鲁棒性的设计教学ppt课件.ppt

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1、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

2、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

3、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为边长的n维欧氏空间的多面体。噪声因素指在设计、制造和使用中不易控制的因素，具有随机性和实际值的不确定性。试验设计是获取质量特性信息的一种方法，它包括试验的安排、试验

4、的实施和试验结果的分析三个部分。通常把衡量试验结果好坏的指标称为响应量或响应变量，把影响响应变量的因素称为试验因子，把试验因子所处的各种状态（所取的值）称为因子水平。鲁棒性响应量（结果）随因子状态（原因）发生微小变差，若这种变差对响应量影响是不敏感的，则该结果是具有鲁棒性的。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质量特性值一般工业产品的质量，可通过对特定功能和特性的测定或测量所得到的数值来评定，这一数值称为产品的质量特性值（或输出特性）。鲁棒性设计的主要任务是提高产品的质量和减少质量损失。在进行产品设计时，首先需要考虑的是如何保证质量特性来满足规定的技术要求

5、。实际上，由于在制造和使用中会受到许多因素的影响，因此产品的质量特性值并非与所规定的目标值完全一致。例如，零件不可能按规定的名义尺寸精确地加工出来，电动机亦不可能按规定的名义（额定）输出功率进行工作。所以，任何一种产品的质量特性值与名义值之间都存在一定的偏差，偏差愈小，产品质量愈好。设产品质量特性值对目标值的变差为，变差（或称为偏差），为一随机变量，在多数情况下服从正态分布第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图例中为两不同设计质量特性的波动情况。为了保证产品能够发挥正常的功能，应规定允许波动的范围为式中，——目标值。和——质量特性的容差，是产品质量特性波动的允许界限。第12

6、章鲁棒性设计第一节鲁棒性设计的基本概念和质量模型质量特性的类型静态特性望目特性动态特性望大特性望小特性第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若产品的功能特性在使用中对于任何时刻给定输入信号便产生恒定的输出结果或行动，则称该产品的质量特性是静态的。在理想情况下，输出特性服从某种分布时，它将是一种平稳随机过程。如图（a）所示。动态特性是指对于使用者的每一个目标值发出一个信号，便产生相应的输出结果或行动。换言之，特性值（或均值）随时间的变化而条件地变化，这类特性称为动态特性。如图(b)所示。静态特性与动态特性第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当产品的质量特性存在

7、理想的目标值时，希望产品的输出特性能围绕目标值波动，且波动愈小愈好。这种特性称为望目特性，如图(a)所示。当要求质量特性在允许的上限值内取值愈小愈好时称为望小特性，且波动愈小愈好，这种特性称为望小特性，如图(b)所示。而在允许的下限值内取值愈大愈好时，则称为望大特性，这种特性称为望目特性，如图(c)所示。望目特性、望小特性和望大特性第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的鲁棒性与鲁棒性