基干灵敏度探析柔性度量方法设计.doc

《基干灵敏度探析柔性度量方法设计.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、基干灵敏度探析柔性度量方法设计摘要：根据产品设计中需求的不确定性，通过分析灵敏度与客户需求变化对产品设计的影响，构建了设计柔性度量模型，提出了基于灵敏度分析的设计柔性度量方法，并以汽车钢板弹簧为例，采用有限元分析进行实例仿真，验证了该方法的有效性关键词：灵敏度分析；设计柔性；度量方法；汽车钢板弹簧中图分类号：TH122文献标识码：A文章编号：0439-8114(2016)24-6592-05DOI:10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.24.067产品设计中面临着客户需求的不确定性、技术的不确定性、供应商的不确定性以及竞争的不确定性

2、，应对不确定性的优势和关键资源在于柔性，尤其是设计柔性。设计柔性是应对产品设计面临的不确定性和变化的能力，设计系统在较短时间内和耗费较低成本的前提下，通过修改设计参数达到改变产品性能的目的。在保DC成本效益的前提下，其具有易修改特性以满足不同时点的不同要求的能力[1],这种实时改变和设计参数的修改特性是设计柔性实现的手段设计柔性是设计结果与规定的设计要求之间的匹配问题,是客户对产品期望值与产品开发时设计者通过投资更多资源等有效手段来实现设计要求之间的匹配能力oThomke［2］认为设计柔性是快速变化条件下产品开发成功的关键因素,具有对现有产品进行修改的能力，能促进

3、新产品收益与成本目标的实现；Twigg［3］认为设计柔性增强了设计转换能力，在制造能力存在限制时能进行有效调整，使设计和制造能较好匹配而不改变产品结构和功能Adle「［4］将设计柔性看作一种机制，该机制具有各种产品开发转换的能力；Saleh等［5］认为设计柔性是系统具有及时修改以满足不同客户不同时期的产品设计要求的能力和特性，这种修改能力的研究集中在设计参数的修改上。Suh⑹提出的设计柔性就是系统在不同阶段通过修改或改变设计变量，满足不同设计参数要求。设计柔性如何度量是研究设计柔性的关键。最早提出柔性度量的方法是在决策理论中，其思想是决策过程中,当前一阶段决策确定

4、后，后一阶段决策可供选择数量越多，则柔性越好［7］。徐晓刚等［8］通过改变一定量的输入参数，采用灵敏度分析方法对输出变化进行评估，从而实现系统柔性的度量本研究采用灵敏度分析方法，对产品设计柔性的度量进行研究，并通过实例进行了验证1基于灵敏度分析的设计柔性度量方法灵敏度分析是研究一个系统（或模型）的状态或输出变化对系统参数或周围条件变化的敏感程度的方法，在最优化方法中经常利用灵敏度分析来研究原始数据不准确或发生变化时最优解的稳定性。通过灵敏度分析还可以决定哪些参数对系统或模型有较大的影响[9]假设灵敏度分析为非时变系统，设客户需求变量M1,M2,・・・，MN为输出变

5、量，对应的设计变量x1,x2,…，xn为输入变量且相互独立，如果上述变量满足等式：从导数的定义可知，该导数实质上反映了设计变量的变化量对需求变量改变的影响程度，也就是设计参数对相应客户需求的适应程度，这种适应程度也体现了设计变量对客户需求的设计柔性，因此通过上述隐函数求导的灵敏度分析方法，可以得知哪些设计变量对需求影响较大。从灵敏度分析和设计柔性的定义可知，当客户需求变量对某一设计变量导数绝对值大，说明设计变量对客户需求变量灵敏，也即需求范围发生小的变动时设计变量会发生较大改变，体现了对该客户需求和设计变量的设计柔性差，反之设计柔性好，其中导数的正负表示影响方向。

6、参照类似准则进行分析和判定，在汽车零部件的设计开发过程中，就可以为相关结构、参数和性能的设计提供依据，在设计计算中抓住主要问题，从而减少设计迭代环节，提高设计效率2基于灵敏度分析的汽车钢板弹簧设计柔性的分析与验本研究设计柔性度量方法以汽车钢板弹簧为例，采用灵敏度分析［9］来进行设计柔性的度量分析。钢板弹簧的基本型式有两种：一种为片数多于5片的多片钢板弹簧，每片厚度相同，宽度为中间宽两端窄；另一种为片数1~4片的少片钢板弹簧，每片为宽度相同，厚度为中间厚两端薄，少片簧,如图1所示2.1汽车钢板弹簧的灵敏度分析以少片钢板弹簧为例，少片簧常用变截面钢板弹簧的结构为梯形变

7、截面，如图2所示（钢板弹簧为左右对称，图取一半）钢板弹簧的刚度K和最大应力？滓max是客户需求中客户最关心的需求变量，其计算模型参照等应力梁的理论［10,建立式中，E为弹性模量；k为弹簧变形系数；？孜为修正系数；I为弹簧中部断面的惯性矩,l=n（mm）4,其中，b为弹簧宽度；n为弹簧片数。将匸代入式（9）,可得为钢板弹钢板弹簧最大应力？滓max为：不同的客户对钢板弹簧的参数有不同选择。当钢板弹簧的材料和簧片的构型确定后，E、？孜和k为定值。为分析不同结构参数对K和？滓max的影响程度，选取簧片宽度b和片数n作为设计变量进行灵敏度分析。根据灵敏度分析方法对式（10）

8、和式（11