實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)論文 王剛.doc

( 2012-2013 學(xué)年 第二學(xué)期)重慶理工大學(xué)研究生課程論文課程論文題目：正交設(shè)計(jì)在機(jī)械行業(yè)中的應(yīng)用課程名稱(chēng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)課程類(lèi)別學(xué)位課 非學(xué)位課任課教師張曉宇老師所在學(xué)院重慶汽車(chē)學(xué)院學(xué)科專(zhuān)業(yè)車(chē)輛工程姓名王剛學(xué)號(hào)50128523405提交日期2013 /6 /17注意事項(xiàng)：1、以上各項(xiàng)由研究生認(rèn)真填寫(xiě)；2、研究生課程論文應(yīng)符合一般學(xué)術(shù)規(guī)范，具有一定學(xué)術(shù)價(jià)值，嚴(yán)禁網(wǎng)上下載或抄襲；凡檢查或抽查不合格者，一律取消該門(mén)課程成績(jī)和學(xué)分，并按有關(guān)規(guī)定追究相關(guān)人員責(zé)任；3、論文得分由批閱教師填寫(xiě)（見(jiàn)封底），并簽字確認(rèn)；批閱教師應(yīng)根據(jù)作業(yè)質(zhì)量客觀、公正的在文后簽寫(xiě)批閱意見(jiàn)；4、原則上要求所有課程論文均須用a4紙打印，加裝本封面封底，左側(cè)裝訂；5、課程論文由各學(xué)院（部）統(tǒng)一保存，以備查用。4、卷紙不夠?qū)懀闪砀郊?。正交設(shè)計(jì)在機(jī)械行業(yè)中的應(yīng)用姓名：王剛 學(xué)號(hào)：50128523405摘 要：正交設(shè)計(jì)廣泛應(yīng)用于機(jī)械、電子、生物、化學(xué)、物理等人們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€(gè)領(lǐng)域。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)水平的高低影響到實(shí)驗(yàn)效果的真實(shí)程度，進(jìn)而影響到產(chǎn)品設(shè)計(jì)生產(chǎn)加工等各部分。本文在理解實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)這門(mén)課程的理論基礎(chǔ)上，進(jìn)一步的了解該學(xué)科中正交設(shè)計(jì)法在機(jī)械行業(yè)中的廣泛應(yīng)用。關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)水平；機(jī)械；正交設(shè)計(jì)abstract：orthogonal design is widely used in machinery, electronics, biology, chemistry, physics, and other various fields of peoples daily life. level of experimental design affect the truth of experimental results, which affect the product design, production, processing and etc. parts. based on the understanding of experimental design based on the theory of this course, the further understanding of the discipline of uniform design and orthogonal design method is widely used in machinery industry.keywords: design of experiment; the design level; machinery; orthogonal design引言實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)就是對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行科學(xué)合理的安排，以取得最理想的實(shí)驗(yàn)效果。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)包括建立與研究假說(shuō)有關(guān)的統(tǒng)計(jì)假說(shuō)、確定實(shí)驗(yàn)中使用的實(shí)驗(yàn)處理（自變量）和必須控制的多余條件（額外變量）、確定實(shí)驗(yàn)中需要的實(shí)驗(yàn)單元（被試）的數(shù)量及被試抽樣的總體、確定將實(shí)驗(yàn)條件分配給被試的方法、確定實(shí)驗(yàn)中每個(gè)被試要記載的測(cè)量（因變量）和使用的統(tǒng)計(jì)分析等幾個(gè)活動(dòng)。在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)這門(mén)課程的學(xué)習(xí)中，有許多實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，有比較實(shí)驗(yàn)與方差實(shí)驗(yàn)、單因素優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、多因素優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、正交設(shè)計(jì)、均勻設(shè)計(jì)、容差設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)等。具體選擇哪種實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法要根據(jù)具體的適用條件。1 國(guó)內(nèi)外對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的研究發(fā)展二十世紀(jì)三十年代以來(lái)，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)在日本、美國(guó)得到了普遍的推廣應(yīng)用，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)在現(xiàn)在統(tǒng)計(jì)學(xué)中形成了一個(gè)重要的分支，內(nèi)容極為豐富。它在現(xiàn)代化大生產(chǎn)中的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)中的質(zhì)量過(guò)程控制中起了很大作用。二戰(zhàn)后，日本就是運(yùn)用實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)使得該國(guó)的工業(yè)高速發(fā)展。我國(guó)在七十年代也逐步推廣這種管理技術(shù)，目前我國(guó)掌握實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)技術(shù)的人不多，這是由于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)課程在我國(guó)還遠(yuǎn)未普及。每個(gè)未來(lái)的和現(xiàn)在的工程師都掌握實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)技術(shù)是國(guó)際發(fā)展趨勢(shì)。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步、計(jì)算機(jī)和應(yīng)用軟件的廣泛應(yīng)用，實(shí)驗(yàn)所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析變得很容易了，例如運(yùn)用excel軟件可以對(duì)基本數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。所以對(duì)于問(wèn)題的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，關(guān)鍵是選用正確的分析方法，對(duì)輸出結(jié)果做正確的解釋。2 正交設(shè)計(jì)的基本介紹2.1正交設(shè)計(jì) 正交試驗(yàn)的提出：考慮兼顧全面試驗(yàn)法和簡(jiǎn)單比較法的優(yōu)點(diǎn)，利用根據(jù)數(shù)學(xué)原理制作好的規(guī)格化表正交表來(lái)設(shè)計(jì)試驗(yàn)不失為一種上策。用正交表來(lái)安排試驗(yàn)及分析試驗(yàn)結(jié)果，這種方法叫做正交試驗(yàn)法。事實(shí)上，正交最優(yōu)化方法的優(yōu)點(diǎn)不僅表現(xiàn)在試驗(yàn)的設(shè)計(jì)上，更表現(xiàn)在對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的處理上。正交試驗(yàn)法優(yōu)點(diǎn)： （1）試驗(yàn)點(diǎn)代表性強(qiáng)，試驗(yàn)次數(shù)少。 （2）不需做重復(fù)試驗(yàn)，就可以估計(jì)試驗(yàn)誤差。 （3）可以分清因素的主次。 （4）可以使用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法處理試驗(yàn)結(jié)果，提出展望好條件。正交試驗(yàn)（表）法的特點(diǎn)： （1）均衡分散性代表性。 （2）整齊可比性可以用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行處理。正交表符號(hào)的意義：3 正交設(shè)計(jì)在機(jī)械行業(yè)中的運(yùn)用 正交試驗(yàn)作為多因素多水平試驗(yàn)法在內(nèi)燃機(jī)中得到廣泛的應(yīng)用。但正交試驗(yàn)法有其局限性，它只能用于因素較多而水平較少的試驗(yàn)中，若水平數(shù)較多，根據(jù)“整齊可比”的特點(diǎn)，試驗(yàn)數(shù)是水平數(shù)的平方，則需要安排大量的試驗(yàn)。3.1.單指標(biāo)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì) 對(duì)零件鏜孔質(zhì)量不穩(wěn)，內(nèi)徑偏差大，需改進(jìn)工藝操作，確定因素的主次影響程度，探求好的工藝程序。3.1.1.確定因素與水平 相關(guān)的主要因素有四個(gè)，每一個(gè)因素的水平3個(gè)：刀具數(shù)量與布局a 2把3把4把切削速度b30r/min38r/min56r/min走刀量c0.6mm/r0.7mm/r 0.47mm/r刀具種類(lèi)d常規(guī)刀i型刀ii型刀列出因素水平表：水平 因素a(刀具數(shù))b(切削速度r/min)(走刀量mm/r)d(刀具種類(lèi)(型)12300.6常規(guī)23380.7i34560.47ii3.1.2.選擇正交表 本試驗(yàn)為4因素3水平，選擇。 3.1.3.確定試驗(yàn)方案 表頭行為因素，水平按水平表“對(duì)號(hào)入座”。指標(biāo)為內(nèi)孔偏差量。 試驗(yàn)方案表 因素abcd偏差量試驗(yàn)號(hào) 列號(hào)1234(mm)11(2把)1(30)1(0.6)1(常規(guī))0.39212(38)2(0.7)2(i)0.145313(56)3(0.47)3(ii)0.31042(3把)1230.285522310.335623120.3573(4把)1320.285832130.05933210.315k1(水平1三次偏差和)0.8450.960.791.04k2(水平2三次偏差和)0.970.530.7450.78k3(水平3三次偏差和)0.650.9750.930.645k1=k1/30.2820.320.2630.347k2=k2/30.3230.1760.2480.26k3=k3/30.2170.3250.310.215 極差r0.1060.149-0.0620.1323.1.4.試驗(yàn)結(jié)果分析： （1）直觀分析。差組合最好，偏差量為0.050mm。 （2）計(jì)算分析，每一列水平相關(guān)的結(jié)果進(jìn)行累加， ， ， 同理可計(jì)算。并且分別求出其平均值，并計(jì)算平均值的極差(最大的數(shù)最小的數(shù)r)。畫(huà)出趨勢(shì)圖(指標(biāo)因素關(guān)系)可以看出：a. 刀具數(shù)量越多，偏差量越小，4把刀為最好，可考慮刀具再多的情況。b. 切削速度以38r/min偏差最小。c. 走刀量為0.7mm/r偏差量最?。ū碇性囼?yàn)結(jié)果為0.6mm/r偏差小）?？煽紤]走刀量再增大情況。d. 以ii型刀具為最好。另外，從極差看因素的作用：極差大說(shuō)明因素對(duì)指標(biāo)的影響大，常為主要因素極差小說(shuō)明因素對(duì)指標(biāo)的影響小，常為次要因素因此，本例中主次次序：bdac（轉(zhuǎn)速、刀型、刀數(shù)量、走刀量）3.2.多指標(biāo)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)柱塞組合件收口強(qiáng)度穩(wěn)定性試驗(yàn).（下圖所示），組合件須承受900公斤以上的拉脫力。 某公司在生產(chǎn)中存在柱塞組合件拉脫力波動(dòng)大的問(wèn)題，希望通過(guò)試驗(yàn)，找出較優(yōu)方案，使拉脫力穩(wěn)定在900kg以上。該案例試驗(yàn)?zāi)康氖鞘估摿Ρ贿x為指標(biāo)，且指標(biāo)越大越好。指標(biāo)：拉脫力, 軸向油隙，轉(zhuǎn)角。因素：、高度、倒角、收口壓力等四個(gè)因素。水平：各因素均取三個(gè)。選用4因素3水平正交表，然后對(duì)號(hào)入座。每個(gè)試驗(yàn)條件做7次，每次試驗(yàn)對(duì)三個(gè)指標(biāo)測(cè)定并取其平均值。計(jì)算分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并選取最優(yōu)生產(chǎn)條件。3.2.1 試驗(yàn)方案及試驗(yàn)結(jié)果分析 試 驗(yàn) 方 案 試 驗(yàn) 結(jié) 果 因素abc倒角d收口壓力拉脫力(n)軸向游隙轉(zhuǎn)角試驗(yàn)號(hào)列號(hào)123411111-302025.5212223648542123-15.5621.55223151128-1062312-12526.573132-682818.58321391520.5933211956-4.5拉4-382013.3t=88.5t=390t=94.5脫11.559.313.2-11力148-3.727.161097.123.738.16軸31.61832.368向537636.633.6游45.3366128.3隙21.35828.739.7轉(zhuǎn)1421.817.53.612.6-3.55.314.6角4.8213.28.713.169.1725.312.211說(shuō)明：1. 、為7次試驗(yàn)的平均。 2. 如完全為簡(jiǎn)化 計(jì)算，不影響結(jié)果的趨勢(shì)分析。3.2.2.綜合平衡選優(yōu)對(duì)因素b（高度l）：軸向游隙小，轉(zhuǎn)角為大角度，應(yīng)選，但主要考慮拉脫力，故選（拉脫力最大）。對(duì)因素c（倒角）： 明顯，拉脫力大，游隙小，轉(zhuǎn)角大。對(duì)因素d（收口壓力）：應(yīng)選，游隙小，轉(zhuǎn)角與差不多，拉脫力最高對(duì)因素a（直徑）： 對(duì)三個(gè)指標(biāo)來(lái)說(shuō)均是次要因素，從轉(zhuǎn)角大一點(diǎn)，游隙小些的角度，選 3.2.3.綜合平衡后：選為最優(yōu)生產(chǎn)條件。通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)法找到的較優(yōu)方案，往往都不是試驗(yàn)中最好的方案（案例試驗(yàn)中最好的方案是第8號(hào)試驗(yàn)a3、b2、c1、d3），但我們的目的不是要在已做的9次試驗(yàn)中選好的方案，而是要找到所有搭配中最好的方案。這樣才有意義。（1） 因子和指標(biāo)的關(guān)系我們希望看到因子變化時(shí)，指標(biāo)的變化趨勢(shì)，這樣可以用作圖來(lái)描述。如下圖所示因子和指標(biāo)的關(guān)系：（2） 驗(yàn)證試驗(yàn)?zāi)康模嚎疾燧^優(yōu)方案的再現(xiàn)性。方法：將通過(guò)數(shù)據(jù)分析多得到的較優(yōu)方案與已做過(guò)的（9次）試驗(yàn)中最好者同時(shí)驗(yàn)證，以確定其中的優(yōu)劣。上述案例中將數(shù)據(jù)分析多得到較優(yōu)方案a1、b2、c1、d3與9次試驗(yàn)中第八號(hào)試驗(yàn)a3、b2、c1、d3兩個(gè)方案同時(shí)驗(yàn)證。在實(shí)驗(yàn)后找出穩(wěn)定的較優(yōu)方案，通常要對(duì)這個(gè)較優(yōu)方案進(jìn)行小批生產(chǎn)考驗(yàn)，最終納入技術(shù)文件，才算完成一項(xiàng)正交試驗(yàn)的全部過(guò)程。4 總結(jié)我所研究的方向是汽車(chē)轉(zhuǎn)向和懸架的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)研究，目前還沒(méi)有進(jìn)入到論文的核心部分。就我個(gè)人的理解來(lái)看，試驗(yàn)設(shè)計(jì)在機(jī)構(gòu)學(xué)當(dāng)中也有很大的應(yīng)用。在機(jī)械結(jié)構(gòu)分析、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中已經(jīng)應(yīng)用廣泛。我現(xiàn)在在幫導(dǎo)師做轉(zhuǎn)向試驗(yàn)臺(tái)，這必然要應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)基本知識(shí)，再加上我做論文的部分就是機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)研究，這必然要應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本方法。在此感謝張老師耐心的教導(dǎo)。參考文獻(xiàn)1 劉達(dá)民,程巖.應(yīng)用統(tǒng)計(jì).北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2004.2 方開(kāi)泰.均勻設(shè)計(jì)與均勻設(shè)計(jì)表.北京：科學(xué)出版社，19943 劉文卿.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì).北京：清華大學(xué)出版社，20054 g. gary wang, zuomin dong and peter 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總結(jié)1、什么是大學(xué)愛(ài)情：大學(xué)是一個(gè)相對(duì)寬松，時(shí)間自由，自己支配的環(huán)境，也正因?yàn)檫@樣，培植愛(ài)情之花最肥沃的土地。大學(xué)生戀愛(ài)一直是大學(xué)校園的熱門(mén)話題，戀愛(ài)和學(xué)業(yè)也就自然成為了大學(xué)生在校期間面對(duì)的兩個(gè)主要問(wèn)題。戀愛(ài)關(guān)系處理得好、正確，健康，可以成為學(xué)習(xí)和事業(yè)的催化劑，使人學(xué)習(xí)努力、成績(jī)上升；戀愛(ài)關(guān)系處理的不當(dāng)，不健康，可能分散精力、浪費(fèi)時(shí)間、情緒波動(dòng)、成績(jī)下降。因此，大學(xué)生的戀愛(ài)觀必須樹(shù)立在健康之上，并且樹(shù)立正確的戀愛(ài)觀是十分有必要的。因此我從下面幾方面談?wù)勛约旱膶?duì)大學(xué)愛(ài)情觀。2、什么是健康的愛(ài)情：1) 尊重對(duì)方，不顯示對(duì)愛(ài)情的占有欲，不把愛(ài)情放第一位，不癡情過(guò)分；2) 理解對(duì)方，互相關(guān)心，互相支持，互相鼓勵(lì)，并以對(duì)方的幸福為自己的滿(mǎn)足; 3) 是彼此獨(dú)立的前提下結(jié)合；3、什么是不健康的愛(ài)情：1)盲目的約會(huì)，忽視了學(xué)業(yè);2)過(guò)于癡情，一味地要求對(duì)方表露愛(ài)的情懷，這種愛(ài)情常有病態(tài)的夸張;3)缺乏體貼憐愛(ài)之心，只表現(xiàn)自己強(qiáng)烈的占有欲;4)偏重于外表的追求;4、大學(xué)生處理兩人的在愛(ài)情觀需要三思：1. 不影響學(xué)習(xí)：大學(xué)戀愛(ài)可以說(shuō)是一種必要的經(jīng)歷，學(xué)習(xí)是大學(xué)的基本和主要任務(wù)，這兩者之間有錯(cuò)綜復(fù)雜的關(guān)系，有的學(xué)生因?yàn)閻?ài)情，過(guò)分的忽視了學(xué)習(xí)，把感情放在第一位；學(xué)習(xí)的時(shí)候就認(rèn)真的去學(xué)，不要去想愛(ài)情中的事，談戀愛(ài)的時(shí)候用心去談，也可以交流下學(xué)習(xí)，互相鼓勵(lì)，共同進(jìn)步。2. 有足夠的精力：大學(xué)生活，說(shuō)忙也會(huì)很忙，但說(shuō)輕松也是相對(duì)會(huì)輕松的！大學(xué)生戀愛(ài)必須合理安排自身的精力，忙于學(xué)習(xí)的同時(shí)不能因?yàn)楦星榈氖虑榉中?，不能在學(xué)習(xí)期間，放棄學(xué)習(xí)而去談感情，把握合理的精力，分配好學(xué)習(xí)和感情。3、 有合理的時(shí)間；大學(xué)時(shí)間可以分為學(xué)習(xí)和生活時(shí)間，合理把握好學(xué)習(xí)時(shí)間和生活時(shí)間的“度”很重要；學(xué)習(xí)的時(shí)候，不能分配學(xué)習(xí)時(shí)間去安排兩人的在一起的事情，應(yīng)該以學(xué)習(xí)為第一；生活時(shí)間，兩人可以相互談?wù)剳賽?ài)，用心去談，也可以交流下學(xué)習(xí)，互相鼓勵(lì)，共同進(jìn)步。5、大學(xué)生對(duì)愛(ài)情需要認(rèn)識(shí)與理解，主要涉及到以下幾個(gè)方面：（1） 明確學(xué)生的主要任務(wù)“放棄時(shí)間的人，時(shí)間也會(huì)放棄他?！贝髮W(xué)時(shí)代是吸納知識(shí)、增長(zhǎng)才干的時(shí)期。作為當(dāng)代大學(xué)生，要認(rèn)識(shí)到現(xiàn)在的任務(wù)是學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)做人、學(xué)習(xí)知識(shí)、學(xué)習(xí)為人民服務(wù)的本領(lǐng)。在校大學(xué)生要集中精力，投入到學(xué)習(xí)和社會(huì)實(shí)踐中，而不是因把過(guò)多的精力、時(shí)間用于談情說(shuō)愛(ài)浪費(fèi)寶貴的青春年華。因此，明確自己的目標(biāo)，規(guī)劃自己的學(xué)習(xí)道路，合理分配好學(xué)習(xí)和戀愛(ài)的地位。（2） 樹(shù)林正確的戀愛(ài)觀提倡志同道合、有默契、相互喜歡的愛(ài)情：在戀人的選擇上最重要的條件應(yīng)該是志同道合，思想品德、事業(yè)理想和生活情趣等大體一致。擺正愛(ài)情與學(xué)習(xí)、事業(yè)的關(guān)系：大學(xué)生應(yīng)該把學(xué)習(xí)、事業(yè)放在首位，擺正愛(ài)情與學(xué)習(xí)、事業(yè)的關(guān)系，不能把寶貴的大學(xué)時(shí)間，鍛煉自身的時(shí)間都用于談情說(shuō)有愛(ài)而放松了學(xué)習(xí)。 相互理解、相互信任，是一份責(zé)任和奉獻(xiàn)。愛(ài)情是奉獻(xiàn)而不時(shí)索取，是擁有而不是占有。身邊的人與事時(shí)刻為我們敲響警鐘，不再讓悲劇重演。生命只有一次，不會(huì)重來(lái)，大學(xué)生一定要樹(shù)立正確的愛(ài)情觀。（3） 發(fā)展健康的戀愛(ài)行為 在當(dāng)今大學(xué)校園，情侶成雙入對(duì)已