基于模糊概念理論的汽車驅動橋零件關聯關系研究

鄒旭東，白夢幻，顧鋒

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基于模糊概念理論的汽車驅動橋零件關聯關系研究

鄒旭東，白夢幻，顧鋒

（青島理工大學 汽車與交通學院，山東 青島 266520）

汽車驅動橋模塊化設計很大程度上由各個零件間的關聯關系確定，但零件配合屬性通常是模糊的。為方便汽車驅動橋產品的模塊化設計，運用了模糊關聯分析與求解的設計方法。根據模糊概念理論，運用模糊關聯規則對數據進行了規整和優化，建立了產品設計的模糊關聯系統，給出了屬性模糊矩陣，從而有效地處理模糊信息，為后續的模塊化設計奠定基礎。

汽車驅動橋；模糊概念理論；關聯規則；模塊化設計

基于模糊關聯的汽車驅動橋模塊化設計方法研究如何對汽車驅動橋進行模塊化構建以實現對市場的快速響應，同時有效解決批量生產方式下高效率、低成本與定制生產方式下用戶個性化設計之間的矛盾[1-2]。本方法充分考慮了驅動橋各個數據變化的影響，所得的設計方案能夠實現對驅動橋各個零件配合型號選擇的快速響應，較大程度提高了驅動橋零件配合的選擇速度，降低了設計成本，尤其適用于需要經常改變零件數據的產品，可為面向驅動橋設計提供一套可行的思路與方法。

汽車驅動橋結構方案設計時，零件間的關聯信息不僅僅包括配合關系，還包括功能和物理等，這種關聯信息往往有一定的模糊性[3]，不完全被設計人員確知，非常依賴設計人員的知識和經驗。此外，零件間的關系是由多個約束準則確定的，對于多個異構準則零件關系的量化，嚴重依托知識和經驗，因此設計人員個體的判定準確性大多不高。

為此，需要建立更加準確的零件間的模糊關聯系統，給出屬性模糊矩陣[4-5]（此屬性包括零件間的功能、聯接和物理性質），進而有效地處理模糊信息，這是保證復雜產品模塊化設計模糊求解的前提。

1 主減速器和差速器的主要零件清單

根據零件模糊語義配合關系確定驅動橋中主減速器和差速器存在的零件。汽車驅動橋是個很復雜的整體，通過分解、分析并建立各個零件間功能、聯接、物理關聯關系，確定汽車驅動橋中主減速器及差速器總成的主要零件清單，如表1所示。

2 主減速器各零件關聯關系模糊界定

定義不同語義尺度與三角函數的對應關系，1、2、3、4、5分別為五種不同語義尺度。

建立模糊語義與三角模糊函數映射關系[6]，分別從零件間的功能、聯接和物理三個方面，將基于模糊語義的關聯關系評定轉化為三角模糊數，作為零件間模糊關聯關系邏輯演繹的輸入[7-8]。如表2所示。

表1 汽車驅動橋中主減速器的主要零件清單

表2 不同語義尺度與三角模糊數的映射關系

各個關聯關系模糊語句所對應的三角模糊數分別從功能、聯接、物理三個方面確定各個零件之間的關聯關系。由表1可知，汽車驅動橋中主減速器和差速器大約有39個主要零件，其關聯關系會構成一個39×39的關系矩陣。

汽車驅動橋中主減速器各零件間的功能、聯接、物理關聯關系評價矩陣如表3～表5所示，反映了各零件間關聯關系的強弱，不再是模糊性的不準確評價，而轉換成了數字化關系。

3 主減速器各零件模糊關聯關系融合

在獲得驅動橋主減速器各零件間功能、聯接、物理這三個關聯準則下的模糊關聯關系后，需要對其進行進一步融合，以獲得零件間的綜合關聯關系[9]。

首先，需要確定三個關聯準則各自的綜合關聯關系。

表3 零件之間功能關聯關系評價矩陣

表4 零件之間聯接關聯關系評價矩陣

(1,1)、(2,2)、(3,3)、(4,4)、(5,5)表示零件間的五種不同的語義尺度，其中1＋2＋3＋4＋5＝1。則功能、聯接、物理各自的綜合關聯關系、、為：

表5 零件之間物理關聯關系評價矩陣

其次，需要確定三個關聯準則在各個零件關聯關系中所占的比重。因為，每兩個不同零件功能、聯接、物理關聯關系都因零件的不同而不盡相同，所以各個零件之間的關聯關系比重也是個39×39的矩陣。用(,,)分別表示功能、聯接、物理關系比重，＋＋＝1。經專家組討論，屬性配合關系比較密切的，由多位專家給出配合關系重要度，求取平均值。屬性配合關系不密切的，就將功能、聯接、物理平均分配，即(1/3, 1/3, 1/3)表示兩個關系不密切的零件的配合比重。

因此，關聯關系所占比重矩陣如表6所示。

已知融合矩陣和比重矩陣，從而可得綜合關系融合矩陣為：

零件關系融合矩陣如表7所示。后續利用該關系融合矩陣便可構建模糊關系數學模型，進而實現模塊化設計模糊求解。

表6 關聯關系所占比重矩陣

表7 綜合關聯關系三角模糊數

4 結論

本研究對汽車主減速器和差速器各個零件的模糊關系進行數學表達，運用零件關聯多準則非線性融合的方法，較準確地實現了多準則信息不確定下的零件綜合關聯關系的模糊度量。

本研究初步確定了3個關聯準則和5個模糊度量額度的汽車主減速器模糊關系，提供了模糊關聯關系研究的基本思路。進一步研究還可能增加其它模糊度量額度，將更有利于模糊關系的正確性和模糊求解的準確性。

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Research on the Correlation of Automobile Driving Bridge Parts Based on Fuzzy Concept Theory

ZOU Xudong，BAI Menghuan，GU Feng

( College of Automobile and Transportation, Qingdao University of Technology,Qingdao 266520, China )

The modular design of the automobile axle is largely determined by the correlation between the various parts, but the component coordination attribute is usually fuzzy. In order to facilitate the modular design of the automobile driving axle product, the design method of fuzzy correlation analysis and solving is used. According to the fuzzy concept theory, the fuzzy association rules are used to adjust and optimize the data. The fuzzy relation system of product design is established, and the attribute fuzzy matrix is given to deal with the fuzzy information effectively, which lays the foundation for the subsequent modular design.

the automobile axle；fuzzy concept theory；the association rules；modular design

U463.218

A

10.3969/j.issn.1006-0316.2018.02.016

1006－0316 (2018) 02－0062－04

2017－05－31

鄒旭東（1973－），男，山東牟平人，碩士，副教授，主要從事汽車現代設計方法、現代汽車檢測技術等方面的研究。