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CAD软件系统分析建模与设计建模研究

放大字体  缩小字体 发布日期:2015-08-11  浏览次数:650
 武汉大学学报工学版文章编号1006155,20010109504.0软件系统分析建模与设计建模研究乐滨,李钝武汉大学动力与机械学院,湖北武汉430072系统开发的实践,研究了利用以EmitrR4ati0Mship形工具为基础的语义数据模型进行机器系统实例连接分析方法的特殊性。井以水工闸门启闭机,软件系统开发为0.探讨了在揭系统对象的基础上,运用数据抽象从抽象数据类喂的概念看,机器系统可於作是具有定的数据结构及其结构生成方法的集合。因此,机器产品,人,软件系统的开发,实质上是用计算机模拟现实工程对象系统的结构及其结构生成方法的活动。为了模拟机器系统,必须遵循1的哲学规律。其中最关键的步是将现实世界抽象为信息世界,建立起当前系统,即手工设计系统的概念模型。这与机器设计中用机构简欲设计的机器的概念模型是回事,在机器设计中,我们通常称其为方案设计,概念模型是现实世界到机器世界的个中间层次,建立概念模型的工作,软件界称之为需求分析。七和期叫,许多机器产品。,软件系统的开发都没做这个工作,至少是没将这步工作落实到设计文档的纸面上,而只是将其留在开发者的脑海里,如当时几发的拖拉机与装载机01系统。没介分析文档就开始设汁软件。就好像是没有机构方案简就开始设计机器样,是必然会失败的。在完成了概念设计之后,下步的工作就是依据这个模型,将其转换为计算机内部的,这转换工作就是设计。设计中,主要是要建立系统的静态结构模型和动态行为模耶。本文仅讨论静态结构模型的分析和设比。

  1以13,31方法为基础的语义数据模型介机器产品0系统分析运用的特殊性和建模过程概念模型是工程原型的映象和蔡写。般说来,工程设计规律只有在相应的概念模型中才能得到严格的和精确的体现。为此,我们必须研究系统特定关系。般而言,欲准确仝面揭种机器系统的组成成分对象以及各成分之间的联系不圮件容易的事情,尤其是像汽车机床水工闸门启闭机等些覆盖面十分广泛的机械系统。例如水工闹门启闭机,它是个包括门式起重机桥式起重机固定卷扬式起重机液压启闭机以及螺杆式启闭机的庞大而又复杂的系统,显然,水工闸门启闭机,人0系统的结构肯定不同于某种特定的起重机,它应该是上述各种形式起重机的综合。因此,要建系统的概念模甩可以从基木对象的实例连接分析入手。种机器的装配了这种机器的种确定的状态,即反映了这种机器根据特定的需求而设计成的种特定产品型号,也称为这种对象机器系统的个实例。根据系统的层次性规律,组成这个对象系统的成员对象,也同样都是具有确定状态的对象实例,这些对象实例就是组成这张装配的总成子系统构件和零件。对象实例之间的联系称为实例连接,实例连接是问域的映射模型,反映了个对象对其他对象的需求,以完成系统的仟务。然而。企机器系统中,连接的以义述有其特殊性,它包各种远力副联接,机械卞中也祢其为动联接。动联接般都叫芩虑运动副的配合润滑冷却和密封方式等问。此外,组成机器系统的实例对象之间的连接,还有静联接的形式,它要求被联接的诸零部件之间的相对位置固定不变,1+允许发生相对运动。因此,静联接还要考虑零部件的定位和紧固等问。由此看出,机器中的实例连,不仅反映了个对象对其他对象的需求。而且还反映连接自身也具有定的,能按照系统要求的那样。以保证系统功能的实现。

  这恐怕是机器产品,软件系统分析中的个突出特点。这种情况在其他商用软件系统的开发中是难以遇到的。综上所述,在机器系统的实例连接中,人对象对其他对象以及连接自身的需求可归结为如下6个方而个对象实例对其他对象实例的数量需求;对象实例与对兔丈例联接位置安装坐标旋较角的需求3对象实例对象实例联接式的工求动联接的润滑冷却和密封方式的,求动联接中的配合方式及配合精度的需求;静联接中的定位与紧固方式的需求。

  连接其概念类似于机械中的联接自身的需求不仅反映了联系的属而且其中蕴涵着参与实现这需求的对象。在确定属性值的过程中,实现联接求的对象便个个地被系统记义的任务也就逐步地被完成。2,联系装配的属性有传动件与轴的联接方式轴承内圈轴向紧固方式等等。这些需求关系的确定,无论是对尹对象系统的组成结构,还是对于单元对象的状态均构成影响。因此,在机器系统中,联系及其联系属性的分析可以帮助分析员揭组系统的对象和对象的状态属性。3了通过实例连接分析并在所揭对象的基础上归纳分类后所得出的信息模喁即水工闸门启闭机顶层的实体联系求。连接这种自身的需求,既涉及到实现某种形式1恤简称。其分析过程如下1.1借助联系属性的分析揭组成系统的对象装配为说明1的方便起。阁中仅标出,部略了对实体属性的标注。按只模型的通常画法,对象间联系的数量需求仍标在连线上。中实线矩形框所的实体为基本对象虚线矩形框依据实体之间联系的属性分析逐步揭出的对象。

  由装配的属性传动零件与轴的联接方式的值的不同,可以揭出参与轴与齿轮等传动零件联接的对兔疼件旧各种朽也半圆键,切叫键矩形花键渐开线花键角花键等等。由装配揭出参与紧固的零件可以是弹性挡圈轴端压板加螺钉圆螺母加止动垫圈等等。这样,根据轴轴承。齿轮之间联系装配的属性取值的不同,组成轴系的对象就被个个地揭出来。阁3即为按此方法所揭+的水。1闸门!闭机系统的概念模型。

  1.2借助联系属性的分析可揭对象实例的状态结构联系的所有属性均影响到对象实例的状态结构。例如,根轴用两个滚动轴承支承时的结构与采用个以上滚动轴承的组合结构时显然不同,这是由个对象实例对其他对象实例的数量需求所决定的。又例如,静联接中的定位与紧固方式的需求也同样影响到对象实例状态结构的形成,当轴与齿轮联接采花键联接时。轴的结构就与采用普通平键时的结构不同;当联系的属性轴承内圈轴向紧固方式取弹性挡圈紧固的值时,轴颈的相应部位就要车个槽放弹性挡圈,而当属性取值为圆螺母紧固时,就必需沿轴线方向,在轴的端部车段螺纹。波加1成螺纹的这段。沿轴线方向开个止动槽。轴的结构就是在轴上个个零件的组装关系中逐步确定的,同理,其他零件的结构也都是这柞确定的。所有这些,对于转入设计后进步详细定义类模块的状态变量操作和消息模型。系统层次性有如下普遍哲学规律2运用数据抽象的法揭+系统的软件结构在进行了当前系统分析揭出组成系统的对象的基础上,就可以运用抽象数据类型的概念,通过归纳分类将揭出的对象归类建立起类及对象次山低到1推逃结的钱密,1搜3九到小而递咸;高层系统的解体不仅不影响低层系统的稳定,而且有可能在稳定的低层结构上重新建立新构型,出现变构过程中的稳定转变。由于系统底层结构在建立系统结构模型中,用计算机模拟系统象为单元模块组装而成的机器系统对象结构模时,应尽可能构造高内聚度的模,使其符合上述客观世界的规律。为便于底层校块按需求的变化逐级向上构造新系统的需要。将系统底层的对象并为通用件。小准件。;用仲大处库,其每个类库都是若干种对象类的集合。以这个模型为基础,1欣1依次建各以类模块。这样。就可以获得整个水工闸门启闭机,倘砑,低车慕峁梗,即小1水丁。闸门闭机软件系统顶层的结构模型,研究明,该模型对所有大型机器,初软件系统均有参芍价卞要的问以如何构造低系统,从而保证其通过相性又系构成高层系统的毋。

  为此,必须运,象数据类型的概念,构造模块。

  了对象属性数据和对这些属性数据进行操作的抽象数据类型,这种模块分为外部特性和内部实现两部分。类模块的内部实现反映了对象适应外部条件的变化而改变其自身结构的内在规律;外部特性反映了系统各要素根据需求的改变。发生功能耦合而形成新的高层系统结构的接口。接口是消息模艾的集合。条消总模式对应对象所具有的种功能。接口接收到消息,便激活内部模块中实现相应功能的操作,改变自身的状态变量,以使自己能参与系统的功能费合。外因通过内因而起作用的忾学规律,就是讪过这个接口激活内部操作来实践样性,科学地模拟了客观世界中事物的状态和状态改变的内在规律,而且也就自然地获得了稳定的低层结构洱加模块之叫汉通过消息通信而发化功能费合的机制,这也就自然地避免了系统内各成分之间紧耦合的产生。山这样的模块所构成的系统外部特性捎总模式1处理能力1消总式处理能力内部实现内部状态的现形式消息模式1处理能力1的实现消模式处理能力的实现下转第109页上接第98页既可大阪度地满足系统各处尜经相干性关系构成新系统的1要,以保证系统在设计不同型号产品时的,活竹。义可在软件开发的过程中,最大限度地满足工程再设计的需要,以保证系统的可维护1 i李钝,余俊。大力普及和应用软件工程学。中2李陈小圻。工程,人0软件系统开发肘。武汉武汉工业大学出版社,1997.

  美,下必。面向对象的分析叫。邵维忠等译。北京北京大学出版礼1994.

  郑人杰等。实用软件工程肘。第版。北京清华大学出版社。1997.

  5乍控方。闸门启闭机2系统形库的研制。武汉水利电力大学学报,19955516



 

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