現(xiàn)代機械產(chǎn)品設計規(guī)劃及可視優(yōu)化設計方法研究.pdf

1、產(chǎn)品設計是產(chǎn)品開發(fā)過程最重要的一個環(huán)節(jié)，設計效果的好壞會直接影響產(chǎn)品的最終質(zhì)量。先進而實用的設計理論方法對很好地完成產(chǎn)品設計工作有很大的促進作用，因而備受科研人員和企業(yè)界的重視。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前學者們已經(jīng)提出了近60種設計方法，這些設計方法對提高產(chǎn)品的設計質(zhì)量都起到了不同程度的作用。在一個具體的產(chǎn)品設計中，應用所有的設計方法進行設計是不現(xiàn)實的，也是不必要的?，F(xiàn)代機械綜合設計理論方法在總結現(xiàn)有設計理論方法的基礎上，提出了應用產(chǎn)品設計規(guī)劃

2、、功能優(yōu)化設計、動態(tài)優(yōu)化設計、智能優(yōu)化設計、可視優(yōu)化設計、設計質(zhì)量檢驗等主要技術手段來對產(chǎn)品進行設計，以確保和提升產(chǎn)品的廣義質(zhì)量（全部功能與性能）。綜合設計理論方法的提出避免了設計方法選擇的隨意性和不規(guī)范性，因而有著重要的意義。
　　 目前，對綜合設計法總體框架的研究已經(jīng)較為完善，部分研究成果已經(jīng)被廣大學者和企業(yè)界人士所接受。但是，在其理論框架下，一些具體的設計理念、技術和方法還有待進一步深入研究。本文重點研究綜合設計法理論框架

3、下的產(chǎn)品設計規(guī)劃和可視優(yōu)化設計法，力圖通過對這兩個環(huán)節(jié)進行深入研究，來完善產(chǎn)品設計規(guī)劃和可視優(yōu)化設計的具體技術或方法。本文的研究工作得到了國家自然科學基金重點項目(編號：50535010)的支持。其研究結論對于綜合設計法的進一步豐富以及推廣與應用都有著重要意義。具體研究內(nèi)容如下：
　　 對綜合設計法的理論框架做了進一步深入研究與概括。詳細介紹了產(chǎn)品的廣義質(zhì)量與廣義優(yōu)化兩個重要概念。將綜合設計法的理論體系按產(chǎn)品設計的流程劃分為設計

4、規(guī)劃、功能優(yōu)化、技術設計（動態(tài)優(yōu)化設計、智能優(yōu)化設計、可視優(yōu)化設計）和設計質(zhì)量檢驗四部分。提出創(chuàng)建設計集成平臺是應用綜合設計方法的重要手段，并給出了設計平臺的體系結構，即將平臺分為界面層、應用層、技術層和環(huán)境層四個層面。
　　 在總結和分析與產(chǎn)品設計規(guī)劃相關研究成果的基礎上，提出了3L/8D產(chǎn)品設計規(guī)劃理論方法，即從設計戰(zhàn)略、設計業(yè)務、設計質(zhì)量檢驗三個層面，具體包括：設計環(huán)境、設計思想、設計目標、設計內(nèi)容、設計方法、設計過程、設

5、計的潛在問題分析和設計質(zhì)量評價等8個環(huán)節(jié)，來對產(chǎn)品設計進行全面規(guī)劃，以提高設計效率和設計的成功率。對產(chǎn)品設計規(guī)劃工作進行了細致地研究，提出了產(chǎn)品設計規(guī)劃各階段的決策模型及具體的規(guī)劃方法，從而初步建立了3L/8D設計規(guī)劃的理論框架，為進一步深入研究產(chǎn)品設計規(guī)劃提供了參考。
　　 圍繞3L/8D產(chǎn)品設計規(guī)劃相關理論，用計算機技術實現(xiàn)了設計規(guī)劃幾個重要環(huán)節(jié)的輔助規(guī)劃系統(tǒng)的開發(fā)，具體包括創(chuàng)建顧客需求重要度評判系統(tǒng)、顧客的模糊聚類分析系統(tǒng)

6、、設計實例搜索系統(tǒng)、設計任務分解及相關性評判系統(tǒng)、設計質(zhì)量的模糊評判系統(tǒng)。研究中具體論述了每個系統(tǒng)的功能模塊、實現(xiàn)原理和實現(xiàn)過程。以上系統(tǒng)均具有可視化的操作界面，能自動生成相關報告，從而可以輔助產(chǎn)品開發(fā)人員快還獲得可以指導制定設計規(guī)劃的決策信息。
　　 進行了現(xiàn)代機械可視優(yōu)化設計方法及實現(xiàn)措施研究。通過對現(xiàn)代機械設計特點的具體分析以及在總結前人研究成果的基礎上，確定了可視優(yōu)化法的研究內(nèi)涵、研究內(nèi)容、技術流程、關鍵技術、研發(fā)支撐軟

7、件以及具體的應用原則，從而建立了可視優(yōu)化設計法的理論框架。進一步，對可視優(yōu)化設計的具體環(huán)節(jié)，即運動學和動力學狀態(tài)、工作過程和控制過程、加工制造和裝配過程等可視優(yōu)化的內(nèi)容和方法也進行了討論，詳細介紹了其原理、目標和方法。
　　 在介紹產(chǎn)品設計平臺內(nèi)涵的基礎上，重點研究了搭建可視優(yōu)化設計平臺的策略與技術。研究中，提出了可視優(yōu)化設計平臺的體系結構及功能模塊。可視優(yōu)化設計平臺，從體系結構上看可以分為4個層次，分別是：技術操作層、主要功能

8、層、輔助功能層和技術支持層。平臺按需要可以分為快速建模系統(tǒng)、加工過程可視化仿真系統(tǒng)、裝配過程可視化仿真系統(tǒng)、運動學可視化仿真系統(tǒng)等10個功能模塊。確立了搭建可視優(yōu)化設計平臺的構建策略，可以概括為16字方針，即“自我評價、追求效益、力求節(jié)約、分步實現(xiàn)”。提出了搭建可視優(yōu)化設計平臺的一般流程，包括6個關鍵步驟，分別是：現(xiàn)場調(diào)研、需求分析、制定規(guī)劃、實際開發(fā)、功能測試和投入使用。
　　 以東北大學自主研制3-TPT并聯(lián)運動機床為實例，