基于可行稳健性的公差设计方法研究

针对公差设计较少考虑噪声因素的影响,提出了稳健公差设计方法.通过讨论统计约束函数简化过程中存在的不确定性因素及其影响,分析了可行稳健性设计的含义及必要性.给出包含噪声因素的一般公差设计模型,研究了统计约束函数的变差计算方法: 采用极值法计算其最大波动值或是采用统计分析法计算其方差,并将此变差作为附加约束条件,构建新的约束函数,得到了一种稳健的公差设计模型.公差设计实例及对比分析结果表明,该方法具有良好的抵抗噪声的能力,可显著提高设计的可行稳健性.     

基于模糊质量损失的公差稳健设计方法的研究

分析了产品质量的模糊性及田口平方型质量损失函数的局限性;应用模糊理论拓展田口损失模型,提出了模糊质量损失和模糊质量损失成本的概念;探讨了应用模糊质量损失模型实现公差稳健设计的两种方法:由模糊质量损失成本构造综合成本作为目标函数,或制定一个最大模糊质量损失作为稳健性约束.用公差设计实例进行验证,结果表明该方法是合理有效的.     

基于工程模型的现代稳健优化设计

现代稳健优化设计是以工程模型为基础,并与计算机技术、优化技术相结合的设计方法.将"公理化设计"中的"独立性公理"及"信息公理"引入系统设计阶段,作为系统设计阶段的指导思想:将"最小灵敏度"法引入参数设计阶段寻求产品设计参数的稳健优化值,并以汽车轮盖的设计为例说明如何使用该方法;将"整数规划"法引入公差设计阶段,设计经济合理的产品公差尺寸.传统稳健设计需要进行大量的实验才能完成,而现代稳健优化设计因以模型代替实物可以用计算机完成设计,故产品的开发周期大大缩短.     

公差设计优化方法

为了合理进行公差分配,需要考虑各种因素,比如加工方法、工艺能力、工艺稳定性、制造成本、产品质量、加工批量和装配方法等,需要在一定的约束条件下进行优化分配公差.一般传统的公差设计没有全面考虑这些因素,在保证产品装配精度和技术要求的前提下,大多采用成本的大小衡量公差设计的优劣,也就是说,以成本最小为目标函数,以产品质量要求为约束条件进行公差设计.     

基于改进成本公差模型的并行公差优化设计

在总结传统成本公差模型的基础上,从资金的时间价值角度对传统成本公差模型进行改进,提出了改进后的成本公差模型.利用改进后的成本公差模型,并将制造成本和质量损失成本同时应用到并行公差设计的目标函数中,实现公差的优化设计.最后通过工程实例验证所提出的方法.结果表明：改进的成本-公差模型更贴近现实,计算出的总成本更合理,有效反映了资金的时间价值、物价上涨等现实因素.     

考虑运动副间隙的函数机构稳健设计

机构的随机因素使其运动输出在名义值附近波动,从而导致机构的运动精度和可靠性降低。为降低机构运动输出对随机因素的敏感度,提高机构运动品质,提出一种考虑构件尺寸公差和运动副间隙等随机因素的机构稳健设计方法。首先应用截尾混合降维法建立间隙机构运动误差的概率模型,然后采用田口质量损失函数导出机构运动的质量损失函数,再以此建立机构的稳健设计模型,最后以平面四杆函数机构综合为例,验证其方法的有效性。结果表明,该方法能够有效提高机构运动的稳健性,其设计所得机构的运动误差的平均均值和平均标准差分别比原机构减小55%和25%。     

灰色系统理论的多目标可靠性稳健设计

通过对目标函数和约束条件进行灵敏度分析,生成目标函数和约束函数的灵敏度附加项,提出了2种基于灵敏度附加目标函数的可靠性稳健优化设计模型;针对不同评价者对目标获取信息的局限性,基于灰色系统理论把评价者对目标的评估分配在一定范围内,给出了计算各目标函数权重系数的专家评估方法. 应用Matlab7.1语言的优化工具箱和符号工具箱实现圆柱螺旋压缩弹簧的多目标可靠性稳健优化设计. 算例表明,该方法具有较高的精度和可靠度,为机械零件的可靠性设计提供了理论依据.     

基于事物特性表的公差模型变型设计

现有的变型设计结果通常是不带有公差信息的几何模型,因此很难与工艺模型、制造模型、测量模型等无缝集成.结合变型设计的特点,对公差信息做了面向变型设计的分析,将公差信息分为固定公差类、固定公差代号类和规则公差类,建立了带有公差信息的事物特性表.提出了基于事物特性表的公差主模型的建立方法,分析了基于事物特性表的公差变型设计过程.以工业汽轮机汽缸的公差变型设计为例进行了验证,结果表明,该方法可有效地提高公差模型的生成效率.     

基于柔性装配偏差模型的汽车车身薄板零件公差设计

基于汽车车身柔性薄板零件装配建模方法,建立柔性薄板零件公差优化设计方法。根据柔性薄板零件测点装配偏差与各偏差源间的确定性模型,综合得到测点装配偏差的方差与零件制造方差和夹具定位方差之间的模型,以零件测点平均方差为公差设计函数,工序能力指数和零件制造方差比为约束函数进行零件公差优化设计,并采用车身后地板装配进行应用分析。结果表明,搭接焊接结构的零件公差设计需同步进行,对接焊接结构零件公差设计各自独立进行,而角接焊接结构的零件公差设计则先进行其中对接零件公差设计,然后进行搭接零件公差设计;搭接焊接结构中零件间刚度差异比较大时,刚度小的零件公差可以取相对更大的公差。     

面向制造环境的并行公差分析

研究了并行设计环境下的公差分析以改善传统公差分析效率低且易出错的现状 ,获得了优化的公差 .所用分析方法充分利用制造环境知识 ,把贝塔分布应用于公差设计 .贝塔分布的选用使分析结果能充分反映实际资源状况 .并行公差设计是面向制造环境的设计过程 ,更加关注影响和约束设计结果的许多因素 ,包括加工工艺、设备能力和制造经济性等 ,使得面向制造环境的公差设计有更好的柔性 ,其设计结果更加实用、有效     

可调油压减振器的稳健设计

为提高可调油压减振器阻尼性能,并降低其制造成本,提出一种基于优化设计的油压减振器稳健设计方法.对于加工精度要求较高的阻尼阀件,该方法依据流体动力特性、阻尼调节原理和动态特性要求分析并选定敏度参数后,以加工成本和产品性能及其稳健性为优化目标,设计参数及其容差为优化变量,建立了可调线性油压减振器的稳健设计模型.研究结果表明,应用该方法合理分配设计参数的容差,可使加工精度要求降低,性能稳健性提高.     

基于模糊择近原则的容差稳健优化设计

以双目标离散容差-成本模型为基础,通过引入模糊数学中的隶属度函数和贴近度,提出了一种模糊容差稳健优化设计方法。该方法将模糊数学的择近原则和试验设计方法结合起来,较好地解决了双目标离散容差设计的全局最优问题。最后通过一个实例验证了该方法的合理、有效性。     

6σ稳健设计在单目标优化问题中的仿真应用

引入6σ设计理念将可靠性理论和容差技术相结合,提出了一种稳健设计优化模型,采用粒子群算法,实现对目标函数的优化。以圆柱螺旋压缩弹簧为应用实例,基于ISIGHT集成MATLAB平台,对圆柱螺旋压缩弹簧的约束函数进行可靠性、稳健性评估,证明了该方法的有效性。     

公差多目标优化求解方法

为了提高产品质量、降低加工成本,采用协调曲线法进行公差优化设计.在建立以加工成本和产品质量稳健性损失成本为目标的公差多目标优化设计数学模型的基础上,提出用协调曲线法求解公差多目标优化设计模型的方法,详细分析加工成本与稳健性损失成本协调曲线的确定方法及优化设计最佳可行解的确定方法.结合齿轮泵的具体实例,分析公差多目标优化数学模型的建立方法,用遗传算法实现了齿轮泵径向尺寸公差的优化分配,通过对协调曲线变化规律的分析,可以协调零件的加工成本和产品质量的稳健性损失成本,使优化指标的综合性能最优,实现产品质量和加工成本的最佳协调.     

纤维复合材料层合板的鲁棒设计研究

提出一种复合材料层合板的优化设计和鲁棒设计分析方法.首先,以铺设角和厚度作为设计变量,可靠度指标作为目标,利用遗传算法求解层合板的优化问题.在此基础上,考虑设计变量或影响参量的变差,提出鲁棒设计准则以及求解方法.数值算例显示,通过减小结构响应相对于设计变量或参量的敏感度,可以补偿由变差引起的设计结果的不稳定.     

机械零部件的动态可靠性稳健优化设计

研究了机械零部件强度、载荷和可靠度随时间的变化规律,并建立了随机载荷作用下的机械零件动态可靠性模型,讨论了动态可靠性灵敏度设计问题,提出了动态可靠性灵敏度设计的计算方法;将可靠性优化设计理论与动态可靠性灵敏度分析方法相结合,建立了动态可靠性稳健优化设计的计算模型,解决了机械零件的动态可靠性稳健优化设计问题。     

机械零部件的动态可靠性稳健优化设计

研究了机械零部件强度、载荷和可靠度随时间的变化规律,并建立了随机载荷作用下的机械零件动 态可靠性模型,讨论了动态可靠性灵敏度设计问题,提出了动态可靠性灵敏度设计的计算方法;将可靠性优化设计 理论与动态可靠性灵敏度分析方法相结合,建立了动态可靠性稳健优化设计的计算模型,解决了机械零件的动态可 靠性稳健优化设计问题。     

无源滤波电路的稳健优化设计

针对实际电路系统元件参数值存在离散性以及老化、环境变化等因素使实际参数值偏离设计值而导致滤波特性改变的实际问题,建立了以系统滤波性能波动最小、元件参数值的相对容差范围最大以及参数变化时滤波性能的波动量最小的稳健优化设计数学模型.运用离散随机方向搜索、复合型等优化设计技术相结合的方式进行数值求解.应用于800MHz发射机带通滤波电路的设计中,获得了满足工程实际要求的元件参数值,给出了元件参数值的最大允许波动范围及此条件下的滤波性能的最大波动范围.对比原设计方案及容差优化设计方案,稳健优化不仅使系统的通带具有较好的平坦特性,且在元件容差较大时通带波动性也较小,即稳定性得到提高.