物理定律辅助功能—结构映射过程研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：201331204033河北工业大学硕士学位论文物理定律辅助功能—结构映射过程研究论文作者：李梦林学生类别：全日制专业学位类别：工程硕士领域名称：机械工程指导教师：曹国忠职称：教授资助基金项目：国家自然科学基金（51475137）DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofMechanicalEngineeringSTUDYONPHYSICALLAWSASSISTMAPPINGPROCESSOFTHEFUNCT

2、IONANDSTRUCTUREbyLiMenglinSupervisor:Prof.CaoGuozhongMay2016ThisworksupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina（NO.51475137）原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文不包含任何他人或集体已经发表的作品内容，也不包含本人为获得其他学位而使用过的材料。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人或集体，均已在文中以

3、明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：日期：关于学位论文版权使用授权的说明本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的以下规定：学校有权采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供本学位论文全文或者部分内容的阅览服务；学校有权将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流；学校有权向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：日期：导师签名：日期：摘要概念设计是产品设计的早期阶段，同时也是产品设计最为关键

4、的阶段，其主要的目的就是实现需求功能向具体结构的转化。在对产品进行概念设计时，首先要做的就是去考虑和解决如何去实现功能向结构的转化，这个过程直接决定了产品后续的研发工作和制造成本，只有对产品的功能信息进行详细的分析和充分的利用进而形成产品的原理结构，才能对以后的详细设计和制造提供有力的支持。因此，对于产品概念设计过程的研究国内外许多学者都做了大量的工作，但有关功能与结构的映射过程至今还没有相对统一的结论，需要继续进行相关方面的研究。本文通过对功能的表达、分类及其分析方法和对现有功能到结构映射过程的研究，提出了基于物理定律的功能向结构

5、的转换过程，给出了具体的实现方式。论文的主要内容包括以下部分内容：1、主要通过研究了物理量与功能的关系，构建了基于物理量的功能表达方式，从而形成了功能与物理定律之间的关系，建立了一种基于物理定律的功能链的推理方法，实现了预期规定的输入、输出之间的转换过程。2、基于物理定律功能链的推理过程，结合功能、行为、结构之间的映射关系，建立了基于物理定律的功能—行为—结构模型，并形成了功能、行为、结构之间的多种基本映射单元，从而构建了产品功能结构，最后给出了基于物理定律的功能设计过程。3、设计研发纽扣电池自动扣圈机，依据基于物理定律推理的功能设

6、计过程模型对纽扣电池自动扣圈机进行功能结构的建立，并对其进行优化处理，设计出扣圈机的原理结构方案。最后进行了扣圈机的详细结构设计和样机的试制，验证了原理方案的可行性。关键词：物理量，物理定律，功能—结构映射，纽扣电池自动扣圈机IABSTRACTConceptualdesignistheearlystagesofproductdesign,isalsothemostcriticalstage.Itsmainpurposeistorealizethetransformationfromfunctionalrequirementstoth

7、especificstructure.Duringtheconceptualdesignoftheproduct,thefirstthingtodoistoconsiderandresolvetheproblemhowtoconvertfunctionalintothespecificstructure.Thisprocesswilldirectlydeterminethefollow-upproductresearchandmanufacturingcosts.Onlydetailedanalysisandfullyutilize

8、dforinformationofproductfunctiontoformtheprinciplestructureofproducts.Inordertosubsequentdetaileddesignandmanufacturi