稳健设计

ｉ ｇ ｗａ ｉｃ ｓ ｅ ｎ ｄ ｔ ｉ． ｎ ｓ ｄ ｓ ｕ ｄ ｉ ｅ ａｌ
Ｋｅ ｒ ｓ ｙｗｏ ｄ ：ｍａｅｉｌｆｒ ｎ ｒｂ ｓ ｅｉｎ；ｈ ｅ ｏｍｉｇ；ｎｅ ｔ ｎ ｍｏｄｎ ｔｒａ ｏｍｉｇ；ｏ ｕ ｔｄ ｓｇ ｓ ｅ ｔｆｒ ｎ ｉｊｃｉ ｌｉｇ ｏ
在材 料成 形 过程 中 ， 备 、 具 、 料 、 艺 、 设 模 材 工 人
员、 环境 等 因素都会 对制 品质量 产生影 响 ， 些影 响 这 因素在成形 过程 中总存 在着 一 定 的误 差 和 波 动 。 从
而引起制 品质量 发生 波动甚 至造 成废 品的 出现 。对 待 这些误差 和波 动 ， 两种处 理方 法 ： 一是尽 量消 有 第
（１ ｈ ｎ ｈ ｉ ｉｏ ｏ ｇ Ｕｎｖ ｒｉ ．Ｓ ａ ｇ ａ Ｊａ ｔ ｎ ｉｅｓｔ ｙ，Ｓ ａ ｇ ａ ０ ０ ０，Ｃ ｉａ ｈｎ ｈ ｉ ０ ３ ２ ｈｎ ；
２．Ｓｉｈｕ ｎ Ｖｏ ａ ｉ ａ ｎ ｃ ｈ ｃ ｌＣｏ ｌｇ ｃ ａ ｃ ｔ ｏｎ ｌａ ｄ Ｔｅ ｎｉａ ｌｅ ｅ。Ｓｕ ｎ ｎ ２ ０ ０，Ｃｈｉ ｉｉｇ ６ ９ ０ ｎａ；
进入 ２ ０世纪 ９ ０年 代 以 来 ， 工业 发 达 国家 认 各 识到产 品 的质 量 首先 是 设 计 出来 的 ， 而 把 产品 的 从 质量 由以往靠 产 品 检验 和 生 产 过程 控 制 来保 证 ， 发 展到从 产品质 量设 计人手 。稳 健设计 充分 考虑 了生 产过程 中可能 出现 的各 种误 差 和干 扰 因素 ， 对产 是 品性能 、 质量 和成本 作 综 合 考 虑 而进 行 的一 种 高性 价 比设计 方法 。 稳健 设计 ， 叫鲁 棒 设 计 （ｏ ｕｔｄｓ ｎ ， 基 又 ｒｂ ｓ ｅｉ ） 其 ｇ 本 思想 是使所设 计 的产 品（ 或工 艺） 在制 造 过程 中 ，

构进行 稳健 设计 研究 。
入与输出关系， 其基本思想是通过数值仿真分析或 试验方法 ， 建立系统响应 Ｙ和随机变量 ｚ ， ， １ ２…， ｚ 之间的关 系。通常用式（ ） ３ 所示 的二次多项式
表示 ， 即
１ 稳健 设计 概 述
１ １ 稳 健 优 化 设 计 ．
稳 健优 化设计 问题 一 般 可 描述 为式 （ ） 式 ， １形
列， 见表 ４ 。
表 １ 可 控 因素 表
角、 主销后倾角、 前轮外倾角和前轮前束。
ｂ 优化 目标 。 ． 转 向机 构 的 目标 函数 ， 即质量 特性 的评 价指 标 为： 内侧 车 轮从 ０转 到 极 限转 角 ， 侧 车轮 实 际 转 。 外
角与理想转角相差最小 ， 即
ｅ＝
车辆转 向机构存在不确定性运动误差 ， 一类是 由于机构综合方法本身的近似性带来的误差 ， 即原
理 误差 ， 一类 是 由机 构 的制造 、 另 装配 带来 的误差 ， 即随机 误差 。这 些 不 确定 运 动 误 差破 坏 了转 向机 构的运 动轨迹 ， 重 了轮 胎 的磨 损 ， 响 了车 辆 的 加 影 操纵稳 定 性ｕＩｊ 因 此 ， 统 的转 向机 构 设 计 方 ２。 传 法不 能满 足车辆 的实 际使 用条件 ， 需要 对转 向机 构
ｉ＝ １
表 ２ 不 可 控 因素 表
（ ～ａ 口 ｏ）
（） ４
式 中 ： 为 加权 系数 ； 为外侧 车 轮实 际 转 角 ；０ ａ 为外 侧 车轮 理想转 角 。 ｃ约 束条 件 。 ．
在转向机构设计中需要满足下列约束条件 ：
（ ）＝ ａｃｏ （ 一Ｍ ｃｓ ＋Ａ）＋ ｙ ｒｃｓ （ ｏ（ ２ ｃｓ Ｍ ｏ Ｏ一２ ｏ２ ） （ 一２ ｏＯ ） Ｌｃｓ０ ／ Ｍ Ｌｃｓ ）

目 前 ， 动 轴 承 是 各 种 传 动 装 置 中 广 滑 泛 采 用 的 支 承 件 ， 别 是 在 高 速 运 转 机 械 特 设 备 中 ， 了尽 可 能 的减 小 摩 擦 ， 高 传 动 为 提 效 率 ， 高传 动 部 件 刚性 ， 求轴 承 与 轴 颈 提 要 间脱 离 接 触 ， 且 需要 体 间 的 摩 擦 状 态 ， 到 好 的 接 达 触条件 。 在滑动轴承设计之 中， 有轴承尺寸 、 只 轴 承 载 荷 、 对 运 动 的 速 度 、 滑 油 的 粘 相 润 度 、 承 间 隙 以 及 表 面 粗 糙 度 之 间 满 足 一 轴 定 条 件 和 关 系 时 ， 能 实 现 严 格 意 义 上 的 才 液 体 摩 擦 。 一 参 数取 值 不 当 ， 出现 非 液 任 将 体摩擦存 在 ， 致液体摩 擦失效。 导
采 用 正 交 实验 的 方 法 来 模 拟 各 误 差 因 素 的影 响 。 助 正 交 表 可 以 选 出 具 有 代 表 借 性 的实 验 ， 以较 少 的 实 验 次 数 所 获 得 的 对 数 据 进 行 统 计分 析 ， 以得 到 满 意 的 结 果 。 可 ３． 可 控 因素 水 平 表 １ 对 三 因 素 三 水 平 试 验 ， 不 考 虑 交 互 且 作 用 ， 用 Ｌ ３ ） 排 试 验 。见 表 １ 可 ９（ ４ 安 （ ） ３ 容 差 设 计 及 误 差 因素 水 平 表 ２ 将 这 三 组 方 案 的 Ｓ的 波 动 情 况 表 现 在 图ｌ ， 图１ 上 从 中可 以明 显 看 出 ， 化 方 案 的 优 Ｓ 动 最 小 ， 始 终 满 足Ｓ＞２ 要 求 。 中Ｓ 波 且 的 其 误差影 响而得到的安全系数值 。 另 据 方 差 分 析 表 明 ， 素 、影 响 是 显 著 因 ｌ ，

专业 技术知 识来确 定 ，尽量使 基本功 能 向理想 功能
靠拢 的手段 是系统选 择 、动态特 性 的参数 设计及 设
产 品开 发流程 中可 控 因素与误 差 因素分布 图如
图１ 所示 。
因 素 个 数
计恰 当的样件 。
上游 质量 指产 品设计和 工 艺设计质 量 ，称为线
外 质量工 程 ， 阶段 的任 务是在 技术 开发 的基 础上 ， 该
图纸和规 格要 求 的满足程 度 ，它依靠 线 内质 量工程 学 和有效 的质量 管理 措施来 保证 。 下游 质量指 销售 和售后 服务质 量 ，即产 品使用
法 （ａｕ ｈ ｅｈ ｄ 的 田口玄一把质量划分为 四个阶 Ｔ ｇｃ ｉ Ｍ ｔｏ ）
段 ：源游质 量 、上 游质量 、 中游 质量 、下游 质量 。 源游 质 量 指技 术 开发 质 量 ，称 为 线 外 质 量 工 程 ，是指开 发 的某 一类产 品或 某种技 术 的基本 功能 与 理想功 能的接近 程度 ，在 该阶段 ，基本 功能依 靠
过 程质量 ， 除了产 品功能外 ，能源 消 耗 、噪 声 、振 动 、故 障、污 染等弊 害项 目也是 消 费者注意 的质量 要 求 ，它 直接 关系 到企业 的经营 ，可通 过优 良的售 后服 务对产 品使用 意 见调查 并及 时反馈 到源游 、上
游 、中游 ，采取有 效 的质 量改 善措施 。
１ 概 述
通 常大 家都 有一 种概 念 ， 品的质 量 是制 造 出 产
来的 ， 是检验 出来 的， 不 要制造 出高质 量 的产 品 ， 其 先 决条件 必须是 先设计出高质 量的产品 。 创立 田口方
中游 质 量 指 生 产 制 造 质 量 ，称 为 线 内质 量 工