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摘要 机械传动系统方案设计c a d 专家系统的研究 研究生：陈义军指导教师：吴克坚教授 东南人学机械工程系 作为机械系统研究重点的传动系统的设计对产品水平、性能、成本及竞争力具有重大的影响，机械传 动是传动系统采用较多的一种类型，能自动化设计、缩短设计周期、降低设计成本、提高设计质量的c a d 技术以数值计算为基础，而基于知识的专家系统技术，以运用人类专家的经验知识、启发性知识为目的， 为计算机实现推理的智能行为提供了有力手段，因此本课题针对机械传动系统方案设计将专家系统与机械 c a d 系统融为一体，建立了智能化的机械传动系统方案设计c a d 专家系统m t s s d c a d e s ( m e c h a n i c a lt r a n s m i s s i o ns y s t e ms c h e m ed e s i g nc a de x p e r ts y s t e m ) 。 本文分析了机械传动系统方案设计的基本理论，研究了专家系统开发的过程和设计结构，针对m t s 设计的设计数据、设计模型和决策的模糊性，利用v i s u a lb a s i c 、a c c e s s 等语言开发了面向对象模糊专家系 统m t s s d - - c a d e s ，把系统划分为六个模块，采用面向对象的知识表示等方法构建了知识库，对传动结 构功能元进行编码建立机构解表，建立了正向推理机制的推理机。对涉及数据图表使用编程或建数据库的 处理方法。构建了a c c e s s 数据库，并研究数据库的管理方法。研究了基于v b 的a u t o c a d 二次开发技术， 和基于v b 的p r o e n g i n e e r 零件参数化建模二次开发技术。对推理出的可行方案先输出机构运动简图， 经三级模糊综合评判和非对称模糊优化设计后，对最优的方案用p r o e n g i n e e r 进行虚拟设计，绘山三维 m t s 零件的实体造型和m t s 装配图。 应用m t s s d c a d e s 对具体实例加以分析测试，证明了此系统的有效性。 关键词：机械传动系统方案设计 专家系统c a d a b s t r a c t r e s e a r c ho nm e c h a n i c a lt r a n s m i s s i o ns y s t e ms c h e m ed e s i g nc a d e x p e r ts y s t e m m a s t e rc a n d i d a t e ：c h e ny u u n s u p e r v i s o r ：p r o f w uk e j i a n m e c h a n i c a le n g i n e e r i n gd e p a r t m e n ts o u t h e a s tu n i v e r s i t y y r a n s m i s s i o ns y s t e md e s i g ni si m p o r t a n tf o rm e c h a n i c a ls y s t e mm s e a r c h ，i th a sg r e a te f f e c to nt h el e v e lo f p r o d u c t i o n ，p e r f o r m s ，c o s ta n dc o m p e t i t i v ep o w e ro f p r o d u c t s m e c h a n i c a lt r a n s m i s s i o ns y s t e mi sw i d e l ya d o p t e d i nm e c h a n i c a ls y s t e m b a s e do nn u m e r i c a lc a l c u l a t e ，c a dc a na u t o m a t i o nd e s i g n ，s h o r t e nc y c l eo f d e s i g n ，r e d u c e d e s i g nc o s t s ，i m p r o v et h eq u a l i t yo fd e s i g n ，a n db a s e do nk n o w l e d g e ，e x p e r ts y s t e ma p p l ye x p e r i e n c ek n o w l e d g e a n di l l u m i n a t ek n o w l e d g eo fh u m a ne x p e r tf o rp u r p o s e ，p r o v i d em e a n st oc o m p u t e rt oa c h i e v e i n t e l l i g e n t b e h a v i o ri n f e r e n c e s o ，i nt h i sp a p e r ，e x p e r ts y s t e ma n dm e c h a n i c a lc a da r ec o m b i n e d ，a ni n t e l l i g e n t m e c h a n i c a lt r a n s m i s s i o ns y s t e ms c h e m ed e s i g nc a d e x p e r ts y s t e r m m t s s d c a d e si se s t a b l i s h e d t h ef u n d a m e n t a lr u l e so fm e c h a n i c a lt r a n s m i s s i o ns y s t e ms c h e m ed e s i g ni sa n a l y z e d ，t h ed e v e l o pp r o c e s s a n dd e s i g ns t r u c t u r eo fe x p e r ts y s t e ma r es t u d i e d a p p l y i n gv i s u a lb a s i c ，a c c e s sa n ds oo ns o f t w a r et od e v e l o p o b j e c to r i e n t e df u z z ye x p e r ts y s t e mm t s s d c a d e sf o rt h ef u z z yo fd e s i g nd a t a , d e s i g nm o d e la n d d e c i s i o n o fm e c h a n i c a jt r a n s m i s s i o ns y s t e r ns c h e m ed e s i g n t h es y s t e r ni sd i v i d a di n t os i xp a r t s k n o w l e d g eb a s ej s e s t a b l i s h e db ya p p l y i n go b j e c to r i e n t e da n ds oo nk n o w l e d g ee x p r e s sm e t l l o d ，m e c h a n i s mg r a p hi sb u i l tb y t r a n s m i s s i o nm e c h a n i s mf i m c t i o n a le l e m e n t f o r w a r dd i r e c t i o nm a s o n i n ge x l ) o s i t o ri sb u i l d p m g r a mi se d i ta n d d a t ab a s ei sb u i l dt od e a lw i t hd a t aa n dc h a r ti n v o l v e dd e s i g n a c c e s sd a t ab a s ei se s t a b l i s h e da n dt h ew a yt o m a n a g ei ti ss t u d i e d t h ew a y so fu s i n gv bf o ra u m c a da n dp r o e n g i n e e r sp a r tp a r a m e t e r i z eb u i l dm o d e l r e e x p l o i ti sd i s c u s s e d f i r s tt h em e c h a n i s mm o v e m e n td i a g r a mo f t h er e a s o n i n gs c h e m ei se x p o r t e d ，e v a l u a t e db y at h r e e l e v e lf u z z ys y n t h e t i c a l l ye v a l u a t i o nm o d e lt os c h e m e sa n do p t i m i z e db yn os y m m e t r yf u z z yo p t i m i z a t i o n d e s i g n t h eb e s ti sf o u n d a p p l y i n gp r o e n g i n e e rf i c t i t i o u sd e s i g nt h eb e s ts c h e m e ，t h et h r e e d i m e n s i o n a l m e c h a n i c a lt r a n s m i s s i o ns y s t e mp a r tm o d e la n ds y s t e m sa s s e m b l yd r a w i n gi sd r a w n b ya n a l y z e da n dt e s tap r a c t i c a le x a m p l e i ts h o w e dt h a tm t s s d c a d e s i sv e r ye f f e c t i v e k e yw o r d s ：m e c h a n i c a lt r a n s m i s s i o ns y s t e m s c h e m ed e s i g n e x p e r ts y s t e m c a d 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过 的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并 表示了谢意。 研究生签名：l 曼宝翌 日期： 弘d ，) f 厂 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的 复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内 容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可 以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权东南大学研 究生院办理。 研究生签名：耻导师签名： 弛日期： 第一章引言 1 1 概述 1 1 1 课题背景 第一章引言 随着科学和技术的飞速发展，瓤的领域的不断开辟，新技术不断涌现，经济和国民生活水平的不断提 高，人们对产晶的耍求也越来越高。这使企业间的竞争日益激烈，而且这种竞争己成为世界范围内的技术 水半与经济实力的全面竞争。现代产鼎为了适应市场激烈竞争的需要，在竞争中立_ f 不败之地，产品设计 必须提高设计质量和缩短设计周期。这就要求设计人员不仅有丰富的专业知识，还要掌握先进的设计理论、 设计方法和设计手段及工具，科学地进行设计，才能设计出符台时代要求的新产品。因此，计算机辅助机 械设计成为当今机械设计的必须。 现代机器种类繁多，结构也愈来愈复杂，但从实现机器功能的需要来看，机器通常由控制系统、信息 测量和处理系统、动力系统、传动系统和执行系统等组成。不管现代机器如何先进，机器与其它装置的主 要不同点是产牛确定的机械运动，完成有用的工作过程。冈此，实现机械运动的传动和执行系统是机械的 核心，因而一般情况下，机械系统研究的重点也是传动和执行系统。机器的工作性能、可靠性、重量和成 本，在很大程度上取决于传动装置的好坏。传动系统方案设计是产品设计中的一个重要阶段将决定产品 性能、成本，关系到产品水平及竞争力。 机械设计是据使用要求确定产品应该具备的功能，构想出产品的工作原理、运动方式、力和能量的传 递、结构形状以及所崩材料等事项，并转化为具体的描述如图纸和设计文件等的创造性的劳动，设刊的本 质是创新。 机械传动系统设计应从两个方面八手：一方面要对设计过程进行再认识，建立适宜的设计理论和有效 的设计过程模型；另一方面，在一定的设计理论和方法的指导下，剥设计知识、设计过程知识进行有效的 分类整理、特征提取、信息建模，并通过合理的人机协调策略，建立计算机辅助设计体系。 现代设计方法把机械设计过程分为四个阶段；明确没计任务俨品规划) 、原理方案设计、技术设计、 施工设计。机械传动系统设计的重点拒原珲方案设计阶段，再兼顾其它。全过程中，就是要考虑各种模型， 不断进行综台分析的过程，即反复创造模型和评价模型的过程。主要活功有两类：一类是数值计算、绘图 工作，一类是符号推理型工作，主要是方案设计工作。机械设计的自g 造件主要体现在方案设计中，只有依 靠思维和推理，综合运用许多学科的专j 、】知识和丰富的实践经验，才能得到合理的设讣。 c a d 技术以数值计算为基础，而基于知识的专家系统技术，以运用人类专家的经验知识、启发性知识 为目的，为计算机实现推理的智能行为提供了有力手段，将专家系统与机械c a d 系统融为一体，建立智 能化的c a d 专家系统，是机械c a d 的发展趋势。因此，本课题针对机械传动系统的方案设计进行c a d 专家系统的研究。 1 1 2 传动系统作用 传动系统( 装置) 是指将动力( 原动) 机产生的机械能传送到工作( 执行) 机构上去的中间装置。以传 递动力为主的传动称为动力传动，以传递运动为主的( 例如控制传动) 传动为运动传动，后者蹭传动精度 有高的要求。如果动力机的输出速度、转矩和运动形式与工作机的输入速度、转矩和运动形式完仝一致， 则传动简化为一个联轴器或离合器。传动的任务是实现下列各项巾的某些项： 1 把动力机输出的速度降低或增高咀适合执行部分的需要。 东南人学硕士学位论文 2 用动力机调速不经济或不可能时采用变速传动来满足执行部分经常变速的要求。 3 把动力机输出的转矩，变换为执行部分所需要的转矩或力。 4 把动力机输山的等速旋转运动，转变为执行部分所需要的运动形式、规律。 5 实现由一个或多个动力机驱动若干个相同或不相同的执行机构。 6 由于受机体外形、尺寸的限制，或为了安全和操作方便，执行机构不宜与动力机直联时。 传动系统比较常用的是机械传动系统。机械传动系统的主要作用是传递动力和运动( 减速、增遮、变速 和换向) 或变换运动方式。 1 2c a d 技术简述 1 2 1c a d 技术的发展 冈为机械设计是一个“设计一评价一再设计”的反复迭代、不断优化过程，在人工设计情形下设计周 期长，因此，能自动化设计、缩短设计周期、降低设计成本、提高设计质量的计算机辅助设计的发展成为 迫切需要。 计算机辅助设计( c o m p u t e ra i d e dd e s i g n ，c a d ) 是一种用计算机硬、软件系统辅助人们对产品或过程 进行设计的方法和技术，包括设计、绘图、工程分析、文档制作等设计活动，是一种新的设计方法，也是 - - f q 多学科综合戍用的新技术。c a d 采用计算机工具完成设计的全过程，包括概念设计、初步设计( 或称 总体设计) 和详细设计。在设计过程中，c a d 将计算机海量数据存储和高速数据处理能力与人的创造性思 维和综合分析能力有机地结合起来，充分发挥了各自的特跃。 过去5 0 多年，c a d 技术经历了百个主要发展时期： ( 1 ) 2 0 世纪5 0 年代，交互式计算机图形学的初始研究与应用计算机对工程产品设计的分析计算。 ( 2 ) 2 0 世纪6 0 年代，交互式计算机图形学发展的重要时期。 ( 3 ) 2 0 世纪7 0 年代，c a d 单元技术的发展和主要集中在计算机绘图和有限元分析的应用阶段，集 成性差。 ( 4 ) 2 0 世纪8 0 年代，超级微型机和3 2 位字长的工程工作站迅速占领市场，二维绘图发展为三维建 模，实现了c a d c a e c a m 的集成。 ( 5 ) 2 0 世纪9 0 年代，随着各种先进设计理论和先进制造模式的发展和高档微机、操作系统、编程软 件和因特网的迅速发展，c a d 正向集成化、网络化、智能化、标准化方向发展。 1 2 2c a d 系统的基本组成 c a d 系统的基本组成由五个部分：计算机主机、外存储器、图彤输入设备、图形输出设备和网络设备。 其配置形式有四种：2 0 世纪7 0 年代的主机终端形式；8 0 年代的分布式台式计算机形式；9 0 年代的客户 服务器( c s ) 形式；9 0 年代后期的浏览器服务器形式。 c a d 软件：比较著名的有美国a u t o d e s k 公司的a u l o c a d 、m d t ，p t c 公司的p r o e n g i n e e r 、c a d d s ， e d s 公司的u g 、1 - d e a sm a s t e r ，u n i g m p h i c ss o l u t i o n s 公司的s o l i de d g e ，t h e o r e m 公司的s o l i d w o r k s ， 法国d a s s a u l t 公司的c a i t a ，德国s l r a s s l e 公司的o b j e c t d ，中国北京清华英泰信息技术中心的t i g e m s 、 t i o p e n c a d 、t i m d s ，红地技术有限公司的金银花系列中m d a 9 9 ，北京北航海尔软件有限公司c a x a 电 子图板、c a x a 三维电子图板，开目集成技术公司的开目c a d ，凯思【尊宏计算机应用t 程公司的p i c a d ， 华中软件公司i n t e c a d ，大恒公司h m c a d ，清华京渝天河公司的p c c a d ，能进行二维设计绘图，三维 特征建模，有的还能进行有限元分析。 2 第一章引言 1 2 3c a d 技术在我国应用情况分析 我国制造业当前应用c a d 技术的情况大致分为以下四种应用层次： ( 1 ) 基于计算机绘图、产品三维几何造型的应用层次，基本届了二“甩网板”层次，特点是：提高了绘 图效率，部分产品设计采用了参数化、系列化、模块化的方法，缩短了开发周期；采用了装配仿真等手段， 从一定程度上提高了产品的设计质量。 ( 2 ) 基于计算机辅助工程分析( c a e ) 进行产品性能设计的应用层次，特点是：利用有限元分析、优化 设计及其他工程分析工具使形状结构设计与工程分析技术相结合，有效地提高了产品的设计质量。 ( 3 ) 基于产品数据管理( p d m ) 的c a d 应用层次，特点是：基本实现了部门级的文档管理、产品结构 管理与工作流程管理，但与企业资源规划( e r p ) 系统的集成与信息共享尚不完善，理想的产品配置还雉以 达到。 ( 4 ) 基丁- 企业信息化平台的c a d 应用层次，特点足：实现了c a d c a e c a p p 等的c a x 集成，还实 现了c a x p d m e r p 的集成，达到了全企业，甚至企业问的信息交换与共享，是c a d 技术的深化应用。 尽管我国c a d 技术应用所获成就巨大，但与发达国家相比差距仍旧较大，如美国1 9 9 0 年制造业已做 到“三个三”，即产品生命周期三年，产品制造周期三个月，产品设计周期三周，而我国2 0 0 0 年，主导产 品的生命周期约为1 0 5 年，开发周期1 8 个月。因此，针对我国c a d 技术的应用的不平衡与发展不够，迫 切需要向广度和深度扩展。 1 3 专家系统简述 1 3 1 专家系统的发展 1 9 4 6 年屯子计算机问世后，运用计算机模拟人类智能的各个方面问题的新型学科人t 智能 ( a r t i f i c i a li n t e l l i g e n c e ，a i ) 诞生，这是一门在计算机科学、控制论、信息论、神经生理学、心理学、哲学、 语言学等多种学科相互渗透的基础上发展起来的新兴边缘学科，其发展初期主要致力于探索智能科学的基 本原理和基本策略，寻找人类思维的普遍规律，研究推理方法和问题求解的模型，末获完全成功。后来， 人类智能研究投入各专门领域，所获成就令人瞩目。 1 9 6 5 年，s t a n o f o r d 大学的e a f e i g e n b a u m 教授与遗传学教授j , l e d e n b e r g 开始化学数据推断分子假说 的d e n d r a l 系统的研究，于1 9 6 8 年基本完成d e n d r a l 系统，其知识非常渊博有效，在从分子式及其 质谱数据推断分子结构的能力方面达到了专家水平，被广泛运用。d e n d r a l 系统的问世标志a i 研究的 崭新运用领域专家系统的诞生。 传统的专家系统与面向对象、神经网络以及模糊技术相融和，将是专家系统技术发展的总趋势。 新一代专家系统有：分布式专家系统、协同式专家系统、深层专家系统、模糊专家系统、神经网络专 家系统、多媒体专家系统、事务处理专家系统。本课题建立的是面向对象模糊专家系统。 1 3 2 专家系统的优点、组成和分类 专家系统( e x p e r ts y s t e m ，e s ) 是一种基于知识的智能系统，具有在专家级水平上丁作的知识、经验和 能力，是一个计算机程序，能对那些需要专家知识才能解决的应用问题提供专家水平的解答。 专家系统研究开发在实际运用中的优越性： ( 1 ) 专家系统能高效率、低消耗、准确无误、周密全面、迅速、不知疲倦地工作。 东南大学硕_ 上学位论文 ( 2 ) 专家系统在解决实际问题时不受周围环境的影响。 ( 3 ) 专家系统可使人类专家的经验永久保留并广为推广。 ( 4 ) 专家系统汇集众多专家的知识、经验和合作解决问题的能力，为单一人类专家所不能及。 ( 5 ) 具有透明性，能以可理解的方式解释推理过程。 ( 6 ) 具有自学习能力，可总结规律，不断扩充和完善系统自身。 专家系统是以专家经验性知识为基础建立的，以知识库和推理机为中心的智能软件系统结构可表示 为：知识+ 推理= 系统。 通常，一个以规则为基础以问题求解为中心的专家系统主要包括f 述五个组成部分： 0 知识库( k n o w l l e d g eb a s e ，k b ) o 推理机( i n f e r e n c ee n g i n e ，r e ) 或推理( 控制) 机制 。综合数据库( d a t eb a s e ，d b ) o 人一机界面( m m a - m a c h i n ei n t e r f a c e ) o 知识获取( k n o w l e d g ea c q u i s i t i o n ) 专家系统类型按用途分类有：预测型、解释型、设计型、诊断型、规划型、控制型、监视型、调试型、 修理型、教学型、翻译型、指挥决策型、管理型等。本课题研究的属于设计型专家系统。 1 4 机械传动系统方案设计的研究方法 1 4 1 机械系统方案设计方法 机械系统方案设计的研究中，国内外专家提出的设计方法有：1 系统化设计方法( 包括设计元素法、 图形建模法、“构思”一“设计”法、矩阵设计法、键合图法等) ：2 结构模块化设计方法：3 基于产品特 征知识的设计法( 包括编码法、知识的混合型表达、利用基于知识的开发工具、设计目录法等) ；4 智能化 设计方法。基于以上设计方法，设计人员提出了相应的机械系统方案设计模型，如集实例推理与结构推理 为一体的方案设计模型、基于设计目录的方案设计模型、基于功能键图的方案设计模型、基于类比推理的 方案设计模型、基于遗传算法的方案设计模型等。这些都可用于机械传动系统方案设计。 1 4 2 系统化设计法 广 分析 明确任务 卜h 一黑箱法 总功能 卜- 一功能树 功能元 卜1 功能元解 决策最佳功能原理方案 【。j 4 创造性方法 解法目录 形态学矩阵 评价法 f b b啪 骀_上骱 第一章g i 言 图1 1 功能分析法的步骤利方法 原理方案设计实质上是产品功能原理设计，常采用系统化设计法。系统化设计法是把设计对象看作一 个完整的技术系统，然后用系统工程法对系统各要素进行分析与综合，使系统内部协调一致，并使系统与 环境相互协调一致，以获整体最优解。其具体方法是功能分析法，用从抽象到具体的发散的思维方法，以 “功能一原理一结构”框架为模型，将系统总功能分解为分功能一功能元，通过计算机求得各分功能的多 个可能解，组合功能元的解，进而得到多种系统的原理方案，通过评价求得较为理想的最佳原理方案。 本文将综合采用系统化、结构模块化和基于功能目录编码的方案设计智能研究。本文将对机械传动系 统进行设计。传动还可以采用液压等形式，亦可据此设计方法再加以研究。 1 5 课题研究内容 1 5 1m t s s d - - c a d e s 研究的意义 进行机械传动系统的方案设计c a d 专家系统( m e c h a n i c a lt r a n s m i s s i o ns y s t e ms c h e m ed e s i g nc a d e x p e r ts y s t e m ，简称m t s s d - - c a d e s ) 研究的重要意义： ( 1 ) 设计的创新性 据c a d 专家系统设计思想，采用系统化设计方法，把实现机器传动功能和进行功能分解作为设计出 发点，由于功能的抽象化和功能分解的多样化，将会大大有利于机械的创新，不拘泥俗套。将机器所要实 现的传动功能加以抽象化，可以开拓设计者的思路，采用多种工作原理实现，有利于机器的创新。功能分 解和功能结构的多样性，可使实现机器传动功能的方案多种多样，设计者可从中寻求符合要求的综合最优 方案。 ( 2 ) 设计的全面性 考虑产品生命周期全过程，满足市场需求，实现方案综合最优化，利用模糊数学解决设计数学问题， 并作虚拟设计，实现产品的经济性和先进性等，大火提高产品设计水平和质量。 ( 3 ) 设计的系统性 强调机器传动系统是由各部分组成的相互联系相互作用的整体，并且考虑人一机一环境的r 义系统， 使机器的效能得到充分发挥。 ( 4 ) 设计的综合最优化 机械传动系统的各个组成部分不能离开整体来研究，各个组成部分的作用不能脱离整体的协调来考 虑。在一个传动系统中，即是每个组成部分并不都很完善，但通过一定方法协调、综合可成为具有电好功 能的系统：而协调不好，即使各个部分都很好，系统的性能也不会很好。系统的综合最优化就是在机械传 动系统的设计中寻求整体最优、全局最优。本课题矽f 究中，这是通过采用模糊数学方法得出综合最优的机 械传动系统的方案的。 图1 2 机械传动系统方案系统化设计流程图 5 东南大学硕十学位论文 1 5 2m t s s d - - c a d e s 研究的内容 一对机械传动系统( 以下简称m t s ) 设计确定系统总功能，进行功能分解，确定m t s s d - - c a d e s 所需开 发的功能模块，确定系统内部的结构组成。 二对设计所需知识确定表示方法，采用面向对象的程序设计方法建立m t s 知识库；建立m t s 方案推理 机制。 三对m t s 综合评价和优化设计模块运用模糊数学进行设计。 四利用m i c r 6 s o f f a c c e s s 建立数据库。 五人机接口部分作输出界面设计、数据图表输入与m t s 的c a d 二维和三维图形绘制和输出的处理。 1 6 开发工具 m t s s d - - c a d e s 使用v i s u a b a s i c6 0 进行开发。v i s u a lb a s i c 是由b a s i c 发展而来的第四代语言，是 一种可视化的、面向对象的、采用事件驱动方式的结构化高级程序设计语言。它具有高效率、简单易学及 功能强大的特点。v i s u a l b a s i c 的程序语言简洁、便捷，利用其事件驱动的编程机制，新颖易用的可视化设 计工具，“所见即所得”功能，提供大量的界面构件库，并使用w i n d o w s 应用程序接口( a p 0 函数，采用动 态链接库( d l l ) 、动态数据交换( d d e ) 、对象的链接与嵌入( o l e ) 以及开放式数据序访i h ( o d b 0 等技术，其 【可视化数据管理器】能帮坳用户构造多种类型的数据库，可以高效、快速地编制小w i n d o w s 环境卜功能 强大、图形界面丰富的应用软件系统。 m t s s d c a d e s 数据库和知识库的构建采用m i c r o s o f t a c c e s s 软件。在众多的数据库软件中，o r a c l e 和s y b a s e 主要用于大型数据库应用系统，而d b a s e 、f o x b a s e 、f o x p r o 以及a c c e s s 主要用于中小犁数据库 应用系统。相对其它数据库软件，a c c e s s 数据库软件开发的时间比较晚，但它现已成为最通片j 的数据库软 件。 a c c e s s 数据库软什与数据库其它程序( 如f o x p r o 、o r a c l e 和d b a s e 等) 一样，是一个数据库管理系统 ( d b m s l 。它是一种关系数据库管理系统( r d b m s ) ，为用户提供了一个数据库管理的工具集和应用程序 的开发环境。可以利用表存贮相应的信息，为每一种类型的信息刨建一个表，可据需要定义各个表之间的 关系，从而将各个表中相关的数据有机地联系在一起，可创建查询来检索符合用户指定条件的数据，可利 用查询来更新或删除多条记录，并对数据执行各种计算，允许构造戍用程序来归档和存贮数据，并能使其 很容易地用多种方式进行筛选、分类和查询数据，同时，用户可通过显示在屏幕上的窗体来查看a c c e s s 的数据，也可在打印出的报表中看到它们。 特点：具有及时的帮助主题、真正的关系数据库功能系统、方便的向导、强人的d d e ( 动态数据交换) 和o l e ( 对象链接和嵌入) 、精美的窗体和报表，可多重表格的查询，有内部函数、不需编程的宏、妖入 模块，可与i n t e r n e t 连接。 m t s s d - - c a d e s 图形设计使用a u t o c a d 和p r o ，e n g i n e e r 。m t s s d - - c a d e s 中a u t o c a d 主要用 于基于v b 的二维图形设计与绘图，p r o e n g i n e e r 是由设计至生产的机械自动化软件，特征参数化建模 的实体造型系统，并具有单一数据库功能，包括三维实体造型、装配模拟、加工仿真、n c 自动编程、有 限元分析等常规功能模块和各种专业模块。因此，在m t s s d - - c a d e s 中，用米对选出的最优方案的零件 建模、装配完成三维虚拟造型。 6 第二章m t s s d - - c a d e s 的总体设计 第二章m t s s d - - c a d e s 的总体设计 2 1m t s 组成、类型和传动的特性与参数 2 1 1m t s 的组成 传动系统由各种传动元件或装置、轴及轴系部件( 轴承、联轴器) 、离合器、制动、止动、换向和蓄 能( 如飞轮) 等元件组成。 2 1 2 机械传动常用类型 1 按工作原理分类 机械传动 r 摩擦轮传动 r 直接接触l 摩擦式无级变速器 摩擦传动 r 带传动 。有中间挠性件 带式无级变速器 。绳传动 ，普通齿轮传动 l 非圆齿轮传动 j 不完全齿轮传动 r 直接接触l 行星齿轮传动 l 蜗杆传动 啮合传动_ 、螺旋传动 j广链传动 、有中间挠性件 链式无级变速器 。同步带传动 r 凸轮机构 r 直接接触 3 0 时，常设计成 两级以上的传动。 各类二级减速器分配传动比的初步选定： 二级展开式圆柱齿轮减速器1 2 = ( 1 3 日1 5 ) ：高速级齿轮传动比，乞低速级齿轮传动比 二级同轴式圆柱齿轮减速器= f 2z i i ：总传动比 圆锥一圆柱齿轮减速器z 0 2 5 i 且3：圆锥齿轮传动比 蜗杆一齿轮减速器 f 2a ( o 0 3 目o 0 6 ) if 2 齿轮传动比 齿轮一蜗杆减速器i l = 2 日2 5：齿轮传动比 东南大学硕士学位论文 二级蜗杆减速器j 。z 实际传动比要由传动件最终确定的参数( 如齿轮齿数、带轮直径等) 准确计算，工作机的实际传动 比在传动件设计计算完成后进行核算，如不在允许误差范围内，则应重新调整传动件参数甚至重新分配 传动比。设计要求来规定转速( 或速度) 的允许误差时，卜一般允许在( 3 日5 ) 范围内变化。 7 保证机器安全运转。工作环境恶劣、粉尘较多时，尽量采用闭式传动，以延长传动零件寿命。 工作环境温度较高或易燃易爆场合，不宜采用带传动等。 8 考虑经济性要求。 9 机、电、液、气传动机构结合与机电一体化。 2 2 4 定传动比传动的选择 首先考虑能否实现所传递的功率及其运转速度。当功率 n 。l 时1 4 , o 7 吃伸+ 式中，”一轴系的工作转速；心l 、盯女一轴系的第l 、k 阶临界转速。 1 4 第二章n i t s s d - - c a d e s 的总体设计 2 4m t s s d - - c a d e s 的开发设计 一般而言，一个专家系统的开发过程如下： 选题 与明 确任 务 系统 需求 分析 知识 获取 与概 念化 知识 的形 式化 表示 系 统 设 计 编程 与调 试 测试 与评 价 图2 1 专家系统醍计与实现的一般过程 本研究课题基于此开发过程，结合课题自身特点，得以下m t s s d - - c a d e s 开发过程。 2 4 1 选题与明确任务 系统 维护 与完 善 本系统对m t s 的研究，因为限于篇幅和研究时间，重点只能在于对比较常见的采用机械传动原理 的单流串联的机构组成进行酬究，但本专家系统模块中的可扩展性强，可很方便地对其内容作进一步的 丰富和完善。 1 1m t s 方案的初步选择 ( 】1 确定工作要求及已知条件。 ( 2 1 确定m t s 输出运动形式并计算传动比。 ( 3 1 先在知识库叶i 进行选择所肓由一个执行机构能完成要求的单级传动机构或一个组台机构。 ( 4 ) 传动比大的，再在知识库中选择所有由多个执行机构能完成要求的多级传动机构或多级传动机 构+ 组合机构。 2 1m i s 初选方案的三级模糊综台评判 ( 1 ) 建立因素集、评价集及权重集。 ( 2 ) 确定权重、隶属度及各因素的等级评判矩阵。 f 3 、初选方案经三级模糊综合评判选出最优方案。 3 ) m t s 优选方案机构的模糊优化设计 ( 1 ) 据不同机构及组合，确定设计变量，约束条件及日标函数。 ( 2 ) 寻求一晟优水平截集， 将模糊优化问题转化为普通优化问题，求得系统机构最优解。 4 ) 图形输山 将评价最优且经优化设计后的方案，绘出传动简| 墨| ，传动机构进干_ 虚拟设计绘出传动方案的三维吲 形。