中国科学技术信息研究所--国家工程技术数字图书馆

[学位论文] 董雪诗宁波大学 2019年硕士导师: 贺华波共69页

摘要 : 可变功能机械是一种多功能机械，可以根据实际需求，通过对构件的更换、调整等实现多种功能间的转换，具有重要的实用价值。对可变功能机械产品概念设计的研究可有效提升用户满意度，增强产品竞争力。鉴于目前研究中还存在的问题，本论文主要围绕可变... 展开可变功能机械是一种多功能机械，可以根据实际需求，通过对构件的更换、调整等实现多种功能间的转换，具有重要的实用价值。对可变功能机械产品概念设计的研究可有效提升用户满意度，增强产品竞争力。鉴于目前研究中还存在的问题，本论文主要围绕可变功能机械功能需求分析与功能设计的方法进行研究。首先，论文针对可变功能机械产品的功能特性开展研究，借助功能语义表述及功能自然树分解模型，并通过分析各功能的功能特性，对可变功能机械系统中的功能进行分解；再引入黑箱模型、串并联的相关概念，对可变功能机械中各功能实现时的功能链序进行结构化处理，分析各个链序间的输入、输出流及相似特征，为后续研究奠定基础。其次，开展了功能需求分析研究，针对客户提出的各功能需求项，基于KANO模型的相关知识进行问卷设计及调研，并以量化计算的方式获得用户各功能需求的需求类别、权重及满意度等信息参数，用以指导设计，提高用户对产品整体满意度。最后，通过多功能刀具验证了以上方法的可行性。此外，基于实例求解法对将功能需求转化到实例结构的相关方法开展研究。通过借助现有的FBS理论及数据库管理等，将一些典型的可变功能机械产品的功能、结构等信息以特征编码的方式录入到实例数据库中进行有序的组织管理。同时，对已获取的功能需求也进行特征编码处理，并根据对应编码间的相似度及最终关联度在实例库中检索出目标实例结构，并筛选出最优实例解，为实例解在系统中的功能设计实现奠定基础。最后，对可变功能机械功能构件识别与接口设计的方法进行研究。首先将实例解集与现有系统功能进行耦合性分析，通过耦合度计算及分析原则确定用于最终设计的实例解，再通过功能链序展开及语义泛化处理，找出实例解与系统功能间的相似特征以识别出关键构件以及非共享构件，进而根据接口设计原则指导非共享构件与关键构件间的接口设计，并通过评价及优化完成最终设计。最后通过对可变功能微耕机的功能设计验证方案可行性。收起

关键词 : 可变功能机械产品设计功能特性

2. 可变功能机械产品功能获取及再设计方法研究

[学位论文] 张兴法宁波大学 2019年硕士导师: 邓益民共61页

摘要 : 可变功能机械产品可以通过更换系统构件或者改变构件之间的连接方式获得多个功能，其以结构紧凑、使用方便和功能多等优势，在市场上占有一定份额。目前关于可变功能机械产品的研究还较少。本文对可变功能机械产品进行了三个方面的研究：一方面在对可... 展开可变功能机械产品可以通过更换系统构件或者改变构件之间的连接方式获得多个功能，其以结构紧凑、使用方便和功能多等优势，在市场上占有一定份额。目前关于可变功能机械产品的研究还较少。本文对可变功能机械产品进行了三个方面的研究：一方面在对可变功能机械产品特性研究总结的基础上，对基于功能和行为信息的可变功能获取方法进行了研究；另一方面通过对C-K（概念-知识）理论和FBS（功能-行为-结构）理论的综合运用，探讨了融合FBS和C-K理论的机械产品可变功能再设计方法；最后，引入故障树分析法对可变功能机械产品的可靠性和易发生故障的薄弱环节进行了分析。首先，基于功能的能量流、物料流和信息流表达方法，研究了相应的功能获取方法。根据可变功能机械产品的特点，提出了可变功能的选择原则并进行了量化，以便于设计人员剔除不合适功能，快速选出符合可变功能机械产品要求的功能并进行下一步的设计。对上述不同途径获得的功能进行分类、建立数据库，构建功能查询和选择的软件平台，帮助设计人员高效、快捷的进行可变功能设计工作。通过迷你玉器电磨笔的可变功能查询和选择过程，验证了此方法的有效性。其次，基于能量流和执行行为开展了对固定功能机械产品的可变功能再设计研究。通过对机械产品的分析，提出了一种融合FBS和C-K理论的再设计方法，通过C-K理论指导FBS映射过程，再以实现相同行为的不同执行机构加以组合最终实现机械产品的不同可变功能。基于此方法开发了辅助设计软件原型。通过对固定功能电钻进行可变功能再设计实例，验证了此方法的可行性。该研究为此类及类似产品可变功能再设计提供了方法指导。最后，在对可变功能机械产品进行分析的基础上，通过引入故障树分析法对可变功能机械产品的可靠性进行了分析，并且依据故障树对易出现故障的部位和薄弱环节进行了预测，可以指导设计人员针对薄弱环节提前进行优化设计，还可以辅助维修人员快速进行维修作业，提高工作效率。以小型手持式多功能切割机为例，验证了故障树分析法在可变功能机械产品上应用的可行性。通过此方法，可以有效确定产品容易出现故障的构件，并可分析出产品的可靠性及顶事件发生的概率，为设计人员进行优化设计和产品评价提供方法支持。收起

关键词 : 可变功能机械产品设计可靠性分析

3. 可变功能机械组合设计方法研究与应用

[学位论文] 李帅军宁波大学 2017年硕士导师: 贺华波共72页

摘要 : 以机械系统具有可变功能为设计目标，对功能单一的机械产品进行可变功能组合设计具有重要的实用价值。实现可变功能组合设计是对功能的再设计过程，也是对功能的再创新过程。可变功能机械所实现的不同功能间存在着某种关联性，本论文以分析这一功能之... 展开以机械系统具有可变功能为设计目标，对功能单一的机械产品进行可变功能组合设计具有重要的实用价值。实现可变功能组合设计是对功能的再设计过程，也是对功能的再创新过程。可变功能机械所实现的不同功能间存在着某种关联性，本论文以分析这一功能之间关联性为出发点开展此类机械设计方法的研究。本论文首先对市场上典型的可变功能机械产品功能特性进行深入分析，依据此类机械产品的功能衔接关系，引入了功能主题链概念，为面向功能单一的机械产品实现可变功能组合设计提供了创新的设计思路；在此基础上，通过对机械系统特性分析，基于 FBS映射体系，建立了系统-功能-结构映射模型，并在核心系统相似性基础上提出了面向可变功能机械和多功能组合机械两种组合设计策略，详细地阐述了组合设计流程；最后以实现数控车和数控铣床的功能组合设计及可变功能微耕机的功能组合设计为实例，验证了两种组合设计策略的可行性。此外，针对不具备核心系统相似性的机械产品，以构建功能主题链为组合设计前提，以 FBS映射模型及功能本体相关知识为理论基础，应用计算机辅助系统，提出了一种基于功能主题链和功能本体的创新组合设计方法，并建立了相应的组合设计模型，实现了从功能分析到结构上组合的科学设计过程，最后以洗衣机和健身车为组合设计实例，验证了该组合设计模型的正确性和可行性，为指导功能单一的产品面向多功能组合设计奠定了一定的理论基础。最后，针对具有串行分功能特点的组合设计产品评价方法进行了初步探讨，基于此类产品功能特点，结合多级模糊综合评价方法的特点，建立了该类设计产品的多级模糊评价模型；以具有串行分功能特点的轮胎拆装机为实例进行多级模糊综合评价，评价结果较好地验证了该模型的合理性，为串行分功能组合产品概念设计与方案决策时提供了一种新的定量决策依据。收起

关键词 : 可变功能机械组合设计功能关系 FBS映射模型

4. 可变功能机械基于实例推理的概念设计方法及组合再设计研究

[学位论文] 高强宁波大学 2018年硕士导师: 贺华波共71页

摘要 : 可变功能机械是指对功能单一的产品通过更换构件或者变更构件间的连接方式而获得不同功能的一类机械产品。当前对此类产品的研究还较少，为更好地发展可变功能机械产品的设计理论和指导方法，本文对可变功能机械产品基于实例推理的再设计方法开展了几... 展开

关键词 : 可变功能机械概念设计组合再设计实例推理

5. 可变功能机械基于结构和行为关联性的变更传播及变更影响研究

[学位论文] 卓凯峰宁波大学 2019年硕士导师: 邓益民共66页

摘要 : 可变功能机械是指通过变更系统构件以及改变构件的连接方式这两类主要方法来获得不同功能的一类特殊机械产品。与其他类型的机械产品相比，具有适用性强、紧凑结构、多样化功能、易于拓展升级等特性，这些特性是其优势所在，因此具有较好的市场。目前... 展开可变功能机械是指通过变更系统构件以及改变构件的连接方式这两类主要方法来获得不同功能的一类特殊机械产品。与其他类型的机械产品相比，具有适用性强、紧凑结构、多样化功能、易于拓展升级等特性，这些特性是其优势所在，因此具有较好的市场。目前针对可变功能机械的研究较少。本文从两个方面开展研究，一方面引入变更影响网络模型，分析该类机械产品在多构件失效时的变更传播及变更影响；另一方面引入行为约束元，在考虑行为约束的情况下，分析该类机械产品的变更传播情况及影响。具体包括：首先，从可变功能机械的结构关联性角度开展变更研究。为此，对可变功能机械的系统特性进行分析，基于FBS(功能-行为-结构)映射模型，分析该类产品在设计变更中功能和结构之间的关系，并总结三种变更约束；分析了可变功能机械的功能关联性，并将产品功能与行为结构进行映射。在此基础上建立结构关联矩阵，以结构关联性描述变更传播的可能性及传播路径，并归纳了几种传播特性。其次，考虑到产品使用中经常会出现多构件同时失效的情况，且对可变功能机械影响更大，而现有的变更影响研究主要针对单一变更，忽略了同时出现多个变更的情况，建立了产品变更影响网络模型，根据机械产品的变更传播特性，描述了多变更在变更影响网络中的传播路径。通过分析网络节点对变更传播的吸收能力和网络节点间的关联性强度，预测了变更传播在变更影响网络中的可能路径，并在该研究方法之上进行变更影响的计算，为产品设计人员提供决策依据。最终以多功能家用榨汁机为例对所提方法进行验证。最后，从机械产品的行为关联性角度开展变更研究。为此，从产品的行为约束和物理空间的结构特性两个方面加以分析，引入行为约束元，并建立行为约束元关系图。基于行为约束元关系图对可变功能机械的变更传播进行分析，同时结合结构关联矩阵，在行为和物理结构两个方向同时对可变功能机械产品的变更传播进行分析，并计算变更影响值。最后，以家用榨汁机为例，验证该方法的可行性。收起

关键词 : 可变功能机械构件失效变更传播行为约束元结构关联性

6. 可变功能机械的功能分析及组合设计方法研究

[学位论文] 余远文宁波大学 2014年硕士导师: 邓益民共64页

摘要 : 可变功能机械属于多功能机械的范畴，是指通过更换系统构件或调整构件连接方式获得不同功能的机械系统，因具备结构紧凑、适用范围广和便于扩展、升级等特点而具有广阔的市场前景。本论文以可变功能机械系统为研究对象，首先从结构和行为两个方... 展开

关键词 : 可变功能机械功能分析组合设计有向图模型

7. 可变功能机械产品功能结构与装配再设计研究

[学位论文] 孟梦锦宁波大学 2020年硕士导师: 贺华波共60页

摘要 : 可变功能机械系统是指通过更换系统构件或调整构件之间的连接方式来获得不同功能的一类机械系统，简称可变功能机械。这类产品相较于传统单一功能的机械产品有着结构紧凑、功能多的特点。随着科学技术水平的不断提高以及市场需求的不断更新，此类产品... 展开可变功能机械系统是指通过更换系统构件或调整构件之间的连接方式来获得不同功能的一类机械系统，简称可变功能机械。这类产品相较于传统单一功能的机械产品有着结构紧凑、功能多的特点。随着科学技术水平的不断提高以及市场需求的不断更新，此类产品亦存在着功能、性能逐渐落后或不能满足当前市场需求等问题，例如产品的功能结构（实现各可变功能的相应产品结构）不合理，功能切换时相关构件拆装不方便（产品装配性不好）等。因此，对可变功能机械产品开展再设计研究具有必要性。目前针对这类产品的再设计研究还不够充分，本论文将从以下几个方面开展相关工作：首先，对可变功能机械产品的功能结构进行分析研究，通过功能树模型分解获得产品的各分功能；再定义功能的使用度与优先度，通过问卷设计与调研获得目标用户对各分功能的使用度和优先度反馈；最后对问卷数据进行处理，获得符合用户使用需要的功能序列，为后续的再设计做好准备。其次，对可变功能机械产品功能结构的筛选和组合开展研究，包括对各分功能进行筛选；通过问卷调研以及数据处理获得用户对各功能的分类和所期望的新功能；再分析各功能执行时的行为过程与参与执行的行为结构，实现功能组合，并通过对构件的接口设计最终实现功能结构再设计后的产品结构；最后通过多功能组合钳验证了这些方法的可行性。再次，对再设计过程中引入的新零件进行技术经济性分析，确认新零件技术经济的可行性；再对更替的零部件进行变更设计，保证产品整体功能得以实现；最后对产品进行成本评估，以帮助设计者对变更方案作出决策。最后，针对可变功能机械面向功能转换的装配设计的需要，提出了5条装配设计准则，及相应的装配再设计步骤；最后通过对多功能救援逃生椅的再设计，验证了方法的可行性。收起

关键词 : 可变功能机械系统功能结构装配设计设计准则

8. 可变功能机械设计变更及变更传播过程研究

[学位论文] 殷习宁波大学 2016年硕士导师: 邓益民共68页

摘要 : 可变功能机械系统是指在原有功能原理的基础上，通过更换系统构件或调整构件的连接方式来实现不同功能的机械系统，其目的是为实现产品功能上的创新。这类机械系统的设计一般是通过对现有机械产品进行合理变更获得，使其在保持原主要结构的基础上实现... 展开可变功能机械系统是指在原有功能原理的基础上，通过更换系统构件或调整构件的连接方式来实现不同功能的机械系统，其目的是为实现产品功能上的创新。这类机械系统的设计一般是通过对现有机械产品进行合理变更获得，使其在保持原主要结构的基础上实现功能的变更，是一种基于设计变更的再设计。为研究可变功能机械设计变更过程和相关设计方法，本文开展了两个方面的研究。首先，从概念设计的角度出发，开展了机械系统的功能-结构变更映射研究。在基于“功能-行为-结构”(FBS)映射模型的基础上，提出了“功能-结构”设计变更映射模型。通过功能抽象化方法，分析了机械产品功能之间的关联性，并将功能关联性映射到产品结构中。将产品结构分解为变更结构体和共享结构体，通过两者的组合实现产品功能的变更。以专利“一种农用工具”描述了功能和结构的变更映射关系，阐述了这种设计方法的可行性和意义。以此为基础，进一步研究产品设计变更的执行过程。根据工程设计学中产品开发的一般化过程，基于组合式设计法，结合可变功能机械设计变更的特点，建立了可变功能机械的设计变更流程图，将设计变更过程划分为五个阶段，对每个阶段做了详细的分析，以及提出设计变更执行表。然后，以 CA6140车床数控改造为案例，通过构建其设计变更执行表，实现了预期的数控改造，验证了机械产品的可变功能设计变更在该映射模型上的可行性。其次，开展了机械系统功能-结构变更传播过程的研究。分析变更结构体在结构层次和功能层次上的作用关系，得出结构体之间的三种变更约束规则：构成关系、双向约束和功能性约束。再以变更结构体为传播分析单元，得出结构体之间的三种变更传播特性，为隶属、邻接和耦合特性。建立了结构体变更影响矩阵，通过对矩阵中数值大小的分析，可用来描述结构体之间变更传播的可能性。基于这一研究结果，进一步归纳总结了变更结构体的几种传播行为，将其划分为基本传播行为单元和典型变更传播行为。通过对结构体变更传播树模型的分解获得可行的变更传播路线。在此基础上建立了结构体变更传播矩阵，其数值的大小作为选择最优变更传播路线的一种依据。最后以普通车床数控改造过程中进给机构为例，分析其变更传播过程，用传播行为过程图描述了具体零部件之间的变更传播，获得了最佳变更路线，说明了变更传播分析方法的可行性。收起

关键词 : 可变功能机械设计变更功能-结构模型传播过程

9. 动态建筑设计理念和方法研究

[学位论文] 张呈瀚山东建筑大学 2021年硕士导师: 高晓明;王同春共120页

摘要 : 俗话说：“家是温馨的港湾”。这里应该代表了两层意思，第一层是家人能够给予温暖，第二层是表达“家”像港湾一样是稳固的、安全的，这第二层意思很显然就是人们对“家”，即对建筑的认知。“稳固”、“安全”，这类词语在很长一段时间内都是人们对... 展开俗话说：“家是温馨的港湾”。这里应该代表了两层意思，第一层是家人能够给予温暖，第二层是表达“家”像港湾一样是稳固的、安全的，这第二层意思很显然就是人们对“家”，即对建筑的认知。“稳固”、“安全”，这类词语在很长一段时间内都是人们对建筑的固有的认知，但在当下这个快节奏的都市生活中，人们往往对“动”更情有独钟——现在的年轻人下班之后不再急急忙忙赶回家，而是拉上两三好友投入茫茫的城市夜生活；周末双休，总会有一家老小坐着房车去郊区看一看田野风光……人们对“动”的追求其实已经转化为了对“动”的需求，那么作为人们日常所处环境中的建筑，就迎来了其发展变化的新趋势，即动态建筑。其实，动态建筑远没有人们想象中的那样年轻，即便是在强调建筑“实用、坚固、美观”的时代，动态建筑的设计理念就已经开始萌芽了。本文将从动态建筑理念的溯源开始，对动态建筑的分类、表现特征、设计原则、实现手段、设计方法进行较为深入的研究。第一章为绪论，主要包括研究背景与依据、研究目的与意义、国内外相关研究综述以及研究框架与研究方法。第二章为动态建筑理念溯源，通过划分第一次工业革命之前、第一次工业革命至第二次工业革命、第二次世界大战后至第三次工业革命、第三次工业革命后期到工业4.0这四个时间段，根据不同时期的时代特点对动态建筑理念相关的应用与研究进行了分析总结，从而了解了动态建筑理念发展的历史脉络。第三章为动态建筑的分类及其表现特征研究，主要归纳总结了不同学者对动态建筑的分类，并提出了较为完整的动态建筑分类标准，同时根据动态建筑相关案例总结了动态建筑的一些基本的表现特征。第四章为动态建筑的设计原则及其实现手段研究，通过基本运动方式、运动速度、质量或重量、尺度与复杂性这四个方面对动态建筑的设计原则进行了界定，同时总结了涉及到机械运动问题的可动元素实现手段，为动态建筑设计设定了前提条件。第五章为动态建筑设计方法研究，包括生成设计方案、提供设计支撑以及合理性验证，较为完整的阐述了动态建筑方案设计的方法流程。第六章为动态建筑方案设计研究，从场地条件、设计概念、建筑形态、变动方式以及应用技术全流程的进行动态建筑设计，为动态建筑研究提供了设计实践成果。第七章为结语，总结了前文的相关研究成果，并指出了论文研究的不足以及对动态建筑未来的发展进行了大胆的展望。收起

关键词 : 动态建筑机械动力学形态可变功能空间

10. 可变功能机械行为过程相似性研究及应用

[学位论文] 杨鹏宁波大学 2016年硕士导师: 邓益民共70页

摘要 : 以系统具有可变功能为设计目标，对单一功能的机械产品进行可变功能再设计具有重要的实用价值；而行为或行为过程作为实现系统功能的必要途径，对指导再设计具有重要的作用。可变功能机械产品在实现不同功能时所表现的行为过程具有不同程度的相似性，... 展开以系统具有可变功能为设计目标，对单一功能的机械产品进行可变功能再设计具有重要的实用价值；而行为或行为过程作为实现系统功能的必要途径，对指导再设计具有重要的作用。可变功能机械产品在实现不同功能时所表现的行为过程具有不同程度的相似性，分析这一相似性是开展此类机械产品设计研究的重要内容之一。本论文在简要论述该类机械系统功能与结构特点的基础上，首先分析了典型的具有可变功能的机械产品的行为过程，总结了该类机械系统行为过程在行为结构上的四种相似性情况，以及在行为特性上具有因果相似性及功能序相似性的特点。依据可变功能机械产品行为过程特点，引入行为链概念，简化及方便了该类机械系统行为过程分析。在行为链基础上归纳了相似性的应用规则，提出运用行为链相似性进行可变功能再设计及优化的实施方法。最后，以实例验证了所提出结论的正确性以及可行性。其次，为单一功能机械产品面向可变功能再设计确定再设计的目标功能，论文利用模糊数学中的模糊评价法构建了行为链相似性的模糊综合评价模型，同时对行为元素相似性确定了模糊量化评价方法。以具有可变功能的微型组合机床为例，进行行为过程分析，利用构建的模糊综合评价模型具体分析了微型组合机床三种变型功能所映射的行为链相似性程度。评价结果较完整的验证了模糊综合评价模型的可行性及合理性，为可变功能机械系统概念设计与分析提供了定量决策依据。最后，论文提出了现有机械产品面向可变功能的再设计过程模型，将FBS设计理论应用于可变功能再设计中，基于FBS理论进行了再设计模型的构建以及特点分析，指出系统再设计的关键是行为结构的变型与行为层的创新。以微耕机为实例，阐述了其再设计过程。分析结果表明，所提出的再设计方法能较好的实现功能再设计，为单一功能的机械系统面向可变功能再设计研究奠定了一定理论基础。收起

关键词 : 可变功能机械行为过程相似性结构特点 FBS设计理论