機(jī)械裝配結(jié)構(gòu)組織性研究及其在概念設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究

任龍靜

摘要：任何機(jī)械類產(chǎn)品都具有結(jié)構(gòu)組織性，產(chǎn)品的功能能夠完全發(fā)揮或者有所發(fā)展，都是與機(jī)械裝配結(jié)構(gòu)組織性有著非常緊密的關(guān)系?；诖耍疚膶?duì)機(jī)械裝配結(jié)構(gòu)組織性進(jìn)行詳細(xì)的研究，同時(shí)研究了機(jī)械裝配結(jié)構(gòu)在自組織理論、裝配系統(tǒng)范疇的組織、裝配結(jié)構(gòu)的自組織方法等概念設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：機(jī)械裝配結(jié)構(gòu) 組織性研究 概念設(shè)計(jì)

前言

在設(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)械產(chǎn)品的時(shí)候，在這個(gè)機(jī)械概念設(shè)計(jì)機(jī)端，需要對(duì)機(jī)械的各個(gè)零件、部件的裝配結(jié)構(gòu)進(jìn)行全方位的研究，必須要保證他們的裝配結(jié)構(gòu)完整無缺。任何機(jī)械產(chǎn)品都不可能隨意的設(shè)計(jì)裝配結(jié)構(gòu)，必須要依據(jù)最終設(shè)計(jì)目標(biāo)，在特定的生產(chǎn)條件下，按照規(guī)定的結(jié)構(gòu)、標(biāo)準(zhǔn)，使用特定的工藝流程對(duì)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造以及裝配。

一、機(jī)械裝配結(jié)構(gòu)組織性研究

（一）機(jī)械系統(tǒng)與生物學(xué)的機(jī)構(gòu)相似性

仿生學(xué)是根據(jù)生物的功能、作用原理以及生物的結(jié)構(gòu)，通過特殊的科學(xué)技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)機(jī)械產(chǎn)品的特殊功能的一門學(xué)科。機(jī)械臂就類似于人的胳膊，可以抽象的當(dāng)成是有多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)、牽引裝置以及連桿，機(jī)械臂和人類的胳膊的相似之處非常的多。從系統(tǒng)論的理論知識(shí)中可以看出，生物體都是由很多種能夠?qū)崿F(xiàn)不同功能的器官所組成的，如消化器官、呼吸器官等等；而構(gòu)成這些器官的很多組織，如肌肉組織、神經(jīng)組織等等；每一個(gè)組織都可以細(xì)化為多種細(xì)胞，如紅細(xì)胞、白細(xì)胞等等；很多的化學(xué)元素又組成了細(xì)胞。這些方式是根據(jù)不同部分的形態(tài)來劃分的，對(duì)于機(jī)械來說。也是按照不同的結(jié)構(gòu)來劃分的，所以，研究人員根據(jù)生物體的結(jié)構(gòu)來設(shè)計(jì)機(jī)械的每一個(gè)零件。

（二）機(jī)械裝配結(jié)構(gòu)系統(tǒng)組織的不確定性

第一，選擇不確定性，機(jī)械產(chǎn)品如果想要起到某種效果，機(jī)械裝配結(jié)構(gòu)是有很多種選擇，如：無論是采用直齒齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，還是斜齒齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，都可以實(shí)現(xiàn)不同方向的轉(zhuǎn)矩傳遞。設(shè)計(jì)人員在對(duì)裝配結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，選擇哪種結(jié)構(gòu)最合理進(jìn)行設(shè)計(jì)是不確定的。第二，特征不確定性，將機(jī)械的裝配結(jié)構(gòu)確定之后，就需要確定機(jī)械裝配結(jié)構(gòu)所需要的零件，所以選擇不確定性被消除，但是每個(gè)機(jī)械的任務(wù)都不是一種機(jī)械裝配結(jié)構(gòu)可以完成的，它是由很多機(jī)械裝配結(jié)構(gòu)相互配合。才能夠使整個(gè)任務(wù)順利的完成，一旦這些機(jī)械裝配結(jié)構(gòu)都參與到一個(gè)任務(wù)中，那么這些結(jié)構(gòu)之間應(yīng)該如何配合又是一個(gè)不確定性。

（三）機(jī)械裝配結(jié)構(gòu)系統(tǒng)不確定性的度量

對(duì)機(jī)械裝配結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)不確定性進(jìn)行分析，在研究不確定性的實(shí)質(zhì)上其實(shí)就是研究機(jī)械決策產(chǎn)生的概率問題，如主因子A與下層的機(jī)械裝配結(jié)構(gòu)建立關(guān)系時(shí)是有非常多的選擇的，它既可以選擇B因子，也可以選擇C因子，但是這兩種選擇，A因子卻只能選擇他們中的一個(gè)，即B因子和C因子每個(gè)被選擇的機(jī)會(huì)都是50%。決策的確定在整個(gè)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中影響是非常大的，想要完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)需要每個(gè)決策的確定。

二、機(jī)械裝配結(jié)構(gòu)在概念設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

（一）自組織理論

自組織系統(tǒng)是一個(gè)相對(duì)的概念，在機(jī)械裝配系統(tǒng)中的有序機(jī)構(gòu)以及系統(tǒng)形成過程中構(gòu)成了整個(gè)組織系統(tǒng)，這個(gè)組織系統(tǒng)可以分為兩類，其一是他組織，其二是自組織，自組織的特點(diǎn)是沒有外界的特定干預(yù)、系統(tǒng)中的每個(gè)元素的相互作用以及從無序到有序。因此，機(jī)械裝配結(jié)構(gòu)的核心問題是每個(gè)系統(tǒng)沒有外界的特定干預(yù)、系統(tǒng)中的每個(gè)元素的相互作用以及從無序到有序。自組織系統(tǒng)首先是一個(gè)有組織的系統(tǒng)，它是指該系統(tǒng)是有規(guī)律的、有相對(duì)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的、有秩序的。概念設(shè)計(jì)中，機(jī)械裝配結(jié)構(gòu)的自組織系統(tǒng)是一個(gè)有序性不斷在增加的系統(tǒng)，具備增序性，系統(tǒng)要從外界不斷的吸收“養(yǎng)分”來擴(kuò)充自己，同時(shí)在概念設(shè)計(jì)中，機(jī)械裝配結(jié)構(gòu)的應(yīng)用過程必須是不受外界的干擾、沒有自組織系統(tǒng)制定指令的過程，

（二）裝配系統(tǒng)范疇的組織

第一，裝配的無組織與有組織狀態(tài)，無組織的概念是存在于封閉的系統(tǒng)中，在封閉的系統(tǒng)中，這個(gè)系統(tǒng)的最終的狀態(tài)是處于靜平衡態(tài)的。有組織和無組織的主要問題在于“兩種組織，本身的概念，這個(gè)組織既可以看作是一個(gè)過程，也可以看作是一種狀態(tài)。當(dāng)這個(gè)組織是一種狀態(tài)時(shí)，機(jī)械裝配系統(tǒng)當(dāng)前是處于有序的存在方式，當(dāng)這個(gè)組織是一個(gè)過程時(shí)，機(jī)械裝配系統(tǒng)在功能、空間、時(shí)間上能夠形成一個(gè)比較有序的演化過程。第二，機(jī)械裝配結(jié)構(gòu)的他組織和自組織的過程，自組織的概念與他組織的概念是相對(duì)的，相比于自組織的特征來說，他組織也同樣擁有增序性和有組織的，但是他組織是非自發(fā)的，他組織結(jié)構(gòu)的形成過程是機(jī)械裝配結(jié)構(gòu)的外界在施加了決定性影響的條件下，使系統(tǒng)形成一個(gè)組織命令，根據(jù)指令的作用形成的。

（三）裝配結(jié)構(gòu)的自組織方法

裝配結(jié)構(gòu)的基因理論，基因是生物體內(nèi)具備遺傳效應(yīng)的序列，生物體的性能和狀態(tài)受基因控制，是生物體遺傳信息組成的最小單位。機(jī)械裝配結(jié)構(gòu)的組織基和功能基的構(gòu)造生物體的相似度很高，機(jī)械裝配結(jié)構(gòu)雖然并不具備生物體所獨(dú)有的生物基因，但他們的功能結(jié)構(gòu)信息與生物體的基因是十分相似的，包括機(jī)械裝配結(jié)構(gòu)中的結(jié)構(gòu)構(gòu)型序列、功能參數(shù)序列、周邊制造信息如工藝信息、材料信息等。這些信息讓我們可以利用生物基因的原理，為機(jī)械裝配結(jié)構(gòu)創(chuàng)造出人工基因。同時(shí)順著生物體基因工程思路，達(dá)到機(jī)械裝配結(jié)構(gòu)的變異、遺傳，以此達(dá)到創(chuàng)新的目的。

三、結(jié)論

綜上所述，機(jī)械裝配結(jié)構(gòu)組織性研究及其在概念設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究非常重要，經(jīng)過上文分析可得，機(jī)械裝配結(jié)構(gòu)的自組織理論應(yīng)用是一個(gè)充滿創(chuàng)新的、新型的領(lǐng)域；裝配系統(tǒng)范疇的組織對(duì)于機(jī)械裝配結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)發(fā)展有著非常重要的意義；裝配結(jié)構(gòu)的自組織方法能使機(jī)械裝配結(jié)構(gòu)變異、遺傳，以此達(dá)到創(chuàng)新的目的。因此，對(duì)機(jī)械裝配結(jié)構(gòu)組織性研究及其在概念設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行研究具有深遠(yuǎn)的意義。