基于模糊概念理論的汽車驅(qū)動(dòng)橋零件關(guān)聯(lián)關(guān)系研究

鄒旭東，白夢(mèng)幻，顧鋒

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基于模糊概念理論的汽車驅(qū)動(dòng)橋零件關(guān)聯(lián)關(guān)系研究

鄒旭東，白夢(mèng)幻，顧鋒

（青島理工大學(xué) 汽車與交通學(xué)院，山東 青島 266520）

汽車驅(qū)動(dòng)橋模塊化設(shè)計(jì)很大程度上由各個(gè)零件間的關(guān)聯(lián)關(guān)系確定，但零件配合屬性通常是模糊的。為方便汽車驅(qū)動(dòng)橋產(chǎn)品的模塊化設(shè)計(jì)，運(yùn)用了模糊關(guān)聯(lián)分析與求解的設(shè)計(jì)方法。根據(jù)模糊概念理論，運(yùn)用模糊關(guān)聯(lián)規(guī)則對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了規(guī)整和優(yōu)化，建立了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的模糊關(guān)聯(lián)系統(tǒng)，給出了屬性模糊矩陣，從而有效地處理模糊信息，為后續(xù)的模塊化設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。

汽車驅(qū)動(dòng)橋；模糊概念理論；關(guān)聯(lián)規(guī)則；模塊化設(shè)計(jì)

基于模糊關(guān)聯(lián)的汽車驅(qū)動(dòng)橋模塊化設(shè)計(jì)方法研究如何對(duì)汽車驅(qū)動(dòng)橋進(jìn)行模塊化構(gòu)建以實(shí)現(xiàn)對(duì)市場(chǎng)的快速響應(yīng)，同時(shí)有效解決批量生產(chǎn)方式下高效率、低成本與定制生產(chǎn)方式下用戶個(gè)性化設(shè)計(jì)之間的矛盾[1-2]。本方法充分考慮了驅(qū)動(dòng)橋各個(gè)數(shù)據(jù)變化的影響，所得的設(shè)計(jì)方案能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)驅(qū)動(dòng)橋各個(gè)零件配合型號(hào)選擇的快速響應(yīng)，較大程度提高了驅(qū)動(dòng)橋零件配合的選擇速度，降低了設(shè)計(jì)成本，尤其適用于需要經(jīng)常改變零件數(shù)據(jù)的產(chǎn)品，可為面向驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)提供一套可行的思路與方法。

汽車驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)時(shí)，零件間的關(guān)聯(lián)信息不僅僅包括配合關(guān)系，還包括功能和物理等，這種關(guān)聯(lián)信息往往有一定的模糊性[3]，不完全被設(shè)計(jì)人員確知，非常依賴設(shè)計(jì)人員的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。此外，零件間的關(guān)系是由多個(gè)約束準(zhǔn)則確定的，對(duì)于多個(gè)異構(gòu)準(zhǔn)則零件關(guān)系的量化，嚴(yán)重依托知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，因此設(shè)計(jì)人員個(gè)體的判定準(zhǔn)確性大多不高。

為此，需要建立更加準(zhǔn)確的零件間的模糊關(guān)聯(lián)系統(tǒng)，給出屬性模糊矩陣[4-5]（此屬性包括零件間的功能、聯(lián)接和物理性質(zhì)），進(jìn)而有效地處理模糊信息，這是保證復(fù)雜產(chǎn)品模塊化設(shè)計(jì)模糊求解的前提。

1 主減速器和差速器的主要零件清單

根據(jù)零件模糊語(yǔ)義配合關(guān)系確定驅(qū)動(dòng)橋中主減速器和差速器存在的零件。汽車驅(qū)動(dòng)橋是個(gè)很復(fù)雜的整體，通過(guò)分解、分析并建立各個(gè)零件間功能、聯(lián)接、物理關(guān)聯(lián)關(guān)系，確定汽車驅(qū)動(dòng)橋中主減速器及差速器總成的主要零件清單，如表1所示。

2 主減速器各零件關(guān)聯(lián)關(guān)系模糊界定

定義不同語(yǔ)義尺度與三角函數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，1、2、3、4、5分別為五種不同語(yǔ)義尺度。

建立模糊語(yǔ)義與三角模糊函數(shù)映射關(guān)系[6]，分別從零件間的功能、聯(lián)接和物理三個(gè)方面，將基于模糊語(yǔ)義的關(guān)聯(lián)關(guān)系評(píng)定轉(zhuǎn)化為三角模糊數(shù)，作為零件間模糊關(guān)聯(lián)關(guān)系邏輯演繹的輸入[7-8]。如表2所示。

表1 汽車驅(qū)動(dòng)橋中主減速器的主要零件清單

表2 不同語(yǔ)義尺度與三角模糊數(shù)的映射關(guān)系

各個(gè)關(guān)聯(lián)關(guān)系模糊語(yǔ)句所對(duì)應(yīng)的三角模糊數(shù)分別從功能、聯(lián)接、物理三個(gè)方面確定各個(gè)零件之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。由表1可知，汽車驅(qū)動(dòng)橋中主減速器和差速器大約有39個(gè)主要零件，其關(guān)聯(lián)關(guān)系會(huì)構(gòu)成一個(gè)39×39的關(guān)系矩陣。

汽車驅(qū)動(dòng)橋中主減速器各零件間的功能、聯(lián)接、物理關(guān)聯(lián)關(guān)系評(píng)價(jià)矩陣如表3～表5所示，反映了各零件間關(guān)聯(lián)關(guān)系的強(qiáng)弱，不再是模糊性的不準(zhǔn)確評(píng)價(jià)，而轉(zhuǎn)換成了數(shù)字化關(guān)系。

3 主減速器各零件模糊關(guān)聯(lián)關(guān)系融合

在獲得驅(qū)動(dòng)橋主減速器各零件間功能、聯(lián)接、物理這三個(gè)關(guān)聯(lián)準(zhǔn)則下的模糊關(guān)聯(lián)關(guān)系后，需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步融合，以獲得零件間的綜合關(guān)聯(lián)關(guān)系[9]。

首先，需要確定三個(gè)關(guān)聯(lián)準(zhǔn)則各自的綜合關(guān)聯(lián)關(guān)系。

表3 零件之間功能關(guān)聯(lián)關(guān)系評(píng)價(jià)矩陣

表4 零件之間聯(lián)接關(guān)聯(lián)關(guān)系評(píng)價(jià)矩陣

(1,1)、(2,2)、(3,3)、(4,4)、(5,5)表示零件間的五種不同的語(yǔ)義尺度，其中1＋2＋3＋4＋5＝1。則功能、聯(lián)接、物理各自的綜合關(guān)聯(lián)關(guān)系、、為：

表5 零件之間物理關(guān)聯(lián)關(guān)系評(píng)價(jià)矩陣

其次，需要確定三個(gè)關(guān)聯(lián)準(zhǔn)則在各個(gè)零件關(guān)聯(lián)關(guān)系中所占的比重。因?yàn)?，每?jī)蓚€(gè)不同零件功能、聯(lián)接、物理關(guān)聯(lián)關(guān)系都因零件的不同而不盡相同，所以各個(gè)零件之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系比重也是個(gè)39×39的矩陣。用(,,)分別表示功能、聯(lián)接、物理關(guān)系比重，＋＋＝1。經(jīng)專家組討論，屬性配合關(guān)系比較密切的，由多位專家給出配合關(guān)系重要度，求取平均值。屬性配合關(guān)系不密切的，就將功能、聯(lián)接、物理平均分配，即(1/3, 1/3, 1/3)表示兩個(gè)關(guān)系不密切的零件的配合比重。

因此，關(guān)聯(lián)關(guān)系所占比重矩陣如表6所示。

已知融合矩陣和比重矩陣，從而可得綜合關(guān)系融合矩陣為：

零件關(guān)系融合矩陣如表7所示。后續(xù)利用該關(guān)系融合矩陣便可構(gòu)建模糊關(guān)系數(shù)學(xué)模型，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)模塊化設(shè)計(jì)模糊求解。

表6 關(guān)聯(lián)關(guān)系所占比重矩陣

表7 綜合關(guān)聯(lián)關(guān)系三角模糊數(shù)

4 結(jié)論

本研究對(duì)汽車主減速器和差速器各個(gè)零件的模糊關(guān)系進(jìn)行數(shù)學(xué)表達(dá)，運(yùn)用零件關(guān)聯(lián)多準(zhǔn)則非線性融合的方法，較準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)了多準(zhǔn)則信息不確定下的零件綜合關(guān)聯(lián)關(guān)系的模糊度量。

本研究初步確定了3個(gè)關(guān)聯(lián)準(zhǔn)則和5個(gè)模糊度量額度的汽車主減速器模糊關(guān)系，提供了模糊關(guān)聯(lián)關(guān)系研究的基本思路。進(jìn)一步研究還可能增加其它模糊度量額度，將更有利于模糊關(guān)系的正確性和模糊求解的準(zhǔn)確性。

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Research on the Correlation of Automobile Driving Bridge Parts Based on Fuzzy Concept Theory

ZOU Xudong，BAI Menghuan，GU Feng

( College of Automobile and Transportation, Qingdao University of Technology,Qingdao 266520, China )

The modular design of the automobile axle is largely determined by the correlation between the various parts, but the component coordination attribute is usually fuzzy. In order to facilitate the modular design of the automobile driving axle product, the design method of fuzzy correlation analysis and solving is used. According to the fuzzy concept theory, the fuzzy association rules are used to adjust and optimize the data. The fuzzy relation system of product design is established, and the attribute fuzzy matrix is given to deal with the fuzzy information effectively, which lays the foundation for the subsequent modular design.

the automobile axle；fuzzy concept theory；the association rules；modular design

U463.218

A

10.3969/j.issn.1006-0316.2018.02.016

1006－0316 (2018) 02－0062－04

2017－05－31

鄒旭東（1973－），男，山東牟平人，碩士，副教授，主要從事汽車現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法、現(xiàn)代汽車檢測(cè)技術(shù)等方面的研究。