基于知识驱动的机械零件设计系统

蓝彩富

[摘 要] 知识驱动设计方法在机械设计领域的运用日渐广泛。基于知识驱动概念，考虑客户具体需求和零件知识的相容关系，在VB和CAD软件平台下，以开发指定的机械零部件为例，确定知识驱动优化设计的目标方案，最终实现基于知识驱动的产品设计过程建模。

[关 键 词] 知识驱动；零件设计系统；VB；AutoCAD

[中图分类号] TH13 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2016）14-0091-01

一、引言

传统的机械零件设计过程中主要包括以下两方面：（1）根据不同的工作情况，在图表或者机械手册中选择不同的参数值，通过计算得到各种计算指标；（2）在完成参数选择后还需要用

AutoCAD绘制设计结果的示意力或者结构图，绘制工作繁重。

解决这一问题最好的方法就是通过程序语言对大量标准化、规范化的参数计算进行智能控制和知识驱动，并完成相关绘图。

二、系统总体设计方案

（一）系统总体设计思想

建立机械零件设计的知识库，创建机械零件设计的流程图，利用VB事件驱动机制和图形用户界面的开发方法，由使用者输入或选择输入参数，由计算机完成复杂的计算和校核过程，实现机械零件设计的知识化和自动化，适当过滤非法参数，提高程序的错误处理能力。

（二）系统总体方案设计

系统总体设计方案见下图1：

（三）输入已知参数

已知参数为解决实际问题而提供的数据，需要使用者输

入到程序的指定部分。已知参数的输入有以下几种方法：（1）通过文本框输入；（2）通过单选按钮输入；（3）在组合框中选择输入。

（四）参数计算

参数计算是为了计算出未知参数。未知参数是使用者希望通过系统获得的数据。未知参数通过操作按钮等控件的驱动在后台运算，然后显示在前台的文本框中。使用者通过观察数据的变化控制数据的流向，使之向更合理的方向发展。

（五）参数校核

计算出的参数有些在工程上是不可用的，需要检验校核，以得到更合理的值。通过单击校核按钮驱动检验校核程序，使计算出的参数与参数在工程中的实际取值范围比较。合理则通过，不合理则返回，必要时采用询问方式，让使用者根据具体情况确定参数取值。

（六）绘图

机械零件设计最后一步就是要绘出零件图。通过单击绘图按钮驱动绘图程序，使计算机在AutoCAD中画出所需零件图，给使用者节约了更多的时间。而所绘零件图的结构参数是根据前面计算出的结果。

（七）系统结构

基于知识驱动的机械零件设计系统主要是由主界面和设计模块组成，其中以圆柱齿轮传动设计及绘图模块为例。

三、基于知识驱动的V带设计与传统V带设计的区别

（一）传统V带传动的设计方法与步骤

传统的V带传动设计主要包括两个方面：（1）根据不同的工作情况，在图表或机械手册中选择不同的参数值，通过计算得到各种技术指标，并以此为依据选取V带的型号等，这一过程需投入大量的时间和精力；（2）在完成参数选择后还需要用AutoCAD绘制设计结果的示意力或者结构图，绘制工作繁重。

（二）基于知识驱动的V带设计方法与步骤

基于知识驱动的V带传动设计，是在领域知识的指导下，逻辑推理和造型设计并用，抽象思维与形象思维并存，以知识约束驱动产品模型，使设计更具创造性的设计方法。由于得到了领域知识库的支持，设计人员能够快速地设计出既符合工程标准又经过评估和优化的产品。

缺少知识驱动的传统设计方法是先查找相关技术手册进行手工计算、最后完成造型设计。而使用知识驱动模块完成设计过程有两种方案：直接进行造型设计，在造型设计的同时添加自定义知识项或者从知识库中导入相关的知识项，通过知识驱动以获得更为合理的设计参数；从知识库中选择已有的设计实例进行修改以满足新的需要。本设计使用的是第一种方案。

（三）对V带系统的要求

根據V带传动的特点，提出对该模块的要求：能够根据使用者已知条件和参数，确定带轮结构、V带型号、计算出未知参数和绘图。所设计的模块应尽量满足使用的要求，做到方便实用。建立设计流程图。根据设计流程图，将设计的内容进一步划分，以便编写程序。根据各模块的要求编写程序。

四、结论

本项目基于知识驱动概念，考虑到客户具体需求和零件知识的相容关系，以开发指定的机械零部件为例，确定知识驱动优化设计的目标方案，最终实现基于知识驱动的产品设计过程建模。

参考文献：

[1]濮良贵，纪名刚.机械设计.高等教育出版社，2006-08：143-161.

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