[机械设计自动化精品] 机械运动方案的模糊综合评价方法研究 毕业论文.doc

毕业论文机械运动方案的模糊综合评价方法研究学生姓名： 学号： 学 院：机械工程与自动化学院专 业：机械设计制造及其自动化指导教师： 2011年 6月摘要 运动方案设计是机械产品概念设计的核心，复杂机械系统的性能和成本往往在方案设计阶段就已经决定，在机械运动方案设计中，对一组满足功能要求的备选设计方案进行科学合理的客观评价以确定最佳方案是一个关键问题本文针对通用机械产品的运动方案，建立了合理有效的评价指标体系；利用信息论中的熵权法结合系统工程学中的层次分析法(AHP)确定各指标权重，然后将模糊理论引入评价中，建立机械运动方案全面评价的分层模糊评判方法和实用模型，并通过具体的评价实例加以验证 Abstract Exercise program design is the core of the conceptual design of mechanical products, complex mechanical system performance and cost are often in the program design phase has already decided, in the design of mechanical motion on a set of options to meet the functional requirements of a scientific and reasonable design objective Evaluation to determine the best solution is a key issue. In this paper, general machinery products, sports programs, the establishment of an effective and reasonable evaluation index system; use of information theory Entropy method with systems engineering in the Analytic Hierarchy Process (AHP) to determine the index weight, and then the fuzzy theory into the evaluation, Establishment of a comprehensive evaluation of mechanical motion program hierarchical fuzzy evaluation method and practical model, and evaluation through specific examples to verify.目录1 前言 11.1 研究意义 11.2 研究内容 11.3 研究手段 22 机械系统运动方案设计综述 33 常用评价方法概述 83.1 模糊综合评价法 83.2 层次分析法 83.3 秩和比（RSR）法 93.4 TOPSIS法 103.5 系统分析方法 103.6 价值工程方法 114 评价体系的建立 124.1 评价指标体系的确定原则 124.2 评价指标体系的内容 124.3 评价指标权重的确定方法 134.3.1 熵权法 134.3.2 层次分析法 154.3.3 熵权法与层次分析法的结合 194.3.4 算例 215 模糊综合评价的原理和方法 265.1 模糊理论 265.1.1 经典集合 265.1.2 模糊集合与隶属度函数 265.2 模糊综合评价 285.2.1 模糊综合评价的定义 285.2.2 模糊综合评价的基本步骤 295.3 多级模糊综合评价 316 机械运动方案的模糊综合评价实例 336.1 建立因素集 336.2 确定评价等级集合及评价矩阵 346.3 确定权数分配集 356.4 建立评价模糊矩阵 426.4.1计算方案一中各机构的模糊决策集 426.4.2 计算方案二中各机构的模糊决策集 446.5 两机械运动方案的模糊综合评价 47总结 49参考文献 50致 谢 521 前言1.1 研究意义 运动方案设计是机械产品概念设计的核心，复杂机械系统的性能和成本往往在方案设计阶段就已经决定，在机械运动方案设计中，对一组满足功能要求的备选设计方案进行科学合理的客观评价以确定最佳方案是一个关键问题。

由于处于设计的初始阶段，因而在机械运动方案设计阶段，产品信息是残缺的，即表现为：（1)产品信息是定性的(Qualitative)，(2)产品信息是不精确的，(3)产品信息是不确定的(Uncertain)，(4)产品信息是不完全的(Incomplete)此外，由于现代复杂机械系统本身所具有的多目标(指标)、多屡次、多关联、动态、信息不完备等特点，使得方案评价成为一个复杂而又困难的问题，至今尚未很好解决，以往单纯依靠评审专家对其定性评价的方法已远不能满足要求[1] 为了能够客观公正的对机械设计方案进行评价，研究机械运动方案综合评价方法是十分必要的1.2 研究内容 要求针对通用机械产品的运动方案，建立合理有效的评价指标体系；利用信息论中的熵权法结合系统工程学中的层次分析法(AHP)确定各指标权重，然后将模糊理论引入评价中，建立机械运动方案全面评价的分层模糊评判方法和实用模型，并通过具体的评价实例加以验证具体工作内容如下[2]：1）了解机械产品运动方案设计的常用方法和基本过程；2）熟悉信息论中的熵权法确定权重的基本方法；3） 熟悉系统工程学中层次分析法(AHP)的基本原理和步骤；4）了解模糊数学的基本内容，在此基础上，熟悉模糊综合评判的基本原理和过程；5） 熟悉Matlab软件，能够熟练运用Matlab进行科学计算；6） 针对通用机械产品的运动方案，建立合理有效的评价指标体系；7）利用层次分析法(AHP)结合熵权法确定评价指标体系中各级指标权重；8）建立运动方案全面评价的分层模糊评判方法和实用模型；9）通过具体的评价实例，利用Matlab软件，对以上评价模型加以验证。

1.3 研究手段 鉴于机械运动方案设计阶段评价指标具有模型不确定性的特点，拟将模糊理论引入机械运动方案评价中，采用模糊综合评价方法进行评价鉴于机械运动方案设计阶段复杂机械系统评价指标众多、具有多级层次性的特点，采用多级模糊综合评价方法进行评价 在多指标评价问题中，各指标权重的确定是一个关键环节，因为权重确定是否合理会直接影响到评价结果的有效性鉴于评级指标权重值难以有效客观的确定，引入主客观赋权法，即将熵权法和层次分析法结合起来，确定各评价指标权综上所述，在研究路线上，首先针对通用机械产品的运动方案，建立合理有效的评价指标体系；然后，主客观综合赋权法，即利用信息论中的熵权法结合系统工程学中的层次分析法(AHP)确定各指标权重，最后，利用多级模糊综合评价法，对机械运动方案实施评价，并通过具体的评价实例加以验证技术路线流程图如下： 建立合理有效的评价指标体系机械产品的运动方案 评价 利用多级模糊综合评价法决定各指标权重 图1.1 技术路线流程图2 机械系统运动方案设计综述机械运动方案设计，是指机械运动系统的方案设计。

方案设计阶段是决定产品性能、成本及竞争能力的关键环节对设计师而言，则是最具吸引力，同时也最具挑战性的工作机械运动方案设计的主要内容是：根据给定机械的工作要求，确定机械的工作原理，拟定工艺动作和执行构件的运动形式，绘制工作循环图；选择原动机的类型和主要参数，并进行执行机构的选型与组合，随之形成机械系统的几种运动方案，对运动方案进行分析、比较、评价和选择；对选定运动方案中的各执行机构进行运动综合，确定其运动参数，并绘制机构运动简图，在此基础上，进行机械的运动性能和动力性能分析[3] 一般而言，机械系统是由原动机、传动机构、执行机构以及控制系统组成从运动学角度考察，机械系统的基本功能是机械运动的生成、传递与变换在机械系统中，原动机生成原始的机械运动，然后经传动机构的传递，最后由执行机构变换成为期望的运动形式之后输出控制系统的功能则在于使此过程更加有效地进行运动的传递与运动形式的变换是机构的基本特性从而，一般讲传动机构与执行机构统称为“机械运动系统”机械运动方案设计的一般过程如下[4]：（1）构思机械工作原理:针对设计任务书中规定的机械功能，构思实现该功能所采用的科学原理和技术手段，即机械的工作原理；由工作原理进一步确定机械所要实现的工艺动作，复杂的工艺动作可分解为几种简单运动的合成，采用机构实现这些运动就是机械运动方案设计的主要目的。

2）绘制机械工作循环图: 针对机械要实现的工艺动作，确定执行构件的数目；为了实现机械的功能，各执行构件的工艺动作之间往往有一定的协调配合要求，为了清晰地表述各执行构件运动协调关系，应绘制机械的工作循环图机械工作循环图也是进行执行机构的选型和拟定机构的组合方案的依据3)选择执行机构类型: 根据执行构件的运动形式和运动参数，确定实现执行构件工艺动作的各个机构，并将它们有机地组合在一起，以实现执行构件的工艺动作在进行执行机构选型时，应首先满足执行构件运动形式的要求，然后通过对所选机构进行组合、变异和调整等，以满足执行构件的运动参数要求一般来说，满足执行构件工艺动作的执行机构往往不是一种，而是多种，故应该进行综合评价，择优选用4)绘制机械运动示意图: 依据机械工作性质和工作环境等，合理选取原动机类型；原动机的运动和动力经传动系统的传递和转化后，驱动执行机构的主动件，使执行机构实现预期的工艺动作根据机械的工作原理、执行构件运动的协调配合要求，和所选定的各执行机构，拟定机构的组合方案，画出机械运动示意图，这种示意图就表示了机械运动配合情况和机构组成状况，代表了机械运动系统的方案，对于运动情况比较复杂的机械，机械运动示意图还可以采用轴测投影的方法绘制出立体的机械运动示意图[5]。

5)执行机构的尺度综合: 根据各执行构件和主动件的运动参数，以及各执行构件运动间的协调配合要求，同时考虑执行机构的动力性能要求，确定各执行机构中构件的的运动尺寸和几何形状（如凸轮廓线）等6)绘制机械运动简图: 对各机构尺度综合所得结果，进行机构的运动分析和动态静力分析，并从运动规律、动力条件、工作性能等多方面进行综合评价，确定合适的机构其它相关尺寸然后绘制出机械运动简图根据机械运动简图所求得的运动参数、动力参数，可以作为机械零部件结构设计的依据机械工作原理与工艺动作的拟定[5]:(1)构思工作原理: 工作原理就是机械实现其功能的技术载体，它既可以是物理原理，也可以是化学原理，甚至也可以是生物原理等，但在常规机械设计中，以采用物理中的机械运动原理为多构思机械工作原理是一个创新思维过程，需要了解相关机械的工作原理，掌握现代科技水平，综合运用已学知识等，才可能较好地构思出先进的工作原理。