功能对称在机械中普遍存在,并对实现设计需求起着重要作用。系统研究机械功能对称的概念,提出由功能对称、性能对称和约束对称组成的广义功能对称体系,并定义由对称主体、对称组元和对称基准组成的功能对称要素。根据对称基准的不同将功能对称分成效用对称和时空对称两大类,再根据对称主体、组元、变换操作等的不同做进一步分类,从而建立起功能...
破坏性创新是一种便宜、方便、简单的产品技术创新,它的实现可以使企业技术实现有效增长,也可以利用其开发出的新产品创立新的企业。由于现有破坏性创新预测与实现方法无法有效地对破坏性技术进行搜索,在激烈的市场竞争中,对于处于成熟期的产品,有效的新产品开发变得极为困难。基于破坏性创新的发生条件,对破坏性创新的预测与产生方法进行了深入...
针对异构模块组合的耦合分析问题,提出一种完全关联矩阵（Comprehensive dependency matrix,CDM）,不仅表达参数和功能间的直接关联,同时包含了间接关联（变更传播）信息。提出一种基于进化策略的耦合分析方法,给出耦合分析的适应度函数和针对问题的进化算子。对CDM进行聚类（耦合）分析可以正确认识设计中参数和功能的耦合关系;在构造CDM的同时...
功能创新是对功能结构进行优化、更新和重组的过程,是实现产品前端创新的一种有效途径。针对功能创新研究尚属于初步探索阶段的现状,研究功能创新关键使能技术（功能进化与预测技术、功能组合与配置技术、功能失效判定与消除技术）,通过功能进化动力分析确定功能进化决定因素,利用专利知识挖掘抽取功能进化定律,基于功能进化定律进行产品功能进...
专利中蕴含了丰富的设计知识,不同专利设计知识对创新设计的价值不同,对专利设计知识进行合理量化评估能快速有效地帮助设计人员进行创新设计。根据专利方案设计知识的特点,采用动词和名词分别代表专利中的原理设计知识和结构设计知识。通过引入信息熵的概念,提出专利设计知识的新颖度和相容度的量化计算方法。结合形态学分析方法,建立面向复合...
在当前知识经济时代企业进入市场所面临的专利壁垒越来越多,其技术发展的空间越来越小。因此企业需要系统化创新方法来指导专利规避设计,在保证不侵犯现有专利权的前提下,利用现有专利技术的优势,高效、快速地开辟新技术市场。以专利侵权判定为依据,通过TRIZ中功能裁剪方法构建规避对象的功能模型,根据组件规避原则建立新产品的裁剪变体并确定问...
针对当前产品族动态演进机制和系统化创新方法研究的不足,提出模块化产品族在技术层次上的创新演进方法。通过构建产品族的需求—功能—技术（Requirement-function-technology,R-F-T）映射关系模型,分析当前模块化产品族的技术状况,并通过GM（1,1）模型预测模块化产品族的未来技术重要度情况;在企业内部数据的支持下,通过对模块化产品族初始问...
针对可拆卸设计问题,提出运用TRIZ物—场分析原理和TRIZ冲突解决原理进行产品零部件间可拆卸联接改进设计。首先将可拆卸联接改进设计问题归纳为联接结构改进设计和联接结构稳定性设计两个子问题,通过构建联接结构改进设计的物—场分析模型以及物理冲突模型,建立利用物—场分析模型和物理冲突进行可拆卸联接改进设计流程与方法。针对联接结构稳...
针对产品生态设计过程中的创新问题,提出一种集成发明问题解决理论（Theory of inventive problem solving,TRIZ）的产品生态设计方法。该方法结合案例库和专利库,利用生态效率要素和TRIZ工程参数关联表构建矛盾矩阵,运用TRIZ工具进行求解,并对生成的多个备选方案进行评价,确定最优解。同时研究案例的检索方法以提高检索有效性,分析技术进化趋势...
在系统中建立功能周期是减小系统时间相关复杂性的重要方法,然而,复杂性理论中并没有指出如何确立功能周期。引入TRIZ工具,分析建立功能周期的过程,提出一类确立系统功能周期的方法,其中包括四个路径：物质—场分析与76个标准解辅助确立功能周期,冲突解决原理辅助确立功能周期,效应辅助确立功能周期和技术进化辅助确立功能周期。用工程实例＂液...
在深入分析产品平台定义及特点的基础上,结合复杂网络理论和公理设计中的信息公理,提出一种基于结构的产品平台设计方法。通过计算产品族零部件网络的节点总介数与平均介数确定节点在产品族和产品实例中的重要性,同时结合产品功能分析的结果提炼出平台关键节点。通过计算其他节点与关键节点的关联度,确定平台内的其他重要节点,并采用信息公理评...
产品平台是产品族设计的核心内容,合理地构建产品平台是提高产品设计可适应能力的关键。以公理设计为指导框架,以功能需求分析为出发点,提出一种产品平台设计新方法。该方法借鉴Kano模型,从用户需求的角度,将产品功能要求分为基本功能要求、期望功能要求和附加功能要求;基于公理设计原理,将产品功能要求映射为产品设计参数,建立设计矩阵;通过分...
建立结构合理的产品平台是实现企业多样化效率和效益的重要途径。从设计角度把产品平台分为概念平台和实体平台,前者组成了产品族创新的核心资源,后者集合了企业产品的核心元件。提出了基于相似性分析与结构敏感性分析的产品平台设计过程模型,并对其中关键环节所涉及的通用化设计规则和方法进行了着重分析。应用该过程模型可以为企业建立更具柔...
虚拟轴机床系统模型复杂难以准确建立,高速加工时存在强烈干扰且不确定,难以实际实现高性能控制,为此,提出一种新型自适应动态滑模控制方法,用于虚拟轴机床并联机构运动控制。通过构建新型动态切换函数,设计二阶动态滑模控制,以解决采用常规等效控制设计的滑模控制系统,因忽略执行机构快变动力学特性等而导致控制系统品质降低甚至不稳定的问题,...
蛇形魔方是一种由相同的27个正方体模块串接组成的模块化机构,在对该机构综合分析的基础上,着重于研究模块的几何描述、运动干涉检测、正逆运动学的计算以及机构的等价变化等重构理论问题。应用Clifford代数对正方体模块进行几何描述。建立机构运动过程中的约束关系,并通过逆运动学计算获得到达目标构型的转角序列。针对运动模块的特殊几何形状,...
引入新支链的冗余驱动方法是目前减少或消除并联机构奇异的有效方法,如何确定所引入支链的结构形式、布置方式和最少支链个数是该冗余驱动方法的核心问题,然而关于这些问题至今尚没有系统的理论和方法。依据螺旋理论系统分析并联机构的约束奇异、驱动奇异和支链奇异三种奇异位形,强调位于工作空间内部的约束奇异和驱动奇异位形是对机构性能影响...
在静止和运转状态下,高速主轴系统动力学特性会有一定程度的差异,因此,用静止状态刀尖点频响函数预测主轴系统切削加工过程中的稳定性,有时会引起较大的误差。基于此,在详细介绍高速主轴系统在运转状态下有限元建模及分析方法的基础上,以某高速主轴系统为研究对象,采用有限元法对比分析了该主轴系统静止状态、低速运转状态、高速运转状态时的固...
针对有限元法（Finite element method,FEM）计算调制式永磁齿轮的气隙磁场及转矩时,计算机资源占用率过高且结构参数优化周期较长等缺点,采用＂场＂、＂路＂结合的分析方法,建立适于计算机建模的气隙磁场及转矩的数学解析模型。根据恒定磁场中的标量磁位理论,通过求解不同边界条件下的微分方程,获得调制式永磁齿轮中高速永磁圈在无调磁环状况下...
针对声学有限元分析中四节点等参单元计算精度低,对网格质量敏感的问题,将无网格径向插值技术引入到标准有限元中,构造径向插值形函数,推导径向插值有限元法（Radial interpolation finite element method,RIFEM）的二维声学数值计算公式。二维声学RIFEM采用标准有限元法形函数构造系统离散方程的声学刚度矩阵和边界积分矢量,保证了声压梯度和边...
甚低频（Very low frequency,VLF）拖曳天线力学特征和控制是飞机对潜通信系统进一步深入论证需要解决的关键问题之一,而对其稳态动力学研究是进行甚低频拖曳天线力学特征和控制研究的基础。通过对载机盘旋时甚低频天线运动状态及其受力进行分析,应用牛顿定律建立机载甚低频拖曳天线稳态动力学模型。运用打靶法对其稳态动力学模型进行求解,分析...
磨削过程是磨具表面大量形状各异的磨粒参与的多刃切削过程。单颗磨粒切削研究是认识复杂磨削作用的重要手段,但是单颗磨粒切削试验的实施和物理量的测量存在一定的难度。针对这一问题,分别建立单颗磨粒切削的物理力学模型和数值仿真模型,利用不同载荷下的划痕试验验证这两个模型的准确性。利用数值仿真技术研究不同工艺参数下的单颗磨粒切削过...
研究大口径轴对称非球面气囊抛光进动运动建模及控制。分析气囊抛光机构及大口径轴对称非球面抛光进动工艺特点,确定以气囊自转轴线与气囊交点为研究对象,以气囊球心为原点建立气囊进动基础坐标系,根据大口径轴对称非球面连续进动抛光中各抛光点气囊自转轴与局部法线夹角值（即进动角）不变的原理,在分析每个抛光点时建立与其对应的坐标系,得到...
为解决复杂光学曲面加工难题,探讨其车削加工路径规划。基于慢刀伺服加工技术对复杂光学曲面的刀位点规划进行设计,分析刀触点等角度离散方案及刀具圆弧半径补偿方案。轨迹插补采用可编程多轴控制器（Programmable multi-axiscontroller,PMAC）提供的位置、速度、时间（Position velocity time,PVT）插补运动模式,分析PVT的数学实质Hermite分段...
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