第二章BM结构快速建模
第二章结构快速建模
如在前面章节所述，在Autodesk? Revit?系列软件里，项目是包含设计信息的数据库——信息化的建筑模型。项目包含设计过程中的全部数据信息，从几何模型到最后的施工图数据，这些信息包括结构模型中用到的所有的构件、项目视图及最后的施工图等。通过共享一个数据源，结构中一处更新，与之相关的各处（平面、立面、剖面，明细表等）同步更新。
在进行结构建模时，用户可以在项目里添加所需要的视图，如剖面视图、平面视图、立面视图等。当在某一视图下修改结构模型时，其余视图将随之更新。也即，3D视图及所有的平、立、剖面及明细表视图都是相关联的，它们会针对同一个改变同时更新。
下面将通过实例，介绍基于结构族的建筑信息模型（BIM）建模方式与基于绘图元素（点、线、面等）传统的建模方式的区别，并展示模型与图纸双向关联，一处修改，处处更新的技术特点。
本实例将以如图2-1所示的混凝土结构模型为例，介绍其在Revit? Structure中的创建过程和步骤，包括结构建模、钢筋功能、视图设置、图纸准备及结构分析模型等。
图2-1
2.1 新建项目
双击桌面快捷方式Revit Structure 2012，打开Revit Structure 2012。单击程序功能区按钮，依次选择“新建”→“项目”，如图2-2所示。在弹出的对话框中，选取合适的项目样板(*.rte)用于创建项目，本例中选择针对中国用户定制的Structural
Analysis-DefaultCHNCHS.rte样板文件，见图2-3。
图2-2
图2-3
【提示】项目样板(*.rte)包含创建项目（比如建模，出图等）所需要的最基本的组件（族，类型等）和设置（显示，结构设置，视图及出图相关的设置或预先定制等），当然用户可以根据自身的需要增减组件和更改设置等，创建自己的项目样板。项目文件（*.rvt）本身也可
以作为样板，例如通过对相似项目的修改来创建新的项目等。
2.2 创建轴网
1. 在项目浏览器中，展开“结构平面”，双击“标高2”，将“标高2”设为当前工作平面。
2. 单击功能区中“常用”→“轴网”，在绘图区域，单击鼠标左键并拖动鼠标至适当位置绘制水平直轴线，再单击鼠标左键确认操作，重复以上命令，添加竖向轴线，按ESC退出当前命令。本例中在水平方向和竖直方向各添加一条轴线。
【提示】Revit中，所有的线性构件（梁、支撑、墙等）的添加均可按照此步骤执行。
3. 轴线命名与轴号显示。同AutoCAD一样，在Revit中可通过鼠标中键及鼠标滚轮的操作实现图纸的缩放和移动观察等操作。通过上述方法将轴号调整到合适的观察视图，双击轴号，在文本编辑框中可修改轴号，例如本例中将轴号1修改为轴号A，见图2-4：
图2-4
重复上述操作，可将竖向轴号2修改为轴号1，另外可通过是否勾选轴线端部的小方框设置在该端部是否显示轴号。
4. 复制轴线，创建轴网
选取轴线，选择“复制”或“阵列”命令，可通过复制或阵列的方式将当前所选的轴
线复制或阵列，创建项目的轴网。然后选取“尺寸标注” 命令对当前轴网进行尺寸标注，结果见图2-5。
图2-5
2.3 创建楼层标高
1. 在项目浏览器的当前视图下，选择一个立面，用鼠标双击该立面，该立面下的视图
设为当前工作视图。默认状态下，样板文件创建了两个标高：标高1和标高2，见图2-6。
图2-6
2. 修改标高。选择标高2，则标高2会被高亮显示（一般被选中的元素为蓝色），在“属
性”对话框中，将“立面”值“3000” 改为“3600”，见图2-7，则标高2就向上移动了600mm。在“属性”对话框中还可改变标高表示符号、标高名称等。同样也可以通过选取该标高，单击
标高值来改变标高，还可以按住鼠标左键不动，上下移动来修改标高。
图2-7
3. 在功能区常用命令设计栏中，点取“标高”按钮，在绘图区，以水平的方式绘制标高线，系统会根据已有的标高的名字对新的标高进行命名。通过双击标高名（例如“标高
2”）可对所点取的标高重命名。见图2-8：
图2-8 图2-9
这时轴网的轴号的位置在新添加的标高下面，单击某一轴线，则轴线两端会显示控制轴
线长度的空心圆点，如图2-9所示，拖动该圆点可调整轴线号的位置和轴网的长度。
2.4 添加结构柱
本例中将在轴线的交点处添加结构柱并将结构柱的高度定义为从标高1到标高3。
(1) 将视图切换到标高2上，在设计栏中点取“结构柱”命令，在“属性” 对话框中选
择450x600的矩形柱，见图2-10。
图2-10
在柱命令对应的选项栏里, 选择”深度/高度”则表示柱子从当前标高处（标高2）向下/
上添加，见图2-11。
图2-11
用户可以在标高1选项框中选取“未连接”来自定义柱子向上向下延伸的具体长度，见图
2-11。
设置完成后，在绘图区域，点取轴线的交点，可将柱子逐根布置在轴线交点处。
另外，可以按轴线交点的方式布置柱子，步骤如下：
在添加柱命令状态下，在功能区菜单，单击选择“在轴网处”，如图2-12所示。
在绘图区从右下到左上方框选要添加柱子的轴网的交点，选中后在选项栏点击“完成”，
结构柱将会被布置在被选中的轴线交点处，如图2-13所示。也可以选择选择部分轴线交点布置。
图2-13（图需要重截）
(2) 修改柱子的定位参数:
在绘图区中，选取想要修改的柱子（本例中从左上到右下框选添加的柱子），在“属性”对话框中将柱子的顶部标高设为标高3，底部标高设置为标高1，如图2-14所示：
图2-14
(3) 选取所有的柱，将柱下端的“基准偏移”调为-1000。这样，所有的柱将从标高1向下延伸1米。
2.5 添加混凝土梁
(1) 将视图切换到标高1上，选取“梁”命令，在“属性”对话框的类型选项里选取混凝土梁300x600。在该命令状态对应的选项栏里可按梁的传力等级定义其为主梁及次梁等，可以选择梁的标签要不要显示、梁能不能在3D条件下被捕捉，及能否首尾自动约束等，见
图2-15。
图2-15
设置好梁的属性后，在绘图区鼠标左键单击梁的起点，拖动鼠标绘制梁线，至梁的终点
单击鼠标，即可绘制一条梁，重复以上命令可创建本层所有梁。
类似于柱的添加方式，梁的添加也可以以轴线的方式进行，在激活“梁”命令的状态下，然后在梁命令对应的扩展命令里点取“在轴网上”，在绘图区从右下到左上框选要添加梁的轴网，选中后在选项栏点击“完成”，按“ESC”退出当前操作。这样梁在标高1处便添加完成了。
(2) 一般梁的添加是从当前的标高往下，即梁的顶面与当前标高（标高1）对齐。如果
要修改当前标高下梁的竖向定位，可先选取所要修改标高的梁，在属性对话框内设置梁的起
始端和终止端相对于本层标高的偏移，正值为向上，负值为向下。在Z方向（竖直）方向判据中可选择顶面，梁中，或底面与当前偏移面对齐。本例中选取所有梁的偏移均为200mm （若梁的两端偏移量不同，则梁在立面上将显示为斜梁），顶面对齐（默认），见图2-16。
图2-16
【技巧】在选取很多根梁的时候，一般框选的形式，这时会有很多构件（包括梁）被选中，此时可利用“过滤器”，将不需要的选择项剔除，见图2-17。
图2-17
此时剔除不需要的选项，只选大梁，确定后，框选的部分只有大梁被选中。过滤器是Revit常用的一种功能。
按照(1)，可添加标高2及标高3的梁，这时所有梁的设置均采用默认值。亦可在立面（例如北立面），选取标高1处的梁，拷贝到标高2及标高3处。整体模型见图2-18。
图2-18
2.6 添加混凝土楼板
(1) 将视图切换到标高3，选择“楼板”命令绘制结构楼板，在该命令被激活的模式下，在“属性”对话框里选择楼板的类型为现浇混凝土225mm, 见图2-19。
图2-19
(2) 在楼板编辑模式下，选择楼板的支撑。在绘图区点取选择最边缘的一圈梁。在编辑标签栏中选择“完成编辑模式”，这样便完成了标高3处的楼板的添加。类似的可以添加标高2及标高1处的楼板, 同时在楼板属性中将标高1处的楼板“自标高的高度偏移”量调整为200mm，以使该层梁顶及板顶标高在同一水平面上。另外，也可以在立面视图下，采用楼层间的楼板拷贝，以完成标高2及标高1梁顶面的楼板的添加。当楼板添加完成后，被当
前楼板遮住的梁将以虚线的形式显示，如图2-20所示。
图2-20
而在立面视图下（例如将视图切换到北立面），在视图控制栏里，将当前的视图模式设置为“线框“，这样就可以观察到楼板及梁柱相对位置关系，见图2-21：
图2-21
2.7 添加墙体
(1) 将当前视图切换到平面视图（标高1），选择“墙”命令，在属性选项里，可选择墙的类型及厚度，在墙命令状态对应的选项栏上，选项栏从左到右分别对应的是：向上/向下添加、目标标高、目标标高上下偏移量，墙的对齐方式（墙中线，内边对齐等）、墙是否首尾约束、墙的绘制方式（直线线，方框，圆弧等）、墙相对于所选择对齐方式的的偏移量、对于曲面墙其弯曲半径值等，如图2-22所示。
图2-22
设置好选项栏内容后，如同梁的添加，在平面视图下，沿轴网划墙线以添加墙。本例中将从标高1到标高3处按中线对齐方式在建筑四周添加225mm混凝土墙。
(2) 墙体开孔
在步骤(1)中，建筑四面被墙体包围，因此需要开门窗洞。在3D模式下，选取要开孔的墙，则“修改”标签栏中会自动出现与墙体编辑相关的功能按钮，点击“编辑轮廓”。将视图切换到与该面墙体对应的立面中。绘制封闭的开孔区域，见图2-23。
图2-23
然后选择“完成编辑模式”。在其余几个墙面上进行类似操作，完成后切换到3D视图下（带边界显示的阴影视图），如图2-24所示。
图2-24
【提示】也可通过在墙体添加门、窗洞口实现墙体的开洞。
2.8 添加独立基础
(1) 将视图切换到标高1，在常用命令中选择“独立基础”，如同柱子的添加一样，可以通过轴网加载的形式添加独立基础。独立基础在加载时，Revit? Structure将自动识别柱子的底端并将独立基础置于柱子底端，如图2-25所示。
图2-25
(2) 修改基础尺寸，设计师将根据上部结构的竖向导荷、基础沉降计算和冲切验算的结果，决定基础的大小。在任意视图下，选取要修改的基础，在属性窗口下拉选项里选择替代的基础类型，如图2-26所示。
图2-26
如果已有的类型尺寸没有满足设计要求的，进入这些基础的属性的对话框，复制（新建）一个类型，并按尺寸要求对新建的类型进行重命名和尺寸调整。见图2-27，一系列确定后这些基础的尺寸将被换成最新定义的类型的尺寸。
图2-27
2.9 添加钢筋
Revit? Structure 2012支持对混凝土构件中添加实体钢筋，下面将通过样例对项目中的梁板柱添加钢筋的过程予以阐述。
(1) 设定钢筋混凝土保护层
根据《混凝土结构设计规范》GB50010-2010中的9.2.1条规定，项目样板已基于混凝土构件的使用外在环境类别对混凝土的保护层厚度预先进行了定制。在功能区“常用”→“钢筋”面板→“保护层”设置选项，在相应的命令状态栏中选择“编辑保护层设置”，如图2-28
所示。
在弹出的“钢筋保护层设置”对话框中，可对钢筋的保护层厚度进行“添加、删除、复制
与重命名”等操作，来编辑项目中需要的钢筋保护层厚度，如图2-29。
图2-29
【提示】软件样板中混凝土构件保护层厚度根据《砼规》第9.2.1条进行定制，其中I、II、III分别对应的环境类别为一类、二类、三类。同时软件样板对常用的梁、板、柱及基础的保护层厚度根据常见到环境类别进行了预设置。如不满足项目的需求，用户需自行定制环境条件及混凝土保护层厚度。
对混凝土构件保护层的应用设置：选中要改变默认保护层的混凝土构件，在属性对话框中对选中的构件选择定制的钢筋保护层的厚度，见图2-30。本例均采用Revit? Structure样板默认定制的钢筋的保护层。
图2-30
(2) 剖切构件
将当前视图切换到标高1，在功能区“视图”中选取“剖面”命令，在绘图区剖切C轴的梁，如图2-31所示，并双击“剖面1”，将当前视图切换到对应的剖面视图，如图2-32所示。
图2-31 图2-32
在剖面1视图中，选中表示剖面范围的边界线并拖动，可屏蔽掉不希望显示的构件。如图2-33，本例中将只显示标高1处的梁，并在视图控制栏中将当前（剖面1）的视图比例调整为1：10，如图2-34。
图2-33 图2-34
(3) 在剖面图中添加箍筋 在Revit ? Structure 中，钢筋为三维的实体，采用手动的方式添加及编辑钢筋，通常在剖面视图中进行。
在剖面视图中选择混凝土梁，单击功能区“钢筋
”命令，在“修改|放置钢筋”标签栏中
会显示对应于钢筋加载的操作选项，如图2-35所示。
图2-35
载入形状：当项目样板中的钢筋形状不满足要求时，用户可自行创建钢筋族文件并加载到项目中。钢筋族的创建见后面章节。
钢筋的放置方向：分别为平行于当前工作平面、平行于保护层(平面)，垂直于保护层(平面)。这里选取“平行于工作平面“，同时在钢筋形状浏览器中选择合适的钢筋形状添加。钢筋的形状是Reivt? Structure针对中国施工案例定制的本土化的钢筋的形状类型。这里选则第33号形状作为当前构件的箍筋（同时在视图控制栏中将当前的显示精度选择为精细）。如图2-36所示，图中蓝色虚线表示为钢筋设置的混凝土保护层线，选择好钢筋
形状后，将鼠标移动至梁截面上，钢筋会自动寻找混凝土层并充满该截面。
图2-36
选中添加的箍筋，在钢筋属性中切换钢筋类别为10R（R代表钢筋的类型，钢筋的尺寸及弯曲直径亦可通过修改钢筋属性定制，后面章节中会介绍如何按照规范的需要定制钢筋的类型）。同时，在对应的选项栏中，可选择箍筋在这根梁的长度方向的布置方式，钢筋会在
后面的章节详述，这里按最大间距150mm在梁的长度方向上布置箍筋，见图2-37。
图2-37
同样，选中该梁截面，选择“平行于保护层”方式可为该梁添加纵向钢筋，在类型选项框
中选择20T钢筋，在钢筋形状浏览器中选择01号形状（直钢筋），如图2-38所示。
图2-38
(4) 钢筋的显示
在剖面视图中，选择添加的所有的钢筋，在“属性”对话框中选取“图形” 并编辑视图可
见性状态，如图2-39所示。
图2-39
在弹出的对话框中，为选中的钢筋在不同的视图条件下进行显示设置，如图2-40所示。
所谓清晰的视图即钢筋不被混凝土保护层及其他构件表面所遮挡。
产品分析方案设计
产品分析方案设计 产品分析方案应该样设计不同的项目有不同的设计各位我们看看下面的企业机械产品方案设计 根据目前国内外设计学者进行机械产品方案设计所用方法的主要特征将方案的现代设计方法概括为下述四大类型 一、系统化设计方法 系统化设计方法的主要特点是：将设计看成由若干个设计要素组成的一个系统每个设计要素具有独立性各个要素间存在着有机的联系并具有层次性所有的设计要素结合后即可实现设计系统所需完成的任务系统化设计思想于70年代由德国学者Pahl和Beitz教授提出他们以系统理论为基础制订了设计的一般模式倡导设计工作应具备条理性德国工程师协会在这一设计思想的基础上制订出标准 VDI2221“技术系统和产品的开发设计方法由于每个设计者研究问题的角度以及考虑问题的侧重点不同进行方案设计时采用的具体研究方法亦存在差异下面介绍一些具有代表性的系统化设计方法 1.设计元素法用五个设计元素(功能、效应、效应载体、形状元素和表面参数)描述“产品解”认为一个产品的五个设计元素值确定之后产品的所有特征和特征值即已确定我国亦有设计学者采用了类似方法描述产品的原理解 2.图形建模法研制的“设计分析和引导系统”KALEIT用层次清楚的图形描述出产品的功能结构及其相关的抽象信息实现了系统结构、功能关系的图形化建模以及功能层之间的联接将设计划分成辅助
方法和信息交换两个方面利用Nijssen信息分析方法可以采用图形符号、具有内容丰富的语义模型结构、可以描述集成条件、可以划分约束类型、可以实现关系间的任意结合等特点将设计方法解与信息技术进行集成实现了设计过程中不同抽象层间信息关系的图形化建模 3.“构思”―“设计”法将产品的方案设计分成“构思”和“设计”两个阶段“构思”阶段的任务是寻求、选择和组合满足设计任务要求的原理解“设计”阶段的工作则是具体实现构思阶段的原理解将方案的“构思”具体描述为：根据合适的功能结构寻求满足设计任务要求的原理解即功能结构中的分功能由“结构元素”实现并将“结构元素”间的物理联接定义为“功能载体”“功能载体”和“结构元素”间的相互作用又形成了功能示意图(机械运动简图)方案的“设计”是根据功能示意图先定性地描述所有的“功能载体”和“结构元素”再定量地描述所有“结构元素”和联接件(“功能载体”)的形状及位置得到结构示意图RoperH.利用图论理论借助于由他定义的“总设计单元(GE)”、“结构元素(KE)”、“功能结构元素(FKE)”、“联接结构元素(VKE)”、“结构零件(KT)”、“结构元素零件(KET)”等概念以及描述结构元素尺寸、位置和传动参数间相互关系的若干种简图把设计专家凭直觉设计的方法做了形式化的描述形成了有效地应用现有知识的方法并将其应用于“构思”和“设计”阶段 4.矩阵设计法在方案设计过程中采用“要求―功能”逻辑树(“与或”树)描述要求、功能之间的相互关系得到满足要求的功能设计解集形成不同的设计方案再根据“要求―功能”逻辑树建立“要求―功
产品分析方案设计
产品分析方案设计 产品分析方案应该怎么样设计？不同的项目有不同的设计，各位，我们看看下面的企业机械产品方案设计。 产品分析方案设计根据目前国内外设计学者进行机械产品方案设计所用方法的主要特征，将方案的现代设计方法概括为下述四大类型。 系统化设计方法的主要特点是：将设计看成由若干个设计要素组成的一个系统，每个设计要素具有独立性，各个要素间存在着有机的联系，并具有层次性，所有的设计要素结合后，即可实现设计系统所需完成的任务。系统化设计思想于70年代由德国学者Pahl和Beitz教授提出，他们以系统理论为基础，制订了设计的一般模式，倡导设计工作应具备条理性。德国工程师协会在这一设计思想的基础上，制订出标准VDI2221“技术系统和产品的开发设计方法。由于每个设计者研究问题的角度以及考虑问题的侧重点不同，进行方案设计时采用的具体研究方法亦存在差异。下面介绍一些具有代表性的系统化设计方法。 1.设计元素法。用五个设计元素(功能、效应、效应载体、形状元素和表面参数)描述“产品解”，认为一个产品的五个设计元素值确定之后，产品的所有特征和特征值即已确定。我国亦有设计学者采用了类似方法描述产品的原理解。 2.图形建模法。研制的“设计分析和引导系统”KALEIT，
用层次清楚的图形描述出产品的功能结构及其相关的抽象信息，实现了系统结构、功能关系的图形化建模，以及功能层之间的联接。将设计划分成辅助方法和信息交换两个方面，利用Nijssen信息分析方法可以采用图形符号、具有内容丰富的语义模型结构、可以描述集成条件、可以划分约束类型、可以实现关系间的任意结合等特点，将设计方法解与信息技术进行集成，实现了设计过程中不同抽象层间信息关系的图形化建模。 3.“构思”
基于功能表面的产品结构设计自动化研究与实现
基于功能表面的产品结构设计自动化研究与实现 发表时间：2019-11-26T09:35:05.917Z 来源：《中国西部科技》2019年第24期作者：谢健达 [导读] 本文首先分析了功能表面的产品结构设计自动化概念的提出，接下来详细阐述了概念设计产品模型，最后对基于广义定位原理的功能表面表述进行论述，希望给行业内人士以借鉴和启发。 摘要：本文首先分析了功能表面的产品结构设计自动化概念的提出，接下来详细阐述了概念设计产品模型，最后对基于广义定位原理的功能表面表述进行论述，希望给行业内人士以借鉴和启发。 引言 计算机辅助产品概念设计的困难之一在于不容易产生和选择合适的方法以便于将用户的需求映射到实现这些需求的物理模型,为了实现上述映射过程,需要考虑需求功能与产品结构间的映射关系。设计自动化的实质,从狭义上讲,就是实现产品设计中的功能———结构自动映射。 1功能表面的产品结构设计自动化概念的提出 从几何的角度看,点、线、面、体是空间几何的组成要素,其中点是几何的基本单位。但是,在产品结构中,点和线的功能概念十分模糊,不易采纳;而表面不仅有明确的几何含义,而且有规范的数学表达形式。从功能的角度看,产品功能是由零件间相互配合而保证的,而这种配合关系是通过不同零件表面之间的接触、摩擦等得到的。表面可以表达零件之间的定位、夹紧、传动、支持、阻挡、密封等功能,又是制造、装配过程中考虑的关键因素。因此,表面可以作为功能的载体,每个表面是一个独立的功能单元,实现某种程度的功能,可以说产品功能是由零件表面来实现的。这样,可将表面分为两类:起作用的表面和不起作用的表面,不起作用不是绝对不起作用,而是相对不起作用,是指与产品功能联系不密切的表面,起作用的表面称之为功能表面,其余的为非功能表面。例如对轴承零件来说,从轴承功能的角度看,只考虑外圈面和内圈面,对于其余的侧外面、侧内面,侧竖面等也是轴承的重要组成表面,起着定位作用,但与轴承功能关系不大。 2概念设计产品模型 2.1概念设计产品模型框架 概念设计的主要任务是完成功能到结构的映射,从而将功能需求和单个机械零件对应起来。为了解决功能向结构直接映射存在的多解性、不确定性等问题,本研究在设计知识库的支持下,运用分解重构原理,采取相应的分解、重构策略,构建功能向功能表面、功能表面向结构的映射过程,实现功能到结构的稳定映射关系,从而完成概念产品结构创成。由概念设计产品模型框架可以看出,设计过程实质上是分解重构过程 2.2设计知识库建模 在设计领域,设计者专业知识、经验等设计知识是保证产品性能和质量的首要因素,因此,如何有效获取、表示、组织、共享设计知识是建立设计知识库的关键。根据机械系统复合功能产品中每个零件的状态模式和运动机理各不相同,我们将现有的实体零件进行分类整理,提取特征参数和约束条件,建立了功能特征知识库、结构进化规则知识库、功能表面知识库、组件(结构)知识库,从而构成了基于功能表面的、支撑概念设计过程的设计知识库。 2.3功能向功能表面的映射过程 功能表面FP定义中的元素———功能特征F明确表达了功能表面在产品结构中承担某些特定的功能,是产品功能的范畴,因此,产品功能需求可以通过相应的功能表面表达,即实现与功能匹配的功能表面组合必须满足功能的需求。 2.4功能表面向结构的映射过程 从功能表面到结构的映射是一种重构过程(即综合过程)。功能表面与功能表面集的重构可以直观地反映设计信息由少到多、由简到繁的综合过程,构成从无序到有序、从低级到高级的产品设计生命周期。在功能表面向结构映射的过程中,我们将功能表面作为功能载体,在设计知识库的支持下,按照功能表面-功能零件-功能产品的重构顺序,根据功能单元和定位方式,完成功能表面到单元结构分层逐步综合。 3基于广义定位原理的功能表面表述 刚性实体具有独占性,四维空间内任意一点只能属于唯一实体的唯一点。两个实体在接触时,必然发生相互作用,即相互限制对方的自由度。在两者能力不平衡的情况下,其中必有一个成为主动件,而另一个则成为从动件。主动件通过运动不断占有从动件原来的空间,从而使从动件产生大致沿接触面法线方向上朝向从动件一侧的运动趋势。从动件的实际运动为其各个表面受作用的综合结果。运动实质上是通过主动件对从动件在四维空间的动态“限位”作用来实现的。通常讲的零件定位实质上是指机体(相对静止)对该零件的“限位”。从这一意义上讲,运动和定位在本质上是一致的。四维空间的引入把零件的运动传递和空间定位,传动和定位两组概念统一起来,从而在机械产品设计中可以按照同样的规律来统一处理,据此提出了机械产品的广义定位原理:构成机械产品的每个零件在四维空间中都必须具有确定的位置,即零件的12个空间自由度全部消除,这就是机械产品的广义定位原理。传统六点定位原理只考虑了刚性实体在空间静态定位的抽象条件与要求,仅作为在静态夹具定位设计的依据。它并未从结构设计角度考虑如何实现定位,也没有根据机械产品功能上的各种要求综合考虑实际的定位问题,因而操作起来常有矛盾产生,使得产品结构设计主要根据经验进行,难以实现自动化。广义定位原理阐明了机械产品中每一零件都应遵循的法则,即每个零件的广义定位都是依靠与其直接相关的零件来达到。因此,零件广义定位是产品达到最终设计状态的一个非常重要的综合约束条件,可以作为产品概念设计自动化和结构设计自动化的理论基础,进而实现零件的自动设计。 5基于功能表面分解重构的产品设计过程模型 科学发现是对现实世界的认识,它扩大了人类对自然的认识能力;而创造发明则是产生物质世界不曾存在的物品,其本质是已有物品的分解与重新组合构造,新发明是现实世界的结构的重构。这里的分解和重构是辨证的统一体,与传统的分解方法有本质的区别,称之为“分解重构”理论。分解是产品※机构※零件※特征※表面※线※点的过程,重构即综合,是分解的逆过程。在产品结构设计中,各独立单元的功能与结构,例如功能表面,功能零件,功能产品都需在分解的基础上重构形成。根据对象的关系类型,各独立单元的功能与结构可以分层逐步综合,例如,功能表面—功能零件—功能产品的顺序重构。产品结构设计过程中,我们采用功能表面作为功能载体,根据要求创建产品原型,产品原型由功能表面组成。从产品原型中分解出实现特定功能的各功能表面,重构出替代该功能表面功能的各概念零件或部件;同样再从生成的概念零件中分解出功能表面,重构出新的零件,使产品功能结构进一步细化。根据需求一步步地分解重构,最终创成产品的概念结构,即实现产品的功能传递链。整