计算机辅助机械产品设计09012.8详解.docx

2.7机械产品及设计过程中的模型化问题 机械产品是什么，已经从信息加工的角度探讨了许多，重点将放在信息加工对象的表征、处理方法与过程、表征的转换三个方面。而这些问题都会涉及到模型问题，亦即非可视、本质而非表象、构造与多属性组合等问题的可视化表征问题。 人们会从不同的视角、针对不同的内容、不同的理解、不同的功能等或说根据不同的属性与方面来表述机械产品。因为在机械产品的形成过程中，大量的需要理解与表征的信息是事物内在的而非表象的属性，抽象的和结构化的特征。为了便于理解，并以适当的形式表征，利用模型形式是非常重要的，对于复杂问题尤其如此。这里将根据模型化的目的、功能、特点、方法、表达、处理等来阐述表征中最常见的手法。 机械产品设计及其过程的特点 机械产品设计及其过程的特点，表明了模型化对象的基本特征及其模型化的理论、技术、方法及应用。传统表征与教育训练的影响，传统设计方法的基础地位，仍然是当前广为应用的普遍方法。这就是以生产经验为基础，运用力学和数学而形成的经验公式、图表和手册等作为设计依据或准则进行设计。传统设计总结、积累了丰富的设计实验经验，可用类比法，并按经验、数学公式进行必要的计算完成设计。而以更精确的物理与数学模型为基础、计入新的设计思想的现代设计方法，在各个方面对机械产品的设计带来了更合适的性能。在当今机械产品的功能、原理不断创新，使用周期越来越短，技术更新加快的情况下，传统的设计方法在设计的科学性和周期上显然力不从心。基于脑科学、思维科学、人工智能等理论，要解决在机械设计中的理解与表征问题。理解是人认知与记忆的基础，理解过程中需要特征识别与提取、形式化与抽象、需要推理、评价与记忆重构，对理解的结果的输出需要解释与说明，这后一个输出有需要合适的形式，如语言结构的生成、词汇的选择、行为给出图式表达等。尤其是图式表达，与模型密不可分。 机械设计还应遵循以下原则:满足需要原则、经济合理原则、可靠性原则、最优化原则、标准化原则、安全性原则、人机工程学原则、环境保护原则。这些抽象的原则如何模型化、图式化而具有可操作性、可理解性也是一个被称之为智慧的问题。工艺师由工程分析得出该工程的工艺流程，对于一个工程在每个工艺阶段都有可能存在大量的工艺参数，这就需要从中挑出主要的工艺参数，并从中总结出共性，将这些有共性的工艺参数用符号或数字的形式表示出来作为设计参数。在设计中需要收集、整理、分析、抽象机械设计的流程，数据结构及其关联，确定设计过程的物理和数学模型，软件设计方案等。总结机械产品设计的思想方法，整理方法的规则，确定机械工程师进行设计的知识体系，开发方法，工具选择现等。理想化方法：根据科学抽象的纯粹化的和简化的，有意义地突出和强化研究对象的本质因素，并运用逻辑思维和想象力，舍弃次要因素和干扰因素，从而使研究对象或者其过程以某种理想化的纯粹形态出现，以便准确而又简洁地揭示自然事物或现象的性质及规律。 如以功能要求为目标，动力学性能为主线，获得机械产品设计的物理、数学、软件模型。以机械产品设计的流程为数据主线，机械设计工程师为主导，以中小型机械企业为目标，用最低的知识、技术、人力、物力、财力、时间等投入，获得极大的社会与经济效益。使得机械产品的设计迅速完成数字化、自动化、软件化。使得机械工程师的设计经验得以充分发挥，而产品的技术保密问题得以圆满解决。这是一个别于传统流行方法的全新的思想，是将机械设计艺术与软件设计艺术融为一体的基础应用工作。 应该强调，机械CAD的研究、设计和使用人员，不但要了解计算机所能进行的工作，还要能将机械设计中的问题转化为计算机能识别的指令，这样便有了：机械产品的机械模型构造、力学模型构造、数学模型构造、软件模型构造和各种工作的程序化、各种数据的存储、传输、管理等。利用计算机进行机械产品的辅助设计工作，就是要让计算机对各种设计信息进行处理。这些信息包括市场调查得来数据、图表、语言、图像、文字和模糊的概念，设计人员的经验，设计中使用的各种形式的（文字、数表、曲线、公式等）标准和规范，设计中使用的行行色色的基础理论、公式、基本构造等。设计人员掌握的信息是语言、图像、文字，主要是并行工作方式的模拟量。计算机处理的信息是时序工作方式下的二进制的数字化量，两种不同特性的信息转化是个核心议题。这种转化过程的媒介是模型，可以用图2-16表述。 市场对机械产品的需求信息及其表现形式 机械产品的概念及其模型**工作原理与构造表征 产品的设计理论与经验 机械产品的物理模型与软件模型**原理与构造的物理符号形式的表达、软件需求、系统分析与抽象逻辑形式表达 机械原理、零件、液压、电器、软件工程、经验等 机械产品的数学模型与软件模型**原理与构造的数量关系、数据关联、数据流表达与交互方式 数学、力学、计算机语言理论与经验 机械产品的各种模型