机械装配结构组织性

摘 要：任何的机械产品都具有高度的结构组织性,产品的功能是否能够完全发挥,甚至于是否能够有所发展,均与其机械装配的结构组织性有着非常密切的联系.基于此本文结合生物学理论,对机械装备结构的不确定性以及度量方法进行了相关的研究.

关 键 词：机械装配结构；组织性；概率

中图分类号：TG95

对于一个机械产品的设计而言,在其概念设计机端,就需要对各个零部件的装配结构进行全方面的研究,一定要尽可能的保证他们有着较好的装配结构.任何一个机械产品各零部件的装配结构都不可能随意设计,必须按照最终的设计目标,在一定的生产条件下,按照规定标准、结构,使用特定的工艺进行产品设计、制造以及装配整个过程.随着研究人员的不断深入探索发现,机械系统在一定程度上与生物结构有着非常多的相似之处,这对于机械装配结构组织性相关理论的研究开辟了新的道路.总结出了机械装配的不确定性,如何进行度量就是下一步所需要研究的重要内容.

1.机械系统与生物学的结构相似性

上世纪中期仿生学的概念被提出,这是一门根据生物结构、功能以及作用原理,通过特殊的工程技术手段,实现机械特殊功能的学科.人类的胳膊就像机械臂一样,也可以抽象的看作是有很多个连杆、转动关节以及牵引装置所构成.在结构上,二者有着非常多的相似之处.这实际上就是仿生学的一个研究内容.按照系统论的相关理论可以看出,生物体均是由很多种具有不同功能的器官所组成的,如呼吸器官、消化器官等等；这些器官又是由很多种组织所构成,如肌肉组织、神经组织等等；每一个组织又可以细分为很多种细胞,如白细胞、红细胞等等；多种化学元素又共同构成了每一个细胞.这些细分方式是按照不同组成部分的形态来划分的,相较于传统机械系统而言,也就是按照不同结构来进行划分的.检测设生物体的划分是从不同结构所起到的作用角度来进行划分,那么生物体中的肌肉所起到的作用就是传递能量,并且可以将生物体按照肌肉所起的不同的作用进行细分.所以,有些研究人员就基于这个思想,将一个生物体划分为多层次结构.相应的,机械产品如果也按照功能来进行划分,那么也具有多层次结构：机械装配结构、机械外形、机械的每一个基本组成零件.

2.机械装配结构系统组织不确定性

所谓不确定性,也就是说某一个事件或者决策可能出现的结构不止一个.联系到机械产品的概念设计,如果按照功能需求来选择机械装配的结构以及各种零部件,那么整个机械产品就会出现大量的不确定性.

（1）选择不确定性

想要达到某一功能,机械装配结构可以有很多种选择.最简单的一个例子就是,不管是使用直齿圆柱齿轮传动,还是斜齿圆柱齿轮传动,均可以实现异向转矩传递.在对机械装配结构进行设计时,选择哪种结构才最合理就需要进行全面深入的研究,这里就会出现不确定性.

（2）特征不确定性

机械装配结构确定之后,相应的也就确定了这个结构所需要的零件,第一种选择不确定性也就相应的消除,也就是说保证了在该粒度下的有序.但是此时新的不确定性又出现了,就是组成机械的所有同类型零件其特性并不一定完全相同,不能够保证所使用的零件均能够达到某一个标准.

（3）配合不确定性

在机械装配结构以及零件选择均确定之后,第一种选择不确定性以及第二种特征不确定性也就相应的消除,但是任何一个机械任务的完成均不可能只有一种机械装配结构参与,它需要多个机械装配结构的协同配合,才能够保证整个任务的有序进行.一旦多个机械装配结构共同参与到某一个机械任务当中来,那么这些结构相互之间的如何装配,相互之间如何配合就会形成新的不确定性.

3.机械装配结构系统不确定性的度量

通过对机械装配结构系统不确定性的分析不难得到,研究不确定性实质上就是研究某一种决策发生的概率问题.也就是像图1所表示的那样,主因子A在与下层结构建立联系时有多种选择,既可以选择被因子B,也可以选择被因子C,但是两种选择中,A只能够选择其中之一,也就是说B与C二者被选择的概率均是50%.一旦A选择与C建立的相互之间的联系,那么对于A而言,选择被因子C的概率就变为100%,选择被因子B的概率就是0.这实质上就是数学上的概率问题.

决策的确定对于整个机械产品的设计有着非常大的影响,设计的整个过程涉及到方方面面的决策确定.相应的,产品设计的完成也即是每一个决策的确定.实质上,这就是信息论中所提到的不确定性分析过程.在机械产品的设计过程中,所需要考虑到的不确定性非常之多,所需要做出的决策也同样很多,就像图2所示,整个系统中节点之间共有6种装配关系等待确定.通过信息论中离散信息分析理论以及概率论的知识可以知道,每一种装配关系在机械产品设计的整个过程中,所发生的概率是相同的：