机械装配结构组织性研究

总结出了机械装配的不确定性，如何进行度量就是下一步所需要研究的重要内容。

1 机械系统与生物学的结构相似性

上世纪中期仿生学的概念被提出，这是一门根据生物结构、功能以及作用原理，通过特殊的工程技术手段，实现机械特殊功能的学科。人类的胳膊就像机械臂一样，也可以抽象的看作是有很多个连杆、转动关节以及牵引装置所构成。在结构上，二者有着非常多的相似之处。这实际上就是仿生学的一个研究内容。按照系统论的相关理论可以看出，生物体均是由很多种具有不同功能的器官所组成的，如呼吸器官、消化器官等等；这些器官又是由很多种组织所构成，如肌肉组织、神经组织等等；每一个组织又可以细分为很多种细胞，如白细胞、红细胞等等；多种化学元素又共同构成了每一个细胞。这些细分方式是按照不同组成部分的形态来划分的，相较于传统机械系统而言，也就是按照不同结构来进行划分的。假设生物体的划分是从不同结构所起到的作用角度来进行划分，那么生物体中的肌肉所起到的作用就是传递能量，并且可以将生物体按照肌肉所起的不同的作用进行细分。所以，有些研究人员就基于这个思想，将一个生物体划分为多层次结构。相应的，机械产品如果也按照功能来进行划分，那么也具有多层次结构：机械装配结构、机械外形、机械的每一个基本组成零件。

2 机械装配结构系统组织不确定性

所谓不确定性，也就是说某一个事件或者决策可能出现的结构不止一个。联系到机械产品的概念设计，如果按照功能需求来选择机械装配的结构以及各种零部件，那么整个机械产品就会出现大量的不确定性。

1.1 选择不确定性

想要达到某一功能，机械装配结构可以有很多种选择。最简单的一个例子就是，不管是使用直齿圆柱齿轮传动，还是斜齿圆柱齿轮传动，均可以实现异向转矩传递。在对机械装配结构进行设计时，选择哪种结构才最合理就需要进行全面深入的研究，这里就会出现不确定性。

1.2 特征不确定性

机械装配结构确定之后，相应的也就确定了这个结构所需要的零件，第一种选择不确定性也就相应的消除，也就是说保证了在该粒度下的有序。但是此时新的不确定性又出现了，就是组成机械的所有同类型零件其特性并不一定完全相同，不能够保证所使用的零件均能够达到某一个标准。

1.3 配合不确定性

在机械装配结构以及零件选择均确定之后，第一种选择不确定性以及第二种特征不确定性也就相应的消除，但是任何一个机械任务的完成均不可能只有一种机械装配结构参与，它需要多个机械装配结构的协同配合，才能够保证整个任务的有序进行。一旦多个机械装配结构共同参与到某一个机械任务当中来，那么这些结构相互之间的如何装配，相互之间如何配合就会形成新的不确定性。

2 自组织理论

自组织理论的两个重要基础是耗散结构理论和协同学理论，耗散结构理论是由比利时物理学家普里戈金在非线性非平衡态热力学基础上研究出来的，而协同学是由德国物理学家哈肯建立的。自组织理论主要研究的就是一个大系统内的不同子系统是如何自发合作运动，从而实现整体上有序运动现象的。就目前发展情况来看，自组织理论能够在一定程度上去适应更多的工程技术领域，从不同角度扩大学科领域之间的协调作用。

2.1 自组织基本概念

所谓自组织我们可以将其理解为自我出现或者自动形成有序结构的过程，它是由普里戈金在耗散结构的基础上提出来的。这里要强调的是系统从无序到有序的进化过程是由其自身运动而成的，外界不参与任何形式的作用。区分自组织系统与他组织系统的关键点就是系统整体形成有序状态的原因是什么，如果涉及到外界因素的作用，那么就是他组织；相反就是自组织系统。

2.2 自组织发生环境和条件

自组织系统的生命周期和演化过程可以由下表表示：

从上表可以看出，自组织在第一阶段时，系统自身熵的增加与外界输入负熵总量基本维持在平衡状态，系统还没有足够的能力降低自身熵来提高组织性，所以此时的是系统基本处于无组织状态。而随着自组织演化的不断推进，系统组织性开始发生变化，随着复杂程度的不同系统也在逐步消亡。

参考文献

[1]李铁萌.机械装配结构组织性分析及自组织设计理论研究[D].北京邮电大学，2011.

[2]赵猛，张以都，马良文，赵丽丽.装配结构模态仿真与实验对比研究[J].振动与冲击，2005，1：30-31+95+133.

[3]韩思军，胥磊.机械装配的合理性[J].黑龙江冶金，2011，3：37-39.

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