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第1章 概论1

1.1产品设计的研究意义1

1.1.1产品制造业的重要地位1

1.1.2产品设计的作用2

1.2农业机械化的重要作用3

1.2.1农业机械化是保障农业发展和食物安全的重要工程措施3

1.2.2农业机械能有效抗御自然灾害5

1.2.3农业机械是持续、合理利用农业资源的重要手段6

1.2.4农业机械有助于防治农业环境污染8

1.3农业机械化的发展现状9

1.3.1农业生产机械化的总类9

1.3.2国外农业装备技术发展的现状与趋势11

1.3.3我国农业装备技术发展的现状与趋势12

1.3.4我国农业装备发展存在的差距与问题13

1.3.5农业机械化面临的新形势和新任务15

1.4产品的总体设计过程16

1.4.1常规的设计过程17

1.4.2产品质量功能展开的设计过程17

1.4.3基于详细分解的设计过程20

1.4.4基于系统工程的产品三段设计过程22

1.5设计的不同类型23

1.5.1原创性设计23

1.5.2适应性设计23

1.5.3变型性设计25

1.6设计理论的研究25

1.6.1 TRIZ的方法26

1.6.2公理化设计28

1.7现代机械的发展方向及现代设计方法29

1.7.1产品广义综合质量的基本内容30

1.7.2现代机械的发展趋向与产品设计方法32

1.7.3几种主要设计方法33

1.8数字化产品开发基础35

1.8.1面向产品创新的数字化产品开发35

1.8.2数字化产品开发39

1.8.3数字化产品开发的特点40

第2章 产品的数字化快速建模技术42

2.1建模技术发展概况42

2.2形体在计算机内的表示43

2.3产品几何造型方法46

2.3.1线框几何模型结构46

2.3.2曲面几何模型结构47

2.3.3实体几何模型结构47

2.3.4特征造型52

2.4参数化设计60

2.4.1参数化设计和数据驱动的理论方法60

2.4.2支持产品全生命周期参数化设计的研究65

2.4.3参数化设计的国际标准66

2.4.4二维参数化技术和三维参数化技术68

2.4.5参数式系统与变数式系统72

2.5特征造型系统基本功能介绍73

2.5.1基于特征的建模方法73

2.5.2特征种类及其生成方法74

5.5.3特征操作84

2.5.4设计变量管理87

2.5.5特征管理88

2.6三维CAD系统的几何核心89

2.6.1ACIS开发平台90

2.6.2 CAS.CADE平台94

2.6.3 Parasolid平台96

2.7联合收割机数字化建模应用实例99

2.7.1纵向轴流联合收割机简介99

2.7.2联合收割机部件及整机数字化建模100

第3章 计算机辅助概念设计105

3.1设计原理构思在概念设计中的作用105

3.2概念设计的内涵106

3.3概念设计策略107

3.4 TRIZ理论109

3.4.1 TRIZ发明问题的技术冲突解决原理109

3.4.2冲突解决矩阵111

3.5农业机械概念设计实例112

3.5.1头脑风暴法应用实例112

3.5.2运用TRIZ创新设计实例112

3.5.3 TRIZ冲突解决矩阵应用实例113

3.6概念设计模型问题116

3.6.1概念设计过程模型116

3.6.2信息表达模型118

3.6.3方案生成120

3.6.4 方案选择121

3.6.5系统开发122

3.7基于功能分解的机械产品概念设计123

3.7.1功能参数124

3.7.2建立概念设计的行为矩阵模型124

3.7.3功能方法树及多方案产生126

3.8存在的问题及发展趋势127

3.8.1存在的主要问题127

3.8.2未来研究方向和重点128

第4章 数字化仿真技术130

4.1数字化仿真概述130

4.1.1仿真的分类130

4.1.2数字化仿真的优点131

4.1.3数字化仿真的基本步骤131

4.2有限元分析技术132

4.2.1有限元法的基本概念132

4.2.2有限元法的基本原理133

4.2.3有限元求解的基本步骤142

4.2.4目前主流的CAE软件143

4.3联合收割机机架的ANSYS分析148

4.3.1 ANSYS主要技术特点148

4.3.2 ANSYS结构分析过程149

4.3.3联合收获机底盘机架结构的动静态特性分析149

4.4虚拟样机技术161

4.4.1虚拟样机技术概述161

4.4.2虚拟样机软件ADAMS及其计算方法162

4.4.3联合收获机切割机构的运动仿真168

4.4.4自走式喷杆喷雾机整机动态仿真171

4.4.5玉米秸秆切割调质刚柔接触仿真181

第5章 基于知识工程的产品数字化设计199

5.1 KBE的基本原理199

5.1.1 KBE的定义与内涵199

5.1.2 KBE的技术体系结构200

5.2 KBE的关键技术200

5.2.1知识系统201

5.2.2知识获取201

5.2.3产品建模和分析技术202

5.3基于KBE的工程设计方法202

5.3.1工程设计知识及其特点203

5.3.2基于知识的表示方法简介204

5.3.3设计知识获取与表达的方法和手段205

5.4基于知识的推理技术206

5.4.1基于规则的推理206

5.4.2基于实例的推理207

5.5实例的存储209

5.5.1常见的计算机存储实例的组织结构209

5.5.2动态存储模型210

5.6实例的检索219

5.6.1常用的检索策略219

5.6.2基于模糊优先比的相似度量221

5.7实例的调整222

5.8实例的保存223

5.9新型纵向轴流联合收获机设计实例223

5.9.1设计实例的分级模型223

5.9.2设计实例的表示223

5.9.3基于设计实例的纵向轴流脱粒部件的实现过程226

5.10集成推理策略226

5.10.1集成推理结构模型227

5.10.2 CNES求解策略227

5.11基于CATIA V5平台的KBE智能化设计228

5.11.1基于CATIA V5的知识工程设计228

5.11.2基于知识工程的螺栓标准件设计实例229

第6章 支持装配的数字化设计235

6.1支持装配的设计概述235

6.2支持装配的设计技术现状237

6.3基于知识的DFA计算机支撑系统结构238

6.4 DFA分析评价240

6.4.1 DFA分析评价的主要方法240

6.4.2评价方法分类241

6.5 DFA的运行模式242

6.6 DFA中的关键技术研究243

6.7基于拆序过程的DFA系统设计与开发245

6.8自顶向下设计247

6.8.1以“顶层基本骨架”为核心的自顶向下设计247

6.8.2自顶向下的装配设计系统研究及实现248

6.9虚拟装配技术252

6.9.1虚拟装配技术的概念252

6.9.2虚拟装配的研究现状与进展254

6.9.3虚拟装配的步骤256

6.9.4虚拟装配应用实例257

6.9.5虚拟装配的发展趋势257

第7章 产品的数字化管理261

7.1产品数据管理技术261

7.1.1产品数据管理的概述261

7.1.2产品数据管理的体系结构263

7.1.3产品数据管理系统的主要功能264

7.2产品全生命周期管理技术266

7.2.1产品全生命周期管理的概述266

7.2.2 PLM的体系结构271

7.2.3 PLM的主流软件介绍274

参考文献278