外文翻译--机械产品方案的现代设计方法及发展趋势.doc格式【15页】

我国亦有设计学者采用了类似方法描述产品的原理解。

图形建模法研制的设计分析和引导系统，用层次清楚的图形描述出产品的功能结构及其相关的抽象信息，实现了系统结构功能关系的图形化建模，以及功能层之间的联接。

将设计划分成辅助方法和信息交换两个方面，利用信息分析方法可以采用图形符号具有内容丰富的语义模型结构可以描述集成条件可以划分约束类型可以实现关系间的任意结合等特点，将设计方法解与信息技术进行集成，实现了设计过程中不同抽象层间信息关系的图形化建模。

构思设计法将产品的方案设计分成构思和设计两个阶段。

构思阶段的任务是寻求选择和组合满足设计任务要求的原理解。

设计阶段的工作则是具体实现构思阶段的原理解。

将方案的构思具体描述为根据合适的功能结构，寻求满足设计任务要求的原理解。

即功能结构中的分功能由结构元素实现，并将结构元素间的物理联接定义为功能载体，功能载体和结构元素间的相互作用又形成了功能示意图机械运动简图。

方案的设计是根据功能示意图，先定性地描述所有的功能载体和结构元素，再定量地描述所有结构元素和联接件功能载体的形状及位置，得到结构示意图。

，利用图论理论，借助于由他定义的总设计单元结构元素功能结构元素联接结构元素结构零件结构元素零件等概念，以及描述结构元素尺寸位置和传动参数间相互关系的若干种简图，把设计专家凭直觉设计的方法做了形式化的描述，形成了有效地应用现有知识的方法，并将其应用于构思和设计阶段。

从设计方法学的观点出发，将明确了设计任务后的设计工作分为三步获取功能和功能结构简称为功能寻找效应简称为效应寻找结构简称为构形规则。

并用下述四种策略描述机械产品构思阶段的工作流程策略分别考虑功能效应和构形规则。

因此，可以在各个工作步骤中分别创建变型方案，由此产生广泛的原理解谱。

策略效应与构形规则包括设计者创建的规则关联，单独考虑功能通常与设计任务相关。

此时，辨别典型的构形规则及其所属效应需要有丰富的经验，产生的方案谱远远少于策略的方案谱。

策略功能效应构形规则三者密切相关。

适用于功能效应和构形规则间没有选择余地具有特殊要求的领域，如超小型机械特大型机械价值高的功能零件，以及有特殊功能要求的零部件等等。

策略针对设计要求进行结构化求解。

该策略从已有的零件出发，通过零件间不同的排序和连接，获得预期功能。

矩阵设计法在方案设计过程中采用要求功能逻辑树与或树描述要求功能之间的相互关系，得到满足要求的功能设计解集，形成不同的设计方案。

再根据要求功能逻辑树建立要求功能关联矩阵，以描述满足要求所需功能之间的复杂关系，表示出要求与功能间对应的关系。

将矩阵作为机械系统方案设计的基础，把机械系统的设计空间分解为功能子空间，每个子空间只表示方案设计的个模块，在抽象阶段的高层，每个设计模块用运动转换矩阵和个可进行操作的约束矢量表示在抽象阶段的低层，每个设计模块被表示为参数矩阵和个运动方程。

键合图法将组成系统元件的功能分成产生能量消耗能量转变能量形式传递能量等各种类型，并借用键合图表达元件的功能解，希望将基于功能的模型与键合图结合，实现功能结构的自动生成和功能结构与键合图之间的自动转换，寻求由键合图产生多个设计方案的方法。

结构模块化设计方法从规划产品的角度提出定义设计任务时以功能化的产品结构为基础，引用已有的产品解如通用零件部件等描述设计任务，即分解任务时就考虑每个分任务是否存在对应的产品解，这样，能够在产品规划阶段就消除设计任务中可能存在的矛盾，早期预测生产能力费用，以及开发设计过程中计划的可调整性，由此提高设计效率和设计的可靠性，同时也降低新产品的成本。

将描述设计任务的功能化产品结构分为四层，产品功能组成主要功能组件功能元件。

并采用面向应用的结构化特征，对功能元件进行更为具体的定性和定量描述。

同时研制出适合于产品开发早期和设计初期使用的工具软件。

认为专用机械中多数功能可以采用已有的产品解，而具有新型解的专用功能只是少数，因此，在专用机械设计中采用功能化的产品结构，对于评价专用机械的设计制造风险十分有利。

提倡在产品功能分析的基础上，将产品分解成具有种功能的个或几个模块化的基本结构，通过选择和组合这些模块化基本结构组建成不同的产品。

这些基本结构可以是零件部件，甚至是个系统。

理想的模块化基本结构应该具有标准化的接口联接和配合部，并且是系列化通用化集成化层次化灵便化经济化，具有互换性相容性和相关性。

我国结合软件构件技术和技术，将变形设计与组合设计相结合，根据分级模块化原理，将加工中心机床由大到小分为产品级部件级组件级和元件级，并利用专家知识和技术将它们组合成不同品种不同规格的功能模块，再由这些功能模块组合成不同的加工中心总体方案。

以设计为作为选择变异机械结构的工具，提出将设计的解元素进行完整的结构化的编排，形成解集设计。

并在解集设计中列出评论每个解的附加信息，非常有利于设计工程师选择解元素。

基于产品特征知识的设计方法基于产品特征知识设计方法的主要特点是用计算机能够识别的语言描述产品的特征及其设计领域专家的知识和经验，建立相应的知识库及推理机，再利用已存储的领域知识和建立的推理机制实现计算机辅助产品的方案设计。

机械系统的方案设计主要是依据产品所具有的特征，以及设计领域专家的知识和经验进行推量和决策，完成机构的型数综合。

欲实现这阶段的计算机辅助设计，必须研究知识的自动获取表达集成协调管理和使用。

智能化设计方法智能化设计方法的主要特点是根据设计方法学理论，借助于三维图形软件智能化设计软件和虚拟现实技术，以及多媒体超媒体工具进行产品的开发设计表达产品的构思描述产品的结构。

利用面向对象的技术，重点研究了按时序合成的机构组合方案设计专家系统，并借助于具有高性能图形和交换处理能力的技术，在三维环境中从各个角度对专家系统设计出的方案进行观察，如运动中机构间的衔接状况是否产生冲突等等。

各类设计方法评述及发展趋势综上所述，系统化设计方法将设计任务由抽象到具体由设计的任务要求到实现该任务的方案或结构进行层次划分，拟定出每层欲实现的目标和方法，由浅入深由抽象至具体地将各层有机地联系在起，使整个设计过程系统化，使设计有规律可循，有方法可依，易于设计过程的计算机辅助实现。

结构模块化设计方法视具有种功能的实现为个结构模块，通过结构模块的组合，实现产品的方案设计。

对于特定种类的机械产品，由于其组成部分的功能较为明确且相对稳定，结构模块的划分比较容易，因此，采用结构模块化方法进行方案设计较为合适。

由于实体与功能之间并非是对应的关系，个实体通常可以实现若干种功能，个功能往往又可通过若干种实体予以实现。

因此，若将结构模块化设计方法用于般意义的产品方案设计，结构模块的划分和选用都比较困难，而且要求设计人员具有相当丰富的设计经验和广博的多学科领域知识。

值得提的是上述各种方法并不是完全孤立的，各类方法之间都存在定程度上的联系，如结构模块化设计方法中，划分结构模块时就蕴含有系统化思想，建立产品特征及设计方法知识库和推理机时，通常也需运用系统化和结构模块化方法，此外，基于产品特征知识的设计同时又是方案智能化设计的基础之。

在机械产品方案设计中，视能够实现特定功能的通用零件部件或常用机构为结构模块，并将其应用到系统化设计有关层次的具体设计中，即将结构模块化方法融于系统化设计方法中，不仅可以保证设计的规范化，而且可以简化设计过程，提高设计效率和质量，降低设计成本。

机械产品的方案设计正朝着计算机辅助实现智能化设计和满足异地协同设计制造需求的方向迈进，由于产品方案设计计算机实现方法的研究起步较晚，目前还没有成熟的能够达到上述目标的方案设计工具软件。

作者认为，综合运用文中四种类型设计方法是达到这目标有效途径。

虽然这些方法的综合运用涉及的