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本文首先提出了本课题研究的背景和意义,探索产品基因工程设计理论,力争实现产品设计的自动化,支持产品创新设计,介绍了生物基因工程以及在非生物领域的应用,综述了概念设计研究的现状和有待解决的问题。 在基础理论方面,从创新设计的角度出发,依据分解重构理论和生物基因工程,提出了机械产品基因工程设计理论。通过与生物生长过程的系统比较,将产品比作生物个体,提出产品基因新概念,揭示了产品基因的控制机理,包括产品基因的“转录”、“翻译”、“逆转录”等表达机制。为支持产品基因工程设计理论,还提出了利用功能表面集对应需求功能基因的功能表面理论、解决功能—结构映射问题的广义定位原理、以及用于产品基因表达的生长型设计方法。 在技术研究方面,提出了支持产品基因工程的关键技术,包括产品基因获取技术、产品基因扩增技术、产品基因重组技术以及产品基因表达技术。在产品基因模型的基础上,从现有产品中获得产品基因,构建产品基因文库,用于获得目的基因。产品基因扩增是指产品基因相关信息的扩展、增广的过程,是产品信息的扩增。产品基因的重组,首先需要得到分离出不良基因的载体基因,以及在产品基因文库中查找到优良的目的基因,然后依据产品基因重组规则实施重组,最后对重组的产品基因进行评价,并转移到产品基因的生长系统中。产品基因的表达技术,是将产品遗传信息体现在产品的结构设计中,从而决定产品的功能特性和结构特点,本文将产品基因的表达过程分为产品基因的转录过程和翻译过程。 在系统开发和应用方面,研制开发了支持产品基因工程设计理论的工具系统PGE-DARFAD,它是基于DARFAD系统,扩展了产品基因获取、产品基因扩增、产品基因库构建、产品基因重组以及产品基因表达等功能模块。本文以虎钳夹具为设计实例,运用产品基因工程设计原理及其关键技术,分析了三种虎钳夹具的设计过程及优缺点,总结出较优的设计方案,分别得到了其概念结构和实体结构,以说明产品基因工程工具系统的设计效果。