[发明专利]一种基于AHP的机械装置设计选型方法

说明书

本发明涉及机械设计理论和方法领域，是一种基于AHP的机械装置设计选型方法。分析现有文献中得到的实验数据，构建机械装置所有部件的各个类型关于机械装置性能指标的关系矩阵。根据每种用户需求，为对应的机械装置性能指标判断矩阵赋值，用AHP求出每种用户需求下的性能指标属性权重。推导出了一种基于实验数据得到的各部件性能指标关系矩阵与由AHP求出的性能指标属性权重矩阵的相似度计算公式，比较得到最符合用户需求的选型方案。将主观选择转化为定量分析，能够实现多部件且各部件具有多类型的复杂机械装置设计初期的精确选型，为复杂多功能机械装置设计提供量化评估方法。

技术领域

本发明涉及机械设计理论和方法领域，是一种基于AHP的机械装置设计选型方法，适用于具有多性能评价指标依据的多部件且各部件具有多种类型的机械装置的选型。

背景技术

机械设计是机械工程的重要组成部分，是机械生产的第一步，是把知识性科技成果物化为机械装置的一种有目的、有计划、有组织的活动。机械设计的目标是在各种限定的条件下，如用户需求、机械强度准则、可靠性、绿色设计准则、经济效益等，设计出最好的机械，是一种复杂的多层次多目标决策优化过程。传统机械设计多停留在对机械装置本体的研究，人们通过较成熟的理论知识和实验方案对机械装置进行结构优化、性能优化，使得一个机械装置中不同的部件可以有多种针对不同需求、不同性能的结构变体。但是现代机械设计要求加强设计理论和方法的研究，注重全局设计。参数与结构的优化都是局部问题的优化，总体设计的优化则要求站在宏观的高度上，从用户需求、机械本体、社会经济等方面出发，对机械装置的总体设计进行不断的评价与修改。尤其在机械设计初期的方案选型阶段，其依据的评判标准具有多目标、多因素且部分因素不可量化等特点，企业或科研单位多以人为主观经验决定选型方案，缺乏决策的科学性和可靠性。因此，迫切需要探寻一种能够客观量化从用户需求到选型方案的机械装置设计方法。

机械装置设计选型属于机械设计初期的方案设计阶段，专利CN109408869A公开了一种往复式压缩机选型设计方法，通过计算或者初算关键参数分步骤选择匹配的气缸和合适的运行工况范围。但是该方法从需求到选型的过程只涉及几个计算公式，很容易忽视其他潜在的需求因素，不能关联机械设计后期的产品性能评价，且适用范围较窄，只适用于可以通过公式计算且可以根据具体数值来选取有固定数值选项的部件类型。专利CN109034503A公开了一种基于AHP-GRAP的露天矿破碎站布设方案优选方法，通过构造递阶式层次结构模型，使用AHP方法选择最优的露天煤矿破碎站位置布设方案。将AHP与GRAP结合，减少主观臆断成分，提高了决策的科学性。但是该方法只适用于煤矿破碎站的位置选址，专业性较强，泛化性低。目前机械装置初期设计阶段存在缺乏普适性的设计理论和方法研究的问题，针对评价指标具有多目标、多因素且部分因素不可量化特点的机械装置设计选型方法，探索一种适用于设计前期用户需求和设计后期性能评价的设计选型方法，为多部件且各部件具有多类型的复杂机械装置的快速、高效、精准设计提供关键技术支持。

发明内容

本发明的目的是要提供一种基于AHP的机械装置设计选型方法。分析现有文献中得到的实验数据，构建机械装置所有部件的各个类型关于机械装置性能指标的关系矩阵。根据每种用户需求，为对应的机械装置性能指标判断矩阵赋值，用AHP求出每种用户需求下的性能指标属性权重。推导出了一种基于实验数据得到的各部件性能指标关系矩阵与由AHP求出的性能指标属性权重矩阵的相似度计算公式，比较得到最符合用户需求的选型方案。将主观选择转化为定量分析，提高设计效率和准确度。为了达到本发明的目的所采取的技术方案如下：

1)分析实验数据构建机械装置各部件各类型的性能指标关系矩阵，具体如下：

a)根据机械装置各部件各类型进行分类，如部件A有类型Aj(j＝1,2,…,m)。

b)根据设计前期的用户需求、设计中期的约束和设计后期的机械装置评价指标制定需要的性能指标K_i(i＝1,2,…,n)。