卫星型号产品自顶向下多骨架建模方法研究

摘要

现代产品设计通常采用自顶向下的设计方法，以应对日益增长的产品复杂度和设计协同性。现有研究主要致力于一般产品的抽象模型表示，以及通过单骨架模型进行设计意图的表达与传递，着重于装配关系表达和装配序列规划，并且模型的高度抽象使其不具备有效针对性。而单骨架建模方法使得设计意图完全受控于顶层设计规划，形成了单一的设计信息传递路径。数字化设计技术、方法和理念的深入应用从设计信息的表达方式和传递方式上对传统产品的设计过程和建模方法造成了极大的冲击。而诸如卫星型号产品的设计也体现出多设计主体（不同层级零部件设计师）、多设计对象（不同层级零部件）、多设计阶段（总体规划、骨架建模和详细设计）和多设计环境（异构CAD系统及PDM系统）等特点。因此，如何实现多设计对象的设计意图表达、多设计阶段的设计参数传递和多设计环境下的设计模型交互是值得深入探究的。
　　针对上述问题，本文提出了卫星型号产品自顶向下多骨架建模方法，以规范化自顶向下多骨架建模过程、有效支持设计意图的传递和继承、并保障多设计环境下设计模型交换的一致性，从而实现产品设计的并行协同、设计更改的快速传播和信息交互的独立完整。主要包括以下研究内容：
　　（1）构建了产品自顶向下设计的多骨架建模框架，主要表达产品设计对象、多骨架建模过程、信息传递与继承机制等，能够支持多设计主体在多设计阶段、多设计环境下完成设计活动，从而为下一代计算机辅助设计工具能够更好地支持自顶向下多骨架建模提供方法支持。
　　（2）提出了支持自顶向下设计的多骨架建模方法，主要特点为通过分析多级产品结构、多功能骨架以及不同设计意图，构建多层次（产品级、子装配体级和零件级）、多功能（位置骨架、设计骨架和发布骨架）的骨架模型来表达概念设计模型、传递关键设计意图、为详细设计提供设计参照等，从而支持具有多级设计复杂度的自顶向下骨架建模过程。
　　（3）建立了多骨架模型下的参数传递与继承机制，主要通过分析参数传递方式的演化、参数传递结构的优化以及参数传递节点的处理等，提出支持自顶向下多骨架设计的参数传递与继承机制，以及设计更改及变动传播路径和规则，从而有效且高效地保证产品设计意图自顶向下的发布、传递、继承、共享和保护，并能保持一致性、完整性和独立性。
　　将本文的研究成果应用于卫星型号产品的自顶向下设计，表明所提方法框架的可行性和实用性。而本文的研究工作也得到了上海市科技创新行动计划项目（气象卫星型号产品 Top-Down快速协同设计关键技术研究，No.12DZ1125600）和企业委托项目（履带起重机模块型谱规划及Top-Down设计流程规划，上海三一科技有限公司）的支持和帮助，在此谨表谢意。

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第一章 绪论

1. 1 研究背景和意义

1. 2 国内外研究现状

1. 3 研究内容与创新点

1. 4 技术路线

第二章 产品自顶向下设计的多骨架建模框架

2. 1 引言

2. 2 本体建模概述及模型表达

2. 3 自顶向下的产品集成建模

2. 4 本章小结

第三章 产品自顶向下设计的多骨架建模方法

3. 1 引言

3. 2 自顶向下多骨架建模的基本概念

3. 3 自顶向下设计的多骨架建模过程

3. 4 本章小结

第四章 多骨架模型下的参数传递与继承机制

4. 1 引言

4. 2 多骨架模型下的参数传递方式

4. 3 设计参数继承与更改传播机制

4. 4 本章小结

第五章 卫星型号产品自顶向下设计案例分析

5. 1 引言

5. 2 案例背景及需求分析

5. 3 自顶向下多骨架建模

5. 4 参数继承与设计更改

5. 5 本章小结

第六章 总结与展望

6. 1 研究总结

6. 2 研究展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间已发表或录用的论文

攻读硕士学位期间参与的科研项目