曲柄滑块机构的稳健性设计

郑 瑞，张艳云

（1.成都大学，四川 成都610106；2.川北医学院，四川 南充637100）

稳健设计就是通过调整设计变量和控制其容差，使可控因素和不可控因素与设计值发生变差时仍能保证产品质量的一种工程方法。稳健性设计亦称“田口方法”，是一种低成本、高效益的质量工程法，此方法由日本田口玄提出，将质量重点由制造阶段前移到设计阶段，强调设计对质量的重要作用［1］。

曲柄滑块机构作为机械装置的基本机构之一，具有广泛而重要的用途，但在其工作的整个寿命过程中受到多种不可测因素的干扰，如制造误差、装配误差、使用中的磨损导致的误差等，这些如果处理不当，将会造成严重的机械故障，更为甚者将会造成严重的安全事故［2］。所以如果在设计阶段充分考虑到各种不可测因素的影响，从而使机械装置在整个使用寿命阶段的性能达到最优，对机械系统有很大的影响［3-4］。此次设计就是针对曲柄滑块机构的以上问题，运用稳健设计方法对曲柄滑块机构进行优化设计，并用MATLAB进行仿真，验证了稳健性设计比传统设计具有更好的稳健性。

1 基于传统优化方法的曲柄滑块设计

1.1 曲柄滑块设计目标与要求

本文设计如图1所示的曲柄滑块机构，其曲柄的转角θ是从10°到60°，滑块距离S应该满足从35 mm到25 mm的要求。曲柄杆长a，连杆杆长b，偏移距离e为目标变量。本文中，假设杆长变量a和b由于加工制造以及装配误差将会导致其尺寸发生变化，这种变化一般服从正态分布规律，如表1所示。……