面向復雜產品方案設計的多性能融合布局設計技術研究.pdf

1、方案設計是復雜產品設計過程的重要環(huán)節(jié)，通過綜述產品方案設計關鍵技術研究現(xiàn)狀，指出了現(xiàn)有方法存在的不足。在此基礎上，本文圍繞面向復雜產品方案設計的多性能融合布局設計技術展開研究，包括面向產品結構性能的總體布局模型構建技術、面向產品加工性能的需求轉換與精度特性識別技術、面向產品運動性能的傳動系統(tǒng)精度均衡分配技術、多性能融合的產品結構布局求解與方案評價方法等，并對所提出的理論、方法及技術進行驗證。
　　全文的組織結構為:
　　第一

2、章:綜述了復雜產品方案設計方法和關鍵技術的國內外研究現(xiàn)狀，分析歸納了現(xiàn)有復雜產品方案設計方法的不足，提出了本文的組織結構和主要研究工作。
　　第二章:研究了面向產品結構性能的總體布局模型構建技術，提出了產品原理方案向結構化布局映射方法，定義了產品布局元層次關系網(wǎng)及產品布局多色模型，構建了布局元層次關系網(wǎng);應用多色集合的個人顏色、統(tǒng)一顏色，給出了產品布局元層次關系網(wǎng)的數(shù)學描述，形成產品布局多色模型，并提出推理算法;利用個人顏色、統(tǒng)一

3、顏色之間的圍道布爾矩陣推理原理，進行產品結構布局設計過程中功能-運動分配-布局模塊之間映射過程的形式化描述，實現(xiàn)了產品結構布局設計的公理化。
　　第三章:研究了面向產品加工性能的需求轉換與精度特性識別技術，提出了復雜產品加工工藝與性能需求耦合轉換方法，構建了質量屋網(wǎng)絡分析模型(Analytic Network Process，ANP)，描述了加工工藝需求、性能需求、技術特性之間耦合關系及轉換算法;提出了零件切削性評價的精度特性耦合

4、識別方法，通過零件切削過程和精度變化過程耦合動態(tài)系統(tǒng)的隱馬爾可夫模型（Hidden Markov Model，HMM）描述，利用系統(tǒng)最佳狀態(tài)評價和轉換關系構建了精度特性識別方法，實現(xiàn)了面向產品總體布局設計的加工性能耦合映射過程。
　　第四章:研究了產品運動精度方案設計方法，分析復雜產品傳動系統(tǒng)誤差源，提出了傳動系統(tǒng)精度方案均衡分配方法。給出了空間運動誤差矩陣，描述了傳動部件誤差參數(shù)與空間誤差之間的映射關系。利用螺旋理論，建立了傳動

5、系統(tǒng)空間誤差螺旋模型，形式化表達了傳動系統(tǒng)空間誤差幾何意義。以制造成本、空間運動誤差螺旋螺距及其大小為設計準則，構建了傳動系統(tǒng)精度多目標分配模型。給出了基于拉格朗日乘子和梯度下降算子的改進飛支配排序遺傳算法-Ⅱ(Non-dominated Sorting Genetic Algorithm-Ⅱ，NSGA-Ⅱ)，求解Pareto解集，并借助多準則妥協(xié)解排序(VlseKriterijumska Optimizacija(Ⅰ) Komprom

6、isnoResenje，VIKOR)方法分析精度分配方案Pareto解集，實現(xiàn)了運動精度均衡分配。
　　第五章:研究了產品總體布局設計方法，根據(jù)機械產品方案設計中結構布局約束的特點，提出了多性能融合的產品位姿圖與結構布局求解技術。對產品布局約束關系抽象化，建立布局設計約束之間的關系表達。在性能求解方面，構建產品功能需求模型、運動功能配置和模塊結構之間的映射，得到產品簡化布局模塊結構。以低序體陣列表達產品布局拓撲結構，并且利用基于位

7、姿圖的空間布局模型，對產品模塊結構進行定位、定序及鄰接等關系的描述和布局組合操作，得到產品結構布局方案，實現(xiàn)了產品結構性能、加工性能、運動性能融合的總體布局設計。研究了產品設計方案多性能評價指標權重的不確定性及難以滿足均衡評價問題，提出了多性能融合的產品結構與運動方案決策技術，給出了多性能評價指標的聯(lián)合變權群決策方法，借助VIKOR分析的設計方案均衡群決策，實現(xiàn)了產品總體方案設計柔性評價。
　　第六章:介紹了面向復雜產品方案設計的