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机械结构设计与创新论文

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机械结构设计与创新论文

随着中国经济的不断发展,各行各业都迎来了发展的高速时期。而重工业对于一个国家来说也是相当重要的,机械工程专业,随着国家的重视,也迎来了发展的高速时期。下文是我为大家搜集整理的机械毕业论文10000字的内容,欢迎大家阅读参考!

浅谈机械设计及自动化教学思维

摘要:机械设计及自动化是机械类专业的基础学科,其概念理论抽象,教学内容复杂,采用传统的教学方式难以激发学生的学习兴趣。通过转换教学模式,创新教育理念,才能有效促进学生的学习效率,培养他们的思维能力。本文从优化教学内容、创新教学模式的角度探究了培养学生思维能力的几个方法。

关键词:机械设计及自动化;思维能力;培养;教学

机械设计能力和生产制造水平体现着国家现代化的强弱状况,是国家实现现代化的基础。一台机器的制造过程中,零件是它的组成部分,其相互联结、相互作用,才能使整台机器发挥出功能和作用。《机械设计及自动化》作为一门实践能力极强的基础学科是工程院校中的重要课程,学好这门课程才能掌握基本的机械理论知识,懂得常用机械设备的结构、使用方法,懂得零件的设计原理,开展深入的学习和研究。学生在课程学习中不仅需要掌握基本的通用零件设计知识,还需要在实践环节中进行相应的技能训练,积累一定的理论知识,培养出正确的思维,能力,为今后的专业课程、产品设计打下扎实的基础。

1优化教学内容,启发学生思维能力

传统的教学实践中,教师采取“满堂灌”的形式,不考虑学生的感受,课堂效率低下。采取启发式教学模式,关注学生的接受程度、学习兴趣,能够大大改变这一局面。教师通过选取生动的实践案例进行分析,开展多方向的分析讨论,引导学生去积极参与,积极思考,主动探究,主动实践,有助于学生综合能力的全面提高。教师通过正面的引导,让学生在讨论中形成“存疑、求异”的问题思维,引发他们的求知兴趣,进而产生创新、求索的欲望。教育的最终目标并不仅仅是让学生学到知识,更主要的是让学生掌握获取知识的能力、方法,“授人以鱼,不如授人以渔”,教师应注重学生的能力培养,结合机械工程科目的特点改变教育模式,开启学生的思维能力。在讲解章节知识中有意地进行归纳、比较,将知识点链接成一个整体,便于学生掌握。同时立足机械产品的生产过程,紧跟现代科学技术的发展趋势,关注行业的焦点、热点,进行补充和充实,让学生产生出对新观念、新事物的探究兴趣,开发出他们的机械创新思路。

2课程改进设计,滋养学生思维能力

改进教学模式就必须寻找便捷、准确的方法,提高教学效率。《机械设计及自动化》专业课程中有大量复杂的机械结构动态、静态模拟,以及专业机械运动知识,缺乏空间想象能力和工程实践知识学习起来比较吃力,采用计算机辅助教学软件可以很好地化解这些问题,通过画面的播放可以给学生展示出机器零件的制作过程,齿轮的咬合过程,甚至带传动过程中的应力分布等,彻底改变了传统教学方式的僵化凝固状况,让学生看到真实、形象、生动的场面,增强了课堂教学的趣味性、生动感,让学生的认知、理解和认识更加深刻,拓宽了学生的思维空间和想象力,学生的知识容量进一步扩大,教学的感染力得到提高,课堂学习效果显著增长。设置问题可以激发学生的好奇,造成问题悬念,促进学生对事物现象的观察、分析,进而寻找方法进行探究。机械设计课程需要让学生掌握理论联系实际的原理对通用设备、通用零部件进行分析,熟悉其工作原理和结构特点,培养出机械设计的能力。教师通过设问方式让学生开动脑筋:这些机构是如何运转的?如何确定机构的运动模式是唯一的?现代机器人是如何设计的?这些问题的提出给学生带来很大的刺激,让他们在思考中加入讨论,积极主动学习,不仅改变了课堂教学的沉闷气氛,而且有力地促进了教学内容的深化,取得了良好的教学效果。

3开发实验教学,创新学生思维能力

实验教学有助于培养学生的创新能力、创新意识,让学生养成动手动脑的操作能力,提高学生的综合能力。《机械设计及自动化》中有许多验证性的实验,不利于调动起学生的积极参与性,更无法滋生出创新能力。因此,需要开拓多重类型的实验,如基本型、综合设计型、创新型。针对普通学生,着重培养他们的动手能力、学习能力、探究问题的能力;针对学有余力的学生可以进一步开启他们的解决问题的能力、创新能力。将实验教学形成开放的、多层次的教学阵地,适应不同学生的需求。

学生在不同层次的实验操作中可以体验到技术创新的乐趣和科学发现的方法,产生出积极探究的兴趣。教师要鼓励学生自己设计实验内容,动手实践,使用各类机电一体化的电器元件根据学到的知识,结合机械结构设计方法,创造性地设计实验目标,进行有创意的发明和改造,试制出有新意的机电小产品、小型电机结构,增强他们求知、探究的信心。实验室里可以让学生仔细观察研究实验对象,做出评价和分析,通过建模和设计进行仿造和再现,是学生进行认知实践的最佳环境。建立开发的机械设计创新实验基地,将实验和模型进行主题分区、系统化、合理化,有助于学生主动设计各类创意实验,熟悉实验室环境,动手制作各种创新实验模型。

4结语

《机械设计及自动化》是重要的技术型学科,必须从教学内容、教学方式上不断探索和改进,培养学生的探索思维、创新意识,增强学生的学习兴趣和动手实践的主动性,让学生养成独立思考的能力,为他们在今后的机械设计工作中打下扎实的基础,不断提升他们的创新意识和机械设计能力。

参考文献:

[1]叶航.探析机械设计及自动化教学中关于学生思维能力的培养[J].才智,2015(07):103.

[2]解瑞瑞.机械设计及自动化教学中思维能力的培养[J].传奇.传记文学选刊(理论研究),2011(02):130~132.

浅析机械加工技术中数控加工的应用

1机械加工中数控加工技术特征和应用重要性

机械加工中数控加工特征

机械加工当中对数控加工技术的应用,是机械加工现代化发展的体现,数控加工技术的应用在当前比较广泛,这是在传统机械加工技术的基础上进一步发展而来的。在对数字控制技术的应用下,对机械加工的质量水平得到了提高,数控技术应用对工艺参数能进行改变,从而在制造新的产品的时候就提供了很大的方便[1]。在数控加工技术的应用下,能将普通机床难以完成的加工要求高效的完成。数控加工技术在对模块化的标准工具应用下,就能节约时间,并实现标准化的生产等。

应用重要性

数控加工技术的应用对机床的控制能力可有效提高,数控加工技术在近些年得到了广泛应用,尤其是在机械加工当中是主要的应用行业,在数控加工技术的应用下,提高了机床的控制力,对机械加工的整体效率得到了显著提高。数控加工技术的应用对机床设备的功能发挥起到了促进作用,使得机床设备的操作比较简单化,在数控器上编制好程序之后,按照程序进行自动化的操作,对机械加工的质量提高起到了保障作用,也对机床设备操作人员的工作效率有了提高。

2机械加工技术中数控加工应用和发展前景

机械加工加工技术中数控加工应用

机械加工中数控加工技术在多个环节得到了应用,如在机床设备的加工当中应用,起到了积极作用。数控加工技术在机床设备加工当中应用,对加工的精度得到了保障,使得操作向着规范化的方向迈进,也提高了机械加工的速度[2]。在数控加工技术的应用下,对机床的刀具以及工作的位置进行预先设置,正确的排列主轴以及冷却泵和变速等操作的顺序,将这些相关的数据信息输入到数控加工控制系统当中,在计算机技术的支持下,就能对机床设备的工作进行指挥。机床所需要的零部件也能按照程序完整的进行加工,大大提高零部件的加工质量和效率。

机械加工中数控加工技术在实际生产当中的应用中,机械化操作也愈来愈普遍化,传统依靠人工操作的方法已经很难满足当前的生产要求。在数控加工技术的应用下,对工程生产的技术支持力度得到了显著加强。数控加工技术作为依托的情况下,对机械生产操作的环境进行优化,有效保证机械加工的安全生产。在编制好相应的加工程序后,数控系统的科学化控制下,就能按照相应的程序进行自动化的作业。数控加工技术在汽车加工领域当中的应用,也能起到积极促进作用,对汽车的零部件加工的质量水平提高就发挥着积极作用。汽车的零部件加工中,零部件加工复杂程度较大,加工难度比较高,传统的机械加工方式已经很难满足加工精度的需求。而在数控加工技术的应用下,能对零部件的高速加工的作用充分发挥,以及在加工当中的质量也能有效保证。

这样就满足了实际零件加工的实际需要。在汽车零部件的更新换代下,零部件的加工难度也有了进一步的提升,这就对数控加工技术的应用需求进一步扩大,数控加工技术的升级也显得比较重要,只有在数控加工技术的支持下,才能真正有助于满足汽车零部件加工的要求。除此之外,数控加工技术在零件的质量检测当中应用也比较重要。数控技术对零部件能进行全面性的检测,并且检测的过程也是自动化的,这就对检测的效率得到了有效提高,对检测的质量也得到了有效提高。

机械加工技术中数控加工发展前景

随着科学技术的进一步升级,机械加工技术当中的数控加工技术应用要求也会进一步的提高。我国在对数控加工技术的应用已经有了很长一段时间,在数控加工技术的应用发展中也积累了丰富的经验。尤其是在面对当前的经济发展形势下,注重数控加工技术水平的提高,才能保障机械加工领域的良好发展,对机械制造产业的发展才能起到积极促进作用。数控加工技术在未来会向着智能化以及网络化的方向发展,对数控加工技术的有效性会加强,在网络技术的支持下,对提高机械加工的整体效率也打下了坚实基础。在未来的发展中,机械加工中数控加工技术的应用就更为重要,要注重从多方面对生产力水平提高,将数控技术的应用作用充分发挥,为我国的经济发展提供基础支持。

3结束语

总而言之,数控加工技术对机械加工产业的进一步发展有着积极促进作用,只有从多方面充分重视,注重数控加工技术的科学化应用,才能有助于机械加工的整体水平提高。通过此次对数控加工技术的应用研究,从理论上进行促进机械加工的发展。

参考文献:

[1]李士东.高职机械数控加工课堂教学策略研究[J].成才之路,2016(17).

机械创新设计是一个极其重要而又困难的实践性较强的研究课题。目前创新设计方法研究虽然已取得一些成果,但创新学还处于发展初期,各种不同理论及工具不断涌现,远没有形成普遍可以接受的统一的理论体系。本文认为,要进行机械创新设计要有两个必要条件:一是充分获取适用的知识;二是要使用符合创新设计思维并能激发创新思维的设计系统。设计过程充满了矛盾,所获取的知识应有助于矛盾的迅速解决,这就要求知识获取工具紧密集成到设计过程中,因此要统一研究知识获取工具与设计系统。另外,人类的创新设计思维模式是在长期的成功设计经验中总结形成的,因此设计系统必需符合创新设计思维规律。创新设计思维规律应作为算机辅助创新设计系统的理论基础。基于上述考虑,本文从创新设计思维的研究出发,融合知识获取方法,研究创新设计理论,进而开发机械产品创新设计系统。1 机械创新设计思维规律我们常把思维的过程称为“思路”,是因为可用路径问题来说明人类思维过程。本文提出两个机械创新设计思维原则:一是最短路径原则。设计者得到产品的功能要求后,往往首先检索出最佳设计实例,这样可以最迅速接近目标,然后运用价值工程方法,找出价值较低的极少数组件作为研究对象,再分析所得对象存在的矛盾,尝试作最小变动以解决矛盾,如矛盾没有解决则拟作更大变动或扩大研究对象范围,最后得出最优结果。通过这样途径所消耗的能量最少,体现了最短路径原则。二是相似性联想。汤川秀树的定同理论认为,联想能力就是找出事物彼此相似性的创造力,相似性是指事物间的内在联系。要用计算机系统来辅助设计师从自然界中发现形态各异的事物的相似性是很困难的,因此本文只研究从机械产品实例中挖掘相似性,以促进机械创新设计。机械设计过程是从功能要求到作用原理,再到物理结构的映射过程[1]。在CBR系统中,功能要求、作用原理与物理结构可作为实例索引,因此可统称它们为索引项目。同一索引的不同类索引项目之间的联想可称为纵向联想,而不同索引的同类索引的联想可称为横向联想。判断联想是否合理的依据是相似性,相似性由已有产品实例确定。比如,“超声波研磨机产品实例”使“超声波振动”作用原理与“研磨”功能要求纵向地产生了内在联系;又如,多种产品实例可满足同一功能要求,那么它们用于实现该功能的作用原理及物理结构具有相似性。功能要求是联想的起点,经验丰富的设计师通常记忆有大量的设计实例,因而掌握纵向及横向相似性,所以能迅速地进行横向及纵向的联想,能触类旁通,得出具有相似作用原理及物理结构的实例(简称相似实例)并进行组合优化,最后得到最优解。 这两项原则已被多种设计方法不自觉地采用了,基于实例推理不但能迅速接近最优解,体现最短路径原则;物场分析法(简称TRIZ)分析了上百万设计实例,确定功能要求与作用原理及物理载体的内在联系,以及不同作用原理或物理载体的可替代关系,使设计师可根据功能要求找到适当的作用原理及物理载体,体现相似性联想原则。2 计算机辅助创新设计系统 两项创新设计思维原则充分体现在计算机辅助创新设计系统的设计中,系统还利用了多种创新设计方法及人工智能技术。计算机辅助创新设计系统的流程如图1所示,它包含如下关键技术: 实例检索 利用基于实例推理(CBR)技术时首先要深入研究它的优缺点。CBR是一种以实例为知识载体的知识供应方法。当前它仍有如下不足:首先,系统为了达到实用通常建立庞大的实例库,这导致管理困难,系统运行效率低;其次,通过检索得到的只是一个或很少实例,而其它不符合检索要求但含有适用知识的实例没有利用,支持创新的力度不够;最后,实例调整严重依赖领域知识,难度大,所以很多CBR系统简化为实例检索系统[2]。导致这三项缺点的深层原因是实例是独立的,不同实例所蕴含的知识难以组合利用。为了克服这个矛盾本文提出通过相似性联想找出相似实例,并利用遗传算法进行组合优化,实现实例知识的重用。本系统的实例检索功能用商品化PDM系统IMAN中的产品结构与配置管理功能及搜索功能来实现,实例的可视化表示与管理依靠IMAN的产品结构树功能实现。可视化的实例模型表达及矛盾分析概念设计技术的发展方向为研究一种统一的设计方案表达方法[3]。文献[4]对日本学者吉川弘之提出的FBS图进行扩充,使用两个框架分别描述一个设计方案的功能层次与结构层次,并存储功能单元与结构单元的对应关系,使计算机理解产品的结构及其功能。这种方法的缺点是结构与功能的关系不够直观,因此本系统在功能层次图与结构层次图的基础上增加功能关系图,以语义网络的方式描述结构及之间的作用关系,使结构与功能处于同一张图中,设计者可直观地理解产品原理,根据功能关系图并运用价值工程方法分析实例存在的矛盾。实现创新的关键是正确分析产品中所存在的矛盾[5]。产品设计中的基本矛盾是产品功能成本比不能满足用户要求,它有两种表现形式,一是未能实现某些产品功能质量目标;二是某些功能质量得到改善而某些功能质量却恶化。矛盾分析结果用于指导新作用原理、新物理结构的联想,进而找出相似实例。基于WEB的创新设计知识库本系统的创新设计知识库包括作用原理库、物理结构库与实例库。当系统根据相似性搜索到新作用原理或物理结构后,相应的实例自动调出。作用原理库与物理结构库的开发借鉴了TRIZ的成果,再针对机械领域补充整理出二百四十余种作用原理(其中包括五十余种基本措施)。在每种作用原理下分别存储多种物理结构,形成物理结构库。实例库主要针对几种常见的家电产品进行开发。创新设计知识库是创新设计系统的核心部件,它是一种WEB文本知识库,文本经过笔者开发的机械知识XML标记处理,使知识库建立在国际标准XML文本之上,因此可实现知识资源的异地共享,并且在此知识库之上可建立基于WEB的机械产品计算机辅助创新设计系统,满足异地协同设计的需要。相似性的量化方法及改进的遗传算法每种产品的结构不同,需要不定相同的遗传算法编码。本系统为了提高运行效率,采用浮点数编码方式。在传统的遗传算法中,初始群体是通过用随机的方法来产生的[6],这具有一定的盲目性。因此本文提出利用实例的作用原理或物理结构的相似性作为筛选实例产生初始群体的依据。实现该途径的关键在于相似性的量化也即相似度的计算方法。相似度实质是实例的关联知识,必须以一定的算法在实例集合中挖掘得到。纵向联想的相似度实质是功能目标与实现手段的关系程度,横向联想的相似度实质是实现手段的可替代关系程度。相似度越高意味着得到已有产品实例的更多支持。根据相似度来筛选初始群体就等于利用以前的设计经历,使初始群体的产生有合理的基础,因此能加快遗传算法的收敛。本文根据相似性联想原理提出如下纵向及横向联想的相似度计算方法。设产品实例集合为C,功能元素集合为F,作用原理或物理结构元素集合为G。分别记为:C={Ci|i=1,2,…,n}; F={Fj|j=1,2,…,m}; G={Gk|k=1,2,…,q}。实例集合中的实例Ci以不同的隶属度uij及uik分别隶属于Fj及Gk。 设元素Gk到元素Fj的纵向联想相似度为rkj,则:rkj = 又设G空间中有元素Gk和Gm。实例Cji分别以隶属度uik和uim隶属于元素Gk和Gm,设从Gk到Gm的横向联想相似度为rkm,则:rkm = 隶属度作为实例对象的一项属性来存储。系统根据以上算法从实例集合中挖掘相似度知识,辅助设计师从相似度较高的方向进行联想,并用于指导遗传算法初始群体的产生,从而促进设计创新。3 结论 本文研究创新设计思维规律并用于指导机械产品创新设计系统的开发,系统的成功应用证明了关于创新设计思维规律论断的正确性以及多种新技术的可行性。系统可通过矛盾分析与联想,搜索到适用的作用原理、措施、物理结构及实例以解决矛盾,完成概念设计阶段的功能优化与原理优化,是实现机械广义优化设计方法的新成果。也不知道你是否满意啊!

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创新思维与机械创新设计论文

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关键是想法,创新来自前所未闻所以那就是发现

机械制图毕业论文

机械制图是个复杂的过程,下面是机械制图毕业论文,希望可以帮助到你!

机械创新设计是一个极其重要而又困难的实践性较强的研究课题。目前创新设计方法研究虽然已取得一些成果,但创新学还处于发展初期,各种不同理论及工具不断涌现,远没有形成普遍可以接受的统一的理论体系。

本文认为,要进行机械创新设计要有两个必要条件:一是充分获取适用的知识;二是要使用符合创新设计思维并能激发创新思维的设计系统。设计过程充满了矛盾,所获取的知识应有助于矛盾的迅速解决,这就要求知识获取工具紧密集成到设计过程中,因此要统一研究知识获取工具与设计系统。另外,人类的创新设计思维模式是在长期的成功设计经验中总结形成的,因此设计系统必需符合创新设计思维规律。创新设计思维规律应作为算机辅助创新设计系统的理论基础。

基于上述考虑,本文从创新设计思维的研究出发,融合知识获取方法,研究创新设计理论,进而开发机械产品创新设计系统。

1 机械创新设计思维规律

我们常把思维的过程称为“思路”,是因为可用路径问题来说明人类思维过程。本文提出两个机械创新设计思维原则:

一是最短路径原则。设计者得到产品的功能要求后,往往首先检索出最佳设计实例,这样可以最迅速接近目标,然后运用价值工程方法,找出价值较低的极少数组件作为研究对象,再分析所得对象存在的矛盾,尝试作最小变动以解决矛盾,如矛盾没有解决则拟作更大变动或扩大研究对象范围,最后得出最优结果。通过这样途径所消耗的能量最少,体现了最短路径原则。

二是相似性联想。汤川秀树的定同理论认为,联想能力就是找出事物彼此相似性的创造力,相似性是指事物间的内在联系。

要用计算机系统来辅助设计师从自然界中发现形态各异的事物的相似性是很困难的,因此本文只研究从机械产品实例中挖掘相似性,以促进机械创新设计。

机械设计过程是从功能要求到作用原理,再到物理结构的映射过程[1]。在CBR系统中,功能要求、作用原理与物理结构可作为实例索引,因此可统称它们为索引项目。同一索引的不同类索引项目之间的联想可称为纵向联想,而不同索引的同类索引的联想可称为横向联想。

判断联想是否合理的依据是相似性,相似性由已有产品实例确定。比如,“超声波研磨机产品实例”使“超声波振动”作用原理与“研磨”功能要求纵向地产生了内在联系;又如,多种产品实例可满足同一功能要求,那么它们用于实现该功能的作用原理及物理结构具有相似性。

功能要求是联想的起点,经验丰富的设计师通常记忆有大量的设计实例,因而掌

握纵向及横向相似性,所以能迅速地进行横向及纵向的联想,能触类旁通,得出具有相似作用原理及物理结构的实例(简称相似实例)并进行组合优化,最后得到最优解。

这两项原则已被多种设计方法不自觉地采用了,基于实例推理不但能迅速接近最优解,体现最短路径原则;物场分析法(简称TRIZ)分析了上百万设计实例,确定功能要求与作用原理及物理载体的内在联系,以及不同作用原理或物理载体的可替代关系,使设计师可根据功能要求找到适当的作用原理及物理载体,体现相似性联想原则。

2 计算机辅助创新设计系统

两项创新设计思维原则充分体现在计算机辅助创新设计系统的设计中,系统还利用了多种创新设计方法及人工智能技术。计算机辅助创新设计系统的流程如图1所示,它包含如下关键技术:

实例检索

利用基于实例推理(CBR)技术时首先要深入研究它的优缺点。CBR是一种以实例为知识载体的知识供应方法。当前它仍有如下不足:首先,系统为了达到实用通常建立庞大的实例库,这导致管理困难,系统运行效率低;其次,通过检索得到的只是一个或很少实例,而其它不符合检索要求但含有适用知识的实例没有利用,支持创新的力度不够;最后,实例调整严重依赖领域知识,难度大,所以很多CBR系统简化为实例检索系统[2]。导致这三项缺点的深层原因是实例是独立的,不同实例所蕴含的知识难以组合利用。为了克服这个矛盾本文提出通过相似性联想找出相似实例,并利用遗传算法进行组合优化,实现实例知识的重用。

本系统的实例检索功能用商品化PDM系统IMAN中的产品结构与配置管理功能及搜索功能来实现,实例的可视化表示与管理依靠IMAN的产品结构树功能实现。

可视化的实例模型表达及矛盾分析

概念设计技术的发展方向为研究一种统一的设计方案表达方法[3]。文献[4]对日本学者吉川弘之提出的FBS图进行扩充,使用两个框架分别描述一个设计方案的功能层次与结构层次,并存储功能单元与结构单元的对应关系,使计算机理解产品的'结构及其功能。这种方法的缺点是结构与功能的关系不够直观,因此本系统在功能层次图与结构层次图的基础上增加功能关系图,以语义网络的方式描述结构及之间的作用关系,使结构与功能处于同一张图中,设计者可直观地理解产品原理,根据功能关系图并运用价值工程方法分析实例存在的矛盾。

实现创新的关键是正确分析产品中所存在的矛盾[5]。产品设计中的基本矛盾是产品功能成本比不能满足用户要求,它有两种表现形式,一是未能实现某些产品

功能质量目标;二是某些功能质量得到改善而某些功能质量却恶化。

矛盾分析结果用于指导新作用原理、新物理结构的联想,进而找出相似实例。

基于WEB的创新设计知识库

本系统的创新设计知识库包括作用原理库、物理结构库与实例库。当系统根据相似性搜索到新作用原理或物理结构后,相应的实例自动调出。

作用原理库与物理结构库的开发借鉴了TRIZ的成果,再针对机械领域补充整理出二百四十余种作用原理(其中包括五十余种基本措施)。在每种作用原理下分别存储多种物理结构,形成物理结构库。实例库主要针对几种常见的家电产品进行开发。

创新设计知识库是创新设计系统的核心部件,它是一种WEB文本知识库,文本经过笔者开发的机械知识XML标记处理,使知识库建立在国际标准XML文本之上,因此可实现知识资源的异地共享,并且在此知识库之上可建立基于WEB的机械产品计算机辅助创新设计系统,满足异地协同设计的需要。

相似性的量化方法及改进的遗传算法

每种产品的结构不同,需要不定相同的遗传算法编码。本系统为了提高运行效率,采用浮点数编码方式。

在传统的遗传算法中,初始群体是通过用随机的方法来产生的[6],这具有一定的盲目性。因此本文提出利用实例的作用原理或物理结构的相似性作为筛选实例产生初始群体的依据。

实现该途径的关键在于相似性的量化也即相似度的计算方法。相似度实质是实例的关联知识,必须以一定的算法在实例集合中挖掘得到。纵向联想的相似度实质是功能目标与实现手段的关系程度,横向联想的相似度实质是实现手段的可替代关系程度。相似度越高意味着得到已有产品实例的更多支持。根据相似度来筛选初始群体就等于利用以前的设计经历,使初始群体的产生有合理的基础,因此能加快遗传算法的收敛。本文根据相似性联想原理提出如下纵向及横向联想的相似度计算方法。

设产品实例集合为C,功能元素集合为F,作用原理或物理结构元素集合为G。分别记为:C={Ci|i=1,2,?,n}; F={Fj|j=1,2,?,m}; G={Gk|k=1,2,?,q}。实例集合中的实例Ci以不同的隶属度uij及uik分别隶属于Fj及Gk。 设元素Gk到元素Fj的纵向联想相似度为rkj,则:

rkj =

又设G空间中有元素Gk和Gm。实例Cji分别以隶属度uik和uim隶属于元素Gk

和Gm,设从Gk到Gm的横向联想相似度为rkm,则:

rkm =

隶属度作为实例对象的一项属性来存储。系统根据以上算法从实例集合中挖掘相似度知识,辅助设计师从相似度较高的方向进行联想,并用于指导遗传算法初始群体的产生,从而促进设计创新。

3 结论

本文研究创新设计思维规律并用于指导机械产品创新设计系统的开发,系统的成功应用证明了关于创新设计思维规律论断的正确性以及多种新技术的可行性。系统可通过矛盾分析与联想,搜索到适用的作用原理、措施、物理结构及实例以解决矛盾,完成概念设计阶段的功能优化与原理优化,是实现机械广义优化设计方法的新成果。

目前,我国的新课程改革的重点就是创新教学,把培养和造就具有创新精神和实践能力的人才作为教学的根本宗旨,并把创新作推进教学发展的永不枯竭的动力。 一、好奇——创新意识的萌芽 黑格尔说过:“要是没有热情,世界上任何伟大事业都不会成功。”所有个人行为的动力,都要通过他的头脑,转变为他的愿望,才能使之付诸行动。如果一个学生仅仅记住了数学的各种定理与公式,而不能把学到的知识用于发现新问题,不能解决实际问题,只学习老师讲的知识,只记忆书本上的知识,是远远不够的,应在课堂上学到的知识的基础上,勇于探索,善于创新。那就是教师应在教学中引导和培养学生的好奇心理,这是唤起创新意识的起点和基础。 在英语教学中,我常常创设活跃的课堂气氛,引导学生热烈讨论,各抒己见,常用简笔画,体态语言,故事小片段,或与其它学科联系起来讲解英语知识点,引发学生的好奇心理。例如:在教lie in, lie on, lie to (位于)的区别时,我在黑板上分别画了几个表示内涵、相切、相离的几何图形,清楚地表达了这三个词组的不同意思。然后再画一幅中国地图、一幅日本地图及一幅俄罗斯地图,以它们在世界地图上的确切位置更加明确地显示了这三个词组的不同含义。学生们从好奇中掌握了知识,并逐步产生了创新的意识。 二、兴趣——创新思维的营养 我国伟大的教育家孔子说:“知之者不如好之者,好之者不如乐之者。”可见他特别强调兴趣的重要作用。兴趣是最好的老师,兴趣是感情的体现,是学生学习的内在因素,事实上,只有感兴趣才能自觉地、主动地、竭尽全力去观察它、思考它、探究它,才能最大限度地发挥学生的主观能动性,容易在学习中产生新的联想,或进行知识的移植,做出新的比较,综合出新的成果。也就是说强烈的兴趣是“敢于冒险、敢于闯天下、敢于参与竞争的支撑,是创新思维的营养。 每天,我让值勤班长在黑板右边一小栏里写上“座右铭”(名人名言),让其在英语课开始时用英语说出这个“座右铭”。为了能在课上出色的表现,更加流利地用英语表达名人名言,每个学生在轮到自己当值勤班长的前几天就积极作好准备。每当值勤班长一说完,我总是用激励的话语:“Well done!”(真棒)。久而久之,大大地增强了学生学习英语的兴趣和口语表达能力。同时,每逢重大节日,我总是让学生自制英语贺卡,送给老师和亲朋好友。去年圣诞节,有一个英语成绩很差的学生送给我一棵自己用小树枝拼制出来的圣诞树,上面还挂满了“彩灯”、“红星”,还有一张贺卡,上面用并不漂亮的英文字母写着:“Merry Christmas”(圣诞快乐),我感动不已,在班上高度赞扬了他的这种创新精神。这一学生从此喜欢上了英语,到毕业时已成为班上英语成绩的佼佼者。 三、质疑——创新行为的举措 质疑——发现教学,是以智力多边互动为主的教与学相互作用的教学活动。质疑的指导思想是:“以学生为中心”,多渠道地培养学生的创新能力,发挥学生的主体作用,让他们积极地参与学习的过程,做学习的主人,开启他们的创新思维的闸门。 我国古代教育家早就提出“前辈谓学贵为疑,小疑则小进,大疑则大进”、“学从疑生,疑解则学成”。20世纪中期布鲁纳认为发现教学有利于激活学生的智慧潜能,有利用培养他们学习的内在动机和知识兴趣。 有一位物理老师做了一个实验,他用一小支蜡烛,并在蜡烛的底部粘上一个硬币,放在半碗水里,蜡烛刚好露出水面一小段,然后点燃蜡烛,蜡烛燃烧了一会儿,逐渐接近水面。当蜡烛烧到水里时便“熄灭”了,过了一会又突然燃起来了;一会儿又“熄灭”了,再过一会儿又燃起来了,这样连续了三次“起死回生”,他就问同学为什么?最终蜡烛真的熄灭了,他又问学生为什么?他让学生们相互质疑、相互讨论,最后得出结论是与氧气有关。这一实验让学生从悬念中获得了知识,使其深深地记在脑海里。 四、探索——创新学习的方法 创新性学习方法——探索学习包括以下几个方面: 1、直接式学习法。就是根据创新的需要而选修知识,不搞烦琐的知识准备,与创新有用的就学,没有用的不学,直接进入创新之门。 2、模仿学习法。就是指学生按照别人提供的模式样板进行模仿性学习,从而形成一定的品质、技能和行为习惯的学习方法。换句话说就是从“学会”到“会学”。 3、探源索隐学习法。学生为了积极地掌握知识采用创新性的思维方式,对所接受的某项知识出处或源泉进行认真的探索和追溯,并经过分析、比较和求证,从而掌握知识的整个体系,探源索隐学习法对于激发自己提出问题大有益处。 4、创新性阅读法。以发现新问题,提出新见解,从而能超越作者和读物,产生出创新思考获取新答案的阅读方法。 5、创新性课堂学习法。通过老师的传授和指导,让学生获得系统的知识和形成一定的能力。同时,学习也可以通过预习中对新知的自学和探求,以便上课时进入一种全新的精神状态,利用一切机会大胆发言,大胆“插嘴”,从而获得课堂学习的主动权。此外,课后的复习是巩固课堂知识的关键途径。 为了能更好地培养学生的探求知识的能力,发挥学习中的创新精神,我常让学生讲解英语课文中的某一段或整篇阅读材料。实践证明,学生在准备时会很认真地阅读材料和分析课文,把其中的重点找出来,然后一一理解后再给同学们讲解。讲解时他(她)会取老师之精华,方法往往很新颖独创、风趣幽默,常常收到出乎寻常、令人满意的效果。 综上所述,关于知识经济时代的教育,或未来的教育不论作何种解释、何种作法,如果不进行教学改革和创新,不通过创新性的教学,启发学生的学习兴趣、激活学生的思维、发掘学生的潜能、促进学生的个性发展、培养学生的操作技能,就不可能培养出学生的创造精神和创造能力,也就不可能培养出适应时代需要的创造性人才。

机械结构设计论文

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随着社会的进步,工业的发展,我国机械制造业得到了巨大的发展。下文是我为大家整理的关于机械设计方面毕业论文例文参考的内容,欢迎大家阅读参考!

浅析大型机械驾驶室减振设计

摘要:本文概述了工程机械减振技术的发展概况,并以大型机械的驾驶室减振设计为背景,探讨了发动机悬置设计的基本原则,并对发动机减振的布置的力学特性进行分析,最后提出了以驾驶室模态试验为基础来检验现有类型的驾驶室的结构弱点检验和构件加强的方法。

关键词:机械 驾驶室 减振设计

1、概述

工程机械在水利工程、道路施工、矿山等场合得到大量的使用,其性能的可靠性直接影响到工程建设的正常开展。这类机械的设计时通常采用静态设计,设计理念上更多的是考虑机械的强度、耐久性等和机械的工作性质直接相关因素。但从实际使用情况来看,国产的大型工程机械普遍存在着施工过程中振动过大的问题,这将间接影响设备的抗疲劳特性和操作人员的舒适性和操作的稳定性。

由于工程机械的工作环境恶劣,车体结构的振动问题更加明显,直接影响到驾驶员的舒适性和驾驶的安全性。因此对于大型工程机械而言,控制车体振动尤其是驾驶室的振动,寻求有效的减震设计方法,对于提高驾驶员的舒适度和车体驾驶室构件的疲劳寿命都是有重要意义的。大型工程机械的振动控制问题是个非常复杂的问题,本文将这一问题缩小到驾驶室的减振设计上,主要通过发动机悬置位置的优化设计,以及基于模态分析和被动隔振理论来降低驾驶室的振动效应。

早期的汽车发动机减振方法是利用硫化橡胶,但硫化橡胶在耐油和耐高温方面表现不够理想。20世纪40年代设计出了液压悬置装置来降低发动机的振幅,并取得了较好的使用效果。但液压悬置减振装置在高频激励下会出现动态硬化的问题,已经逐渐不适应汽车发动机减振的要求。

上述几类减振方式都属于被动减振技术,在此基础上,随着发动机减振技术的进步,半主动减振技术开始应用到发动机减振中,这类减振技术的代表作是半主动控制式液压悬置装置,这类减振技术的应用最为广泛。尽管后来又出现了由被动减振器、激振器等所构成的主动减振技术,这一技术能够较好的实现降噪性能,但结构非常复杂,在恶劣工作环境下的工程车辆较少使用。

在工程车辆驾驶室的舒适度设计方面,主要所依据的是动态舒适性理论,用以评价驾驶人员在驾驶室振动的条件下对主观舒适程度。从驾驶员所承受的振动来源来看,主要是受发动机的周期性振动和来自于路面的随机激励。其传递机理较为复杂,跟发动机、驾驶室、座椅等的减振都有关系。因此为便于分析,本文中只针对驾驶室的减振问题展开研究。

2、大型工程机械驾驶室的减振设计

如前文所述,驾驶室的振源激励主要来自于路面和发动机及其传动机构。来自于路面的振源激励具有很大的随机性,要进行理论分析非常困难。加之在需要使用大型工程机械的场合机械的运动速度一般都较慢,随之产生的路面激振频率较低。因此相比之下,大型机械的发动机在运行时一直都处在高速运转状态,由此产生的激振频率很高,也更容易导致构件的疲劳损坏,实践证明发动机及其附件的疲劳损坏主要是由发动机周期激振力产生的交变应力引起的。从物理背景来看,工程机械的驾驶室所受到的振动激励主要来从车架传递到台架,驾驶室的振动行为属于被动响应。为了便于分析,将驾驶室的隔振系统进行简化,以单自由度弹簧阻尼系统来对驾驶室受到振动激励过程进行分析。

发动机的悬置设计

发动机在工作过程中的振动原因主要是不平衡力和力矩,这类振动不仅会引起车架的的振动,也会形成较强烈的噪声,不仅会影响到构件的使用寿命也会影响驾驶员的舒适度。要缓解发动机振动所造成的负面影响,采用悬置的设计方式是比较有效的途径,其实现方式是在动力总成和车架之间加入弹性支承元件。悬置设计方式的理论基础是发动机解耦理论,通过解除发动机六个自由度解耦,改变发动机的支撑位置,从而实现发动机自由度间振动耦合的解除。

此外,需要配合使用解除耦合后的各自由度方向的刚度与相应的阻尼系数,但应注意在解耦之后振动最强的自由度方向的共振控制,可应用主动隔振理论来确定减震器的刚度和阻尼系数。采用合适的刚度和阻尼系数的目的在于控制发动机悬置系统的减振区域。

具体到悬置设计的细节方面,主要是确定发动机支撑的数目和相应的布置位置。在考虑发动机动力总成悬置系统的支撑数目时,考虑的因素包括承重量和激振力两大类。在设计时通常都会依据车辆类型的不同选择三点或者四点支撑方式。对于大型机械而言,在实践中一般都会采用四点支撑的方式,本文中作为算例的发动机属于某型重型挖掘机的发动机。因此采用经典的四点支撑。其支撑位置选择在飞轮端和风扇端,上述两个位置分别设置两个对称的支撑点,采用支撑对称的目的在于后期解耦方便。从布置的方式上看,主要有平置、汇聚和斜置三种典型布置方式,具体采用哪种方式取决于发动机周围附属配件的布局方式以及车架所能提供的空间有关。本文中不重点讨论减振支撑的布置方式,因此仍然采用平置式的减振布置方式。

悬置系统的动力学分析

为减少研究成本,在支撑的材料上选用橡胶减振器。由前节所述,由于采用的是四个平置式的橡胶减震器,因此可以在进行力学分析时将其简化为三个互相垂直的弹簧阻尼系统,从而可以构建一个发动机主动隔振的力学模型。

驾驶室模态试验

在上述基本力学分析的基础上,进一步采用驾驶室模态试验的方法来检验整个驾驶室的减振效果,其目的在于掌握驾驶室的动态特性和找出驾驶室结构上的薄弱部位,同时以试验为基础还可以调整驾驶室减震器的系数匹配,减小驾驶室的整体振动响应。在试验时以快速傅里叶变换为以及,测量激振力和振动响应之间的关系,从而得到二者之间的传递函数,而模态分析的目的是通过实现来实现传递函数的曲线拟合和确定结构的模态参数。本试验中采用LMS模态测试分析软件,驾驶室所受的激振用力锤激振器来模拟。

在试验时用力锤敲击驾驶室从而制造出1-200HZ脉冲信号。通过记录下在不同激振频率下驾驶室结构的反应来确定驾驶室各个构件的强度,以及应该避免的激振频率。在得到这些基础数据后可为后续的驾驶室减振设计的选择悬置系统的减振区域的临界值,使得驾驶室所有构件的固有频率都能够位于减振器的减振区域内,从而起到抑制驾驶室结构的振动响应。

参考文献

[1]司爱国.轮式装载机行驶稳定系统开发与研究[D].北京:北京科技大学硕士学位论文.

[2]王敏.轻卡动力总成悬置系统的隔振性能[D].合肥:合肥工业大学硕士学位论文.

浅谈机械的可靠性设计

【摘要】本文主要叙述机械可靠性设计的一些基本内容,在此基础上进一步的分析了机械可靠性的优化设计,以及重点的分析了机械可靠性设计的稳健设计,希望能够对我国的机械可靠性设计发展有所帮助。

【关键词】机械可靠性设计;发展沿革;优化设计;稳健设计

引言:20世纪40年代的时候出现了可靠性设计思想,这种思想主要是将安全度作为主题所研究的可靠性理论,这项技术出现后在理论学术界以及实际工程界都有了很大的关注度,相关的理论以及方式也是不断的出现。比如:M onte C arlo 模拟法 、矩方法和以矩方法为基础的可靠性理论、响应面法、支持向量机法 、最大熵方法、随机有限元法和非概率分析方法等这些理论设计到了静强设计、疲劳强度设计、有限寿命设计的各个方面,对于结构系统、机构系统、震动系统等有这可靠性的研究。

1.机械可靠性设计的概述

在产品质量中可靠性是其最为主要的指标以及最重要的技术指标,工程界对于这一点也是越来越重视。在产品的设计、研制、装配、调试等各个环节中可靠性都有着一定的关联性,所以说在概率统计理论的基础上要加大其的推广认识,这样对于原本传统的相关问题能够很好的解决点,同时将产品质量提升上去而且使得产品成本有所降低。经过多年的发展,可靠性技术的不断发展,使得机械可靠性以及设计方式出现了很好的种类,但是就具体的实质来说,大致的分为数学模型法以及物流原因方式两种。

数学模型法就是通过某种实验数据所得概率统计为基础,逐渐的划分为两点,第一点为时间范畴中所涉及的量是可靠性质的,也是就是说因为依据某种规律在时间变动下,疲劳寿命以及耗损失都是在一定的范围之内的;第二种为,将某种偶然因素所发生结果所表现的可靠性,主要是因为不定期所出现的偶然因素所波动的,都是通过概率可靠性对于随机事件计算的,也会发展为两个方面:第一种是对模型法或者相关扩展方式,这样的方式主要是对于产品实效原因产生与产品上应力大于产品本身的强度,所以说应力概率是低于可靠度强度的,第二种为随即过程中或者是随机场不超出规定水准的概率。

2.可靠性优化设计

可靠性优化设计的基本理论

无论是什么样的机械产品,在最开始的方案构建到后期的生产制造实施,都是需要经过一个设计过程的,但是现在计算不断发展,新的知识、新的材料、新的手工艺、新的会计不断的出现,使得机械产品日益在完善,这就是所谓的知识成就了技术、技术成就了产品时间。使得研究的时间越来越短,但是结构确实越来越复杂,这样的情况下顾客对于产品功能、性能、质量、或者是相关服务都有着很大的要求。

这样的趋势下,对于设计整个过程要加大进度,设计周期要缩短。同时需要注意的是,对于设计是不是能够完善来说,产品的力学性能或者是使用价值、制造成本都是有着一定行的影响的,但是对于产品企业的工作质量或者是仅仅效果也是有着相对影响的,所以说,如何将设计质量提升上去,设计理论怎么发展下去,设计技术怎么做到更好,设计过程怎么才能加快嫉妒,都是现在机械设计中所研究的重要问题。

60年代的时候是机械优化设计发展最为迅速的时候,将数学规划以及计算机技术这两种结合在一起。所谓的数学规划理念在现在已经是不断的成熟起来,计算机技术也是高速的发展和广泛的使用中,在工程设计中为最普遍使用优化设计提供相关理论以及方式。

国家能源以及相关资源的是否被合理使用都受到了产品最佳、最可靠性的问题影响,通过使用最佳或者是最可靠性设计能够得到小体积、轻质量、节能材料的产品,同时这样产品有着一定的可靠性,机械产品所进行优化设计的主要目标就是根据一定的预期点或者是安全需要,通过一种最优化的形式将产品展示处理,在进行设计的同时需要将各种载荷随机性考虑到位,同时不能忽略的是结构参数的随机性,这两点对于产品都有着一定性能的影响。

所谓的可靠性优化设计是指质量、成本、可靠度这三方面的,将产品的总体可靠度进行一定的性能约束优化,将所出现的问题合理安全性的相结合,这样也是在结构布局或者是产品质量有保证情况,使得产品有了最大化的可靠度。

近年来可靠性优化设计发展

最近的30年内,机械设计领域中,因为科技的融入使得现代化设计方式以及相关的科学方式不断的出现,在可靠性设计或者是优化设计方面一定有着很高的水准,但是就单方面来说,无论是可靠性设计或者是优化设计,都不能很好的将其所具备的巨大潜力展示出来。一点是因为可靠性设计和优化设计是不相同的,在机械产品经过可靠性设计之后,不能将其工作性能或者是参数达到最为优秀的一点,还有一点是因为优化设计所包含的不是可靠性设计,机械产品要是在不可靠性情况下所进行的优化设计,不能保证产品在一定的条件下或者是时间内,能够将所规定的功能很好的完成,有的时候也许会出现一定的事故,这样直接都有着经济损失。

除此之外,因为机械产品有着很多的设计参数,要是对于多个设计参数进行确定的时候,单纯的可靠性设计就不是这样有地位了,所以在进行可靠性优化设计研究的前提下,要将机械产品可靠性要求先保证,同时保证所运行的环境是最佳的工作性能以及参数,将可靠性或者是优化性设计很好的结合在一起,然后在发展研究设计,才能得出最为优秀的设计方式。

关于可靠性的稳健设计

产品质量是企业赢得用户的关键因素 。任何一种产品,它的总体质量一般可分为用户质量if't-部质量)和技术质量(内部质量)。前者是指用户所能感受到、见到、触到或听到的体现产品优劣的一些质量特性 ;后者是指产品在优良的设计和制造质量下达到理想功能 的稳健性。稳健设计作为一种低成本和高质量的设计思想和方法,对产 品性能、质量和成本综合考虑,选择出最佳设计,不仅可以提高产品的质量,而且可以降低成本。在机械产 品设计中,正确地应用稳健设计的理论与方法可以使产品在制造和使用中,或是在规定的寿命期 问内当设计因素发生微小变化时都能保证产品质量的稳定 。

结束语:总而言之,对于机械的可靠性设计而言,设计人员应该根据实际,做出最优的设计,只有这样的设计才能将可靠性或者是优化设计巨大潜力发挥出来,将两点所具有的优势已近特长全部发挥出来,才能达到产品最佳以及最可靠点,这样的设计有着最为先进和最实用的设计特点,才能最好的达到预定的目标,和保证在设计中的机械产品的质量以及经济效益。

【参考文献】

[1]杨为民,盛~兴.系统可靠性数字仿真[M ].北京:北京航空航天大学出版社,1990.

[2]谢里阳,何雪法,李佳.机电系统可靠性与安全性设计[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2006.

[3]阎楚良,杨方飞.机械数字化设计新技术[M ].北京:机械工业 出版.2007.

[4]张义民,刘巧伶.多随机参数结构可靠性分析的随机有限元法[J] 东北工学院学报,2012,13(增刊):

[5] 金雅娟,张义民,张艳林,等.任意分布参数的涡轮盘裂纹扩展寿命可靠性分析[J].工程设计学报,2009,l6(3):196-199 .

你可以看看机械设计的书,然后根据书去分析,去图书馆借吧!还可以下个机械设计软件,计算都有计算公式的,轴承部分书上专门有部分讲的这个!可以参考一下!你那是什么轴承?滚动?滑动?滚动:结构、材料、特点、应用;滑动:摩擦润滑状态、类型、特点、应用

基于UG的模块化机械设计方法研究摘 要]本文采用模块化设计思想和UG二次开发技术,解决了用UG软件进行机械设计时,许多常用件需要多次重新设计的问题。常用件模块以菜单的方式结合在UG软件中,这具有良好的可扩充性和可移植性。[关键词]模块化设计 机械设计 UG二次开发Unigraphics(简称UG)是美国EDS公司推出的CAD/CAM/CAE一体化软件。它的内容涉及到平面工程制图、三维造型、装配、制造加工、逆向工程、工业造型设计、注塑模具设计、钣金设计、机构运动分析、数控模拟、渲染和动化仿真、工业标准交互传输、有限元分析等十几个模块。近年来UG发展迅速,已广泛应用于多个领域,更是进行机械设计的常用软件。虽然UG功能非常强大,但在进行机械产品设计的时候经常会遇到一些标准件以外的常用件,若每次对它们均从头开始设计,则要做大量的重复性工作。为了提高劳动生产率,降低设计成本,将已经广泛应用于电子、计算机、建筑等领域的模块化设计思想引用到机械设计中,形成基于UG的模块化机械设计。1模块化机械设计模块及模块化的概念模块是一组具有同一功能和结合要素(指联接部位的形状、尺寸、连接件间的配合或啮合等),但性能、规格或结构不同却能互换的单元。模块化则是指在对产品进行市场预测、功能分析的基础上划分并设计出一系列通用的功能模块,然后根据用户的要求,对模块进行选择和组合,以构成不同功能或功能相同但性能不同、规格不同的产品。模块化机械设计相关性模块化设计所依赖的是模块的组合,即结合面,又称为接口。为了保证不同功能模块的组合和相同功能模块的互换,模块应具有可组合性和可互换性两个特征。这两个特征主要体现在接口上,必须提高模块标准化、通用化、规格化的程度。对于模块化机械设计,可见其关键是怎样划分模块,这里主要通过综合考虑零部件在功能、几何、物理上存在的相关性来划分模块。(1)功能相关性零部件之间的功能相关性是指在模块划分时,将那些为实现同一功能的零部件聚在一起构成模块,这有助于提高模块的功能独立性。(2)几何相关性零部件之间的几何相关性是指零部件之间的空间、几何关系上的物理联接、紧固、尺寸、垂直度、平等度和同轴度等几何关系。(3)物理相关性零部件之间的物理相关性是指零部件之间存在着能量流、信息流或物料流的传递物理关系。模块化机械设计的优点模块化机械设计在技术上和经济上都具有明显的优点,经理论分析和实践证明,其优越性主要体现在下述几方面:(1)可使现在机械工业得到振兴,并向高科技产业发展;(2)减轻机械产品设计、制造及装配专业技术人员的劳动强度;(3)模块化机械产品质量高、成本低,并且妥善解决了多品种小批量加工所带来的制造方面的问题;(4)有利于企业根据市场变化,采用先进技术改造产品、开发新产品;(5)缩短机械产品的设计、制造和供货期限,以赢得用户;(6)模块化机械产品互换性强,便于维修。2模块化机械设计在UG中的实现总体构思在用UG进行机械设计时,为了将常用件模块化,首先要把常用件的三维模型表达出来。对于系列产品,可按照成组技术的原理进行分类,一组相似的常用件建立一个三维模型,即所谓的三维模型样板。根据UG参数化设计思想,一个三维模型样板可认为是一组尺寸不同、结构相似的系列化零部件的基本模型。把众多的三维模型样板按类分开,每一类放在一个集合里,这样每类都形成了一个三维模型样板的模块库。为了使模块库与UG的集成环境有机地结合在一起,把每个模块库都以图标的方式放在用户菜单上,以方便调用。为了实现这一总体构思,综合运用了UG/Open MenuScript、UG/Open Ulstyler、UG/OpenAPI、Visual C++等UG二次开发技术,其程序流程图如图模块库菜单设计为了与UG菜单交互界面风格保持一致,模块库采用了分级式下拉菜单,下拉菜单通过UG/Open MenuScript模块开发实现。即利用MenuScript提供的UG菜单脚本语言,编写成扩展名为“.men”的文本文件,将其放在用户目录下的/startup目录内,通过设定UG的环境变量,UG在启动时会自动加载用户菜单文件。为了方便用户调用时快速检索到所要的常用件三维模型样板,将下拉菜单的最大深度设计为3级,且每一条下拉菜单最多不超过15个按钮。末级菜单上每一个按钮对应一个常用件三维模型样板名称,点击末级菜单按钮即调出创建相应产品的三维模型样板对话框。三维模型样板对话框设计利用UG/Open Ulstyle制作UG风格的对话框,按照模型样板的参数生成包含数据输入框、文本框、按钮、图片等控件的对话框。在对话框上部显示零配件图片,在对话框左上角显示对话框标题,在UG系统窗口左下角显示操作提示信息,这样可以使用户很方便地设计或选用常用件三维模型,三维模型样板对话框设计完成后,生成扩展名为“.dlg”文件。所有对话框都有6种基本同调函数,分别是Apply按钮的回调函数,Back按钮的回调函数、Cancel按钮的回调函数、OK按钮的回调函数、对话框构造函数和对话框析构函数。其中对话框构造函数在UG构建对话框完成之后、用户应用程序执行之前调用,将常用件三维模型的常用规格及技术要求显示到信息窗口,供用户创建产品时作参考。对话框析构函数在UG用户对话框关闭时调用,程序编写时利用它进行关闭、清除信息窗口以及释放申请的内存空间等操作。应用程序动态链接库(*.dll)创建UG/Open API应用程序是用C/C++语言编写的,它除了能够在UG的环境下对UG进行功能调用外,还能在程序中实现软件的文件管理、流程控制、数据传输、窗口调用、数值计算等C/C++语言支持的全部功能,使用非常灵活。UG/Open API应用程序牵涉到UG提供的头文件(*.h)、库文件(*.dll)及以C/C++语言编程环境,需要对Visual C++编译环境进行设置,下面给出了Visual C++编译环境设置方法及动态链接库的创建过程:(1)建立一个空的动态链接库工程。(2)配置程序头文件(*.h)、库文件(*.dll)的目录路径。其中头文件包括UG头文件,Visual C++库文件。(3)将对话框生成的C语言源文件模板文件*.添加到Project中。(4)编制应用程序。进入对话框回调函数内部进行程序编制,定义变量及UG对象,运用C/C++语言和UG/Open API函数进行参数化建模设计。(5)生成动态链接库(*.dll)文件。UG启动时会自动加载动态链接库文件,供用户菜单调用。3结束语随着装备制造业的飞速发展,产品种类急剧增多且结构日趋复杂,只有产品设计周期不断缩短,才能够满足企业激烈竞争的需要。用UG软件进行模块化机械设计符合机械产品快速设计的理念,符合装备制造业的发展需要,是机械设计的发展方向之一,具有较高的实用价值和经济价值。参考文献[1]袁峰UG机械设计工程范例教程[M]北京机械工业出版社2006[2]王志张进生于丰业王鹏任秀华基于模块化的机械产品快速设计[J]机械设计2004,21,8[3]滕晓艳张家泰产品模块化设计方法的研究[J]应用科技2006,33,2[4]董正卫田立中付宜利UG/Open API编程基础[M]北京清华大学出版社,2002

机械创新设计论文

授之以鱼不如授之以渔!蛋卷是某大学国际贸易学系学生,很高兴能帮上你。其实有个很好的办法可以让你迅速拿到这样的文献。我们一般找中英文的文献和论文都是用这样的办法。上google,然后收索你要的作品名称或者重点词汇在后面加.pdf.例如 “机械 创新 设计.pdf”或者“机械 创新.doc” 这样。你要找什么论文或者文献就重点词+.pdf 或者重点词+.doc 蛋卷用这个办法屡试不爽,你可以多找几篇,看看论文的架构和作者的思路,并且适当参考。蛋卷提醒使用此方法应该注意的问题:1.一定要用google,因为只有google带有强大的pdf文件检索功能,baidu效果会偏差。 2.注意重点词,如果用一个重点词找不到合适的论文,建议换几个重点词试试,肯定可以下到论文 3.尽量从检索页第一页偏下方开始找论文。因为google也是有检索排行的,所以一些论文网站会排在你检索到的信息前面,一般都是需要注册或者付费下载。一般直接点开链接就出现下载的页面在检索页第一页靠后一点的位置开始。 4.多试试,肯定有。相信蛋卷。希望蛋卷的回答对你有帮助。

机械设计的水平对产品的质量、性能、研发时间和经济效益等有直接或间接的影响。下文是我为大家整理的关于机械设计方面毕业论文的范文,欢迎大家阅读参考!

浅谈机械零部件设计的新思路

摘 要:机械零部件设计是人类为了实现某种预期目标而进行的一种创造性活动,是人们以长期经验积累为基础,通过力学、数学建模及试验等所形成的经验公式、图表、标准及规范作为依据运用条件性计算或类比等方法进行设计。传统设计有很多局限性,因此笔者提出了机械零部件设计的新思路。

关键词:机械;零部件;设计;新思路

机械零部件设计的传统模式是采用手工计算及绘图,虽然现在已有不少设计人员使用了计算机绘图但基本上还停留在计算机绘图的初级阶段段有将计算机在机械零部件设计的优化方面的优势充分发挥出来,就使设计的准确性较差池因为设计思路的老套化,使在生产过程中不断地出现问题设计不断地修改、修正就使其效率更低。

1、设计核心思想――创新思维

运用创造思维

设计者的创造力是多种能力、个性和心理特征的综合表现,包括观察力、记忆力、想象力、思维力、表达力、自控力、文化修养、理想信念、意志性格、兴趣爱好等因素。它是社会前进、科技进步的基本动力之一,其中想象力和思维力是创造力的核心,它是将观察、记忆所得信息有控制地进行加工变换,创造表达出新成果的整个创造活动的中心。设计者不是把设计工作当成例行公事,而是时刻保持强烈的创新愿望和冲动,掌握必要创新方法,加强学习和锻炼启觉开发创造力,成为一个符合现代设计需要的创新人才。创造力的开发可从培养设计人员的创新意识、提高创新能力、士曾加创新实践等方面进行。

运用发散思维

发散思维又称辐射思维,是以欲解决的问题为中心,思维者打破常规,从不同方向,多角度、多层次地考虑问题。通过提出各种不同的解决问题的途径求出多种不同的答案,才从中选出最优解决方案的思维方式。例如若提出“将两个零部件联结在一起”的问题,常规的办法有焊接、胶接、铆接、捆绑、螺栓连接等各种各样的常规方式。但运用发散思维思考以后,就可得到利用电磁力、摩擦力、压合力、抽真空、冷冻等等方法。利用发散思维可能会找到更好的更优化的解决问题的方法。发散思维是创造性思维的主要形式之一在技术创新和方案设计中具有重要的意义。

运用创新思维

创新思维是建立在各类常规思维基础上的。人脑在外界信息激励下,将各种信息重新综合集成产生新的结果的思维活动过程就是创新思维。机械零部件设计的过程是创新的过程。设计者应打破常规思维的惯例追求新的功能原理、新方案、新结构、新造型、新材料、新工艺等在求异和突破中体现创新。

2、科学地进行机械零部件设计

把握机械零部件设计的主要内容

机械零部件设计是机械设计的重要组成部分,是机械总体设计的基础。机械设备中的各种机构和构件及它的各种运动功能,都是通过机械零部件的精心设计、绘制出零部件的加工制造图和各部件的装配图再通过机械制造过程中的精细加工及各合格零部件的组合装配得以实现了机械设备的设计功能。

机械零部件设计的主要内容包括:根据机械设备方案设计和总体设计的要求阴确零部件的工作要求、性能、参数等,选择零部件的构形、材料、精度等,进行失效分析和工作能力计算,画出零部件图和部件装配图。机械产品整机应满足由零部件设计所决定的机械零部件的综合质量对强度、刚度、寿命、耐磨性、耐热性、振动稳定性、精度、加工及装配工艺性、维修、生产成本等方面的要求,还要满足噪声控制、防腐性能、不污染环境等环境保护要求和安全要求等。

严格计算机械零部件的失效形式

机械零部件由于各种原因不能正常工作而失效,其失效形式主要有断裂、表面压碎、表面点蚀、塑性变形、过度弹性变形、共振、过热及过度磨损等。故在设计零部件时应首先进行零部件的失效分析预估失效的可能性采取相应措施,其中包括理论计算及计算准则。

常用的计算准则如下:一是强度准则。强度是机械零部件抵抗断裂、表面疲劳破坏或过大塑性变形等失效的能力;二是刚度准则。刚度是指零部件在载荷的作用下,抵抗弹性变形的能力;三是振动稳定性准则。对于高速运动或刚度较小的机械,在工作时应避免发生共振;四是耐热性准则。为了保证零部件在高温下正常工作,应合理设计其结构及合理选择材料,必要时须采用有效的降温措施;五是耐磨性准则。耐磨性是指相互接触并运动零部件的工作表面抵抗磨损的能力。当零部件过度磨损后,将会导致零部件失效报废。只有综合考虑才能最大可能地避免零部件的失效。

正确选择机械零部件表面粗糙度

表面粗糙度是反映零部件表面微观几何形状误差的一个重要技术指标,是检验零部件表面质量的主要依据;其选择的合理与否,直接关系到产品的质量、使用寿命和生产成本。在机械零部件设计工作中表面粗糙度的选择应用最广的是类比法,此法简便、迅速、有效。最常用的是与公差等级相适应的表面粗糙度。

在实际应用中,对于不同类型的机器,其零部件在相同尺寸公差的条件下对表面粗糙度的要求是有差别的。这就是配合的稳定性问题。对于不同类型的机器,其零部件的配合稳定性和互换性的要求是不同的。故在设计工作中,表面粗糙度的选择归根到底还是必须从实际出发,全面衡量零部件的表面功能和工艺经济性才能作出合理的选择。

全面优化机械零部件设计方法

要充分运用机械学理论和方法包括机构学、机械动力学、摩擦学、机械结构强度学、传动机械学等及计算机辅助分析的不断发展,对设计的关键技术问题能作出很好的处理,一系列新型的设计准则和方法正在形成。计算机辅助设计(CAD)是把计算机技术引入设计过程环节,用计算机完成选型、计算、绘图及其他作业的现代设计方法。

CAD技术促成机械零部件设计发生巨大的变化并成为现代机械设计的重要组成部分。目前,CAD技术向更深更广的方向发展,主要表现为:基于专家系统的智能CAD;CAD系统集成化,CAD与CAM(计算机辅助制造)的集成系统(CAD/CAM);动态三维造型技术;基于并行工程面向制造的设计技术(DFM);分布式网络CAD系统。

参考文献:

[1]王月强:《现代机械产品的零部件设计创新研究》[J]交通世界(建养.机械),2012(06)

[2]谢志坤/路平/史科科/刘伯聪:《轻量化技术在机床设计中的应用》[J]制造技术与机床,2012(12)

机械设计制造自动化探讨

摘要:本文对机械自动化与传统的机械制造技术进行了比较分析,指出了智能化的机械设计制造成为发展趋势。机械自动化在机械制造上具有低成本、高效率和多功能的有点,能够满足人民生活和生产的多元化需求。本文中论述了机械自动化的设计的原理、优点与效益以及发展方向。

关键词:机械制造自动化原则发展方向

1 机械制造自动化符合设计的原则

满足对机器的功能要求。

任何一种产品的开发都是为了满足人们某种需求为目的的,不同的产品具有不同的性能。任何机械设计都要能够对输入的物质、能量和信息进行处理,输出需要的物质、信息和能量。机械自动化系统也应该具有这种功能,能够对物质、信息和能量进行处理。机械自动化系统包括和机电一体化产品和机电一体化技术的内容,作为产品, 又包含着设计、 制造和特定的功能以满足使用要求,而功能是由其内部有机联系的结构所决定的。

利用先进技术不断创新。

根据产品或系统的功能不同,可对产品或系统进行分类。以物料搬运、加工为主,输入物质、能量和信息,经过加工处理,主要输出改变了位置和形态的物质系统称为加工机。以能量转换为主,输入能量和信息,输出不同能量的系统,称为动力机,其中输出机械能的为原动机。以信息处理为主,输入信息和能量,主要输出某种信息。

机械自动化系统除了具备上述必须的主功能外,还应具备其它内部功能,即 控制功能、动力功能、检测功能、构造功能。基于上述的功能构成原理,既有利于设计或分析各种机械自动化的产品,又有利于开拓思路,便于创造发明和创新。

2 机械自动化系统的优点与效益

生产能力和工作质量提高。

机械自动化产品具有信息自动控制和自动处理的功能,其检测的精度和灵敏度有很大的提高,通过自动化控制系统能够保证机械的能按照计划完成动作,使制造过程不受操作者主观因素的影响,保证最佳的工作质量和较高的产品合格率。同时,由于机械自动化产品实现了工作自动化,所以生产力大大提高。

使用安全性和可靠性提高。

机械自动化系统都有报警、监视、诊断和保护等功能。如果在工作中遇到过流、过压、过载、短路等电力故障时,能够自动停止工作,保护机械设备的完好,避免或减少人身事故,提高了设备的安全性。机械自动化产品由于采用电子元器件,减少了机械产品中的可动构件和磨损部件,从而使其具有较高的灵敏度和可靠性,故障率降低,寿命得到了延长。

调整和维修方便,使用性能改善。

机械自动化产品在安装调试时,可通过改变控制程序来实现工作方式的改变,以适应不同用户对象的需要以及现场参数变化的需要。这些控制程序可通过多种手段输入到机械自动化产品的控制系统中,而不需要改变产品中的任何部件和零件。对于具有存储功能的机械自动化产品,可以事先存入若干套不同的执行程序,然后根据不同的工作对象,给定一个代码信号输入,即可按指定的预定程序进行自动工作。机械自动化产品的自动化检验和自动监视功能可对工作过程中出现的故障自动采取措施,使工作恢复正常。

改善劳动条件,有利于自动化生产。

机械自动化产品自动化程度高,是知识密集型和技术密集型产品,是将人们从繁重的体力劳动中解放出来的重要途径,可以加速工厂自动化、办公自动化、农业自动化、交通自动化甚至是家庭自动化,从而可促进我国四个现代化的实现。

3机械设计制造及其自动化的发展方向

3 .1智能化。

智能化是21 世纪机械自动化技术发展的一个重要发展方向。这里所说的“智能化”是对机器行为的描述,是在控制理论的基础上,吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混饨动力学等新思想、新方法。模拟人类智能,使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力,以求得更高的控制目标。诚然,使机械自动化产品具有低级智能或人的部分智能,则是完全可能而又必要的。

模块化。

模块化是一项重要而又艰巨的工程。 由于机械自动化产品种类和生产厂家繁多, 研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、环境接口的机械自动化产品单元是一项十分复杂但又是非常重要的事。如研制集减速、智能减速、 电动机于一体的动力单元, 具有视觉、 图像处理、 识别和测距等功能的控制单元以及各种能完成典型操作的机械装置。 这样, 可利用标准单元迅速开发出新的产品,同时也可扩大生产规模。

网络化。

网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产、政治、军事、教育以及人们日常生活带来了巨大的变革。各种网络将全球经济、生产连成一体,企业间的竞争也趋于全球化。机械自动化的新产品一旦研制出来,只要其功能独到,质量可靠,很快会畅销全球。由于网络化的普及,基于网络的各种远程控制和监测技术方兴未艾,而远程控制的终端设备本身就是机械自动化产品。现场总线和局域网技术使家用电器网络化已成大势。

微型化。

微型化指的是机械自动化向微观领域发展的趋势。国外将其称为微电子机械系统,或微机械自动化系统,泛指几何尺寸不超过1 cm3的机械自动化产品,并向微米、纳米级发展。微机械自动化产品体积小、耗能少、运动灵活, 在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优势。微机械自动化发展的瓶颈在于微机械技术,微机械自动化产品的加工采用精细加工技术,即超精密技术,它包括光刻技术和蚀刻技术两类。

4结论

现代机械自动化在设计和制造上具有多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义,所以机械的设计、制造都是围绕着机械自动化来进行的。机械自动化技术所面临的共性关键技术是传感检测技术、信息处理技术、伺服驱动技术、自动化控制技术、接口技术、精密机械技术及系统总体技术等。设计人员不能只热衷于技术引进,不能仅仅安心于作为新技术的传播者, 而应该作为新技术产业化的创造者,为机电一体化技术发展开辟广阔的天地。

参考文献:

[1]吴俊松.机械设计制造及其自动化的发展方向[J].黑龙江科技信息,2013(11):45-46.

[2]罗碧龙.机械设计制造及其自动化发展方向的研究[J].科技与企业,2013(8):105-106.

[3]刘超.我国机械设计制造及其自动化发展方向研究[J].河南科技,2013(6):66-67.

机械创新设计论文1200

机械创新设计是一个极其重要而又困难的实践性较强的研究课题。目前创新设计方法研究虽然已取得一些成果,但创新学还处于发展初期,各种不同理论及工具不断涌现,远没有形成普遍可以接受的统一的理论体系。本文认为,要进行机械创新设计要有两个必要条件:一是充分获取适用的知识;二是要使用符合创新设计思维并能激发创新思维的设计系统。设计过程充满了矛盾,所获取的知识应有助于矛盾的迅速解决,这就要求知识获取工具紧密集成到设计过程中,因此要统一研究知识获取工具与设计系统。另外,人类的创新设计思维模式是在长期的成功设计经验中总结形成的,因此设计系统必需符合创新设计思维规律。创新设计思维规律应作为算机辅助创新设计系统的理论基础。基于上述考虑,本文从创新设计思维的研究出发,融合知识获取方法,研究创新设计理论,进而开发机械产品创新设计系统。1 机械创新设计思维规律我们常把思维的过程称为“思路”,是因为可用路径问题来说明人类思维过程。本文提出两个机械创新设计思维原则:一是最短路径原则。设计者得到产品的功能要求后,往往首先检索出最佳设计实例,这样可以最迅速接近目标,然后运用价值工程方法,找出价值较低的极少数组件作为研究对象,再分析所得对象存在的矛盾,尝试作最小变动以解决矛盾,如矛盾没有解决则拟作更大变动或扩大研究对象范围,最后得出最优结果。通过这样途径所消耗的能量最少,体现了最短路径原则。二是相似性联想。汤川秀树的定同理论认为,联想能力就是找出事物彼此相似性的创造力,相似性是指事物间的内在联系。要用计算机系统来辅助设计师从自然界中发现形态各异的事物的相似性是很困难的,因此本文只研究从机械产品实例中挖掘相似性,以促进机械创新设计。机械设计过程是从功能要求到作用原理,再到物理结构的映射过程[1]。在CBR系统中,功能要求、作用原理与物理结构可作为实例索引,因此可统称它们为索引项目。同一索引的不同类索引项目之间的联想可称为纵向联想,而不同索引的同类索引的联想可称为横向联想。判断联想是否合理的依据是相似性,相似性由已有产品实例确定。比如,“超声波研磨机产品实例”使“超声波振动”作用原理与“研磨”功能要求纵向地产生了内在联系;又如,多种产品实例可满足同一功能要求,那么它们用于实现该功能的作用原理及物理结构具有相似性。功能要求是联想的起点,经验丰富的设计师通常记忆有大量的设计实例,因而掌握纵向及横向相似性,所以能迅速地进行横向及纵向的联想,能触类旁通,得出具有相似作用原理及物理结构的实例(简称相似实例)并进行组合优化,最后得到最优解。 这两项原则已被多种设计方法不自觉地采用了,基于实例推理不但能迅速接近最优解,体现最短路径原则;物场分析法(简称TRIZ)分析了上百万设计实例,确定功能要求与作用原理及物理载体的内在联系,以及不同作用原理或物理载体的可替代关系,使设计师可根据功能要求找到适当的作用原理及物理载体,体现相似性联想原则。2 计算机辅助创新设计系统 两项创新设计思维原则充分体现在计算机辅助创新设计系统的设计中,系统还利用了多种创新设计方法及人工智能技术。计算机辅助创新设计系统的流程如图1所示,它包含如下关键技术: 实例检索 利用基于实例推理(CBR)技术时首先要深入研究它的优缺点。CBR是一种以实例为知识载体的知识供应方法。当前它仍有如下不足:首先,系统为了达到实用通常建立庞大的实例库,这导致管理困难,系统运行效率低;其次,通过检索得到的只是一个或很少实例,而其它不符合检索要求但含有适用知识的实例没有利用,支持创新的力度不够;最后,实例调整严重依赖领域知识,难度大,所以很多CBR系统简化为实例检索系统[2]。导致这三项缺点的深层原因是实例是独立的,不同实例所蕴含的知识难以组合利用。为了克服这个矛盾本文提出通过相似性联想找出相似实例,并利用遗传算法进行组合优化,实现实例知识的重用。本系统的实例检索功能用商品化PDM系统IMAN中的产品结构与配置管理功能及搜索功能来实现,实例的可视化表示与管理依靠IMAN的产品结构树功能实现。可视化的实例模型表达及矛盾分析概念设计技术的发展方向为研究一种统一的设计方案表达方法[3]。文献[4]对日本学者吉川弘之提出的FBS图进行扩充,使用两个框架分别描述一个设计方案的功能层次与结构层次,并存储功能单元与结构单元的对应关系,使计算机理解产品的结构及其功能。这种方法的缺点是结构与功能的关系不够直观,因此本系统在功能层次图与结构层次图的基础上增加功能关系图,以语义网络的方式描述结构及之间的作用关系,使结构与功能处于同一张图中,设计者可直观地理解产品原理,根据功能关系图并运用价值工程方法分析实例存在的矛盾。实现创新的关键是正确分析产品中所存在的矛盾[5]。产品设计中的基本矛盾是产品功能成本比不能满足用户要求,它有两种表现形式,一是未能实现某些产品功能质量目标;二是某些功能质量得到改善而某些功能质量却恶化。矛盾分析结果用于指导新作用原理、新物理结构的联想,进而找出相似实例。基于WEB的创新设计知识库本系统的创新设计知识库包括作用原理库、物理结构库与实例库。当系统根据相似性搜索到新作用原理或物理结构后,相应的实例自动调出。作用原理库与物理结构库的开发借鉴了TRIZ的成果,再针对机械领域补充整理出二百四十余种作用原理(其中包括五十余种基本措施)。在每种作用原理下分别存储多种物理结构,形成物理结构库。实例库主要针对几种常见的家电产品进行开发。创新设计知识库是创新设计系统的核心部件,它是一种WEB文本知识库,文本经过笔者开发的机械知识XML标记处理,使知识库建立在国际标准XML文本之上,因此可实现知识资源的异地共享,并且在此知识库之上可建立基于WEB的机械产品计算机辅助创新设计系统,满足异地协同设计的需要。相似性的量化方法及改进的遗传算法每种产品的结构不同,需要不定相同的遗传算法编码。本系统为了提高运行效率,采用浮点数编码方式。在传统的遗传算法中,初始群体是通过用随机的方法来产生的[6],这具有一定的盲目性。因此本文提出利用实例的作用原理或物理结构的相似性作为筛选实例产生初始群体的依据。实现该途径的关键在于相似性的量化也即相似度的计算方法。相似度实质是实例的关联知识,必须以一定的算法在实例集合中挖掘得到。纵向联想的相似度实质是功能目标与实现手段的关系程度,横向联想的相似度实质是实现手段的可替代关系程度。相似度越高意味着得到已有产品实例的更多支持。根据相似度来筛选初始群体就等于利用以前的设计经历,使初始群体的产生有合理的基础,因此能加快遗传算法的收敛。本文根据相似性联想原理提出如下纵向及横向联想的相似度计算方法。设产品实例集合为C,功能元素集合为F,作用原理或物理结构元素集合为G。分别记为:C={Ci|i=1,2,…,n}; F={Fj|j=1,2,…,m}; G={Gk|k=1,2,…,q}。实例集合中的实例Ci以不同的隶属度uij及uik分别隶属于Fj及Gk。 设元素Gk到元素Fj的纵向联想相似度为rkj,则:rkj = 又设G空间中有元素Gk和Gm。实例Cji分别以隶属度uik和uim隶属于元素Gk和Gm,设从Gk到Gm的横向联想相似度为rkm,则:rkm = 隶属度作为实例对象的一项属性来存储。系统根据以上算法从实例集合中挖掘相似度知识,辅助设计师从相似度较高的方向进行联想,并用于指导遗传算法初始群体的产生,从而促进设计创新。3 结论 本文研究创新设计思维规律并用于指导机械产品创新设计系统的开发,系统的成功应用证明了关于创新设计思维规律论断的正确性以及多种新技术的可行性。系统可通过矛盾分析与联想,搜索到适用的作用原理、措施、物理结构及实例以解决矛盾,完成概念设计阶段的功能优化与原理优化,是实现机械广义优化设计方法的新成果。

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