機械裝配結構組織性研究及其在概念設計中的應用研究

任龍靜

摘要：任何機械類產品都具有結構組織性，產品的功能能夠完全發揮或者有所發展，都是與機械裝配結構組織性有著非常緊密的關系。基于此，本文對機械裝配結構組織性進行詳細的研究，同時研究了機械裝配結構在自組織理論、裝配系統范疇的組織、裝配結構的自組織方法等概念設計中的應用。

關鍵詞：機械裝配結構 組織性研究 概念設計

前言

在設計一個機械產品的時候，在這個機械概念設計機端，需要對機械的各個零件、部件的裝配結構進行全方位的研究，必須要保證他們的裝配結構完整無缺。任何機械產品都不可能隨意的設計裝配結構，必須要依據最終設計目標，在特定的生產條件下，按照規定的結構、標準，使用特定的工藝流程對機械產品設計和制造以及裝配。

一、機械裝配結構組織性研究

（一）機械系統與生物學的機構相似性

仿生學是根據生物的功能、作用原理以及生物的結構，通過特殊的科學技術手段，實現機械產品的特殊功能的一門學科。機械臂就類似于人的胳膊，可以抽象的當成是有多個轉動關節、牽引裝置以及連桿，機械臂和人類的胳膊的相似之處非常的多。從系統論的理論知識中可以看出，生物體都是由很多種能夠實現不同功能的器官所組成的，如消化器官、呼吸器官等等；而構成這些器官的很多組織，如肌肉組織、神經組織等等；每一個組織都可以細化為多種細胞，如紅細胞、白細胞等等；很多的化學元素又組成了細胞。這些方式是根據不同部分的形態來劃分的，對于機械來說。也是按照不同的結構來劃分的，所以，研究人員根據生物體的結構來設計機械的每一個零件。

（二）機械裝配結構系統組織的不確定性

第一，選擇不確定性，機械產品如果想要起到某種效果，機械裝配結構是有很多種選擇，如：無論是采用直齒齒輪轉動，還是斜齒齒輪轉動，都可以實現不同方向的轉矩傳遞。設計人員在對裝配結構進行設計的時候，選擇哪種結構最合理進行設計是不確定的。第二，特征不確定性，將機械的裝配結構確定之后，就需要確定機械裝配結構所需要的零件，所以選擇不確定性被消除，但是每個機械的任務都不是一種機械裝配結構可以完成的，它是由很多機械裝配結構相互配合。才能夠使整個任務順利的完成，一旦這些機械裝配結構都參與到一個任務中，那么這些結構之間應該如何配合又是一個不確定性。

（三）機械裝配結構系統不確定性的度量

對機械裝配結構的系統不確定性進行分析，在研究不確定性的實質上其實就是研究機械決策產生的概率問題，如主因子A與下層的機械裝配結構建立關系時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，即B因子和C因子每個被選擇的機會都是50%。決策的確定在整個機械產品設計中影響是非常大的，想要完成產品設計需要每個決策的確定。

二、機械裝配結構在概念設計中的應用

（一）自組織理論

自組織系統是一個相對的概念，在機械裝配系統中的有序機構以及系統形成過程中構成了整個組織系統，這個組織系統可以分為兩類，其一是他組織，其二是自組織，自組織的特點是沒有外界的特定干預、系統中的每個元素的相互作用以及從無序到有序。因此，機械裝配結構的核心問題是每個系統沒有外界的特定干預、系統中的每個元素的相互作用以及從無序到有序。自組織系統首先是一個有組織的系統，它是指該系統是有規律的、有相對穩定結構的、有秩序的。概念設計中，機械裝配結構的自組織系統是一個有序性不斷在增加的系統，具備增序性，系統要從外界不斷的吸收“養分”來擴充自己，同時在概念設計中，機械裝配結構的應用過程必須是不受外界的干擾、沒有自組織系統制定指令的過程，

（二）裝配系統范疇的組織

第一，裝配的無組織與有組織狀態，無組織的概念是存在于封閉的系統中，在封閉的系統中，這個系統的最終的狀態是處于靜平衡態的。有組織和無組織的主要問題在于“兩種組織，本身的概念，這個組織既可以看作是一個過程，也可以看作是一種狀態。當這個組織是一種狀態時，機械裝配系統當前是處于有序的存在方式，當這個組織是一個過程時，機械裝配系統在功能、空間、時間上能夠形成一個比較有序的演化過程。第二，機械裝配結構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的，他組織結構的形成過程是機械裝配結構的外界在施加了決定性影響的條件下，使系統形成一個組織命令，根據指令的作用形成的。

（三）裝配結構的自組織方法

裝配結構的基因理論，基因是生物體內具備遺傳效應的序列，生物體的性能和狀態受基因控制，是生物體遺傳信息組成的最小單位。機械裝配結構的組織基和功能基的構造生物體的相似度很高，機械裝配結構雖然并不具備生物體所獨有的生物基因，但他們的功能結構信息與生物體的基因是十分相似的，包括機械裝配結構中的結構構型序列、功能參數序列、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，為機械裝配結構創造出人工基因。同時順著生物體基因工程思路，達到機械裝配結構的變異、遺傳，以此達到創新的目的。

三、結論

綜上所述，機械裝配結構組織性研究及其在概念設計中的應用研究非常重要，經過上文分析可得，機械裝配結構的自組織理論應用是一個充滿創新的、新型的領域；裝配系統范疇的組織對于機械裝配結構的設計發展有著非常重要的意義；裝配結構的自組織方法能使機械裝配結構變異、遺傳，以此達到創新的目的。因此，對機械裝配結構組織性研究及其在概念設計中的應用進行研究具有深遠的意義。