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摘要：隨著物聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的發(fā)展，機械產(chǎn)品的設(shè)計逐漸朝智能化發(fā)展。模糊理論憑借其智能化特點在現(xiàn)代機械設(shè)計中的應用越來越廣泛。文章對機械設(shè)計中的模糊理論進行研究，介紹其概念與運用，希望加強對相關(guān)理論的認識。

關(guān)鍵詞：機械設(shè)計；模糊理論；應用

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，推動了經(jīng)濟與科技的發(fā)展浪潮，促進了機械設(shè)計的智能化發(fā)展。在近幾年的機械設(shè)計的發(fā)展中，越來越多的運用到了模糊理論，在智能化的機械設(shè)計中運用模糊的現(xiàn)象也越來越普及。在社會經(jīng)濟發(fā)展的當下，如何在機械設(shè)計中運用模糊理論來突破傳統(tǒng)機械設(shè)計的局限性就成了當前需要重點關(guān)注的問題。

1模糊理論概述

1.1模糊理論的概念

模糊理論指利用模糊集合的基本概念的一種理論，可以分為模糊數(shù)學、模糊系統(tǒng)、模糊決、不確定性和信息這五大類，作為一種新生的事物，其的模糊控制的特點，會使得當前的機械設(shè)計更加的可靠和智能。模糊理論的最大特點就是具有不確定性的外延特征，這類特征是不清晰或者模糊的，運用在機械設(shè)計中，與一些實際測量的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗性的數(shù)據(jù)相比較，其具有很好的應用可行性，可以有效降低在機械設(shè)計中由于數(shù)據(jù)難以進行精確的表示的局限性。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，對機械設(shè)計的工藝要求也越來越高，使得模糊理論的運用逐漸得到了各方面的重視。

1.2模糊理論在機械設(shè)計中運用的優(yōu)勢

相較于傳統(tǒng)的機械設(shè)計，在現(xiàn)代化的機械設(shè)計中運用模糊理論，具有以下幾點優(yōu)勢：1）能提高機械設(shè)計的可靠性。機械設(shè)計注重精確性和可靠性，而其的可靠性又分為機構(gòu)設(shè)計可靠和結(jié)構(gòu)可靠，一般包括材料、強度、尺寸以及荷載等方面。在已有的信息的基礎(chǔ)上，根據(jù)現(xiàn)有的概率公式，進一步確定零件的尺寸和大小，以便于掌握其使用期限。在以往的機械設(shè)計中，都是采用的數(shù)據(jù)統(tǒng)計以及概率論為基礎(chǔ)來保證可靠性的，在設(shè)計的過程中一般會將一些變量看成是隨機變量，還需要對隨機變量的安全影響進行充分的考慮。模糊理論在運用過程中，可以最大化展現(xiàn)出事物的真實性，還可以提供較多的設(shè)計信息，保證機械設(shè)計的可靠性。2）能提高零件使用評估的合理性。模糊理論運用在機械設(shè)計中可以對零件的使用情況進行合理的評估，通過對機械設(shè)計的安全性相關(guān)指數(shù)進行評估，有效的提高機械設(shè)計的水平，提高相關(guān)零件的生產(chǎn)質(zhì)量。傳統(tǒng)的機械設(shè)計一般通過安全指數(shù)就可以對產(chǎn)品的可靠性做定量的分析，產(chǎn)品的可靠性與安全性并沒有太多的關(guān)聯(lián)，只有通過將模糊理論運用在機械設(shè)計中才可以更好地對產(chǎn)品零件的使用進行安排，對生產(chǎn)過程中的相關(guān)參數(shù)進行規(guī)范，提高零件使用評估的合理性。3）能提高機械設(shè)計的功能性。在機械設(shè)計中引入模糊理論，可以從機械設(shè)計的材料、結(jié)構(gòu)荷載、零件尺寸以及材料強度等因素對相關(guān)零件的各個因素參數(shù)進行分析，并通過概率分析統(tǒng)計計算出相應的結(jié)果，根據(jù)已有的關(guān)于機械設(shè)計的相關(guān)已知條件對零件的內(nèi)部變量進行分析，以便于得到關(guān)于零的內(nèi)部構(gòu)造以及使用期限等的相關(guān)信息。但是在實際的操作中，運用模糊理論并不能完全的對零件的相關(guān)功能性信息以及內(nèi)部構(gòu)造等信息進行分析處理。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，會給機械設(shè)計提供更多的數(shù)據(jù)支持，便于在這個過程中可以為其提供更多相關(guān)的功能性信息，規(guī)范各個參數(shù)指標，使得在計算時能更加精確，保證機械設(shè)計的功能正常運行[1]。

2模糊理論在機械設(shè)計中的應用

2.1優(yōu)化區(qū)間模型的構(gòu)建

模糊因素是當前機械設(shè)計中的結(jié)構(gòu)分析不確定的表現(xiàn)之一，也是機械理論中的一大難點。在機械設(shè)計中，往往需要對材料性能、零件尺寸以及產(chǎn)品的安全壽命等進行加工設(shè)計，在其中往往會加入一些隨機性的模糊參數(shù)。通過對這類模糊參數(shù)的判斷，可以對相關(guān)的評價標準進行進一步的明確，并且可以有效地將各個對象中的不同因素進行模糊化的處理，將其進行科學化的模糊公式的分析后，得到科學合理的評價結(jié)果，提高機械設(shè)計的可靠性。其中，評價結(jié)果分為單因素的模糊綜合判斷和多級模糊綜合判斷。可以有效避免以往的評價參數(shù)過少的局限性。模糊理論是將隨機變化的參數(shù)作為模糊參數(shù)進行統(tǒng)一的處理的，設(shè)計人員則一般是對客觀因素造成的無法進行直接加工設(shè)計的參數(shù)進行收集和分析，并通過自身的經(jīng)驗進行評估。模糊理論就是對評價中的相關(guān)因素進行模糊處理，并且運用模糊運算的方式得到模糊的計算結(jié)果，以此來構(gòu)建相應的區(qū)間模型[2]。

2.2優(yōu)化數(shù)學模型的構(gòu)建

在現(xiàn)有的機械設(shè)計中，運用模糊理論可以對設(shè)計中的相關(guān)約束條件、目標函數(shù)以及設(shè)計變量等具有模糊關(guān)系的客觀事項進行充分的考慮，可以實現(xiàn)智能機械的優(yōu)化設(shè)計，便于更好的開展相關(guān)的數(shù)學模型的構(gòu)建。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展之下，出現(xiàn)了射頻識別技術(shù)、定位技術(shù)和傳感技術(shù)等，這都對現(xiàn)有的機械制造的發(fā)展進行了一定的約束，這就需要對其進行細致的分析，建立相關(guān)的數(shù)學模型，以便能更好地表達各個參數(shù)之間的關(guān)系[3-4]。相關(guān)的參數(shù)模型構(gòu)建公式如下式中：X為n維的設(shè)計變量，g(x)為第j個模糊的約束函數(shù)，F(xiàn)（X）為模糊的目標函數(shù)。

2.3優(yōu)化模糊GO法的分析及運算

利用模糊分析理論，可以對模糊GO法進行分析及運算，根據(jù)其的操作符號與信息流這兩大分析法的基本要素來實現(xiàn)單元之間的輸入與輸出的之間的邏輯關(guān)系；信號流可以對系統(tǒng)單元的輸入輸出以及單元之間的各種關(guān)聯(lián)進行表示，它的屬性可以對機械的概率以及概率值進行表示，操作符號則是用于機械設(shè)計中的各個單元之間的功能間的邏輯關(guān)系。在現(xiàn)有的機械設(shè)計中，運用FRID射頻識別技術(shù)和感應技術(shù)可以對相關(guān)的信號流進行準確的感應，并且利用各個單元之間輸入輸出的信號流建立相關(guān)的模型圖，將模糊理論運用于其中，可以提高信號接收的準確性，更好地實現(xiàn)運算功能。

3機械設(shè)計中的模糊理論的實例

在當前的機械設(shè)計中，模糊理論作為對機械設(shè)計的一種不確定表現(xiàn)，其運用已經(jīng)逐漸成為了一種趨勢。文章對機械設(shè)計中的模糊理論的GO分析法進行介紹。例如，在進行刀庫加工的機械設(shè)計時，就要以GO圖為基礎(chǔ)，從系統(tǒng)的范圍、結(jié)構(gòu)以及功能出發(fā)進行設(shè)計，實現(xiàn)GO圖的建模。根據(jù)GO圖與模糊法中的概率數(shù)據(jù)，將所接收到的信號按照規(guī)定的算法進行運算，并且在既定的系統(tǒng)中進行信號的輸出，提高信號流交流中的可靠性。GO圖的運用可以最大化的提高設(shè)計系統(tǒng)各個部分之間的功能關(guān)系，保障各個系統(tǒng)之間的運作的有序性和協(xié)調(diào)性，清晰的了解各個系統(tǒng)之間以及零件之間的關(guān)系。在實際的工作流程中，模糊參數(shù)也包含了一部分的隨機性參數(shù)，包括機械設(shè)計中的材料性能、零部件的尺寸以及材料的使用壽命等。運用模糊理論還可以有效的減少由于不可控因素在機械設(shè)計中的限制性原因，為加工者提供更多的經(jīng)驗進行判斷和評估，實現(xiàn)各個變量之間的正太等價轉(zhuǎn)換，降低相關(guān)的設(shè)計故障率。在進行相關(guān)的設(shè)計時，還需要結(jié)合模糊理論的綜合判斷，對各個變量之間的評價標準進行明確，與模糊理論的各個因素進行結(jié)合，對各個不同的模糊因素進行評價，確定在各個環(huán)節(jié)過程中的重要程度，有效促進機械設(shè)計的效果的提高。

4結(jié)束語

作為機械設(shè)計中的一種理論應用，模糊理論的操作具有簡單快捷的特點，在促進機械設(shè)計的可靠性中具有較大的優(yōu)勢。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，對機械設(shè)計的工藝要求不斷的提高，要不斷加強機械設(shè)計中對模糊理論的應用，提高當前的機械設(shè)計的可靠性，優(yōu)化現(xiàn)有的機械設(shè)計水平，促進現(xiàn)代化加工技術(shù)的不斷發(fā)展進步。

參考文獻：

[1]孫法國,宋筆鋒,韓斐.基于粗糙集和模糊理論的機械串聯(lián)系統(tǒng)可靠性分配方法[J],機械設(shè)計,2009(1):5.

[2]魏鋒濤,宋俐,李言,等.基于模糊理論的機械多目標優(yōu)化設(shè)計[J].工程圖學學報,2010(2):56.

[3]范瑛.基于物聯(lián)網(wǎng)智能傳感網(wǎng)絡(luò)的模糊數(shù)據(jù)分析應用[J].電子技術(shù)與軟件工程,2017(1):9.

[4]王健,李露,郝博.模糊理論在機械設(shè)計中的應用[J].機械設(shè)計與制造,2000(2):5-6.

作者：田永慶 單位：徐州開放大學