的设计进程中的成与败。因此,目前所发和全面地分析如果考虑到产品在生命周翅中的 展的设计综合方法往往是将注意力集中在设计早技术要求和经济要求,对设计多数进行全面分 期阶段耍产生较多数量的方案,其特点是这些方析,也有很多困难。总之,在设计初始阶段的主 案要具备稳健性,使后期设计少返工。这种设计要矛盾表现在设计的不确定程度很高但对设计的 方法相对于设计初始阶段只出现一个孤立的优化细节程度了解的程却很低。用足草目标的方 设计结果的方法要奸得多,这种设计方法往往耍法得出单一的“最优解”的传统设计方法往往是 求解一系列偏徵分方程或者要用多次迭代的方法不可靠的。因此,在设计初始阶段应该采取一种 来生成一个优化的设计结果。对于复杂系统和大对设计结果允许有一定误差的方法 觑模的没计,设计成本提高和计算机时的消耗 在设计大规棋及复杂产品时,传统射力法往 往往是不可接受的。就算最后得出一个优化结往不再适用,其原因有以下三个方面; 果,其稳健性如何尚待考查 1)设计变量的数目及其响应的数目 能够表明设计结果的计算机伤真工具及能英 当设计变量增加时,对数进行分析往往非 仿产品特性及功能的方法已形成了压倒性的趋势常武时,而采用变化一个变量而将其他变量国定 来生成产品毕期方案。这种方法所生成的初始设不变的逐个分析的方法对每个变量进行选代求 计方案往往不是一个而是一组,有很大竹选抨余解。过种力法不仅仅是效率很低,更量要的是不 地;其次,这些方案柱往伴有物理模型,使设计能洞察在这些变量之间的相互作用关系。另外 者更直观地理解产品最终的设计结果。 如果响应的数增多时(响应是指由约束条件所 些能够模拟参数化工程设计的简化萇型的限制的设计变量的可行度和可行的设讨目标), 方法.是目前压倒性的发展趟势。从设计实例的企图拽出一个“优解就“较好”解是困难的 结果君,这种方法行之有效。这类简化摸斑虽然 2)计算时间的代价 有一点误差,同时也牺牲了一点裤度,但是,这 对于一个复杂系统进行分析时,所用的分析 种牺牲悬可以接受的。 软件也是复杂的。不论现代计算机的能力和速度 6第1篇总 论 如何提高,对复紮系统进行分析所花费的计算时 1)〉因子设计法主要有:全因子设计法 间和费用、往往难以被企业所接受a另外,还有(全部试验取2或3).部分因子设计法(是全因 种趋势,那就是对产品进行分析的软桦也日趋子设计法的一部分,常用的形式有2,其中 复杂,似乎和计算机的计算速度同步发展,分析部分为12P)。 钦件往往是很难掌握的,开发软件的代价也很 2)中央组合设计法( Central Composite De 高,拖广应用也很难。 sign,CCD)这是一种双水平(2P或2)部 (3)产品设计的目标及不确定因家 分设计法,受期个中虫点所扩展并且在每个因 对于一个复杂系统的初始设计进行评价和进蒙屮在±2的位置上用双星点扩充。 行多方粲的比较时.往往着重在多工况和经性 3)正交表法(以上内容参看本卷第?篇第 方面。由于在设计初始阶段的不瑣定因亲很多.2章)2 很难协调这些多方面的各种因旗。目前展的趋 在模型的选择及模型的活应方向,有响应面 势是将研究方向从单一的优北转向寻求复杂系统模型法(见本卷第了篇第4章}及 Taguchi稳謎 在稳健区域( Robust Regions)内的好解。 设计法(见本砉第?篇第3章},另外还有裨经 月前主买的研究着重在建立一种能反映复杂网络法、归纳学习法( Inducting Learning)及克 的和大規模系统本质的一种代理的近假模测,即热金插值法( Krigging Interpolation}。 “元模型"〔 Metamodel)。称为“模型的模型" 神经网络法最适合于建立回归型的有确定形 兵体的方法很多,如 式题效約近似元模型。当裨经网络法用于建立元 1)统计法采用响应面沽( Response Surface模型时,可以生成一种回归式输出,可以不必要 Methodology)。 对隘杋性有明确的说明。神经网络法乜适合于处 2)稳健设计法将设计因業分为三类:①理数据结构复杂和高维的问题,可处理近万个参 倌号因煮〔设计系统的目标};噪声因家(设数,但对数据进行处理时要化费大量的计算时 计者不能控制的豪,也就是一些不确定的因间 );③控制因素(没计者可以自主控制的一些 归纳半习法是用计算机进行学习的一种有效 町确定的因素 方法,也包括神经网络法、基于实例的学习、基因 3〕妥协的决策支持问题法〔 compromise De遗传法及分析法等内容,其所得元模型往往最接 tison Support Problems)从数学的角度看,要近实际模型。归纳学习法可以从实例中引出一些 协的决绕支持系统法属于一种有约束多目标优化规律,其基本摸型结构是条件作用型的( Condition 问题,它是将设计问转化成一种协调多目标的 action rules),可以将数据划分成离散类并且可 稳健设计方法,也称为将优化设计转移到稳健妥以结合于决策树〔 Decision trees)中。在建立近似 协〔 Robust Compromise)的领中去。已成功地的元模型时,普遍采用的方法是用最小二乘法来 用于飞机外形设计[8,飞机发动机设计啊,热衡量误差。但由于很多计算机分析程序是属于确 能系统设计,结构設计,机构设计[l6,定性类型,不造用于误差分析,为了获得一个光 船舶设计山2,枋料组合设计[13,卫星设计滑的响应,要寻求一种协方差函数( Covariance 及制進工艺设计1 Function)使得那些不规刻的响应能够消除。三欢 2.3元模型 样条插值法也是一种可用的方法,克蕪金插值法 是一种更灵活和盒于柔性的方法,它的关联图数 元模型的建立,一般可分为三个阶段 〔 Correlat ion furction)可以在一个很宽广的范阿 主)选择一个可以生成数据的实验设计; 内由设计者来选择。用此方法所建立的近似元摸 2)选择一个能够丧达这些数据的模型 型可以有很商的度。 Krigging插值法源于地质 3)使模型适应于这些数据。 学的嫩据统计L5。 实验设计的传统方法是进行物理实验,也可 以用计算机生成实验数据的方法,以利于工程设 稳储概念探宗法(7 计。这方面常用方法有: 稳健慨念探索法(R∞bug! Concept Exploration 设 Mehd,RCEM)是为了解决在设计早期阶段快速 旦一个精确的响应面模型建立以后,这个步 地探素不同的设计方案并在保证设计结果质量的骤主要应用妥协的决策支持问题法(DP)以便确 前提下生成高水平产品的特性。这些产品的特定高水平的设计特性值。在这一步中,不再采用原 性,即设计的结果,不是一个答案,而是一个设始分析及模拟程序法而代之以响应面模型。啊应面 计空间,在这些设计空间中有一组设计变量反它模型是由叫控制因素及嗓声因意所组成,而设计的 们的可行范围。在这些可行的范围中的参数,都质量则由妥协的DSP来确定,它可以确定商水平的 是设计的方案,最后,可在这些设计空间中找出设计特性值。 最优的和较好的方。 稳健慨念探索法由 Taguch稳健设订法、响 稳健概念探索法的基本原理是响应面法,应面法及妥协DSP法组成 Taguchi稳健设计法及设计公理法( Design 妥协DSP法的数学模型组成如下 Axios),即妥协的决袋支持问题( amortise 已知 Decision Support Pro硎lem)(。稳健概念探索法 1)需要故进的一个设计方案; 已成功地用于产品设计及生产过程设讨中。 2)确定模型设计范面的值 其方法的生成有4个主要的步骤: 3)设计型的参数 (1)将设计参数归类 设计的变量数 给出设计的全部要求,然后将设计参数归类 P 设计的约束数 为:控制参数、噪声參数及响应(设计目标),然 等式约束扌 后绺出做慨念设计探索叶允许的探索空间。 不等式约束; (2)进行试验 设计的目标数; 这个步骤需要采用点生成技术( Pcirt gener ;(X 设计的纣束函数 tox),模拟程序法及试验分霄器,以伵得到初始 g:(X)=C:(X)-D(X) 的经过筛选的试验结果 F4〔a,)在优先的惰况中的k级水平下进行 点小成技术可用:全四子设计法、部分因子 展小化的函数偏差量。 设计法、 Taguch正交表法及中央组合设计法 求 CC)等方法。 X 棋拟程序法是一种很严格的分析工具 缩小设计空闯,锳设计空间更有效;并且计划如公,x 试睑分析器是为厂清除一嗤不要的因紫 何进打进一步的试验 ①设计的约束(线性及非线性 切始的经过筛选的试验结果要达到三个目 g,(x)二0 的:①能够适应低阶的响应樓型;②确定主要 k;K)= 的和有影响的一些因素,忽略一些对设计影响小 ②设计日标(线性及求线性 的因素;③缩小设计空问。 A,(X)+d;-以:=Gr=且, 3)特心壁立响应面模型 ③范图 这个步骤还箐要进一步使用点生成技术、模 xm≤X,M1mx 拟程序法试验分析器,以便获得第二次试验结 果并对设计结果进行分析。这次所得的结果也有 (d·d=0i=1 〓个日的:①能够适应高阶嘀应面模型;②确定 极小化:优先误差率函数(词典式的最小 些关键的对设计有影响的因素;③能快速地评值 价各种初始设计方寀,并且能够回答第4步所提 z=[r;1(d},d,),,(e,d,}] 出的问题 (4)建立高水平的设计特性值,并且要考虑 2.5反向映射法L9 质量的因京 提髙产品设计早期阶段的率及稳健性,是 第1篇。 研究设计综合领域中追求的主要目标。在本篇 2.4节中所讨论的是一种典型的基于实验数据的 方法。但已出现多种基于其他原理的方法来立使用这个准则的困难之处在于高阶设计空间时超 品早期设计阶段的元模型或代理模型(S 体积的计算很费时 gate Models)。 极大(极小准则是指单个设计参数X的数 正向映射法的目的是通过大量的选代和分析值的极大(极小}.使得这些极大(极小》数值在设 过程来评价产品从设计空间到行为空问所获得的计空间中具有稳健性。 设计参数是否适用,这种方法要耗费大量的时间 上述崔则疽颼大,则设计参效的变劢对十行 和精力 为参数的敏度( Sensitivity)越小。用最大的稳 反向工程法( Reverse Engineering Metho)只健则值所得到的有效设计区域是稳健性最好的 适于产品的局部功能的设计向题。和反向工鞋法设计。 相比较,反向映射法( Backward Mapping Method 因为上述方法是从行为空间到设计空间映射 ology for Design Synthesis,BMDs)带有普逦使用的的、因此,称之为反向映射法,已成功地用于汽 意义,适于产品早期设计阶段时的复杂的和高度车缓冲器的设计中 非线性的设计问题。 26假设推理法2 反向映射法包括5个主要步票: (}确定初步设计领城 在设计缥合的研究领墟中,出现了一种誓拟 这一步是BMDs法的关步。采用基于创造性思维的方法,企图对设计的思维过程建立 工程设计问题的物理领域的知识,使工程设计问 模型,然后用计掌机来处理设计过程。这种方法 题可以用一系列的重要设计参数和产品的行为参 属于智能设计范,建立“设计公理”( design 数来表达,同时还可初步确定这些参数的可行区 Axioms)来处理设讨模型a 域。这个表达的形式以及这些参业之间相互影响 这种方法将思维过程分为画向分析的思维过 关系往往是很复杂的。采用一种自运应和交卫式 程和面向综合的思维过程两大类。这种方法可对 模型系统法( Adaptive and Interactive Modeling 设计知谀进行操怍,并将设计知识操作分解成 syem,AIMS)20),将原来复杂的表达形式转换 个组成邵分:①模型操作;⑨推理操作:③模型 为一种综合性的容易理解的形式,这是一种可以 映射操作 代理原设计模型的一种元楼型。 在推理操作中,将设计模型分为两大类:① (2)筛选设计方鶉 独立于目标的逻辑模型;@依赖于目标的模型。 这两类模型组合成为基于多目标的推理。这种方 寻找那些可以达到设计目标的方案 法称为假设推理( Hypothetical Reasoning}法。 (3)确定有效设计区城 2.6.1具体翁构及步骥分析 确定设计金数的最高限及最低限数值。 1)知识操作 (4)恢复丢失的设计区蠟 对于产品的设计知识的获取采用“群体集智 恢复那些在确定有效没计范囝过程中所丢失 法”甚为有效(见本卷第2篇第2章)。 的可用的设计区域。 2)依赖于目标模型的操作 (5)在设计区域中对所设计产品的设计乡数 这个操作的主要日的是选择一个设计系统的 〔输人的数据)相对于产品的行为参数(输出的产 模型,或是“造一个设计系统的模型",或是 品的功数据〕进行稳健性评价。 修改一个设计奚统的模型”。可将这类依赖于目 稳健性评价的准则有两种:Q有效设计区域标的模型的操作分为以下7个步骤 的超休积准则〔 Hypervolume Criteria);②极大(极 1)选择设计模型根据设计任务选择一个 小)准则 可用的模型 有效设计区蝮的超体积准则是在设计区域内 2)建造一个设计模型主要是将选出的依 设计金效x1的dx,的乘积积分即: 赖于设计目标的模型映射到独立于设计目标的 品·,。HH 3,概众设让9 輯虞型中。其方法是将所选出的模型的知识经过 6)综合求解; 舄辑和提炼:然后进行映射操作122 7)对设计目标进行分析及评价 3)修改设计模型根据新的设计目标对初 以上的方法如果进步完普和用计算机处 步建造的模型进行增、减和更新。 理,可以作为CAD系统中的一个组成部分,帮 4〕引出新的设计模型设计者根据新的知助设计者在设计初级阶段进行创造性的设汁方案 识引出一个新肭设计模型。 设计,有一定的普遍意义 5)修改知识库根据新的设计摸型修改知 识库。 概念设计 6)在不同的模型系统中对新的设计模型进 概念设计〔C。 nteptual Design)是指设计者的 行维护雏护的方法有两种:一种是修改模型;思维中已具备了一个初步的设计方案的设想但尚 使得新的模型在设计系纰中和其他设计模型保持未形成其体方案的阶段。概含设计的月的是尽快 一致性;另一种是在依赖于设计目标的设计模型地帮助设计者将其头脑中的设想转变成具体的方 和独立于设计目标的设计模型之间的映射进行修案 改 这个设计阶段的特点是:①由概念设计方法 7)对最终的模型进行推理用设计模型系所转变成的具体方案不必具备详细的尺寸、只要 统中的知识对设计目标用新的信息进行推理。 求能表达方案的具体构造,看看能否完成所设计 (3〕独立于目标的工作空间的逻辑推娌操作产品的预期功能;②概念设计方法要求快速地形 这↑推理操作包括采用面向综合的思维过程成产品具体钩造,好像设计者用铅笔在白纸上勾 和面向分析的思维过程两种方法,其具体过程如划草图那样表达设计者的思想且要求易于修改 下: “设计综合”是在产品的概念设计完成之后 面向分析思维过程的推理操作 用于确定产品的设计参数的阶段,但不排除在确 对设计观象进行观查; 定设计參数时发现所提供的设计方案不能完成产 抽取与设计有关的事实; 品的预定功能时反过来修改概念设计的结果 裂据事实形成假说或者是进择舍适的公 三雏造型速度很快的计算钒系统。可以完 理 成产品的幌念设计;如果三维造型的速度较慢 面向综合思维过程的推理操作 赶不上设计着的方案构思的思维速度,往往会拖 描逑设计对象的要求; 长产品结构方案形成的时间,造成设计者的头脑 一一选择适合于设计对象的公理; 中一瞬即逝的宝贵设计思维因为不能很快地形成 从设计要求及公理中引出一设计解。 图而丢失。 面向分析和面向综合的推理操作 本第5箱的第2章中的 COVIRDS提供了 一一从公理中引出定理 种新的概念设计方法 以设计事实为根据来确定所引出的定 3.1设计主意的生成 以设计事实为报据来确定基他已知的有 设计主意生成( tdea generation,IG)是概 关定理。 念设计中重要的一个步擊:也是刨新设计的重要 (4)设计中知识操作的形成 内容之一。设计主意的生成往往是在概念设计量 对知识操作进行条瑮化,见本章2.6.2 初阶段时期,设计者想出一些创新性的产品构成 2.6,2刘知识操作避行泉理化 的最原始的想法,往往这些想法能巧妙地完成产 f)知识/信息的获取 品的功能。 2)知识/倍息的识别 大量的设计主意生成的方法,在工业设计的 3)确定有用的值息; 应用中有再兴起的趋势1231 4)解决设计模型中的冲突问题 设计主意生成的方法有两大类:①直觉的; 5)校正知识/信息; ②逻辑的。 10第Ⅰ篇总论 直觉的方法有臬体研讨和个人创造两种,主用来生成另外·种设计方案。由于很难亡概念设计 要有智暴法,6-3-5法,小组讨论法( Gallery中开发一些系统性强的和带音遍意义的规则,因 Method)及协作草图法〔 Collaborative sketching,此,另一种方法,基于实例的推理方法( Case-eased C- sketching) Reasoning可用来自动生成概念设计。在文献[25 逻辑的方法是对设计问题采用逐步分析的方中,采用了基于实例的推理方法来解决这类问题 法,用目录、图表或数据库作为工具,并遵循 用“软计算技术”{ Sofi computing Techniques) 定的科学规绅和工程设计的原则,这类方法主要解决这类问题,其中包括采用模糊逻辑和神经网 有:设计目录法、反向推理法、正向推理法、设络的方法。这些方法的功能可以有一定的能力来 计因素及设计系统的合成法、公理设计法等。 处理设计模型中的—些不确定因亲并且具备自学 6-3-5法是针对所要设计的问题,组织6位习的能力。如文献26,27,28,29.30]中 专家,每位专家贡献3个设计主意,用文学表应用软计算技术开发∫一些概念设计的计算系 达,然后经过5轮的讨论,每一轮讨论中,各参统。文献[31]中开发了一个基于模糊设计的功 与者对所提出的设计主意顺次作修政。 能计算系统可以从产品设计的功能为出发点。从 协作草图法是6-35法的一种变异方法,其几个候选的概念设计方案中确定一个合适的。文 不同点仅在于参与者的设计主意是用草图的方式献[32]中,运用 Hopfield神经网络方法,在几 表达,所有草图轮流经过参与者的改。 个概念设计方案中橙震一个合适的。文献[33 小组讨论胺是将参与者厮贲献的草图公布在中开发了一个多层的向前推进的神经网络(M 墙上,由参与者轮源对草图进行修蚁和讨论,因 ti-lyer Feedforward Neural Net work)方法,在产 此,讨论和修改是在小组内公开进行的,参与者品的设计要求和候选的概念设计方業中建立一种 可以互启发和讨论。 模型关系、然后从产品没计要求的各种数据中进 这一类传统的方法已出现和实行很久了,人行检索,用反向传播法(Back- Propagetion Algo- 们还在不断的探囊直到现在,人们采用影像和ithm)来训练输人盘据组和输出数据组之间的 录音的扑法和采用虚拟现实的方法,使上述传统关系。文献[34]中,采用模糊联合记忆法 方法的效果和效率大大提高。一种递增式IG方( Fuzzy Associative Memory,FAM),一个双层的 法( Progressive Idea Generation Method)23.采向前推进的神经网络法来描述产品的设计要求和 用面刺激参与者和逐步深人的方法,排除参与既念设计候选方案之间的关系。文献[35]中 者相互闻的偏见,使初步设计方案逐步具体形采用一种自适廊反巾理论( Adaptive resonence 成,具成效 Theory,ART)的神经网络法来确认在几个近似 3.2概念设计的动生成 基于抽绍的方象设计的候选方装中确认一个,并可改进设 网络的模糊推理法 计方案质量。文献[36,37:3,39]中,呆用 基因遗传法、模拟退火法( Simulated Annealing) 在溉念设计阶段,如果设计者已经有了几个和额逻法相结合的方法,在生命周期工程 可供选的设计方樂,如何评价和选桦其中最合设计中建立模型,将概念设计护到产品的生翁 适的一个并且是高效率的且能提高设计方案的质周期设计过程中。 也是概念设计阶殷中的一个重要的常要解决 上述各种概念设计方法都是成功和有效的 的问题 基于神经网络的模糊推理法用于概意设计中 在解块这个问题的过程中,采用人工智能的自动评价多个鬏选方粜并能改进设计质量,是行 方法开发一种可以用计算机来处理的概念设计的之有效的,有4个设计步骤啊 自动生成系统 1}全面获得产品射功能要求(即客户对产 在文献[24]中,用he的数据结构,在产品的需奖),并按其重要性的程度列表排序,然 品的功能要求和快选的甩个概念设计方集之间建立后将各项功能要求定出其重要性度量指标,将最 些规则来处理这类问题。当用户的产品要求和规重要的那一项的标定为1,其余的各项量要性 闕之间部分吻合时,其余未吻合的产品要求部分则指标都小于1。排序和确定或宴性指标,可采用

...展开详情
所需积分/C币:9 上传时间:2015-09-15 资源大小:37.12MB
举报 举报 收藏 收藏 (1)
分享 分享
中国机械设计大典数据库

非常详细的机械数据汇总,对机械研究有着很好的帮助。

立即下载
机械设计大典

中国机械设计大典共6卷52篇,分为现代机械设计方法、机械设计基础、机械零部件设计、机械传动设计、机械控制系统设计、机械设计实践六部分。 本卷为第6卷机械设计实践。本卷共7篇,主要包括机械设计实践总论、机械方案设计与总体设计、机械动力系统设计、机械实用工业设计、机械试验、机电成套项目工程设计、机械设计典例等内容,目的是告诉广大工程技术人员在机械设计实践中如何缜密考虑各个环节,增强创新意识,提高综合分析问题的能力。本大典主要供具有中等技术水平以上的广大工程技术人员在综合研究和处理机械设计的各种技术问题时,起备查、提示和启发的作用,也可供理、工科院校的有关师生参考。

立即下载
中国机械设计大典数据库大教程PDF

中国机械设计大典数据库大教程PDF,由基础标准、零部件设计、机械传动设计等三个数据库和机械设计典例等构成。

立即下载
中国机械设计大典

这是机械设计大典第一卷正文部分,不要讲现代设计方法。是一本很实用的书,真的很不错,希望对需要的人有用。

立即下载
机械设计论文

论文研究课题来源于由中国科学院深圳先进技术研究院承担的广东省自然科 学基金项目“圆形管道中轮式移动机器人运动学模型研究”,根据城市排水管道检 测的实际需求,开发新型的管道检测机器人。

立即下载
中国模具设计大典,上千页的超大容量的PDF文件。详细介绍了,模具材料工程数据库、基础标准数据库、塑料模设计、锻模设计、铸造工艺装备与压铸模设计。是机械设计人员的良师益友。对proe、UG、SolidWork,Autocad爱好者来说也是有帮助的。

中国模具设计大典,上千页的超大容量的PDF文件。详细介绍了,模具材料工程数据库、基础标准数据库、塑料模设计、锻模设计、铸造工艺装备与压铸模设计。是机械设计人员的良师益友。对proe、UG、SolidWork,Autocad爱好者来说也是有帮助的。

立即下载
机械原理课程设计说明书的经典之作(中国矿业大学)

机械原理课程设计说明书 参考就下吧 机械原理课程设计说明书的经典之作(中国矿业大学)

立即下载
农业机械设计手册 上册.zip

中国农业机械化科学研究院编 农业机械设计手册 上册 07年新版,

立即下载
农业机械设计手册 下册 .pdf

中国农业机械化科学研究院编写的农业机械设计手册 下册 07年新版,希望对大家有帮助。

立即下载
《机械设计》课后习题答案.rar

课程设计任务书 课程设计题目: 设计带式运输机传动装置(简图如下) 1— —V带传动 2— —运输带 3——一级圆柱齿轮减速器 4——联轴器 5——电动机 6——卷筒

立即下载
中国工大机械制图课件

详尽的机械制图课件!!!!!!!! ppt

立即下载
中国设计之窗设计理论

中国设计之窗设计理论中国设计之窗设计理论

立即下载
中国工程机械租赁网

管理登陆: admin/index.asp 管理用户/密码:luxin/luxin1234

立即下载
模具设计中国模具设计大典_第3卷_冲压模具设计

模具设计中国模具设计大典_第3卷_冲压模具设计等

立即下载
中国设计师平面设计精品欣赏

中国设计师平面设计精品欣赏

立即下载
Android中国象棋设计

关于Android方面的中国象棋设计源代码,单机人人对弈版的,是我毕业设计时候做的,与网上的那些绝对不会相同,下载之后用eclipse导入直接就可以运行的。

立即下载
网页设计图片缩略 素材中国 网页设计大师

design web 素材中国 网页设计大师 图片缩略图 部门

立即下载
中国网站设计同盟

后台管理路径http://你的地址/admin/login.asp管理用户名及密码:admin/enter

立即下载
中国象棋设计代码

C++写的象棋游戏,人人对战,可以悔棋,MFC做的界面- a chess game in C++, you can undo, interface is MFC 文件列表

立即下载
基于ASP技术的中国包装机械网

一篇很好的基于ASP技术的中国包装机械网的毕业论文。可以供大家参考

立即下载