试验设计与分析论文

试验设计与分析

结课论文

论文名称：磁鼓电机正交优化试验 姓 名：

学 号：2009092567 院 系:机电学院09机制

2012/6/23

磁鼓电机正交优化试验

磁鼓电机是彩色录像机的磁鼓组件的关键部件之一，按质量要求其输出力矩应大于0.0210N·m。某生产厂过去这项指标的合格率较低，从而希望通过试验找出好的条件，以提高磁鼓电机的输力矩。

1. 试验原理、目的及条件

正交试验设计是研究多因素多水平的一种高效率、快速、经济的试验设计方法。它用正交表来安排试验 ，能以较少的试验次数、较短的试验周期，用极差分析方法、方差分析方法、回归分析方法等对试 验结果进行分析，迅速找出影响指标的主要因素，进而找到较优的工艺参数。正交试验包括制定正交因素表、安排试验、计算和结果分析等几个部分。

在安排试验时，一般应考虑如下几步：

(1) 明确试验目的：在本例中试验的目的是提高磁鼓电机的输出力矩。

(2) 明确试验指标：试验指标用来判断试验条件的好坏，在本例中直接用输出力矩作为考察指标，该指标越大表明试验条件越好。

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(3) 确定因子与水平：在试验前首先要分析影响指标的因子是什么，每个因子在试验中取哪些水平。在本例中，经分析影响输出力矩的可能因子有三个，它们是：

A：充磁量 B：定位角度 C：定子线圈匝数

2. 正交试验方案设计与因素选择

在磁鼓电机的生产过程中，影响加工质量的工艺参数主要包括：充磁量、定位角度、定子线圈匝数，故选用这3个因素作为研究对象。每个试验因素取 3个水平，即该试验是3因素3水平的正交试验设计，选用L9(3)4正交表设计试验方案，共需要 9次数值模拟试验(而全

面试验需要 27次)。正交试验设计因素水平如表 1所示。

表1 因素水平表

因子 水平 一 二 1100 11 80 三 1300 12 90 A：充磁量 B：定位角度 C：定子线圈匝数 3. 正交试验分析 900 10 70 选择统计 > DOE > 田口 >创建田口设计： - 2 -

在田口设计中选择3水平设计，因子数为3：

输入因子：

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点击确定后：

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输入输出转矩：

分析田口设计：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：： - 5 -

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分析田口试验结果：

因素水平对输出力矩的影响

如图所示：输出力矩随因素B：定位角度的变换而变换的幅度最大，其次是因素A：充磁量，因素C：定子线圈匝数对输出力矩的影响最小，所以应首先考虑因素定位角度、充磁量，才能求得最优解，所以最优解应为A2B2C3。

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方差分析

(1) 选择统计 > 方差分析 >一般线性模型，如下图所示：

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方差分析结果

在上表中，通过比较各因素的均方和与误差的均方和的比值F的大小，可知FB> FA > FC。表明因素B (定位角度)影响显著。因素 A( 充磁量)对输出力矩影响较显著。由于FC与FA、FB相比很小，所以定子线圈匝数的影响最小。与极差法相比，方差分析方法可以多引出一个结论：各列对试验指标的影响是否显著，在什么水平上显著。在数理统计上，这是一个很重要的问题。显著性检验强调试验在分析

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每列对指标影响中所起的作用。如果某列对指标影响不显著，那么，讨论试验指标随它的变化趋势是毫无意义的。因为在某列对指标的影响不显著时，即使从表中的数据可以看出该列水平变化时，对应的试验指标的数值与在以某种“规律”发生变化，但那很可能是由于实验误差所致，将它作为客观规律是不可靠的。有了各列的显著性检验之后，最后应将影响不显著的交互作用列与原来的“误差列”合并起来。组成新的“误差列”，重新检验各列的显著性。

最佳工艺参数的确定

各因素的好水平加在一起，是否就是较优试验条件呢？理论上，如果各因素都不受其它因素的水平变动影响的，那么，把各因素的优水平简单地组合起来就是较好试验条件。但是，实际上选取较好生产条件时，还要考虑因素的主次，以便在同样满足指标要求的情况下，此实验的因素重要性顺序为BAC。最优方案为A2B2C3，此方案为正交试验表中的五号试验。

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每列对指标影响中所起的作用。如果某列对指标影响不显著，那么，讨论试验指标随它的变化趋势是毫无意义的。因为在某列对指标的影响不显著时，即使从表中的数据可以看出该列水平变化时，对应的试验指标的数值与在以某种“规律”发生变化，但那很可能是由于实验误差所致，将它作为客观规律是不可靠的。有了各列的显著性检验之后，最后应将影响不显著的交互作用列与原来的“误差列”合并起来。组成新的“误差列”，重新检验各列的显著性。

最佳工艺参数的确定

各因素的好水平加在一起，是否就是较优试验条件呢？理论上，如果各因素都不受其它因素的水平变动影响的，那么，把各因素的优水平简单地组合起来就是较好试验条件。但是，实际上选取较好生产条件时，还要考虑因素的主次，以便在同样满足指标要求的情况下，此实验的因素重要性顺序为BAC。最优方案为A2B2C3，此方案为正交试验表中的五号试验。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/tfxh.html