概念設計(conceptualdesign)是shi指zhi在zai滿man足zu約yue束shu的de條tiao件jian下xia由you功gong能neng確que定ding出chu形xing式shi的de設she計ji過guo程cheng,也ye是shi一yi係xi列lie的de決jue策ce過guo程cheng。有you研yan究jiu表biao明ming,概gai念nian設she計ji是shi決jue定ding一yi個ge項xiang目mu或huo產chan品pin設she計ji方fang案an,節jie約yue投tou資zi和he富fu有you創chuang造zao性xing的de一yi個ge重zhong要yao設she計ji環huan節jie。
傳統的概念設計完全是由人來完成的,它受到設計者的知識水平、經驗,甚至情緒等多方麵因素的影響,因此,設計過程具有很大的盲目性,而設計結果具有很大的隨機性。
隨著計算機技術的發展和設計方法的不斷完善,形成了計算機輔助概念設計這一新的研究領域,並在土木、dianzidianludenggongchengshejizhongdedaoleyingyong,zaijixiegongchenglingyuzhongyeyouyixiekexideyingyongchengguo,ruzhinengjiagongzhongxindesheji,qichedeshejiyijizaijigouxuezhongdeyingyongdeng。
本文將基於功能、約束、結(jie)構(gou)的(de)概(gai)念(nian)設(she)計(ji)方(fang)法(fa)應(ying)用(yong)於(yu)起(qi)重(zhong)機(ji)械(xie)的(de)設(she)計(ji)中(zhong),重(zhong)點(dian)討(tao)論(lun)係(xi)統(tong)設(she)計(ji)的(de)方(fang)法(fa),繪(hui)出(chu)總(zong)體(ti)框(kuang)架(jia),本(ben)研(yan)究(jiu)對(dui)於(yu)利(li)用(yong)計(ji)算(suan)重(zhong)機(ji)械(xie)智(zhi)能(neng)型(xing)設(she)計(ji)方(fang)案(an),形(xing)成(cheng)完(wan)整(zheng)的(de)起(qi)重(zhong)機(ji)輔(fu)助(zhu)設(she)計(ji)係(xi)統(tong)具(ju)有(you)重(zhong)要(yao)的(de)意(yi)義(yi)。
2.計算機輔助概念設計及其方法
2.1概念設計的定義
主要要注意2個概念:功能和結構。功能是指所要滿足的最主要的特性;結構是一種構型或一種屬性,或產品目錄中的一種產品、一(yi)個(ge)元(yuan)件(jian)。實(shi)際(ji)上(shang),在(zai)設(she)計(ji)的(de)各(ge)個(ge)階(jie)段(duan),設(she)計(ji)者(zhe)都(dou)會(hui)遇(yu)到(dao)諸(zhu)如(ru)采(cai)用(yong)何(he)種(zhong)結(jie)構(gou)來(lai)滿(man)足(zu)設(she)計(ji)的(de)功(gong)能(neng)要(yao)求(qiu)之(zhi)類(lei)的(de)問(wen)題(ti),解(jie)決(jue)這(zhe)樣(yang)的(de)問(wen)題(ti)並(bing)得(de)到(dao)一(yi)些(xie)設(she)計(ji)結(jie)果(guo)的(de)過(guo)程(cheng)就(jiu)稱(cheng)為(wei)念(nian)設(she)計(ji)。因(yin)此(ci),概(gai)括(kuo)地(di)說(shuo),概(gai)念(nian)設(she)計(ji)具(ju)有(you)以(yi)下(xia)4個特點:
(1)概念設計以滿足設計的功能要求為目的,這也說明了概念設計的內容,即概念設計以功能要求為主要研究內容。
(2)概念設計得到的結果應具有多樣性即概念設計應能夠得到一些,也不是一個結構組成方案。
(3)概念設計應是多層次的,隻有這樣才能實現設計結果的多樣性及功能與結構的—一對應關係。
(4)概念設計應有利於創新,這是概念設計的靈魂。
2.2計算機輔助概念設計的方法
應用計算機來進行概念設計是近些年工程設計中的一個研究熱點問題,已有各種方法,比較常用的是基於功能、結構和約束的概念設計方法,這
種方法可分為以下3個步驟:
(1)將jiang設she計ji要yao求qiu抽chou象xiang為wei功gong能neng,並bing分fen解jie為wei主zhu要yao功gong和he次ci要yao功gong能neng。主zhu要yao功gong能neng必bi須xu無wu條tiao件jian地di滿man足zu,而er次ci功gong能neng是shi在zai設she計ji約yue束shu容rong許xu的de條tiao件jian下xia盡jin可ke能neng地di滿man足zu,與yu設she計ji要yao求qiu發fa生sheng衝chong突tu時shi,可ke放fang寬kuan要yao求qiu,甚shen至zhi可ke完wan;放棄。
(2)實現功能與結構之間的映射。
(3)由評價準則或評價方法評出最佳方案或較佳方案。
在zai上shang述shu步bu驟zhou中zhong,功gong能neng的de分fen解jie和he推tui理li一yi般ban以yi符fu號hao進jin行xing,以yi使shi設she計ji過guo程cheng更geng加jia理li性xing化hua,便bian於yu產chan生sheng新xin的de設she一yi方fang案an。而er且qie在zai每mei一yi步bu驟zhou中zhong都dou應ying考kao慮lv設she計ji約yue束shu,並bing隨sui著zhe設she計ji過guo程cheng的de不bu斷duan深shen人ren,又you有you新xin的de設she計ji約yue束shu加jia人ren其qi中zhong。
通常,計算機輔助概念設計係統主要由功能模塊、結構模塊和評價模塊組成。功能模塊僅僅考慮主要功能,而不考慮約束、物wu理li描miao述shu及ji製zhi造zao過guo程cheng。構gou模mo塊kuai既ji要yao描miao述shu實shi現xian主zhu要yao功gong能neng的de物wu理li結jie構gou,還hai要yao包bao括kuo功gong能neng模mo塊kuai所suo略lve去qu的de所suo有you信xin息xi。當dang功gong能neng模mo塊kuai和he結jie構gou模mo塊kuai確que定ding之zhi後hou,便bian要yao建jian立li能neng夠gou表biao達da設she計ji要yao求qiu路lu徑jing抽chou象xiang層ceng次ci結jie構gou,根gen據ju輸shu入ru/輸出條件選擇適當的功能模塊,進而形成功能網絡。評價模塊用來對設得出的各種方案進行評價。
3起重機械的概念設計
3.1二起直機械的功能網絡
起重機械是一種重要的搬運機械,無論在車站、碼ma頭tou還hai是shi在zai工gong廠chang車che間jian,到dao處chu都dou可ke以yi看kan到dao各ge式shi各ge的de起qi重zhong機ji械xie。起qi重zhong機ji械xie的de主zhu要yao功gong能neng應ying是shi起qi吊diao重zhong物wu,並bing將jiang其qi置zhi於yu所suo期qi望wang的de空kong間jian位wei置zhi。這zhe一yi功gong能neng又you可ke分fen解jie為wei3個操作動作:取物、起升、定位。取物是指將起重機械與被起吊的重物聯係在一起;起qi升sheng和he定ding位wei是shi將jiang被bei起qi吊diao的de重zhong物wu移yi動dong到dao所suo期qi望wang的de空kong間jian位wei置zhi,即ji改gai變bian重zhong物wu的de空kong間jian位wei置zhi,其qi中zhong起qi升sheng指zhi重zhong物wu在zai垂chui直zhi地di麵mian方fang向xiang上shang的de運yun動dong,而er定ding位wei指zhi重zhong物wu在zai平ping行xing於yu地di麵mian的de平ping麵mian內nei的de運yun動dong。這zhe3個操作動作可各自獨立完成,也可將起升和定位2個動作組合在一起完成。圖1給出了功能網絡中的功能層和行為層,圖中操作動作之間的連線表示可以組合實現。
至此,還不能實現功能與結構之間的映射,因為二者之間的關係還不是—一對應的,如完成取物這一動作就有許多裝置可以采用。有研究表明,功能分解的最佳狀態是功能與結構的—yiduiying。ruguogongnengfenjiedeguoxi,zeqiujiesuoxudeshijianjiangzengjiahenduo,erfenjieguocu,zeyoukenengdiudiaoyixiehaodeshejifangan。yinci,youbiyaojianggongnengjixuxiangxiafenjie,zhidaogongnengyujiegouyou—一對應的關係為止。
根(gen)據(ju)完(wan)成(cheng)各(ge)種(zhong)操(cao)作(zuo)動(dong)作(zuo)的(de)物(wu)理(li)原(yuan)理(li)和(he)方(fang)式(shi)不(bu)同(tong),可(ke)以(yi)將(jiang)功(gong)能(neng)進(jin)一(yi)步(bu)分(fen)解(jie)。現(xian)僅(jin)以(yi)取(qu)物(wu)為(wei)例(li)加(jia)以(yi)說(shuo)明(ming)。取(qu)物(wu)行(xing)為(wei)層(ceng)以(yi)下(xia)的(de)部(bu)分(fen)功(gong)能(neng)網(wang)絡(luo)如(ru)圖(tu)2所示。起升和定位或二者組合動作也有類似的功能網絡結構。
係統根據輸人的設計約束進行抉擇.從而形成各種不同的求解路徑,得到不同的設計方案。如重物為散粒狀物料則應選用抓取作業方式,即使用抓鬥;而當重物的尺寸範圍變化較大,且需遠距離操縱時應選用夾緊取物方式,夾緊取物又有支架一鉗式、杠杆一鉗式、杠杆一繩索式、偏pian心xin輪lun式shi等deng各ge種zhong形xing式shi。若ruo選xuan定ding了le某mou一yi種zhong部bu件jian形xing式shi,進jin一yi步bu就jiu是shi設she計ji各ge個ge零ling件jian的de結jie構gou和he尺chi寸cun。如ru此ci這zhe般ban,便bian實shi現xian了le從cong功gong能neng到dao結jie構gou的de映ying射she,完wan成cheng了le概gai念nian設she計ji階jie段duan。
3.2方案的評價
起重機械是一種複雜的機械設備,基於功能。約束、結構的計算機輔助概念設計方法所得到的眾多方案,還需要在考慮安全性、可靠性、tongyongxingjixingnengjiagebidengzhuduozhongyaoyinsudejichushangjinxingfanganpingjia。pingjiafangandefangfakecaiyongmohuzonghepingjiafahuohuisezonghepingjiafa,zhexiefangfazaijixiegongchengzhongyiyoubushaoyingyong,benwenbuzaizhuishu。
4.結論
benwentichuleqizhongjixiejisuanjifuzhugainianshejidefangfa,liyongzhezhongfangfakeyishiqizhongjixiefanganshejiguochenggengjialixinghua,jianshaoshejizheduishejijieguodeyingxiang。tongguojisuanjifuzhugainianshejidedaodexuduoshejifangan,zaifanganpingjiadejichushang,jiangdechuzuijiafanganhuojiaojiafangan,shenzhikenengjuyouyidingdechuangxinxing。jiyuqizhongjixiejisuanjifuzhugainianshejifangfaerxingchengdeqizhongjixiezhineng。jiaxitongzhidejinyibushenrenyanjiu。
(end)
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