图2 车架结构示意图

充分了解工厂工作流程将有助于在设计系统时充分考虑各部门间的配合、设计人员操作习惯和经验的积累，并有利于达到知识工程重复利用已有知识和经验的目的，图3所示为某自行车公司的工作流程。

图3 工作流程图

三、知识工程在车架设计时的应用

车架CAD设计共分为选择查询、结构优化设计和快速建模造型设计三部分。整体思路是先将车架各管的中心线画出，制作成各式模版，然后进行结构调整并对设计参数进行优化修改，最后再进行管件造型设计。三部分分别采用了不同的KBE技术，取得了良好的应用效果，下面将进一步介绍各部分采用的不同KBE技术，并分析其使用原因。

1.选择查询

选择查询采用了基于实例的知识表示，在工程设计领域，它有着广泛的应用。实例蕴涵着丰富的专家知识，可以为当前的设计提供有价值的参考。

自行车车架的设计相对自由，样式多种多样，共分为11种款式。各款式中部分管件的搭接形式又不相同，因此衍生出各式不同的车架外形。从车架设计条件描述中抽取出共同的特征及特殊特征并建立筛选条件，根据这些条件能从实例库中搜索并选择出与设计要求最接近的实例，进行改进设计。实例包括骨架实例（既中心线模版）和成品实例两部分，可根据不同的用户需求选用不同的实例。

2.结构优化设计

结构优化设计包括参数化驱动、参数的程序优化求解和结构优化三部分。

(1)参数化驱动。近似实例调出后，接下来将进行参数优化修改。对结构相似的实例，只需修改其参数具体数值。参数分为关键结构参数和普通结构参数，关键结构参数用统一规划的表达式记录并保存于数据库中，普通参数则采用自动分配的表达式。参数修改通过修改表达式的值来实现参数化驱动。系统设计则能够读出实例中的关键结构参数并提供了修改工具。常用的关键结构参数主要来源于自行车行业设计标准、专家设计知识经验和生产经验，并用数据库进行管理。数据库中主要记录了部分车架关键结构参数的经验数据及实例数据。

普通结构参数的修改则提供了专用的修改拾取工具，能够拾取实体对象并读取相应的表达式，关键结构参数的修改亦可用其实现。普通结构参数通常根据客户的实际订单需要来确定。

(2)参数的程序优化求解。优化计算时，由于未知参数很多，部分设计参数采用逆运算的方法，即将未知量按设计经验假定为已知量，然后以微量增量的方式进行迭代试算，直至算出符合要求的参数为止。例如，在计算五通下垂量及已知毛坯圆管直径计算变截面管的相关参数时就采用了这种方法。

图4 圆形管变形为水滴管