面向机械产品族的稳健设计技术研究及其在往复泵中的应用

论文摘要

面对日益激烈的市场竞争,如何提高产品质量,缩短开发周期,以及满足用户对产品个性化的需求,这些问题对产品设计提出了更高的要求。以产品族技术为基础,同时兼顾设计的稳健性,是一种可行的解决方案。我们对机械产品的稳健设计问题之一——面向机械产品族的稳健设计技术进行了系统的研究,并应用于往复泵的设计之中。论文的主要工作包括:第一章对产品族设计及稳健设计的研究现状进行回顾,并对二者相结合的研究状况进行了讨论,指出目前研究的不足,给出论文的主要内容和结构。第二章讨论了稳健设计的基本理论,在此基础上提出产品族稳健设计的理论框架,该理论框架是多属性群决策、响应面方法、多响应优化、产品平台等理论和方法的综合运用,即应用决策理论确定企业应该为用户提供什么样的产品,然后用响应面法和多响应优化技术进行产品族的稳健设计。第三章提出应用多属性群决策理论对质量特性进行评价与选择,该决策模型综合应用了语言变量转换,基于特征向量法和熵法的权重确定,TOPSIS法和Borda法等方法,这种决策模型可以兼顾产品使用者与产品设计者两方面的意见,使得出的结果更为科学、准确。第四章研究稳健设计中的试验设计方法,这是进行响应面拟合的基础。本章对本文使用的两种试验设计方法即正交设计和均匀设计进行了详尽论述,并根据统计学中贡献率分析理论,提出了一种基于正交试验设计的设计因素贡献率分析方法,用以确定设计中的重要因素。第五章提出基于响应面法和多响应优化的产品族稳健设计的具体方法,用响应面拟合每一个质量特性,其中的试验设计采用均匀设计方法,用满意度函数法对多个响应进行优化,进而根据优化结果,创建产品平台。第六章为面向机械产品族稳健设计技术的具体应用。以往复泵中的典型产品——三柱塞卧式高压往复泵为例,对其应用前述面向机械产品族的稳健设计技术进行产品族的设计工作。第七章对论文进行总结,并对以后研究进行展望。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 产品族设计研究现状
• 1.2.1 产品族的建模与体系结构
• 1.2.2 产品平台的研究
• 1.2.3 变型设计及其优化
• 1.2.4 产品族设计的应用
• 1.3 稳健设计研究现状
• 1.3.1 田口方法的研究与改进
• 1.3.2 公差稳健设计与稳健可靠性设计
• 1.3.3 稳健设计与模糊理论及TRIZ结合的研究
• 1.3.4 复杂设计问题中的稳健性
• 1.4 论文所研究领域的发展现状
• 1.5 论文的主要内容和结构
• 1.6 小结
• 第二章 面向机械产品族稳健设计基本理论
• 2.1 引言
• 2.2 稳健设计的基本理论
• 2.2.1 产品的质量设计模型
• 2.2.2 稳健设计的基本思想
• 2.2.3 稳健设计的主要方法
• 2.3 稳健设计与产品族设计的集成
• 2.4 几个相关的理论和概念
• 2.5 小结
• 第三章 面向客户产品质量特性评价与选择
• 3.1 引言
• 3.2 多个质量特性的选择方法
• 3.2.1 面向客户的需求分析
• 3.2.2 质量特性的选择方法
• 3.3 决策模型中的关键技术
• 3.3.1 决策矩阵和数据预处理
• 3.3.2 语言变量的转换
• 3.3.3 权重的确定
• 3.4 基于多属性群决策的质量特性选择
• 3.4.1 多属性群决策
• 3.4.2 基于TOPSIS的决策方法
• 3.4.3 基于Borda法的决策集结
• 3.4.4 群决策方法及流程
• 3.5 计量泵开发的质量特性选择
• 3.6 小结
• 第四章 稳健设计中的试验设计
• 4.1 引言
• 4.2 稳健设计中的试验设计
• 4.2.1 试验设计概述
• 4.2.2 编码变换及试验方法选取
• 4.2.3 正交试验设计
• 4.2.4 均匀试验设计
• 4.3 基于正交试验设计的贡献率分析
• 4.3.1 多因素试验的方差分析
• 4.3.2 试验因素的贡献率分析
• 4.4 蒸汽直接作用泵液缸平台设计因素分析
• 4.4.1 蒸汽直接作用泵的液缸设计
• 4.4.2 试验设计及因素的贡献率
• 4.5 小结
• 第五章 多个质量特性优化与产品平台创建
• 5.1 引言
• 5.2 响应面模型的建立
• 5.2.1 响应面法与双响应面法
• 5.2.2 基于组合表的响应面设计
• 5.3 多响应优化与产品平台创建
• 5.3.1 多响应优化
• 5.3.2 产品平台的创建
• 5.4 产品族的稳健设计流程
• 5.5 小结
• 第六章 往复泵产品族的稳健设计
• 6.1 引言
• 6.2 往复泵的工作原理与性能分析
• 6.2.1 往复泵的工作原理与特点
• 6.2.2 往复泵主要性能参数
• 6.2.3 往复泵的总体设计
• 6.3 往复泵产品族的稳健设计
• 6.3.1 质量特性和相关因素的确定
• 6.3.2 试验设计
• 6.3.3 质量特性的响应面拟合
• 6.3.4 参数合理组合值的确定
• 6.4 小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 全文总结
• 7.2 工作展望
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表（录用）的学术论文和参加的科研项目
• 致谢