机械设计中模糊理论应用研究范文

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摘要：随着物联网信息技术的发展，机械产品的设计逐渐朝智能化发展。模糊理论凭借其智能化特点在现代机械设计中的应用越来越广泛。文章对机械设计中的模糊理论进行研究，介绍其概念与运用，希望加强对相关理论的认识。

关键词：机械设计；模糊理论；应用

物联网技术的不断发展，推动了经济与科技的发展浪潮，促进了机械设计的智能化发展。在近几年的机械设计的发展中，越来越多的运用到了模糊理论，在智能化的机械设计中运用模糊的现象也越来越普及。在社会经济发展的当下，如何在机械设计中运用模糊理论来突破传统机械设计的局限性就成了当前需要重点关注的问题。

1模糊理论概述

1.1模糊理论的概念

模糊理论指利用模糊集合的基本概念的一种理论，可以分为模糊数学、模糊系统、模糊决、不确定性和信息这五大类，作为一种新生的事物，其的模糊控制的特点，会使得当前的机械设计更加的可靠和智能。模糊理论的最大特点就是具有不确定性的外延特征，这类特征是不清晰或者模糊的，运用在机械设计中，与一些实际测量的数据和经验性的数据相比较，其具有很好的应用可行性，可以有效降低在机械设计中由于数据难以进行精确的表示的局限性。随着物联网技术的不断发展，对机械设计的工艺要求也越来越高，使得模糊理论的运用逐渐得到了各方面的重视。

1.2模糊理论在机械设计中运用的优势

相较于传统的机械设计，在现代化的机械设计中运用模糊理论，具有以下几点优势：1）能提高机械设计的可靠性。机械设计注重精确性和可靠性，而其的可靠性又分为机构设计可靠和结构可靠，一般包括材料、强度、尺寸以及荷载等方面。在已有的信息的基础上，根据现有的概率公式，进一步确定零件的尺寸和大小，以便于掌握其使用期限。在以往的机械设计中，都是采用的数据统计以及概率论为基础来保证可靠性的，在设计的过程中一般会将一些变量看成是随机变量，还需要对随机变量的安全影响进行充分的考虑。模糊理论在运用过程中，可以最大化展现出事物的真实性，还可以提供较多的设计信息，保证机械设计的可靠性。2）能提高零件使用评估的合理性。模糊理论运用在机械设计中可以对零件的使用情况进行合理的评估，通过对机械设计的安全性相关指数进行评估，有效的提高机械设计的水平，提高相关零件的生产质量。传统的机械设计一般通过安全指数就可以对产品的可靠性做定量的分析，产品的可靠性与安全性并没有太多的关联，只有通过将模糊理论运用在机械设计中才可以更好地对产品零件的使用进行安排，对生产过程中的相关参数进行规范，提高零件使用评估的合理性。3）能提高机械设计的功能性。在机械设计中引入模糊理论，可以从机械设计的材料、结构荷载、零件尺寸以及材料强度等因素对相关零件的各个因素参数进行分析，并通过概率分析统计计算出相应的结果，根据已有的关于机械设计的相关已知条件对零件的内部变量进行分析，以便于得到关于零的内部构造以及使用期限等的相关信息。但是在实际的操作中，运用模糊理论并不能完全的对零件的相关功能性信息以及内部构造等信息进行分析处理。随着物联网技术的发展，会给机械设计提供更多的数据支持，便于在这个过程中可以为其提供更多相关的功能性信息，规范各个参数指标，使得在计算时能更加精确，保证机械设计的功能正常运行[1]。

2模糊理论在机械设计中的应用

2.1优化区间模型的构建

模糊因素是当前机械设计中的结构分析不确定的表现之一，也是机械理论中的一大难点。在机械设计中，往往需要对材料性能、零件尺寸以及产品的安全寿命等进行加工设计，在其中往往会加入一些随机性的模糊参数。通过对这类模糊参数的判断，可以对相关的评价标准进行进一步的明确，并且可以有效地将各个对象中的不同因素进行模糊化的处理，将其进行科学化的模糊公式的分析后，得到科学合理的评价结果，提高机械设计的可靠性。其中，评价结果分为单因素的模糊综合判断和多级模糊综合判断。可以有效避免以往的评价参数过少的局限性。模糊理论是将随机变化的参数作为模糊参数进行统一的处理的，设计人员则一般是对客观因素造成的无法进行直接加工设计的参数进行收集和分析，并通过自身的经验进行评估。模糊理论就是对评价中的相关因素进行模糊处理，并且运用模糊运算的方式得到模糊的计算结果，以此来构建相应的区间模型[2]。

2.2优化数学模型的构建

在现有的机械设计中，运用模糊理论可以对设计中的相关约束条件、目标函数以及设计变量等具有模糊关系的客观事项进行充分的考虑，可以实现智能机械的优化设计，便于更好的开展相关的数学模型的构建。在物联网技术的不断发展之下，出现了射频识别技术、定位技术和传感技术等，这都对现有的机械制造的发展进行了一定的约束，这就需要对其进行细致的分析，建立相关的数学模型，以便能更好地表达各个参数之间的关系[3-4]。相关的参数模型构建公式如下式中：X为n维的设计变量，g(x)为第j个模糊的约束函数，F（X）为模糊的目标函数。

2.3优化模糊GO法的分析及运算

利用模糊分析理论，可以对模糊GO法进行分析及运算，根据其的操作符号与信息流这两大分析法的基本要素来实现单元之间的输入与输出的之间的逻辑关系；信号流可以对系统单元的输入输出以及单元之间的各种关联进行表示，它的属性可以对机械的概率以及概率值进行表示，操作符号则是用于机械设计中的各个单元之间的功能间的逻辑关系。在现有的机械设计中，运用FRID射频识别技术和感应技术可以对相关的信号流进行准确的感应，并且利用各个单元之间输入输出的信号流建立相关的模型图，将模糊理论运用于其中，可以提高信号接收的准确性，更好地实现运算功能。

3机械设计中的模糊理论的实例

在当前的机械设计中，模糊理论作为对机械设计的一种不确定表现，其运用已经逐渐成为了一种趋势。文章对机械设计中的模糊理论的GO分析法进行介绍。例如，在进行刀库加工的机械设计时，就要以GO图为基础，从系统的范围、结构以及功能出发进行设计，实现GO图的建模。根据GO图与模糊法中的概率数据，将所接收到的信号按照规定的算法进行运算，并且在既定的系统中进行信号的输出，提高信号流交流中的可靠性。GO图的运用可以最大化的提高设计系统各个部分之间的功能关系，保障各个系统之间的运作的有序性和协调性，清晰的了解各个系统之间以及零件之间的关系。在实际的工作流程中，模糊参数也包含了一部分的随机性参数，包括机械设计中的材料性能、零部件的尺寸以及材料的使用寿命等。运用模糊理论还可以有效的减少由于不可控因素在机械设计中的限制性原因，为加工者提供更多的经验进行判断和评估，实现各个变量之间的正太等价转换，降低相关的设计故障率。在进行相关的设计时，还需要结合模糊理论的综合判断，对各个变量之间的评价标准进行明确，与模糊理论的各个因素进行结合，对各个不同的模糊因素进行评价，确定在各个环节过程中的重要程度，有效促进机械设计的效果的提高。

4结束语

作为机械设计中的一种理论应用，模糊理论的操作具有简单快捷的特点，在促进机械设计的可靠性中具有较大的优势。随着物联网技术的不断发展，对机械设计的工艺要求不断的提高，要不断加强机械设计中对模糊理论的应用，提高当前的机械设计的可靠性，优化现有的机械设计水平，促进现代化加工技术的不断发展进步。

参考文献：

[1]孙法国,宋笔锋,韩斐.基于粗糙集和模糊理论的机械串联系统可靠性分配方法[J],机械设计,2009(1):5.

[2]魏锋涛,宋俐,李言,等.基于模糊理论的机械多目标优化设计[J].工程图学学报,2010(2):56.

[3]范瑛.基于物联网智能传感网络的模糊数据分析应用[J].电子技术与软件工程,2017(1):9.

[4]王健,李露,郝博.模糊理论在机械设计中的应用[J].机械设计与制造,2000(2):5-6.

作者：田永庆 单位：徐州开放大学