支持机械创新设计CAD方法的探索
【摘要】:
面对机械创新设计的需求,论文通过对机械设计的认识,回顾了CAD技术的
发展状况,分析了当前支持机械创新设计CAD方法的成就与不足。从机械创新设
计特征和创造性思维的角度出发,研究了机械创新设计的思维认知,提出了基于思
维模式的机械创新设计模型,探讨了CAD支持机械创新设计的方式和途径。
基于机械创新设计模型,论文以机械创新设计的思维认识为基础,系统地探索
了支持机械创新设计的CAD方法:
●研究了机械创新设计中需求识别的特征和作用,提出了设计要求的表示方法。
●探讨了机械功能设计的目的,将机械功能设计过程分为功能辨识和功能抽象两
个阶段,提出了一种功能分类方法和功能表示方法,建立了基于功能分类的功能模
型,并提出了基于联想引导的机械功能设计方法。
●基于功能-行为-结构模型,研究了行为和原理知识的表示方法,建立了行为模
型,将概念设计分为功能逻辑结构生成、原理方案发现和设计方案形成三个步骤,
提出了基于组合的功能逻辑结构生成方法、基于类比的的原理方案发现方法和基
于组合的设计方案形成方法。
●从机械创新设计的需求出发,分析了机械创新设计中机械结构抽象与演化特征,
提出了基于逻辑的概念结构模型,探讨了基于该模型的机械结构演化方法。
●从几何模型变异的角度出发,分析了基于约束的参数化设计特征。根据单元复
形思想,探讨了二维扩展欧拉操作与几何约束间的内在关系,引入了拓扑与几何约
束相关性的概念,提出了基于拓扑的几何推理方法。引入了基于面的特征原型概念,
提出了基于特征语义的特征造型方法。
●研究了设计评价的要求和设计评价模型的特征,基于数据融合的思想,提出了
设计评价框架和基于证据理论的设计评价数学模型。
●根据机械设计系统化与计算机支持形式化统一的思想,提出了基于组件的CAD
系统模型,探讨了在这一模型下的研究和实践策略,并进行了原型系统实现。
论文较系统地研究了支持机械创新设计的CAD方法和实现策略,为今后的研
究和实践工作建立了一个框架。