基于元功能、元特征、元知识的复杂结构产品初始模型快速构建技术研究.pdfVIP

l 倒 姆耩 印 毒， 蒸 霆黪熊、 黪锤、 知：谖瞬 罄续 黪熏 耩型·逮梅建 零碱 水 课题负责人 ：徐海波 依托单位 ：西安交通大学 化尺寸驱动模型的设计思想，研究设计的参数驱动方法， 完成基于元功能、元特征与元知识三层体系融合的复杂 复杂结构产品的自主创新开发一直是制约我国制造 结构零件初始化设计知识模型的构建。 行业快速发展的瓶颈。开展复杂结构产品快速设计理论 元功能、元特征、元知识是复杂结构零件分别在设 与方法的研究具有重要的科学意义与工程价值。复杂结 计 目的、结构组成、设计知识三个层次的最小单元，其 构产品的开发一般经历概念设计、详细设计、优化设计 目的是为了将复杂结构零件逐层分解、化繁为简，围绕 等阶段，在此过程中，快速设计复杂结构产品初始化结 其设计参数进行层次构成、关联关系、参数设计规则的 构模型是实现产品后续详细优化设计的基础，因此也是 分析研究，从而为有效驱动 CAD模型完成参数化设计 实现复杂结构产品快速设计的瓶颈。而一般复杂结构产 提供知识保证。 品的设计涉及多学科、多领域的知识，一般很少能在 课题完成的具体工作内容包括 ： 短时间内实现从无到有的原始创新，无论是概念设计 (1)进行了复杂结构零件的初始化设计知识模型构 还是详细设计一般是在已有的知识积累与继承的基础 建技术研究，采用功能特征分解对复杂结构零件进行了 上进行，因而采用KBE技术进行构建复杂结构产品初 从功能到其映射结构的逐层解析，研究了各级功能结构 始化结构模型是实现复杂结构产品快速设计的可行技 设计流程规划方法，基于规则推理的知识表示方法及对 术手段。 功能结构的设计支持，有效地实现对设计知识的重用， 本课题研究针对复杂结构零件的特点，基于产品元 实现发动机关键零部件初始模型地快速设计。 功能、元特征、元知识三层体系结构的设计理论，构建 (2)进行了面向复杂结构零件的逆 向测量规划技术 了针对复杂结构产品初始化结构模型快速构建的设计方 研究，提出一种复杂零件测量过程规划技术，对实体特 法，该方法的基本原理是首先通过功能一结构映射，提 征与测量方法匹配程度进行定量评价与组合优化，运用 出面向复杂结构零件的功能特征分解理论，构建一一映 该技术对发动机复杂零件进行快速测量，提取现有成熟 射的多层次功能树与特征树模型，然后以特征树为基础， 机型的结构参数和设计知识。 研究复杂结构零件元特征及各级分结构的参数分析方 (3)进行了发动机冷却液流动与传热的数值模拟研 法，建立参数间的关联和约束，实现对复杂结构零件进 究，利用流固耦合的方法确定冷却水套壁面的传热边界 行参数定制修改 ；通过构建功能结构设计矩阵，研究元 条件，采用AVL—FIRE软件对发动机冷却系统进行三 特征与各级分结构设计流程规划方法 ；以KBE技术为 维数值模拟，并对冷却水套内冷却液的流场分布、温度 基础，总结参数设计所需的知识，研究面向元特征的设 分布、壁面换热系数、各缸冷却均匀性和压力损失进行 计知识信息表达方法 ；以CAD软件为平台，应用参数 了分析，并将该复杂分析过程制成分析模板，为后续相 {国家 863计划课题 (2007AAO4Z118)。 似分析提供知识指导。 结构产品自主研发的能力。 基于元功能、元特征、元知识的复杂结构零件初 课题研究中提出的基于知识的设计方法及其相应的 始化设计方法力求与产品正向设计过程相匹配，其构 快速设计软件系统能大大缩短技术人员的设计知识准备 建基础在于正向设计理论，不过分依赖于案例，因此， 时间，对于尚欠缺设计经验的年轻工程师，借助于本快 比较适合于我国目