产品结构设计数据模型的需求分析是设计的必修课

发布时间：2022-03-23 作者：admin 0

【文摘】必须寻找从抽象功能需求中得到的设计概念的具体实现载体，其确定的结构是详细设计的依据和应遵循的规范，结构设计时，需要产品结构数据模型的支持，以存储和记录设计结果和设计信息。

产品结构数据模型的设计：一般来说，一个产品的设计过程是功能设计、概念设计、结构设计、详细设计和流程设计。结构设计将概念设计的结果具体化，用具体的结构实体实现抽象的功能目标，实现产品性能，降低产品成本。结构设计的任务是选择和确定结构的形状、相互位置，选择材料，进行分析计算，绘制图纸，评价和修改各种结构方案。

结构设计又称装配素描设计，承担自上而下的作用。它既是概念设计的接受者，也是零件详细设计的基础。必须寻找从抽象功能需求中得到的设计概念的具体实现载体，其确定的结构是详细设计的依据和应遵循的规范，结构设计时，需要产品结构数据模型的支持，以存储和记录设计结果和设计信息。

通过对以上功能模型和产品数据模型的分析可以看出，产品各设计阶段的信息各有特点，有自己的内容，相互之间的信息传递是部分信息传递(也不需要全部向下传递)。例如，详细设计部件时，不需要产品的作用原理信息)。各层只需接受高层传达的必要信息，并在前期添加必要的特有信息即可。因此，结构设计阶段的结构数据模型应包括：
1)功能信息、概念设计传达的功能特征、几何特征、材料特征等三个部分；
2 )形成结构自身应具有的信息；
3 )下面想传达的信息，即要提供给详细设计的信息。

结构基元和结构参数： 每个产品都有自己独特的结构，不能根据零件加工的特点(如孔、槽等)表现出具体的、特定的产品，用木结构或网状结构连接零件的组件也不能直观、明确地表现出产品本身所具有的独特结构。能够明确地表现产品的结构和形状。结构设计是指在结构设计方案的解空间中寻找最佳的结构设计方案，分析集成现有结构，创造新的结构设计方案。 CAD系统应该利用现有结构构建结构设计方案的解空间，支持设计者从结构设计解空间中设计出最佳的结构构件。

定义1 .结构基元.构成机械结构的基本元素，称为结构基元。结构基本体可以用数量、大小、形状、方位、互连方式、表面特性、材料和工艺等属性描述。
定义2 .结构参数。通过合理、有规律地改变结构基元的属性，可以引起结构基元的变形。结构基元的变形称为结构自变量。结构自变量构成原始结构的变形序列。结构参数具有与结构基元相同的属性，并由这些属性描述。

定义3 .结构自变量的设计.有系统有规律地改变结构基元的属性，形成一系列结构自变量，产生多种可能的结构设计方案的活动称为结构自变量设计。

摩擦轮设计方案：一些结构基元的属性是字符类型，例如互连方式、表面特性、材料和工艺等属性。其他属性为数值型，例如数量、大小、形状和方位等。数值型属性采用参数化方法，只要改变参数值就可以改变相应的属性，引起结构基元的变化，生成新的结构变元，构成规则拓扑连续的结构解空间，结构的形状有简单的东西结构基元特征信息的说明。

在设计结构参数时，结构基元的属性和属性值总是变化。它们有规律地变化，每次属性变化都有特定的方法。因此，有必要组合处理属性、属性值、属性的方法来表现结构基元。为此，采用面向对象的方法建立结构基元的数据模型，模型具有可扩展性，能够适应机械结构属性数量的变化。

基于结构自变量的结构数据模型： 基于结构要素的结构数据模型，分为三层：
第一层是结构的总体描述，这一层的信息全部与整体相关。结构特征代表产品结构的结构特性，简单来说，可能只有一级齿轮传动，即一对齿轮啮合结构这样的一种机械结构。在复杂的情况下，它们包括多个机械结构的
第二层并通过组装耦合关系关联基于结构自变量的结构数据模型。

第三层的整体形状特征描述了结构的整体形状，一般结构形状复杂、直观、难以完整地表达。整体形状由几何特征、拓扑特征描述，通过约束关系将几何信息与拓扑信息关联起来，通过约束关系保持几何信息之间的位置和拓扑关系不变，形成结构的整体形状。约束关系可以是简单的关系，例如垂直、平行等。也可以是复杂的代数式。把约束关系几何信息和拓扑信息构筑成一个假想的参数化整体形状，使用时给出具体的值进行实例化，第一层的整体组装特征描述结构在产品中的位置和组装关系。

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