改进的双响应面法及其动态特性机械系统的稳健设计方法理论与应用

《改进的双响应面法及其动态特性机械系统的稳健设计方法理论与应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、·汕头大学硕士学位论文第1章绪论1.1选题的背景与意义随着经济的迅猛增长，人民生活水平得到显著提高，此时消费市场也发生着重大改变，这种变化不仅仅体现在消费数量的增加，而更多地体现在对消费质量要求的提高。作为影响消费质量的一个重要方面，产品质量也受到顾客越来越多的重视[5]，并且这一趋势还在逐渐上升，可以说在当今的市场经济条件下，具有良好质量的产品更能赢得顾客的青睐。对企业而言，产品质量就是市场的制胜法宝，同时也是企业的生命，产品质量水平不仅能够决定产品的市场占有率，对于企业的生存和发展起着重要的决定性作用。对国家而言，

2、产品质量也是国家竞争力的体现，国家的竞争力和经济实力不仅仅体现在GDP，同时也体现在经济全球化的市场占有率以及顾客忠诚度等方面。日本近几十年经济地位的飘升与其产品质量的提高具有非常密切的关系[6]。由此可见产品质量的提高不仅对企业竞争力，同时对国家竞争力的提升都有较大的促进作用。稳健设计是一种提高产品质量的方法，日本的质量管理学家田口玄一曾提出质量不是靠检验得来的，而是靠设计出来的，稳健设计最先由Taguchi博士[7]提出的“三次设计”讲究质量、成本的统一，选用低廉的元器件或零部件就可以满足产品的性能要求。考虑机械产

3、品在整个生命周期中不确定性因素如制造工艺、材料性能、几何尺寸、工作载荷与环境等对现代工程机械系统整体性能指标的影响，这些因素不可避免地会直接导致工程机械的性能不稳定，也会影响工程机械产品的质量和设计成本。稳健设计不是通过选用高品质材料、精密制造、严格限制使用条件等来消除不确定噪声因素的影响。而是在产品设计阶段通过优化设计方案，尽量减少质量波动，从而获得低成本、高性能、高可靠性的产品。稳健设计广泛应用于日本、美国工业界，并取得了不错的经济效益，田口三次设计法亦很成熟，经过了实践的检验。早在1963年，日本成立了“田口方法

4、”研究所。1980年“田口方法”在美国福特公司、美国宇航学会广泛应用。发达国家非常重视稳健设计的发展，日本、美国将稳健设计技术应用于工业当中取得可观的经济效益。稳健设计在日本的电子、钢铁、纺织行业中广泛应用，产品的竞争力明显增强。美国的汽车行业由于利用了稳健设计方法取得良好的经济效益。稳健设计在质量保证方面具有独特的优势，在实际生产当中适用面广泛，值得推广应用[8]。····1万方数据····汕头大学硕士学位论文1.1国内外研究现状与趋势1.2.1稳健设计研究现状作为质量工程重要的统计方法之一，稳健设计自其提出以来，已

5、被广泛应用到各行各业改进产品质量，解决生产问题，如机械、化工、航空航天和电子工程等等。可以说，20世纪80年代以来稳健设计对工业生产、经济发展均做出了不可磨灭的贡献。正因为稳健设计的重要价值，各国的质量管理学家、统计学家都对此进行研究，每年都有大量稳健设计方面的文章发表[9]。国外稳健设计的研究与工程运用始20世纪70年代日本学者Taguchi博士所创立的三次设计法，Taguchi所作的工作奠定了稳健设计的基础。由于产品质量的稳健性引起了欧美各发达工业国的关注，并进行了一系列与Taguchi思想相结合的研究与生产应用活

6、动，同时也产生了许多与Taguchi方法不完全一致的新的稳健设计方法，特别是随着计算机技术、优化和CAD技术的发展，在稳健设计中，注入了许多新内容，出现了一些新的研究成果，引起了学术界和工程界对它的重视与兴趣。1984-1992年，国内先后出版了一些介绍田口方法的译著和论著，2000年以后，稳健设计方法研究在国内形成了一个热潮。其中，研究者多集中于管理学领域，主要是方法论方面的研究。真正的工程领域的研究者还比较少，深入的工程应用研究更少。目前，虽然有的国家(如美国)把一切有关提高和改进产品质量的工程方法统称为稳健设计。

7、但从稳健设计技术发展来看基本上可以把它分为二大类方法[10]：第一类以经验或半经验设计为基础包括Taguchi方法、响应面法、双响应面法和广义模型法等。第二类以工程模型与优化技术相结合，主要有容差模型法、容差多面体法、随机模型法、灵敏度法和基于成本-质量模型的混合等现代稳健设计等。现代的稳健设计[11]必须适应制造过程数字化这个时代的基本特征，着重研究与发展基于工程模型的稳健设计、而随着顾客对质量特性要求的增加以及科技水平的提高，产品质量特性逐渐由静态向动态转变，因此稳健设计的对象也由静态系统稳健设计向动态系统稳健设计

8、转变[12]。尤其是在当前社会竞争日益激烈的情况下，动态系统在现代工业生产中日益普遍，因此动态系统的稳健设计越来越显示出其在工业生产中的地位与价值。其研究的热点也应从试验性设计向产品功能结构数学模型分析，质量静态特性向动态特性，单功能向多功能发展的稳健设计。现代产品是一种多功能、多约束的复杂技术系统，要求现代稳健设计能处理寻优目标