装配设计是计算机辅助设计的一个重要组成部分,是保证产品设计质量的前提和基础。本文在产品全生命周期的广义装配质量保证背景下,进行了面向机械产品生长型设计的广义装配原理的研究,将以可装配性影响因素、装配质量因素为核心的产品复杂度、产品精度以及制造、装配成本等众多设计因素并行集成于产品的生长型设计过程中,从而实现以装配质量保障为核心的产品生长型设计。 论文的主要内容如下: 综述了国内外装配设计技术以及生长型设计的研究状况并确定本论文的研究目标。详细地分析了目前运用于面向装配的设计的方法和理论,阐述了该领域研究中存在的关键性问题和今后面向装配的设计的研究趋势。指出了在生长型设计中引入广义装配原理的重要性。 给出了以广义装配原理为约束的产品生长型设计理论框架。提出了由产品复杂度理论、功能公差理论以及虚实结合结构设计技术为基本理论构成的广义装配原理的定义及其特点。研究了生长型设计中装配模型的表达,从生长型设计的基本组成单元、产品装配关系模型、零件模型以及公差模型等角度分层次建立了产品模型,为基于装配的产品概念结构生长、公差分配和基于虚实结合技术的产品重构设计奠定了基础。 研究了广义装配原理的理论构成之一——复杂度理论。提出了基于复杂度理论的概念结构生长策略。生长型设计过程可以看作为基于时间序列的设计状态转换过程,在产品从功能域到概念设计方案的生长过程中,根据功能要求采用不同的离散精度,会得到产品的不同进化结果。为得到较为优化的产品结构,本文提出了以功能需求以及复杂度理论为控制因素的设计过程推理策略。由于功能规定了产品的结构及其自动生成的机制,因此,首先研究了功能分解重构的策略以及基于功能的设计规范的生成方法:在此基础上,研究了基于动态复杂度产生产品传动链以及基于静态复杂度实现产品概念结构优化生长的设计策略;同时为在设计过程中便于对产品复杂度进行比较,还提出了以信息熵量化产品复杂度的设计策略,并给出了其算法。