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第12章 鲁棒性设计 第三节 基于损失模型的鲁棒设计 参数设计 1 2 参数设计也是一种线性和非线性设计，它主要利用线性或非线性性质来减小产品质量特性的波动，从而减小质量损失，设质量特性是可控因素的线性函数（见图 (a)）或非线性函数（见图 (b)），假定在相同的可控因素容差下，通过调整设计参数的均值利用线性或非线性效应来达到减小质量特性方差的目的。 参数设计 第12章 鲁棒性设计 第三节 基于损失模型的鲁棒设计 参数设计流程图 两个比较关键问题 把影响产品质量的因素划分为可控因素和噪声因素。 在参数设计时一般都要用到两个正交表，即用于安排可控因素的正交表（称为“内表”或“设计变量矩阵”)和用于安排噪声因素的正交表（称为“外表”或“不可控因素矩阵”）。 第12章 鲁棒性设计 第三节 基于损失模型的鲁棒设计 对于待做试验的问题画出其因素-特性关系图 1 选择适合于内表和外表的正交表，作出表头设计 2 进行试验，获得y的观测数据，计算出每一行的信噪比 3 找出对信噪比有重要影响的可控因素，确定重要可控因素水平值的最佳组合 4 对于那些不很重要的可控因素，可以根据其它条件（如经济、可操作性、容易性）来确定它的最佳水平值 5 对试验信息进行计算、方差分析和检验 6 望小特性和望大特性参数设计流程 第12章 鲁棒性设计 第三节 基于损失模型的鲁棒设计 4 5 对试验信息进行计算、方差分析和检验 6 1 2 3 对于待做试验的问题画出其因素-特性关系图 选择适合于内表和外表的正交表，作出表头设计 进行试验，获得y的观测数据，计算出每一行的信噪比和灵敏度 分别找出对信噪比和灵敏度有重要影响的可控因素，并将可控因素分为三类：对有重要影响的、对灵敏度有重要影响的和其它的因素 确定最佳组合条件。对第一类因素，由它的水平值组合可得极大化；对第二类因素，由它的水平值组合可得输出最接近目标值；对第三类因素，根据其它条件来选取水平值。 望目特性参数设计流程 第12章 鲁棒性设计 第四节 鲁棒性设计实例 气动换向装置 以气动换向装置设计为例 确定设计目的与质量指标 带动一定的负载在一定阻力作用下完成6个转换动作，且动作可靠 在1秒内完成最长距离的换向动作 在一定的压缩空气作用下，气耗量尽可能少 在这6个转换动作中，最长的转换动作是关键。为此，以最长转换动作的基本结构来建立力学模型。 运动方程： 第12章 鲁棒性设计 第四节 鲁棒性设计实例 制定可控因素水平表 可控因素（设计变量）为换向活塞直径 、气缸内气压 和换向行程 ，分别记为因素A、B、C，每个因素各取三个水平值，制定因素水平表 气动换向装置的可控因素水平表 * 第12章 鲁棒性设计 鲁棒性设计的基本概念和质量模型 鲁棒性设计的方法和步骤 基于损失模型的鲁棒性设计 鲁棒性设计实例 第12章 鲁棒性设计 第一节 鲁棒性设计的基本概念和质量模型 产品质量是企业赢得用户的一个最关键的因素。众所周知，产品的性能与某些因素有关，当影响因素变化时，产品性能也随之变化。如果这种变化很小，则认为该产品的性能对影响因素的变化是不敏感的。通常把因素状况（原因）发生微小变差时，对因变量（结果）影响的不敏感性称为鲁棒性。 根据这种指导思想，对产品的性能、质量和成本综合考虑作出最佳设计，既提高了产品质量，又降低了成本，这种工程设计方法就称为鲁棒性设计。 鲁棒性与鲁棒性设计 第12章 鲁棒性设计 第一节 鲁棒性设计的基本概念和质量模型 产品 指鲁棒性设计的对象，它是零件、部件、机器或由若干机器组成的生产工业系统。在使用具体使用“产品”一词时，应指明其含义。 产品质量 指反映产品满足明确功能特性的总和。一般可分为用户质量（外部质量）和技术质量（功能质量），前者是用户能直接感受到（视、触或听）的体现产品好坏的质量特性；后者是产品在优良制造、装配、运输条件下功能特性达到规定要求的程度及其稳定性，所谓“质量度量”和“质量水平”都是对产品特性的定量测定和在定量意义上进行的精确的技术评价。 质量特性 指产品的某项或几项可测定或计量的功能指标，并规定一组定量的（或定性）限制值（技术规范）以便进行质量检验与控制，不满足技术规范要求的产品称为不合格品；不满足一项或几项技术规范的产品称为有缺陷产品。 鲁棒性设计基本术语 第12章 鲁棒性设计 第一节 鲁棒性设计的基本概念和质量模型 目标值 指产品质量特性满足规定技术规范要求下的最理想值，即设计时所追求的目标值。实际的质量特性值与它都将存在一定的偏差，这是由于各种因素综合引起的，具有随机性。 容差 指质量特性或设计参数的实际值与目标值在技术上规定的最大差值，有正容差和负容差。容差空间是指以设计参数名义值为中心和以正负容差