了解一点点公差分析

我们要组装一个产品, 所使用的零件的精度都是有限的。零件的制造商在这些零件的说明书列出它的精度。零件制造过程可能会造成零件的偏差。例如，电子厂生产的电容器可以具有与额定值相差高达20%的电容。传感器(sensor)和作动器(actuator)的性能受到物理或技术约束的限制。 例如, 超声波传感器只能给出精确到几毫米以内的读数，或者伺服传动装置只能指向其指令位置的1度以内。在公差分析中，我们将要保证，尽管传感器、执行器、组件值等的精度有限，但我们的产品整体仍然能够运行。公差分析也可以从制造的角度来看待。如果我们正确地设计了产品，那么它在使用指定的标称组件值的零件组装完成后仍然能够正常工作。可以想象，零件值的微小变化，例如用330.002Ω电阻器代替330.000Ω电阻器，不应影响大多数电路的运行。在设备性能受损之前，零件值可以变化多少？这不是一个无聊的问题。购买额定公差为10%的电阻器，而不是额定公差为0.1%的电阻器，可以节省几分钱。虽然单个零件的成本差异微不足道，但如果你要制造数百万个设备，每个设备都有几十个零件，每个组件几分钱的差异就累积成一大笔钱。因此，我们需要问问自己，我们的零件值需要什么精度，需要数模转换器提供多少位，以及传感器或执行器需要多准确。

尽管公差分析在生产阶段的再做，但它实际上当成设计过程的一部分。一个好的设计方法概述如下：
1.使用零件值作为参数创建模拟。
2.选择零件, 查找或估计其公差。
3.在零件公差指定的参数范围内运行模拟。
4.重复此程序，调整指定的公差，直到在产品整体满足要求。
5.如果进一步降低零件公差是不可能或不可行的，则有必要更改当前的设计。

在完成公差分析后，您应该确切地知道是什么限制了设计的性能。如果有人要求我们提高表现，我们就会知道该改变什么。

由于公差分析是设计成功的证明，因此它是设计审查文件中最重要的部分之一。我们应该对项目中对项目核心功能至关重要的组件进行公差分析。我们的公差分析应包含：

1. 声明我们产品的最关键的整体特征。
2. 产品设计到零件的精度。
3. 通过分析讨论获得洞见, 例如决定产品整体功能的关键零件。

举例：大型建筑工程经常产生地面振动，这是由于移动重型设备和打桩引起的。邻居们抱怨睡眠不足、窗户破碎、地基开裂。我们要开发一个用于建筑公司监测施工现场传播振动水平的产品。这将使他们能够减轻震动，避免昂贵的诉讼。如何对该产品做公差分析的详情可看: https://courses.engr.illinois.edu/ece445/documents/tolerance-analysis-guide.pdf