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畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)外文資料翻譯
系 別： 機(jī)電信息系
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級(jí)：
姓 名：
學(xué) 號(hào)：
附 件： 1. 原文； 2. 譯文
2013年03月
基于知識(shí)的機(jī)械設(shè)計(jì)獨(dú)立研究
Phyo圍林，西坪，張保元智，陳瑞（機(jī)械工程及自動(dòng)化，北京大學(xué)航空航天學(xué)院，100191北京，中國(guó)）
摘要：大多數(shù)KBE系統(tǒng)的研究應(yīng)用都依賴于一些CAD軟件，使得知識(shí)難以復(fù)用到其他CAD軟件。獨(dú)立的基于知識(shí)的系統(tǒng)是獨(dú)立于CAD軟件；因此可重復(fù)使用的知識(shí)自由。本文介紹了機(jī)械設(shè)計(jì)獨(dú)立的基于知識(shí)的系統(tǒng)。一個(gè)詳細(xì)討論了典型的設(shè)計(jì)提出了設(shè)計(jì)過(guò)程的實(shí)現(xiàn)基于知識(shí)工程的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)的知識(shí)。主要的知識(shí)工程主要是解釋。實(shí)施KBE的作為一個(gè)案例是蝸輪蝸桿減速器的設(shè)計(jì)。通過(guò)減速器的設(shè)計(jì)獨(dú)立的知識(shí)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)?；贙BE系統(tǒng)獨(dú)立工作，使知識(shí)的使用獨(dú)立的CAD軟件，從而提高其便攜性和與協(xié)同異構(gòu)CAD系統(tǒng)的工作。
關(guān)鍵詞：知識(shí)工程；獨(dú)立的知識(shí)庫(kù)；減速器；
1 引言
產(chǎn)品設(shè)計(jì)程序取決于設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)嚴(yán)重。用設(shè)計(jì)師的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，產(chǎn)品制造商可降低產(chǎn)品的成本，生產(chǎn)出高質(zhì)量的產(chǎn)品。設(shè)計(jì)師必須，然而，借鑒如過(guò)去經(jīng)驗(yàn)的工程知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，具體的設(shè)計(jì)規(guī)則和程序。大多數(shù)設(shè)計(jì)師需要得到正確的幾何信息，并找到nongeometric參數(shù)從力學(xué)特征信息這是非常耗時(shí)的手工設(shè)計(jì)手冊(cè)參數(shù)化建模的CAD系統(tǒng)基于幾何關(guān)系部分。部分可以變換不同尺寸容易。然而，非幾何對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的知識(shí)不可能是管理方便的[ 1 ]。一些商業(yè)的CAD系統(tǒng)忽略這個(gè)問(wèn)題。因此，基于知識(shí)的工程（KBE）已經(jīng)提出了滿足工程設(shè)計(jì)要求的方法自去年1980的。KBE的知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)的一個(gè)子集（KBS）這是一個(gè)自旋從人工智能（AI）。KBE方法捕捉和結(jié)構(gòu)的知識(shí)，用定義的工程方法和程序[ 2 ]。典型的基于知識(shí)的系統(tǒng)是基于面向?qū)ο蟮木幊陶Z(yǔ)言和緊一個(gè)幾何建模工具的集成，人工智能，設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)，數(shù)據(jù)庫(kù)等。圖1是典型的KBE設(shè)計(jì)架構(gòu)。
近年來(lái)，CAx應(yīng)用，人工智能KBE技術(shù)已發(fā)展為設(shè)計(jì)和制造系統(tǒng)。李察Curran，WIM J.C.費(fèi)爾哈根，噸H. Van der Laan MJT范托倫納入知識(shí)優(yōu)化設(shè)計(jì)與制造（knomad）方法KBE環(huán)境[ 3 ]的分析利用制造知識(shí)。C.B.查普曼，馬丁關(guān)入欄中描述了基于知識(shí)的工程系統(tǒng)（KBES）擴(kuò)展當(dāng)前的能力汽車白車身（BIW）工程師[ 4 ]。巴勃羅bermell加西亞和IP盛風(fēng)機(jī)應(yīng)用KBE對(duì)風(fēng)的設(shè)計(jì)和制造系統(tǒng)飛機(jī)短艙采用風(fēng)洞試驗(yàn)?zāi)Ｐ秃蜕a(chǎn)規(guī)則和組合面向?qū)ο蟮闹R(shí)表示方法[ 5 ]。大多數(shù)的KBE系統(tǒng)的應(yīng)用前研究人員都依賴于一些CAD軟件，這使得他們很不方便知識(shí)可以重復(fù)使用在其他CAD軟件。獨(dú)立的基于知識(shí)的系統(tǒng)獨(dú)立于CAD軟件知識(shí)；可重復(fù)使用在不同CAD軟件自由UG，CATIA，Solidworks等。
2 知識(shí)建模的2個(gè)目標(biāo)
本研究的目標(biāo)是獲得知識(shí)利用獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的參數(shù)化模型基于知識(shí)的系統(tǒng)。因此，關(guān)系幾何和非幾何屬性之間是知識(shí)框架的基本概念模型。的幾何描述是唯一一個(gè)信息產(chǎn)品的總模型[ 6 ]。圖2是幾何和nongeometric的關(guān)系屬性。在參數(shù)化建模產(chǎn)品，實(shí)體與幾何參數(shù)例如布爾原始，直線或圓弧在一個(gè)線框，或一個(gè)圓角操作。這些參數(shù)控制和發(fā)揮各種幾何屬性，如高度，寬度，長(zhǎng)度，體積和該模型的區(qū)域。他們還控制位置這些實(shí)體模型內(nèi)。
功率，重量，材料，生命，速度比，負(fù)載和工藝是包含在nongeometric屬性，意味著他們的設(shè)計(jì)參數(shù)。幾何和非幾何屬性是相互關(guān)聯(lián)的。例如，節(jié)線速度該蠕蟲(chóng)是VW =πdwnw / 12。幾何性數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)（徑）和非幾何屬性的大眾（節(jié)線速度）是相互依賴。對(duì)KBE模型包含幾何和輸入非幾何屬性，包括設(shè)計(jì)規(guī)格，設(shè)計(jì)實(shí)踐，工程師的專業(yè)知識(shí)，材料性能和結(jié)構(gòu)分析。的關(guān)鍵研究?jī)?nèi)容將是獲得幾何參數(shù)從非幾何參數(shù)。的輸出是知識(shí)模型，滿足客戶要求。
3 知識(shí)獲取和表示知識(shí)獲取是從知識(shí)轉(zhuǎn)型它的存在（被默許或明確的）轉(zhuǎn)換成形式，可以用在一個(gè)以知識(shí)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)。的收集領(lǐng)域知識(shí)的過(guò)程知識(shí)轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)表示：KA包括獲取，收集，分析，建模和驗(yàn)證知識(shí)工程的知識(shí)和知識(shí)管理項(xiàng)目[ 3 ]和涉及打破，分組，構(gòu)建鏈接起來(lái)，和控制知識(shí)。一個(gè)重要的問(wèn)題是如何從一個(gè)專家的知識(shí)提取如何在一個(gè)表示引起的知識(shí)基于知識(shí)的系統(tǒng)。嘉能解決考慮到問(wèn)題的目的和功能所需的信息。KBE系統(tǒng)使用相結(jié)合的“規(guī)則”和“面向?qū)ο蟮闹R(shí)表示為表示方法。圖3是知識(shí)的表示圖研究工作為控制和修改知識(shí)需要收集的各種形式的知識(shí)，包括數(shù)學(xué)公式，規(guī)則，經(jīng)驗(yàn)，參數(shù)化模型，為機(jī)械式和圖設(shè)計(jì)的參數(shù)化模型。知識(shí)對(duì)典型設(shè)計(jì)模式的實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)知識(shí)可以分類如下：
（1）的數(shù)學(xué)公式：在機(jī)械設(shè)計(jì)，有許多領(lǐng)域的數(shù)學(xué)形式知識(shí)。許多設(shè)計(jì)零件尺寸等，材料，強(qiáng)度等需要復(fù)雜的數(shù)學(xué)計(jì)算和推導(dǎo)，得到他們的適當(dāng)?shù)闹?。?shù)學(xué)公式包括表達(dá)式（算術(shù)表式，邏輯表達(dá)式，等等），微分方程積分方程等，用于設(shè)計(jì)部分的傳輸有一定的約束關(guān)系。例如：數(shù)學(xué)公式蝸桿的接觸應(yīng)力是惠普惠普和Nσ=σZ與應(yīng)力循環(huán)方程1 60 L H n =×γ×N×T。
（2）類規(guī)則：知識(shí)驅(qū)動(dòng)模型在知識(shí)工程（KBE）是基于專為捕捉語(yǔ)言工程規(guī)則。如果蝸桿頭等于1，效率的估計(jì)范圍是0.65到0.75；當(dāng)蝸輪頭等于2，效率0.75 ~ 085的范圍內(nèi)；蝸桿頭時(shí)大于2，有效范圍：0.85。如果條件是滿意的，那么結(jié)論部分執(zhí)行。蝸輪蝸桿的階級(jí)統(tǒng)治的樣品表達(dá)如下：
如果（worm_z = 1）{效率=“0.65 ~ 0.75”；}
如果（worm_z = 2）{效率=“0.75 ~ 0.85”；}
如果（worm_z > 2）{效率=“> 0.85”；}
（3）設(shè)計(jì)表：有許多工程標(biāo)準(zhǔn)件的知識(shí)往往存在于表形式，圖4是一個(gè)表模塊的關(guān)系，蝸桿和蝸桿直徑系數(shù)，直徑用于確定產(chǎn)品尺寸的家庭。表中的數(shù)據(jù)是離散的二進(jìn)制映射，可以按照一定的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中的存儲(chǔ)使用腳本語(yǔ)言規(guī)則。這個(gè)腳本語(yǔ)言相關(guān)的語(yǔ)法和語(yǔ)言解釋器解釋的映射表，表示使用形式。
（4）專長(zhǎng)：專長(zhǎng)來(lái)填補(bǔ)所扮演的角色詳細(xì)的階段和知識(shí)之間的差距概念階段，協(xié)助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行決策。例如，專家告訴工作溫度范圍應(yīng)該更有資格，大于95或小于95℃℃。
（5）參數(shù)化模型的參數(shù)化模型文件（如UG。PRT文件）存儲(chǔ)產(chǎn)品的歷史建模，建模過(guò)程包含載體專業(yè)技術(shù)和知識(shí)。參數(shù)化模型提供的知識(shí)建模過(guò)程。因此，幾何模型可以很快改變，可以被看作是一類幾何實(shí)例模型；面向?qū)ο蠓椒捎糜谶@個(gè)知識(shí)的組織和表達(dá)。比如說(shuō)呢，蝸桿的幾何模型的設(shè)計(jì)有幾個(gè)幾何參數(shù)如表1所示。
（6）圖表：圖表是一種常見(jiàn)的工程二維表達(dá)知識(shí)協(xié)調(diào)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)表示的符號(hào)，如在條形圖中的線條，線圖等。因此，知識(shí)是實(shí)現(xiàn)包括各種形式的工程規(guī)則，公式，幾何模型，設(shè)計(jì)表格和圖表建立獨(dú)立的基于知識(shí)的系統(tǒng)。它還介紹了幾何表示包括零件的復(fù)雜性和性能設(shè)計(jì)過(guò)程自動(dòng)化。
4 獨(dú)立的基于知識(shí)的設(shè)計(jì)建筑機(jī)械設(shè)計(jì)工程師總是面臨想要得到正確的幾何問(wèn)題信息，參數(shù)和需要找到nongeometric從力學(xué)特征信息手動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)。信息是困難的口頭交流和正式的設(shè)計(jì)一個(gè)知識(shí)庫(kù)目的。知識(shí)翻譯可以解決這些問(wèn)題。知識(shí)翻譯（KI）是基于知識(shí)的構(gòu)建解釋第（3）得到的參數(shù)化模型平均知識(shí)驅(qū)動(dòng)的參數(shù)化模型。的翻譯原則的知識(shí)結(jié)構(gòu)（KI）是圖5所示。知識(shí)的翻譯可以解析知識(shí)就像電腦文件編譯器分析源代碼文件。例如，在C語(yǔ)言源代碼，用C寫的，但我們可自動(dòng)保存。CPP的格式，然后編譯器可以生成一個(gè)可執(zhí)行文件后編譯。1Ki解決得到幾何參數(shù)結(jié)合機(jī)械工程設(shè)計(jì)參數(shù)和知識(shí)文檔。一些的典型的設(shè)計(jì)參數(shù)為功率，速度，速度和壽命等，知識(shí)文檔包括如果比規(guī)則表達(dá)的部分（2）和工程知識(shí)，幾何參數(shù)是壓力角，基音周期的直徑蝸輪，模塊等。獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)知識(shí)建筑分為三層，如圖所示圖6。核心層主要造型層系統(tǒng)和鏈接的用戶層和幾何模型層。知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)存儲(chǔ)在知識(shí)庫(kù)的形式知識(shí)文件和數(shù)據(jù)庫(kù)文件。知識(shí)庫(kù)的知識(shí)經(jīng)營(yíng)飼料知識(shí)管理模塊。知識(shí)推理模塊獲取非幾何值參數(shù)從用戶層和給出的值幾何參數(shù)根據(jù)知識(shí)存儲(chǔ)在知識(shí)庫(kù)。CAD支持模塊使用模擬功能的CAD軟件根據(jù)輸出值與它溝通從核心層的幾何參數(shù)。然后幾何建模層更新CAD模型。
5 案例研究選擇在這個(gè)案例KBE技術(shù)的實(shí)現(xiàn)是一個(gè)蝸輪蝸桿減速器。完整的產(chǎn)品裝配包括功能，如蝸輪，蝸桿軸等的實(shí)施工具用于這個(gè)項(xiàng)目UG/Open API和C + +開(kāi)發(fā)系統(tǒng)用戶界面，MFC和微軟的訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)。建模和裝配的實(shí)現(xiàn)UGNX平臺(tái)3。當(dāng)點(diǎn)擊“文件>執(zhí)行> NX Open”選擇指定的路徑的DLL文件，用戶界面。會(huì)彈出如圖7所示，輸入設(shè)計(jì)參數(shù)，獨(dú)立的基于知識(shí)的系統(tǒng)將自動(dòng)執(zhí)行的設(shè)計(jì)過(guò)程減速器與基于幾何方法通過(guò)確定速度為基礎(chǔ)的方法的過(guò)程中，權(quán)力與生活。表2和表3輸入設(shè)計(jì)輸出參數(shù)和幾何參數(shù)典型的設(shè)計(jì)。圖8是獨(dú)立的過(guò)程減速器設(shè)計(jì)的知識(shí)基礎(chǔ)。
6 結(jié)論
大多數(shù)的KBE系統(tǒng)依賴于一些CAD軟件使得知識(shí)重用難以實(shí)現(xiàn)。本文提出了獨(dú)立基于知識(shí)的系統(tǒng)，以避免這一缺點(diǎn)。在解釋知識(shí)驅(qū)動(dòng)的原理工程，設(shè)計(jì)獨(dú)立的知識(shí)構(gòu)造體系。最終，獨(dú)立實(shí)現(xiàn)了基于知識(shí)的減速器設(shè)計(jì)系統(tǒng)?；讵?dú)立的知識(shí)系統(tǒng)的應(yīng)用改變了KBE系統(tǒng)依賴CAD軟件，提高了便攜性和可肥沃的異構(gòu)協(xié)同工作CAD系統(tǒng)。