网络化煤矿机械虚拟样机协同设计关键技术研究

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1、论文题目：网络化煤矿机械虚拟样机协同设计关键技术研究作者姓名：宋建东专业名称：机械设计及理论入学时间：2007年9月研究方向：现代设计理论与方法指导教师：钟佩思职称：教授论文提交日期：2011年4月论文答辩日期：2011年6月10日授予学位日期：2011年6月日KEYTECHNOLOGIESOFCOLLABORATIVEDESIGNOFCOALMACHINEVIRTUALPROTOTYPEBASEDONNETWORKADissertationsubmittedinfulfillmento

2、ftherequirementsofthedegreeofDOCTOROFPHILOSOPHYfromShandongUniversityofScienceandTechnologybySongJiandongSupervisor:ProfessorZhongPeisiCollegeofMechanicalandElectronicEngineeringApr2011声明本人呈交给山东科技大学的这篇博士学位论文，除了所列参考文献和世所公认的文献外，全部是本人在导师指导下的研究成果。该论文资料尚没

3、有呈交于其它任何学术机关作鉴定。博士生签名：日期：AFFIRMATIONIdeclarethatthisdissertation,submittedinfulfillmentoftherequirementsfortheawardofDoctorofPhilosophyinShandongUniversityofScienceandTechnology,iswhollymyownworkunlessreferencedofacknowledge.Thedocumenthasnotbeensubm

4、ittedforqualificationatanyotheracademicinstitute.Signature:Date:山东科技大学博士学位论文摘要摘要复杂产品具有结构复杂、知识含量大、研发周期长和组织管理复杂等特点，而复杂产品虚拟样机协同设计方法及其关键技术研究是提高产品开发创新能力的重要手段，是各种先进制造管理模式的重要支撑技术。本文以复杂产品煤矿机械虚拟样机协同设计为研究对象，对虚拟样机协同设计过程管理、冲突管理和协同仿真等关键技术进行了创新性研究，解决了煤矿机械虚拟样机协同设

5、计中的一些关键问题。以虚拟样机协同设计过程管理、冲突管理和协同仿真等为主线，开展了下列主要研究工作：（1）通过研究煤矿机械的产品开发过程特点，结合并行工程、虚拟样机、协同设计与仿真等方法，建立基于并行工程的网络化煤矿机械虚拟样机协同设计支持系统体系结构，将过程管理、冲突管理、过程分析、协同仿真等关键技术有机集成起来，为网络化煤矿机械虚拟样机协同设计提供支持。（2）研究产品开发过程的定义和设计过程的分解方法，建立并行产品开发过程描述模型，分析虚拟样机产品开发过程管理系统的基本组成和关键技术，研究基于

6、工作流的多视图过程建模方法，分析过程管理各组成部分与模型间的联系，研究基于规则的过程执行机制。（3）分析协同设计冲突管理系统的关键技术，建立协同设计冲突管理系统的体系结构，研究基于实例和规则的协同设计冲突管理方法，建立基于实例和规则的冲突解决支持工具的专家系统实现结构，研究基于实例和规则的协同设计冲突管理的特点和基本过程，建立基于知识的协同设计冲突解决集成框架，研究基于约束网络的协同设计方法，建立集成化的多学科协同设计管理系统框架。（4）研究基于并行工程思想的协同设计过程分析方法，并给出具体的实现

7、方法和过程改进和重组的主要步骤，研究基于资源平衡的协同设计过程优化方法、基于DSM的过程分析与优化方法和基于实例的过程重用方法，给出过程分析与优化、过程改进与重组之间的关系，建立复杂产品集成化多学科产品开发团队，研究多层次过程模型和多层次DSM视图的映射方法和基于DSM的过程分析与优化方法；采用遗传算法对产品开发过程的时间、成本和资源等进行多目标优化，提出基于DSM和遗传算法的多目标过程优化方法。山东科技大学博士学位论文摘要（5）通过论述复杂产品多学科协同仿真的常用方法，建立网络化复杂产品的多学

8、科协同仿真体系结构，研究基于HLA的多学科协同仿真建模方法和多学科阶段式协同仿真建模过程方法和基于高层建模的模型库管理技术。（6）研究基于PDM的煤矿机械虚拟样机协同设计集成框架，分析系统结构各层的功能组成；分析网络化协同设计过程管理系统的使用过程，包括建立原有的液压支架开发过程、改进后的液压支架开发过程、可视化的过程建模与优化；以液压支架为例进行虚拟样机建模与仿真，包括三维虚拟样机建模、静力学分析、模态分析、运动学分析等，取得良好的应用效果。关键词：煤矿机械，虚拟样机，协同设计，