面向产品服役质量的零部件关键特征公差优化设计

在产品全寿命周期内，综合考虑产品制造过程和服役期间的不确定性，对产品零部件关键特征开展公差设计研究具有重要意义。从产品制造和服役阶段的公差、性能、成本等相关数据出发，结合动力学、摩擦学等多学科理论，研究产品服役质量衰变机理，分析产品在服役期间维护和零部件更换规律，探讨产品及其零部件失效时间分布规律；应用数据挖掘技术和神经网络等建模方法，探讨产品服役质量与零件公差的映射关系，建立产品服役时变质量-公差关系模型；综合考虑产品制造成本和服役维护成本，建立产品服役时变成本-公差关系模型；提出面向产品服役质量的零部件关键特征公差优化设计模型，选择合适的优化算法对典型产品进行公差设计优化。发展面向全寿命周期的产品公差优化设计理论与方法。这不但有利于丰富公差设计理论与方法，而且对提高产品质量和竞争能力具有指导意义。

在产品全寿命周期内，综合考虑产品制造过程和服役期间的不确定性，对产品零部件关键特征开展公差设计研究具有重要意义。本项目首先从产品质量损失是产品投入服役后因产品质量特征超出规定范围而导致报废所造成的损失现值的质量观出发，综合考虑产品制造成本和服役质量，建立起产品公差优化模型，为产品全寿命周期内进行公差优化提供新思路。第二部分，面向运动精度影响机器整机性能质量，以曲柄滑块机构为研究对象，构建转动副接触随机分布模型，分析接触随机性对滑块运动精度的影响，在保证机构运动输出精度条件下，建立曲柄滑块机构转动副公差优化模型。第三部分，从齿轮泵制造和服役阶段的公差、性能、成本等相关数据出发结合动力学、摩擦学，研究齿轮泵质量衰变机理，讨论其零部件失效分布规律。综合考虑其服役时间、性能、加工成本、质量损失建立多目标公差优化模型，采用遗传算法进行多目标优化。第四部分，针对偏航减速器的运动精度影响着风力机的稳定性和发电效率，开展偏航减速器运动精度分析和齿轮修形优化，减少偏航减速器齿轮传动误差，大大改善齿轮传动性能和承载能力。本项目开展了基于服役质量的产品公差优化设计、机构运动精度分析与公差优化设计、齿轮泵的工作性能分析与公差多目标优化设计、风电机组偏航减速器运动精度分析与齿轮修形优化设计，不但丰富了公差设计理论与方法，而且对提高产品质量，降低产品成本具有重要价值。