产品信息建模是产品设计活动的基础。本文根据设计信息和设计过程的特点,在单元化建模的基础上系统地提出了产品信息的符号建模原理与方法,深入研究了基于符号模型的产品概念方案建模、产品装配关系建模和零件详细结构建模等关键技术,开发了符号建模原型系统,实现了符号建模理论和方法在设计实践中的应用。 论文的主要工作包括: 第一章综述了产品信息单元化建模技术的研究现状,分析了产品信息建模研究中存在的问题,阐述了论文的研究背景和研究内容。 第二章提出了基于符号的产品信息建模基本原理和方法。分析了产品设计的单元化特点,在此基础上定义了设计对象符号的概念来描述设计对象及其相关信息,研究了设计对象符号的内容、形式、特性及其分类、编码和建库,论述了符号模型的结构和模型构造、变动以及重构方法,探讨了基于符号模型的产品设计过程。符号建模以设计对象符号作为产品信息的载体和建模基本元素,实现了信息的形式化、抽象化和集成化描述,通过符号模型的演变表达了产品的设计过程,为产品开发提供了一种新的理论和方法。 第三章提出了基于符号功构特征的产品概念方案模型。采用符号集成描述了设计对象的功能和结构信息及其内在关联,建立了功能分解符号模型和结构方案符号模型。根据概念设计过程的三个层次,对设计对象进行基于功能特征的离散化处理,通过功能—结构映射实现结构求解,再进行结构组合处理,最终得到满足功能要求的结构方案。将符号建模原理应用于产品概念设计,脱离了几何表达的束缚,满足了概念方案建模的创新性和抽象性要求。 第四章提出了基于符号关联约束的产品装配关系模型。定义了配合面和配合偶的概念,采用装配约束和配合约束分别描述体层次和面层次的装配关系,建立了装配约束符号网络模型和配合约束扩展符号网络模型以及两种模型之间的关联关系,研究了装配模型动态构造、约束信息动态加载、零件定位求解、装配约束细化和模型重构技术。基于符号关联的装配模型形式化地描述了装配约束关系和装配设计过程,有利于实现产品结构的快速重构。 第五章提出了基于单元符号的零件结构模型。定义了单元符号的概念,描述了单元符号的内、外结构特征及其相互间的映射关系,建立了基于单元符号结构关联约束的零件模型,研究了动态结构建模流程,实现了基于关联约束的结构变动设计和参数变动设计。以单元符号作为结构信息的载体,提高了信息的描述层次,方便了结构模型的构造和变动,为提高结构设计的效率提供了有效