基于知識驅動的機械零件設計系統

藍彩富

[摘 要] 知識驅動設計方法在機械設計領域的運用日漸廣泛。基于知識驅動概念，考慮客戶具體需求和零件知識的相容關系，在VB和CAD軟件平臺下，以開發指定的機械零部件為例，確定知識驅動優化設計的目標方案，最終實現基于知識驅動的產品設計過程建模。

[關 鍵 詞] 知識驅動；零件設計系統；VB；AutoCAD

[中圖分類號] TH13 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2016）14-0091-01

一、引言

傳統的機械零件設計過程中主要包括以下兩方面：（1）根據不同的工作情況，在圖表或者機械手冊中選擇不同的參數值，通過計算得到各種計算指標；（2）在完成參數選擇后還需要用

AutoCAD繪制設計結果的示意力或者結構圖，繪制工作繁重。

解決這一問題最好的方法就是通過程序語言對大量標準化、規范化的參數計算進行智能控制和知識驅動，并完成相關繪圖。

二、系統總體設計方案

（一）系統總體設計思想

建立機械零件設計的知識庫，創建機械零件設計的流程圖，利用VB事件驅動機制和圖形用戶界面的開發方法，由使用者輸入或選擇輸入參數，由計算機完成復雜的計算和校核過程，實現機械零件設計的知識化和自動化，適當過濾非法參數，提高程序的錯誤處理能力。

（二）系統總體方案設計

系統總體設計方案見下圖1：

（三）輸入已知參數

已知參數為解決實際問題而提供的數據，需要使用者輸

入到程序的指定部分。已知參數的輸入有以下幾種方法：（1）通過文本框輸入；（2）通過單選按鈕輸入；（3）在組合框中選擇輸入。

（四）參數計算

參數計算是為了計算出未知參數。未知參數是使用者希望通過系統獲得的數據。未知參數通過操作按鈕等控件的驅動在后臺運算，然后顯示在前臺的文本框中。使用者通過觀察數據的變化控制數據的流向，使之向更合理的方向發展。

（五）參數校核

計算出的參數有些在工程上是不可用的，需要檢驗校核，以得到更合理的值。通過單擊校核按鈕驅動檢驗校核程序，使計算出的參數與參數在工程中的實際取值范圍比較。合理則通過，不合理則返回，必要時采用詢問方式，讓使用者根據具體情況確定參數取值。

（六）繪圖

機械零件設計最后一步就是要繪出零件圖。通過單擊繪圖按鈕驅動繪圖程序，使計算機在AutoCAD中畫出所需零件圖，給使用者節約了更多的時間。而所繪零件圖的結構參數是根據前面計算出的結果。

（七）系統結構

基于知識驅動的機械零件設計系統主要是由主界面和設計模塊組成，其中以圓柱齒輪傳動設計及繪圖模塊為例。

三、基于知識驅動的V帶設計與傳統V帶設計的區別

（一）傳統V帶傳動的設計方法與步驟

傳統的V帶傳動設計主要包括兩個方面：（1）根據不同的工作情況，在圖表或機械手冊中選擇不同的參數值，通過計算得到各種技術指標，并以此為依據選取V帶的型號等，這一過程需投入大量的時間和精力；（2）在完成參數選擇后還需要用AutoCAD繪制設計結果的示意力或者結構圖，繪制工作繁重。

（二）基于知識驅動的V帶設計方法與步驟

基于知識驅動的V帶傳動設計，是在領域知識的指導下，邏輯推理和造型設計并用，抽象思維與形象思維并存，以知識約束驅動產品模型，使設計更具創造性的設計方法。由于得到了領域知識庫的支持，設計人員能夠快速地設計出既符合工程標準又經過評估和優化的產品。

缺少知識驅動的傳統設計方法是先查找相關技術手冊進行手工計算、最后完成造型設計。而使用知識驅動模塊完成設計過程有兩種方案：直接進行造型設計，在造型設計的同時添加自定義知識項或者從知識庫中導入相關的知識項，通過知識驅動以獲得更為合理的設計參數；從知識庫中選擇已有的設計實例進行修改以滿足新的需要。本設計使用的是第一種方案。

（三）對V帶系統的要求

根據V帶傳動的特點，提出對該模塊的要求：能夠根據使用者已知條件和參數，確定帶輪結構、V帶型號、計算出未知參數和繪圖。所設計的模塊應盡量滿足使用的要求，做到方便實用。建立設計流程圖。根據設計流程圖，將設計的內容進一步劃分，以便編寫程序。根據各模塊的要求編寫程序。

四、結論

本項目基于知識驅動概念，考慮到客戶具體需求和零件知識的相容關系，以開發指定的機械零部件為例，確定知識驅動優化設計的目標方案，最終實現基于知識驅動的產品設計過程建模。

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