機械原理的定義范文

導語：如何才能寫好一篇機械原理的定義，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞：醫院；固定資產；管理；探析

一、醫院有關固定資產會計制度的改革

公立醫院作為特殊的事業單位，在會計核算上一直遵守的就是《醫院會計制度》。而在我國過去實行的《醫院會計制度》中，對固定資產的處理方法是：借記“專用基金——修購基金”貸記“銀行存款”或者“應收賬款”等，同時借記“固定資產”貸記“固定基金”。對固定資產不計提折舊，而是計提修購基金——借記“醫療或藥品支出”，貸記“專用基金—修購基金。”也就是說，對于固定資產的折舊的計提根本不存在，其賬面上的數值反映的永遠是固定資產的初始成本。這無疑會產生資產或是成本的虛增。而無論是資產的虛增還是成本的虛增，都會使醫院的資產負債表有水分，不能完整準確的反應醫院的經營狀況，其次資產負債率也不準確，報表使用者就不能很好的掌握醫院的實際情況。

針對這種情況，在我國2012年的新《醫院會計制度》中，取消了“固定基金”和“修購基金”科目，增加了固定資產的“累計折舊”以及“固定資產清理”科目進行核算——公立醫院在按月提取固定資產的折舊時，借記“待沖基金”科目、“醫療業務成本”、“管理費用”等科目，按照應該計提的數額，貸記“累計折舊” 科目；而在出售、報廢、毀損的固定資產時，按照固定資產的賬面原值減去待處理的固定資產尚未沖減完畢的待沖基金，得出的金額，借記“固定資產清理”科目，按照已提取的折舊，借記“累計折舊”科目，按照相關待沖基金余額，借記 “待沖基金”科目，按照固定資產的賬面余額，貸記“固定資產”科目。這樣一來，便使得醫院固定資產的核算進一步趨于正規化和合理化。

二、以往醫院固定資產會計制度的弊端

（一）造成醫院報表上凈資產的虛增

在我國過去的《醫院會計制度》中，有關固定資產的折舊及清理，并不沖減固定基金。期間，除非融資租賃，否則直到固定資產報廢清理完畢之前，賬面上固定資產和固定基金應相等，即始終保持原始價值不變。在對固定資產、固定基金和修購基金進行賬務處理時，采取這種方案顯然是不合理的。因為在提取修購基金時，并沒有設置“累計折舊”會計科目，也就不可以明確的反映固定資產的凈殘值，從而引起醫院資產和凈資產虛增。導致會計信息無法真實反映固定資產的凈值，不利于對固定資產的管理。

（二）造成醫院報表上成本的虛增

在從前的《醫院會計制度》中，固定資產的修購基金的計提是由醫院收入和結余決定的，而固定資產的價值對其并不產生影響。在實際操作時，許多醫院會鉆《醫院會計制度》中沒有明確規定列支方法的空子——當有大量的資本性支出出現時，便直接從修購基金中列支，有的醫院甚至直接將其列入當期成本。隨后再根據固定資產原值計提修購基金。可以看出，當采取這種方法進行核算時，勢必會造成支出的增加，是成本的虛增一種表現形式。

三、醫院財務會計制度改革與固定資產管理的協調意義

（一）有利于完善醫院固定資產會計信息的真實性，有利于社會對醫院的監督

在過去的會計制度下，修購基金作為一種專用基金，當余額不足時，是不允許再購入固定資產的，是絕對不可以出現負數的。但是，隨著市場經濟的發展，醫院對于先進設備的需求又促使眾多醫院以身犯險，在修購基金無法滿足需求時，仍繼續購買，只是在賬面上不在作出改變。這樣一來，明顯違背了財務準則的要求，出現了賬實不符，會計信息失真的現象。而在新醫院會計準則下，取消了對于“修購基金”的賬戶設置。而是采取了與工業上類似的固定資產折舊法，在固定資產使用年限內，通過“累計折舊”科目進行定期計提折舊。做到賬實相符，確保會計信息的真實性和可用性。

（二）有利于加強醫院對固定資產的管理，節省資金，創造效益

在舊醫院會計準則下，醫院對于固定資產的管理是比較混亂的。許多醫院都出現了過度重視固定資產購置、輕視固定資產管理的現象。長期以來，我國的公立醫院固定資產的管理處于一種不嚴格的狀態，賬戶設置不合理、不科學，且對于固定資產缺乏有效的監控。固定資產的購置呈現較大隨意性和盲目性。由于不計提折舊，又導致固定資產的重復購置以及過度購置的情況，造成了資金的大量浪費。新醫院會計準則的修改，充分考慮了這一方面，并加以規定和控制。明確規定了固定資產購置后的管理方法和處理方式，有效的節省了資金，為醫院創造效益。

四、對進一步完善醫院固定資產財務會計制度的建議

（一）增加固定資產減值核算

雖然現行的醫院會計制度已經很大程度上的改善了我國公立醫院固定資產的購置和管理，但是有部分的內容可以進一步的修改完善。可以借鑒會計制度的謹慎性原則，增加“固定資產減值準備”科目，根據賬面凈值與市價孰低法，確定固定資產的即時價值，并對差額計提減值準備。這樣一來，既可以清晰的反應固定資產的真實價值，又可以有效的避免醫院的經營風險。

（二）對某些小額使用期短的固定資產列入低值易耗品核算

固定資產占醫院資產的比例較大，是醫院財務會計核算的重點。固定資產的管理亦顯得尤為重要。但由于醫院的特殊性，醫院使用的固定資產種類、數量也是極龐大的。管理起來自然有些難度。鑒于這點，可以考慮適當的將使用期短，且金額較小的固定資產作為低值易耗品處理。這樣可以有效的減少會計人員的工作量，管理起來也方便許多。

在公立醫院的《醫院會計準則》修改的道路上，我們能做的還有很多。不斷的完善和實踐固定資產的管理，是我們每個人的責任和義務。認真負責的管理和處置固定資產，不僅可以真實的反應醫院固定資產的價值和規模，還可以使報表使用人更好的利用報表做出相應的決策。

參考文獻：

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關鍵詞：有限元 機械工程 應用 前言

有限元方法誕生于20世紀中葉，隨著計算機技術和計算方法的發展，已成為計算力學和計算工程領域里最為有效的計算方法。許多工程分析問題，如固體力學中的位移場和應力場分析、電磁學中的電磁場分析、振動特性分析、熱學中的溫度場分析、流體力學的流場分析等，都可歸結為在給定邊界條件下求解其控制方程的問題。有限元技術的出現為機械工程結構的設計、制造提供了強有力的工具，它可以解決許多以往手工計算根本無法解決的問題，為企業帶來巨大的經濟效益和社會效益。在現代機械工業中要設計生產出性能優越、可靠的機械產品，不應用計算及進行輔助設計分析是根本無法實現的，因此目前各生產設計部門都非常重視在設計制造過程中采用先進的計算機技術。 有限元法簡介

有限元法最早是人們在研究固體力學的時候應運而生的，早在七八十年前，就有一些美國人在結構矩陣的分析方面有了一些研究發現，隨后就有人研究出了鋼架位移的方法，并將其推廣應用到了彈性力學平面的分析當中，也就是把一些連續的整體劃分為矩形和三角形，再將這些小的單元中的位移函數用近似的方法表達出來。后來，隨著科學技術的不斷發展，計算機的水平也有了很大的提高，有限元法也就相應的發展起來了，因為有限元法在產品的設計和研發的過程中起到了相當大的作用，所以有限元軟件越來越受到相關專業人士的喜愛，而其在機械設計中的應用也是非常廣泛的。

3.有限元法在機械工程中的應用

近年來，國內外許多學者對機械零部件的有限元分析進行了大量的研究，歸納起來主要是以下幾個方面：

（1）靜力學分析。當作用在結構上的載荷不隨時間變化或隨時間的變化十分緩慢，應進行靜力學分析。這是對機械結構受力后的應力、應變和變形的分析，是有限元法在機械工程中最基本、最常用的分析類型。

（2）動力學分析。機械零部件在工作時不僅受到靜載荷作用，當外界有與其固有頻率相近的激勵時，還會引起共振，嚴重破壞結構從而引起失效。故零部件在結構設計時，對復雜結構，在滿足靜態剛度要求條件下，要檢驗動態剛度。

（3）熱應力分析。這類分析用于研究結構的工作溫度不等于安裝溫度時或工作時結構內部存在溫度分布時，結構內部的溫度應力。

（4）接觸分析。接觸分析用于分析兩個結構物發生接觸時的接觸面狀態、法向力等。由于機械結構中結構與結構間力的傳遞均是通過接觸來實現的，所以有限元法在機械結構中的應用很多都是接觸分析。這是一種非線性分析，以前受計算能力的制約，接觸分析應用的較少。

（5）屈曲分析。這是一種幾何非線性分析，用于確定結構開始變得不穩定時的臨界載荷和屈曲模態形狀，例如壓桿穩定性問題。

5.有限元法的設計過程

5.1 模型簡化

將模型中的一些對整體的分析結果不會產生影響的部分去掉，例如，產品結構中的倒角、圓角等，因為有這些因素存在會影響單元格劃分的質量，以及增加大量的運算量，使結果計算時不易收斂。本例中，我們以一個由內襯套，外襯套和天然橡膠構成的橡膠襯套為例，分析其在徑向受載時，橡膠的形變狀況，內襯套固定，在徑向沒有孔的方向加載荷，載荷大小為5 000 N，加載速度為5 mm/min。

5.2定義材料特性

給構成模型的各部分以材料參數，如對于各向同性材料我們只需定義其楊氏模量，泊松比就可以了（這類材料一般為金屬材料）;對于非線形變化的材料需將材料的拉伸或壓縮的應力應變曲線輸入到計算機，然后通過擬合得到相關的系數再賦予模型的不同部分。

5.3 載荷狀況（工況）定義

至邊界條件定義完成后，模型的基本的受力，位移及材料都已經定義完成了，接下來需要定義工況（load case），主要目的是選擇前面已經定義好的邊界條件，載荷條件等，還需定義收斂的方法。例如全牛頓-拉弗森法等一些極限收斂的準則。本例中采用的是修正的牛頓-拉弗森法.總的運算時間為0.6秒，疊加次數30步。

5.4 作業定義

將已經定義好的工況選擇到作業中，對于更復雜的模型，可能還需要定義初始載荷等。本例中沒有初始載荷的定義，在作業定義中還需選擇分析操作的類型和分析結果。本例中輸出的結果為應力，柯西應力以及等效的柯西應力等，分析類型為平面應變分析。

5.5 單元類型定義

定義完作業后需要進行單元類型定義，因為在該軟件中，不同類型的結構對應著不同類型的單元類型及輸出結果。本例采用了單元類型為80的用于平面應變分析的四邊形單元。

6.有限元技術發展趨勢

有限元法最初應用在求解結構的平面問題，發展至今已由二維問題擴展到三維問題、板殼問題，由單一物理場的求解擴展到多物理場的耦合，由靜力學問題擴展到動力學問題、穩定性問題，由結構力學擴展到流體力學、電磁學、傳熱學等學科，由線性問題擴展到非線性問題，由彈性材料擴展到彈塑性、塑性、黏彈性、黏塑性和復合材料，從航空技術領域擴展到航天、土木建筑、機械制造、水利工程、造船、電子技術及原子能等，其應用的深度廣度都得到了極大的拓展。有限元法的發展過程是與計算機技術的發展緊密相聯的。只有計機技術高度發展以后，有限元法才得到廣泛的應用。一個復雜的問題的求解，過去用小型機花費幾天才能得到結果，現在用PC機幾個小時就能完成同樣的工作。商業有限元軟件也由只能在大中型計算機上使用，轉入到多數都能在PC平臺上運行。可以預期，隨著計算機技術的進一步發展，有限元法的應用還將進一步擴大，并將成為工程技術中更重要、更有力的數值計算工具。

7.結束語

有限元的應用大大提高了企業的設計效率，優化了設計方案，縮短了產品的開發周期。越來越多的企業和技術人員意識到CAE技術是一種巨大是生產力。可以預見，不久的將來，有限元法的應用，必將更加普及，將會有更大的突破必將推動了科技進步和社會發展，并且會取得巨大的經濟效益。

參考文獻：

[1]王勖成，邵敏.有限單元法基本原理和數值方法[M].清華大學出版社，1997

[2]趙松年，佟杰新，盧秀春.現代設計方法[M].北京：機械工業出版社，1996

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唯物辯證法量變質變關系原理要求我們堅持適度原則。當我們需要保持事物性質的穩定時，就必須把量變控制在一定的限度內，注意分寸和火候。初中物理教學中，鑒于學生的生理、心理特點和認知水平，對一些概念、規律、公式、原理、實驗等不能講得過深，要恰到好處。以概念教學為例，質量與物體慣性大小有關，與運動有著非常密切的關系，按說從這些關系中分析更能透徹地理解它，但由于學生已有知識的局限，這里只能依據教材去理解，只能將質量理解為“物質的量的量度”，因為課本對質量的定義是“物體里所含物質的多少叫做質量”。再如電壓，從本質上講屬于“功”和“能”的范疇，定義電壓，不能用電勢差等超出學生認識范圍的知識去說明，也不能引入電做功等學生陌生的知識。正確的處理方式是：分散講解，類比分析，注重分寸，循序掌握。首先，突出電壓特征，說明電壓是迫使自由電荷定向移動形成電流的原因；其次，從功和能的角度闡述電壓實質，指出電流做功和水流相似，電壓越大，在相同的時間內，電流越大做功越多。這既揭示了電壓的本質含義，又使學生較容易地掌握了該概念，為學好電學打好基礎。

二、要堅持具體問題具體分析原則

唯物辯證法認為，矛盾有特殊性。這一原理要求我們想問題、辦事情要做到具體問題具體分析。初中物理教學中，要注意區分同一物理現象在不同條件下的特點；運用不同的方法解決不同條件下的問題。例如，在教學“壓強”時，就有必要把液體的壓強同氣體、固體的壓強進行比較，引導學生掌握靜止液體內部壓強的特點：液體內部各方向都有壓強；液體內部壓強隨深度增加而增大；同一深度各方向壓強相等；壓強與液體密度有關。再如，功的原理：人們使用任何機械所做的功都等于不使用機械而直接用手做的功；使用任何機械都不省功；使用任何機械時動力對機械所做的功一定等于機械克服阻力所做的功。教學中對此要做具體分析：第一種表述適用于不計摩擦和機械本身重力的理想情況；第二種表述適用于一般情況；第三種表述是第二種表述的另一種方式，但略有不同，更能反映“使用機械不能省功”的道理。在具體解決問題的過程中，對不同情況宜用不同方法，對上述理想情況，直接用功的原理解決；對非理想情況可借助機械效率求解。

三、要堅持實事求是原則

規律具有客觀性，所以我們要按客觀規律辦事，堅持實事求是的原則。例如，在物理實驗教學中，要培養學生實事求是的作風。實驗是人為的，既是客觀存在，又具近似性，會產生誤差。實驗者應承認客觀事實，不允許拼湊數據，制造假象，應認真分析誤差，重做實驗，使結果更準確。再如物理規律的教學，要引導學生在溫故知新中尋求物理規律的事實依據，掌握物理規律的探究方法；讓學生理解規律的物理意義，明確規律的適用條件和范圍；引導學生研究規律與相關知識的關系，用所學規律解釋物理現象，解決實際問題。例如，在學習電壓、電阻的基礎上引出歐姆定律：I＝U／R，其物理意義是：電流的強弱取決于加在導體兩端的電壓大小和導體本身的電阻大小，即某段電路中的電流大小，與其兩端的電壓成正比，與電阻成反比。其適用范圍和條件是：適用于金屬導體，不適用于氣體導體和高電壓的液體導體，也不適用于含源電路或含有非線性元件的電路，I、U、R必須是同段電路上的三個物理量。

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【關鍵詞】機械設計；設計創新；創新方法

引言

科技的發展和進步離不開創新精神，在機械設計領域同樣如此。文章對現代機械的特點進行了介紹，并對國內機械設計的創新方法進行了深入細致的分析和探討，希望能夠起到一定的參考借鑒作用。

一、機械自動化的定義

對于現代機械的定義，因為研討的視點不一樣，進而給出不一樣的定義。例如美國機械工程師協會，在1984 年將其定義為：“現代機械就是經過計算機信息網絡和諧與控制的機械和（或）機電部件彼此聯系的體系，該體系可以完結機械力、運動和能量流等動力學任務”。而世界機器與組織理論聯合會將現代機械定義為：機電一體化是精細機械工程、電子控制和體系思維在產品設計和制造過程中的協同聯系。

二、現代機械特點

1、性能較高結構簡單

與傳統機械不同的是，現代機械具有較高的性能，其結構也越來越簡單，功能變更更加容易、方便。隨著技術的發展，設計方法變得多樣化，作為設計人員，可以將多種技術進行融合，最終實現現代機械的綜合利用。并通過不同的角度和切入點，使現代機械具有更加科學合理的結構，順應時展的需求。

2、成本降低效率提高

現代機械的成本大幅度降低，因此能夠獲得更多的效益，節省人力、物力、財力。同時現代機械的效率也獲得提高，縮短了工作時間。對于工作成果的展示更加清晰和明確，使現代機械使用人員對于工作成果可以進行較為直觀的理解和感受。在產品質量上也獲得提高，工作整體質量得以提升。

三、現代機械設計方法概論

1、現代機械設計創新理論

現代機械創新設計是一種實踐活動，以理論知識和實踐知識為基礎，充分發揮設計者的想象力和創造力，合理運用已有的科技成果和技術手段，使得設計出來的產品更加具有實用性、創造性。現代機械設計已成為一個龐大的學科，種類和結構日益復雜，功能更加多樣化。機械設計創新理論是指在機械設計學理論的基礎上，聯系并緊密結合認識哲學、認識科學、思維科學、設計方法學、發明學、創造學等相關學科中的有益成分，凝結設計人員的聰明才智，并且運用系統科學、信息科學、計算機技術等技術手段，融合美學原理，設計出對國家經濟發展和社會進步有價值的產品。

2、機械設計創新內涵

機械設計創新可以通過多種方式實現，較為常用的是提高機械產品的性能以及優化產品的技術特性，如適應性、可靠性、經濟性等指標。此外，也可以設計全新的機械產品來實現創新。隨著社會的發展，科技的進步，舊的設計思維和設計方式已不能適應現代設計的需求，機械設計需要具有獨創性、實用性、突破性和聯動性。獨創性，即打破傳統的設計模式和設計理念，采用科學合理的全新的方案和組合。實用性，即機械設計的創新應具有針對性，滿足市場的需求，具有合理的功能，易于生產，使用方便。突破性，即轉變原有的思維方式，不局限于機械設計領域自身，而是擴展到其他領域，并從中獲取靈感，為機械設計提出新的原理，開拓新的局面。

3、開展現代機械設計創新的意義

現代機械設計創新的研究成果，運用到生產實際將帶來巨大的經濟效益和社會效益，同時其具有的學術價值更是不容忽視的，對于機械設計行業的可持續發展具有非常重要的意義，是其發展的根本動力。機械設計產品所體現出來的并不僅僅是科學技術的運用與實現，更是設計者思維方式的反映。設計者在進行機械設計的過程中，其思維方式也不斷地獲得提高。同樣設計者的思維方式融入到產品的設計中，使產品更加具有人性化的特征。在兩者的相互作用下，使得機械設計作品更具實用性和可操作性，向著集約化、自動化、智能化的方向發展。現代化的創新力量不斷涌入，必將促進機械設計的發展，使機械產品更加充滿生機和活力。

四、國內外機械設計創新的方法研究

1、國內機械設計創新方法

隨著經濟的發展和科學技術的進步，對于機械產品無論從質量上還是從精度上都有了更高的要求，機械設計領域也產生了重大的突破，取得了令人矚目的成果。先進的設計理論和設計方法不斷涌現，在傳統機械設計方法的基礎上獲得了進展。機械設計是十分復雜的過程，涉及到的知識和理論也非常復雜，在設計過程中會遇到各種各樣的問題，然而在我國的科研工作者和機械設計人員堅持不懈的努力下，豐富了機械設計的理論，積累了寶貴的實踐經驗，對于機械設計中出現的問題，已經能夠很好地進行解決。高科技及先進理論的引進使設計過程得以簡化，為機械設計的發展作出重要的貢獻。當前，計算機輔助設計、系統化設計、局部或全局性設計等創新方法已獲得廣泛的應用。

2、國外機械設計創新方法

相對于國內的機械設計創新，國外的創新研究開始的較早，并取得了一定的研究成果，目前應用得較為廣泛有以下三種。普適設計理論是在傳統設計方法的基礎上發展起來的，起源于德國，通過將現有設計方法進行總結和規范，形成具體的設計規則模型，根據既有的經驗，設計和構建能量的輸出和輸入環節，進而將機械設計的功能結構具體化。公理化設計理論方法則是在決策的基礎上發展起來的，起源于美國，使科學決策和系統理論相結合，與普世理論相同的是，功利化設計方法同樣注重于經驗的積累，最終形成以法律公則和科學方法為基礎的創新方法。公理化設計理論的優勢在于能夠優化和完善較為復雜的機械設計，其設計效果也比較令人滿意。三次設計法理論主要包括系統設計、參數設計、容差設計幾個方面，起源于日本，近幾年獲得了較為廣泛的應用。這種方法是目前較為先進的設計方法，準確率和效率都有所提高，機械設計的整個過程可以很快的完成，充分體現了高質、高效、方便、快捷的特性。

3、培養機械創新設計思維

在進行機械設計的過程中，創新思維方式的培養非常重要。這是因為機械創新設計是極具創造性的工作，作為設計人員，在提高自身知識水平和能力的同時，培養具有創新精神的思維方式尤為重要。對于機械設計工作應以全新的視角來看待，突破傳統的設計方法和思維模式，廣開新思路，探索新方法、新技巧，運用先進設計手段，使原有的設計更加完善或者創造出全新的設計作品。

結束語

與傳統的機械設計相比，現代機械設計具有自身設計新理念和新思路。而現代機械設計離不開創新思維，創新思維是社會發展的源泉，是現代機械設計中重要的組成部分。機械設計人員只有樹立創新思維的理念，并結合自身豐富的實踐經驗和扎實的理論知識，同時充分利用現代計算機技術的優勢，發揮主觀能動性，才能夠設計出滿足人們對于產品越來越高的要求，從而促進我國現代機械設計發展。

參考文獻

[1]許鴻艷.討論現代機械設計的方法及研究進展[J].湖南農機，2013，40（5）：55-57.

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【關鍵詞】Flash;ActionScript;模擬課件;機械教學

【中圖分類號】G40-057 【文獻標識碼】B 【論文編號】1009―8097(2009)08―0093―05

隨著現代教育技術的發展,采用計算機來制作模擬實驗在教學中的應用越來越廣泛,特別是在學校實驗條件不足、實驗器材缺少的情況下,采用計算機模擬部分教學實驗具有簡單、快捷、成本低廉等特點。而在這類實驗教學模擬課件中,模擬的關鍵在于與現實環境的相互一致性,即能精確模擬或再現現實環境條件下的實驗過程。例如,在學校機械類課程的教學中,教學課件不僅要能實現較精確的模擬運動,還要能夠讓課件具有一定的交互性和仿真性。然而早期的教學用模擬課件一般采用簡單的逐幀運動模擬,不能完全反映真實情況下的機械運動效果。為此,本文采用Flash ActionScript腳本程序結合實例詳細介紹了平面曲柄滑塊機構教學模擬課件和2K-H型周轉輪系教學模擬課件的制作過程,并和傳統Flash模擬機械課件作分析比較,指出Flash ActionScript技術在制作機械類教學課件中的優越性,以期起到拋磚引玉的作用。

一 傳統Flash模擬平面曲柄滑塊機構運動模擬課件的制作方法

傳統Flash機械教學課件是利用逐幀動畫的原理,近似地來模擬機構的運動,并輔以簡單的控制,如暫停、播放等。平面曲柄滑塊的傳統Flash模擬教學課件的制作過程如下:

創建各桿件及滑塊的圖形元件,并按相應位置分別放置在Flash主場景中不同的層上,采用補間動畫形式建立動畫,曲柄元件在總幀內旋轉一周,逐幀調整連桿元件及滑塊元件的位置和轉角使其對應,在action層的最后幀加gotoAndPlay(2)返回第二幀,形成連續的運動機構模型(圖1),生成的swf動畫模型文件體積約為3KB。其相應元件的對應關系是通過鼠標或鍵盤方向鍵調整,類似桿件設計的幾何作圖法,存在一定人為操作的誤差,所以該方法僅是機構運動的簡單模擬,且運動情況單一,作為機械教學模擬課件適用范圍略顯不足。

二 基于Flash ActionScript的平面曲柄滑塊機構教學模擬課件的研制

基于Flash ActionScript的動畫模擬是利用ActionScript腳本語言結合Flash軟件本身繪制矢量圖的優勢來制作。類似桿件設計的解析法,制作上述平面曲柄滑塊機構的教學模擬課件必須要了解其運動的規律。若桿AB為曲柄,長度為l1,BC為連桿,長度為l2,C1、C2為滑塊極限位置, H為滑塊的行程,e為偏距(圖2)。根據機構運動的原理[1],當曲柄AB勻速轉動,各節點、滑塊及角度 和 之間有如下關系:

A點的坐標為 ,則

B點的坐標為;

C點的坐標為 , ;

C1點的坐標為 , ;

C2點的坐標為 , ;

行程 ;

角度 和 之間關系有;

滑塊的坐標即為點C的坐標;

為保證運動可行性,兩桿長度還必須有 的關系。

根據以上關系,設計出平面曲柄滑塊機構的動畫模型,可以根據輸入不同的曲柄和連桿的長度和偏距來觀察機構不同的運動變化情況,并顯示不同狀態下滑塊的行程,且曲柄的轉速可調。其制作過程如下:

在Flash中分別創建一個小圓點(節點)的影片剪輯元件和滑塊影片剪輯元件,放置在Flash主場景中并分別命名為“da”和“hk”;繪制4個輸入文本框和1個動態文本框,分別定義為“sd”、“qb”、“lg” 、“pxj”和“H”,表示輸入的速度值、曲柄長度值、連桿長度值和顯示行程的值;點A、B、C、C1和C2的坐標分別表示為“xa”、“ya”、“xb”、“yb”、“xc”、“yc”、“xc1”、“yc1”和“xc2”、“yc2”;Flash公用庫中引入3個按鈕,分別用于確認輸入數值和控制運動的播放(命名為“anp”)和暫停(命名為“ans”)(圖3)。注意Flash中的y坐標軸正向向下,具體ActionScript程序如下:

主場景第一幀上的程序:

this.anp._visible = 0;//隱藏播放按鈕

this.ans._visible = 1;//顯示暫停按鈕

this.jg._visible=0;//隱藏輸入警告

xa = this.da._x;

ya = this.da._y;//將xa和ya表示為點A的坐標值

i = 90;//定義曲柄初始角度

v = 5;//定義曲柄初始轉速

l1 = 100;//定義曲柄初始長度,用l1表示

l2 = 200;//定義連桿初始長度,用l2表示

e=0;//定義偏距初始值,用e表示

duplicateMovieClip(this.da, "db", 2);//生成點B

this.db._x = xa+l1*Math.cos(i*Math.PI*1.0E+00/180);

this.db._y = ya+l1*Math.sin(i*Math.PI*1.0E+00/180);

//定義點B的初始位置

xb = this.db._x;

yb = this.db._y;//將xb和yb表示為點B的坐標值

duplicateMovieClip(this.da, "dc1", 3);//生成點C1

this.dc1._alpha = 50;//改變點C1的透明度為50%

this.dc1._x = xa+(l2-l1);

this.dc1._y = ya+e;

//定義點C1的初始位置

duplicateMovieClip(this.dc1, "dc2", 4);//生成點C2

this.dc2._x = xa+(l2+l1);

this.dc2._y = ya+e;

//定義點C2的初始位置

H = this.dc2._x-this.dc1._x;

//將H表示為行程并顯示在文本框H中

duplicateMovieClip(this.da, "dc", 5);//生成點C

this.dc._x = xb+l2*Math.cos(Math.acos(l1*Math.sin(Math.atan((xb-xa)/(yb-ya)))/l2));

this.dc._y = ya;//定義點C的初始位置

this.hk._x = this.dc._x;

this.hk._y = this.dc._y;

//定義滑塊的初始位置,即為點C的位置

this.pj._y = ya+e;

主場景第二幀上的程序:

this.dc1._x = xa+Math.sqrt(Math.pow((l2-l1), 2)-Math.pow(e, 2));

this.dc1._y = ya+e;

this.dc2._x = xa+Math.sqrt(Math.pow((l2+l1), 2)-Math.pow(e, 2));

this.dc2._y = ya+e;

this.pj._y = ya+e;

H = Math.round((this.dc2._x-this.dc1._x)*100)/100;

//將H表示為行程并顯示在文本框H中(保留兩位小數)

xb = xa+l1*Math.sin(i*Math.PI*1.0E+00/180);

yb = ya-l1*Math.cos(i*Math.PI*1.0E+00/180);

this.dc._x = xb+Math.sqrt(Math.pow(l2, 2)-Math.pow((ya-yb+e), 2));

this.dc._y=ya+e;

xc = this.dc._x;

yc = this.dc._y;

this.hk._x = xc;

this.hk._y = yc;

this.pj._y = yc;

this.createEmptyMovieClip("gan", 1);

gan.lineStyle(5, 0x333333, 100);

gan.moveTo(xa, ya);

gan.lineTo(xb, yb);

gan.lineTo(xc, yc);//繪制曲柄和連桿

this.db._x = xb;

this.db._y = yb;

if (i>=360) { i = 0;}

i = i+v;

主場景第三幀上的程序:

gan.clear();

gotoAndPlay(2);

按鈕上的ActionScript程序如下:

輸入確定按鈕

on (release, keyPress "") {

//將文本框中輸入的數值賦給對應的值

v = Number(sd);

l1 = Number(qb);

l2 = Number(lg);

e= Number(pxj);

if (l2

this.jg._visible = 1;

l2 = l1;

e=0;

} else {

this.jg._visible = 0;

}

}

播放按鈕

on (release) {

play();

this.anp._visible = 0;

this.ans._visible = 1;

}

暫停按鈕

on (release) {

stop();

this.anp._visible = 1;

this.ans._visible = 0;

}

制作成的教學模擬課件如圖3 所示,生成的swf動畫文件體積約為8KB。該模擬課件可以顯示機構在不同條件下的運動情況,如正反轉和急回特性等,運動較為精確,課件具有一定的可調節性,如各桿長度、偏距、速度等可自行輸入,比傳統Flash模擬的平面曲柄滑塊機構課件有了更好的交互性能,更有利于其作為教學模擬課件的應用。

三 基于Flash ActionScript的2K-H型周轉輪系模擬課件的研制

周轉輪系的傳動比問題一直是學生在學習機械基礎課程的難點,很多學生不能在思想上形成最初的機構模型。若采用傳統Flash模擬動畫制作該教學模擬課件,其中包括行星輪系和差動輪系,至少需要制作兩個課件,而采用ActionScript程序,則僅用一個教學模擬課件就可以實現包括周轉輪系的轉化等這部分知識在內的教學需要。

制作這樣的教學模擬課件,同樣必須先了解該機構的運動規律。圖4是最常見的2K-H型周轉輪系,根據周轉輪系的轉化原理[1],各個參數之間有如下關系:

該周轉輪系自由度 ,機構要有確定的運動必須有兩個已知條件,考慮到教學的需要,將 和 作為已知條件輸入,來調節周轉輪系的運動情況,其制作過程如下:

在Flash中分別創建各個零件的影片剪輯元件和各控制按鈕元件(圖5),添加一個影片剪輯元件將轉臂和行星輪元件放在一起,命名為“H”,將分別表示中心輪、內齒輪、行星輪和轉臂的“l1”、“l3”、“l2”和“H”各元件按相應位置放置在Flash主場景中,其中中心輪、內齒輪和行星輪的齒數分別為21、57和18,模數取10個像素,“n1”、“n2”、“n3”和“nH”分別表示各構件的轉速,“fdy”表示各輪的分度圓;將分別控制分度圓顯示、數據輸入說明顯示和數據輸入確認等按鈕及其輔助元件也按相應位置放在Flash主場景中并給以命名。具體ActionScript程序如下:

主場景第一幀上的程序:

n1 = 0;

n3 = 0;

z1 = 21;

z2 = 18;

z3 = 57;

nH = 0;

//定義各初始值

this.srjg._visible = 0;//隱藏數據輸入警告

this.srsm._visible = 0;//隱藏數據輸入說明

stop();

主場景第二幀上的程序:

this.l1._rotation = n1;//中心輪的轉角

this.l3._rotation = n3;//內齒輪的轉角

nH = (z1*n1+z3*n3)/(z1+z3);

this.H._rotation = nH;//轉臂的轉角

this.H.l2._rotation=(n3-nH)*z3/z2;

//行星齒輪相對轉臂的轉角

n1 = n1+i;

n3 = n3+j;

主場景第三幀上的程序:

gotoAndPlay(2);

各控制按鈕上的ActionScript程序

使用說明按鈕(顯示數據輸入說明)

on (release) {

this.srsm._visible = 1;

}

關閉說明按鈕(關閉說明和數據輸入說明在同一個元件中)

on (release) {

this._visible = 0;

}

顯示分度圓按鈕

on (release) {

this.l1.fdy._visible=1;

this.H.l2.fdy._visible=1;

this.l3.fdy._visible=1;

this.ycfdy._visible=1;

this.xsfdy._visible=0;

}

隱藏分度圓按鈕

on (release) {

this.l1.fdy._visible=0;

this.H.l2.fdy._visible=0;

this.l3.fdy._visible=0;

this.ycfdy._visible=0;

this.xsfdy._visible=1;

}

數據輸入確認按鈕

on (release, keyPress "") {

i = Number(t1);

j = Number(t2);

play();

if (i>10 || i3 || j

i = 0;

j = 0;

this.srjg._visible = 1;

} else {

this.srjg._visible = 0;

}

}

制作成的教學模擬課件如圖5 所示,生成的swf動畫文件體積約為25KB。該模擬課件可以顯示周轉輪系在不同速度條件下的運動情況,例如輸入負值該輪將實現反轉,輸入數值“0”則停止轉動(自由度變為1),課件具有一定的可調節性,可模擬真實環境下的機構運動情況,作為教師課堂教學實驗效果更佳。

篇6

關鍵詞:交流調速功率控制效率

Abstract:Accordingtotheelectromechanicalenergyconversionprinciple,theessenceof

ACspeedregulationisanalyzedthoroughly;moreover,acreativeconclusionthatthe

essenceofACspeedregulationliesinthepowercontrolisdrawninthispaper.Infact,

alltheACspeedregulationapproachescanbegeneralizedintwobasicstrategies,

electromagneticpowercontrolandlosspowercontrol.Theformeristoadjusttheideal

no-loadrotationspeed,andthuspossesseshighefficiency.Whereas,thelatteristoregulate

therotationspeeddepression,andthuspossesseslowefficiency.

Keywords:ACspeedregulationPowercontrolEfficiency

[中圖分類號]TM343[文獻標識碼]B文章編碼1561-03(2003)-03-0024-031引言

交流調速實質的討論，是關系到近代交流調速發展的重要理論問題。盡管傳統電機學對此作了較深入的分析，但所給出的異步機轉速表達式卻是由轉差率定義式變換而產生的，即根據上述的轉速“定義式”，異步機被傳統理論人為地劃分為變頻、變極和變轉差率三種調速方案，文獻1還認為“變頻和變轉差率調速有本質不同，在所有交流調速中，變頻調速的效率最高(理由是轉差率不變)是最合理和理想的方法”。這種觀點既缺乏理論依據也與實踐不符，例如串級、雙饋調速和變頻調速相比，機械特性和調速效率都很接近，并沒有本質不同。

有鑒于此，本文根據電動機最基本的電-機能量轉換原理，重新探討異步機調速的原理，所得出的功率控制理論雖然導由異步機，但結論基本適用于所有電動機。

2電動機模型與功率控制原理

電動機是將電能轉換成機械能的設備，因此可以普遍地表達為圖1的兩端口網絡。

由電動機輸出端口觀察，根據動力學原理

(1)

式中:Pm為輸出機械功率

T為輸出轉矩即電磁轉矩

Ω為角速度由此可見，電動機調速的方法有兩種:一是控制電磁功率，所改變的是理想空載轉速;二是增大損耗功率，以增大轉速降。公式(6)是電動機調速普遍的表達式。

2異步機模型與功率控制調速原理

異步機是電動機的一種，其調速原理必然服從上述的普遍調速規律。根據能量轉換原理，異步機可以等效成圖2的網絡模型。異步機的定子通過旋轉磁場的作用，將電磁功率傳輸給轉子，因此旋轉磁場可以等效為電磁功率的傳輸通道，即圖2中的感應通道。在磁場的作用下，轉子電磁功率除損耗外轉化為機械功率，這種電磁感應通道的特點是交流機與直流機本質的區別。

異步機按轉子型式可分為鼠籠型和繞線型，前者轉子是封閉短路的，因此只有一個機械功率輸出端口;后者轉子是開啟的，因此具有機械功率和電功率兩個端口。轉子的電功率端口可以通過電傳導與外電路進行功率交換。

異步機調速可以通過定子口或轉子口實施功率控制調速，分別控制電磁功率或損耗功率。前者改變的是理想空載轉速，調速效率較高，機械特性為平行曲線;后者增大轉速降，調速效率較低，機械特性為匯交曲線。

應該注意同步轉速和理想空載轉速的區別，同步轉速n1是旋轉磁場的變化速度，理想空載轉速n0是假定、轉子全部電磁功率都轉換為機械功率的機械速度。電動機的速度顯然與n0密切相關，而與同步轉速沒有直接、必然的聯系。

3恒轉矩的電磁功率控制調速

所謂恒轉矩調速，是指額定輸出轉矩能力不變的調速，特點是主磁通Φm不變。恒轉矩調速可以通過定子或轉子的電磁功率控制實現，但在定子控制時，必須要注意主磁通Φm的恒定。

3.1定子電磁功率控制--變頻調速的原理

從功率控制角度觀察，變頻調速是典型的定子電磁功率控制調速。由于轉子電磁功率是由定子傳輸的，且定、轉子電磁功率相等，因此控制定子電磁功率就可間接地控制轉子電磁功率。定子電磁功率轉矩平衡方程式約束，不能作為控制量。但單純調壓并不能實現定子電磁功率控制，因U1不但影響電磁功率，還作用于磁場。為了解決上述問題，應根據式(9)，在調壓的同時正比地改變頻率f1，使主磁通Φm保持不變。從而實現高效率的電磁功率控制調速。變頻調速時，理想空載轉速按n0隨U1改變，此時同步轉速n1隨f1而變，且有n0=n1，但決定電動機轉速的是n0而不是n1，下面將會看到，即使n1不變，n0也可隨電磁功率改變，可見n0與n1沒有直接、必然的聯系。變頻調速的功率控制原理如圖3所示。可見恒轉矩變頻調速時，其充分條件是調壓，必要條件是變頻，調速的實質在于電磁功率控制。3.2轉子電磁功率控制調速

對于繞線式異步機調速，可以對轉子直接進行電磁功率控制。方法是從轉子口移出或注入電功率，以改變轉子的凈電磁功率。與定子電磁功率控制調速(即調壓變頻調速)相比，兩者并無原理的區別。對于圖2(b)的模型，在轉子口引入附加電磁功率時，轉子的凈電磁功率(13)

式中:Pem1為定子傳輸給轉子的電磁功率

Pes為附加電磁功率，亦稱電轉差功率

Pem2將隨Pes的方向和大小而改變。注意不要把Pes簡單理解成轉差功率Ps，應該把Ps中的電磁功率和損耗功率區別開來，對調速的影響也不同,Pes將改變異步機的理想空載轉速。

式(13)中的-Pes表示移出，而+Pes表示注入，前者使轉子的凈電磁功率減小，后者則使其增大，異步機的理想空載轉速(14)

可見，-Pes控制得到的是低同步調速，而+Pes則是超同步調速。

轉子電磁功率控制調速的技術關鍵為:

l由于轉子電壓的頻率為變化的轉差頻率，因此必須要進行頻率變換，以使轉子和附加電源進行有功功率交換。

l能夠連續地控制Pes的大小，以獲得平滑的無級調速。

l盡量避免產生感性無功功率以提高功率因數，減小無功損耗。

上述的技術關鍵是設計調速控制裝置應該注意的。轉子電磁功率控制的系統構成要點是附加電源，它是Pes傳輸所必須的。傳統的方法是外置，例如串級(cascadecontrol)、雙饋doubleFeed)等調速。外置電源將使系統復雜化，而且在低同步調速時造成Pes從定子至外置電源之間的無謂循環，增大了定子損耗。

較好的方法,是我國首創的斬波內饋調速。如圖4示:該系統突出特征是將附加電源設置在異步機自身的定子上，附加電勢由電磁感應產生，在典型的低同步調速時，由轉子引出，經交流控制裝置傳給定子附加的內饋繞組(以前亦稱調節繞組)。內饋繞組處于發電狀態，通過電磁感應抵消定子原邊輸入的多余電功率。斬波控制,則是用以調節Pes的大小實現轉速的無級調節，克服有源逆變器移相控制所帶來的功率因數低、諧波分量大等一系列缺點。

4結論

(1)異步機調速的實質在于功率控制，控制原則有電磁功率控制和損耗功率控制，前者改變的是理想空載轉速，后者增大轉速降。

(2)動態轉矩是功率激勵和轉速響應的結果，并隨轉速響應自動減小，直至新的轉矩平衡后為零，穩態電磁轉矩只能服從客觀負載轉矩，調速的實質并非轉矩控制。

(3)調速效率和特性只決定于功率控制屬性。轉子電磁功率控制的調速與變頻調壓調速只有控制對象的不同，沒有本質區別。

參考文獻

[1]湯蘊繆.電機學—機電能量轉換[M]機械工業出版社,1986.63-183

篇7

關鍵詞：機械產品；方案設計方法；發展趨勢

引言

科學技術的飛速發展，產品功能要求的日益增多，復雜性增加，壽命期縮短，更新換代速度加快。然而，產品的設計，尤其是機械產品方案的設計手段，則顯得力不從心，跟不上時展的需要。目前，計算機輔助產品的設計繪圖、設計計算、加工制造、生產規劃已得到了比較廣泛和深入的研究，并初見成效，而產品開發初期方案的計算機輔助設計卻遠遠不能滿足設計的需要。為此，作者在閱讀了大量文獻的基礎上，概括總結了國內外設計學者進行方案設計時采用的方法，并討論了各種方法之間的有機聯系和機械產品方案設計計算機實現的發展趨勢。

根據目前國內外設計學者進行機械產品方案設計所用方法的主要特征，可以將方案的現代設計方法概括為下述四大類型。

1、系統化設計方法

系統化設計方法的主要特點是：將設計看成由若干個設計要素組成的一個系統，每個設計要素具有獨立性，各個要素間存在著有機的聯系，并具有層次性，所有的設計要素結合后，即可實現設計系統所需完成的任務。

系統化設計思想于70年代由德國學者Pahl和Beitz教授提出，他們以系統理論為基礎，制訂了設計的一般模式，倡導設計工作應具備條理性。德國工程師協會在這一設計思想的基礎上，制訂出標準VDI2221“技術系統和產品的開發設計方法。

制定的機械產品方案設計進程模式，基本上沿用了德國標準VDI2221的設計方式。除此之外，我國許多設計學者在進行產品方案設計時還借鑒和引用了其他發達國家的系統化設計思想，其中具有代表性的是：

(1)將用戶需求作為產品功能特征構思、結構設計和零件設計、工藝規劃、作業控制等的基礎，從產品開發的宏觀過程出發，利用質量功能布置方法，系統地將用戶需求信息合理而有效地轉換為產品開發各階段的技術目標和作業控制規程的方法。

(2)將產品看作有機體層次上的生命系統，并借助于生命系統理論，把產品的設計過程劃分成功能需求層次、實現功能要求的概念層次和產品的具體設計層次。同時采用了生命系統圖符抽象地表達產品的功能要求，形成產品功能系統結構。

(3)將機械設計中系統科學的應用歸納為兩個基本問題：一是把要設計的產品作為一個系統處理，最佳地確定其組成部分(單元)及其相互關系；二是將產品設計過程看成一個系統，根據設計目標，正確、合理地確定設計中各個方面的工作和各個不同的設計階段。

由于每個設計者研究問題的角度以及考慮問題的側重點不同，進行方案設計時采用的具體研究方法亦存在差異。下面介紹一些具有代表性的系統化設計方法。

1.1設計元素法

用五個設計元素(功能、效應、效應載體、形狀元素和表面參數)描述“產品解”，認為一個產品的五個設計元素值確定之后，產品的所有特征和特征值即已確定。我國亦有設計學者采用了類似方法描述產品的原理解。

1.2圖形建模法

研制的“設計分析和引導系統”KALEIT，用層次清楚的圖形描述出產品的功能結構及其相關的抽象信息，實現了系統結構、功能關系的圖形化建模，以及功能層之間的聯接。

將設計劃分成輔助方法和信息交換兩個方面，利用Nijssen信息分析方法可以采用圖形符號、具有內容豐富的語義模型結構、可以描述集成條件、可以劃分約束類型、可以實現關系間的任意結合等特點，將設計方法解與信息技術進行集成，實現了設計過程中不同抽象層間信息關系的圖形化建模。

文獻［11］將語義設計網作為設計工具，在其開發的活性語義設計網ASK中，采用結點和線條組成的網絡描述設計，結點表示元件化的單元(如設計任務、功能、構件或加工設備等)，線條用以調整和定義結點間不同的語義關系，由此為設計過程中的所有活動和結果預先建立模型，使早期設計要求的定義到每一個結構的具體描述均可由關系間的定義表達，實現了計算機輔助設計過程由抽象到具體的飛躍。

1.3“構思”—“設計”法

將產品的方案設計分成“構思”和“設計”兩個階段。“構思”階段的任務是尋求、選擇和組合滿足設計任務要求的原理解。“設計”階段的工作則是具體實現構思階段的原理解。

將方案的“構思”具體描述為：根據合適的功能結構，尋求滿足設計任務要求的原理解。即功能結構中的分功能由“結構元素”實現，并將“結構元素”間的物理聯接定義為“功能載體”，“功能載體”和“結構元素”間的相互作用又形成了功能示意圖(機械運動簡圖)。方案的“設計”是根據功能示意圖，先定性地描述所有的“功能載體”和“結構元素”，再定量地描述所有“結構元素”和聯接件(“功能載體”)的形狀及位置，得到結構示意圖。Roper，H.利用圖論理論，借助于由他定義的“總設計單元(GE)”、“結構元素(KE)”、“功能結構元素(FKE)”、“聯接結構元素(VKE)”、“結構零件(KT)”、“結構元素零件(KET)”等概念，以及描述結構元素尺寸、位置和傳動參數間相互關系的若干種簡圖，把設計專家憑直覺設計的方法做了形式化的描述，形成了有效地應用現有知識的方法，并將其應用于“構思”和“設計”階段。

從設計方法學的觀點出發，將明確了設計任務后的設計工作分為三步：1)獲取功能和功能結構(簡稱為“功能”)；2)尋找效應(簡稱為“效應”)；3)尋找結構(簡稱為“構形規則”)。并用下述四種策略描述機械產品構思階段的工作流程：策略1：分別考慮“功能”、“效應”和“構形規則”。因此，可以在各個工作步驟中分別創建變型方案，由此產生廣泛的原理解譜。策略2：“效應”與“構形規則”(包括設計者創建的規則)關聯，單獨考慮功能(通常與設計任務相關)。此時，辨別典型的構形規則及其所屬效應需要有豐富的經驗，產生的方案譜遠遠少于策略1的方案譜。策略3：“功能”、“效應”、“構形規則”三者密切相關。適用于功能、效應和構形規則間沒有選擇余地、具有特殊要求的領域，如超小型機械、特大型機械、價值高的功能零件，以及有特殊功能要求的零部件等等。策略4：針對設計要求進行結構化求解。該策略從已有的零件出發，通過零件間不同的排序和連接，獲得預期功能。

1.4矩陣設計法

在方案設計過程中采用“要求—功能”邏輯樹(“與或”樹)描述要求、功能之間的相互關系，得到滿足要求的功能設計解集，形成不同的設計方案。再根據“要求—功能”邏輯樹建立“要求—功能”關聯矩陣，以描述滿足要求所需功能之間的復雜關系，表示出要求與功能間一一對應的關系。

Kotaetal將矩陣作為機械系統方案設計的基礎，把機械系統的設計空間分解為功能子空間，每個子空間只表示方案設計的一個模塊，在抽象階段的高層，每個設計模塊用運動轉換矩陣和一個可進行操作的約束矢量表示；在抽象階段的低層，每個設計模塊被表示為參數矩陣和一個運動方程。

1.5鍵合圖法

將組成系統元件的功能分成產生能量、消耗能量、轉變能量形式、傳遞能量等各種類型，并借用鍵合圖表達元件的功能解，希望將基于功能的模型與鍵合圖結合，實現功能結構的自動生成和功能結構與鍵合圖之間的自動轉換，尋求由鍵合圖產生多個設計方案的方法。

2、結構模塊化設計方法

從規劃產品的角度提出：定義設計任務時以功能化的產品結構為基礎，引用已有的產品解(如通用零件部件等)描述設計任務，即分解任務時就考慮每個分任務是否

存在對應的產品解，這樣，能夠在產品規劃階段就消除設計任務中可能存在的矛盾，早期預測生產能力、費用，以及開發設計過程中計劃的可調整性，由此提高設計效率和設計的可靠性，同時也降低新產品的成本。Feldmann將描述設計任務的功能化產品結構分為四層，(1)產品(2)功能組成(3)主要功能組件(4)功能元件。并采用面向應用的結構化特征目錄，對功能元件進行更為具體的定性和定量描述。同時研制出適合于產品開發早期和設計初期使用的工具軟件STRAT。

認為專用機械中多數功能可以采用已有的產品解，而具有新型解的專用功能只是少數，因此，在專用機械設計中采用功能化的產品結構，對于評價專用機械的設計、制造風險十分有利。

提倡在產品功能分析的基礎上，將產品分解成具有某種功能的一個或幾個模塊化的基本結構，通過選擇和組合這些模塊化基本結構組建成不同的產品。這些基本結構可以是零件、部件，甚至是一個系統。理想的模塊化基本結構應該具有標準化的接口(聯接和配合部)，并且是系列化、通用化、集成化、層次化、靈便化、經濟化，具有互換性、相容性和相關性。我國結合軟件構件技術和CAD技術，將變形設計與組合設計相結合，根據分級模塊化原理，將加工中心機床由大到小分為產品級、部件級、組件級和元件級，并利用專家知識和CAD技術將它們組合成不同品種、不同規格的功能模塊，再由這些功能模塊組合成不同的加工中心總體方案。

以設計為目錄作為選擇變異機械結構的工具，提出將設計的解元素進行完整的、結構化的編排，形成解集設計目錄。并在解集設計目錄中列出評論每一個解的附加信息，非常有利于設計工程師選擇解元素。

根據機械零部件的聯接特征，將其歸納成四種類型：1)元件間直接定位，并具有自調整性的部件；2)結構上具有共性的組合件；3)具有嵌套式結構及嵌套式元件的聯接；4)具有模塊化結構和模塊化元件的聯接。并采用準符號表示典型元件和元件間的連接規則，由此實現元件間聯接的算法化和概念的可視化。

在進行機械系統的方案設計中，用“功能建立”模塊對功能進行分解，并規定功能分解的最佳“粒化”程度是功能與機構型式的一一對應。“結構建立”模塊則作為功能解的選擇對象以便于實現映射算法。

3、基于產品特征知識的設計方法

基于產品特征知識設計方法的主要特點是：用計算機能夠識別的語言描述產品的特征及其設計領域專家的知識和經驗，建立相應的知識庫及推理機，再利用已存儲的領域知識和建立的推理機制實現計算機輔助產品的方案設計。

機械系統的方案設計主要是依據產品所具有的特征，以及設計領域專家的知識和經驗進行推量和決策，完成機構的型、數綜合。欲實現這一階段的計算機輔助設計，必須研究知識的自動獲取、表達、集成、協調、管理和使用。為此，國內外設計學者針對機械系統方案設計知識的自動化處理做了大量的研究工作，采用的方法可歸納為下述幾種。

3.1編碼法

根據“運動轉換”功能(簡稱功能元)將機構進行分類，并利用代碼描述功能元和機構類別，由此建立起“機構系統方案設計專家系統”知識庫。在此基礎上，將二元邏輯推理與模糊綜合評判原理相結合，建立了該“專家系統”的推理機制，并用于四工位專用機床的方案設計中。

利用生物進化理論，通過自然選擇和有性繁殖使生物體得以演化的原理，在機構方案設計中，運用網絡圖論方法將機構的結構表達為拓撲圖，再通過編碼技術，把機構的結構和性能轉化為個體染色體的二進制數串，并根據設計要求編制適應值，運用生物進化理論控制繁殖機制，通過選擇、交叉、突然變異等手段，淘汰適應值低的不適應個體，以極快的進化過程得到適應性最優的個體，即最符合設計要求的機構方案。

3.2知識的混合型表達法

針對復雜機械系統的方案設計，采用混合型的知識表達方式描述設計中的各類知識尤為適合，這一點已得到我國許多設計學者的共識。

在研制復雜產品方案設計智能決策支持系統DMDSS中，將規則、框架、過程和神經網絡等知識表示方法有機地結合在一起，以適應設計中不同類型知識的描述。將多種單一的知識表達方法(規則、框架和過程)，按面向對象的編程原則，用框架的槽表示對象的屬性，用規則表示對象的動態特征，用過程表示知識的處理，組成一種混合型的知識表達型式，并成功地研制出“面向對象的數控龍門銑床變速箱方案設計智能系統GBCDIS”和“變速箱結構設計專家系統GBSDES”。

3.3利用基于知識的開發工具

在聯軸器的CAD系統中，利用基于知識的開發工具NEXPERT-OBJECT，借助于面向對象的方法，創建了面向對象的設計方法數據庫，為設計者進行聯軸器的方案設計和結構設計提供了廣泛且可靠的設計方法譜。則利用NEXPERT描述直線導軌設計中需要基于知識進行設計的內容，由此尋求出基于知識的解，并開發出直線導軌設計專家系統。

3.4設計目錄法

構造了“功能模塊”、“功能元解”和“機構組”三級遞進式設計目錄，并將這三級遞進式設計目錄作為機械傳動原理方案智能設計系統的知識庫和開發設計的輔助工具。

3.5基于實例的方法

在研制設計型專家系統的知識庫中，采用基本謂詞描述設計要求、設計條件和選取的方案，用框架結構描述“工程實例”和各種“概念實體”，通過基于實例的推理技術產生候選解來配匹產品的設計要求。

4、智能化設計方法

智能化設計方法的主要特點是：根據設計方法學理論，借助于三維圖形軟件、智能化設計軟件和虛擬現實技術，以及多媒體、超媒體工具進行產品的開發設計、表達產品的構思、描述產品的結構。

在利用數學系統理論的同時，考慮了系統工程理論、產品設計技術和系統開發方法學VDI2221，研制出適合于產品設計初期使用的多媒體開發系統軟件MUSE。

在進行自動取款機設計時，把產品的整個開發過程概括為“產品規劃”、“開發”和“生產規劃”三個階段，并且充分利用了現有的CAD尖端技術——虛擬現實技術。1)產品規劃—構思產品。其任務是確定產品的外部特性，如色彩、形狀、表面質量、人機工程等等，并將最初的設想用CAD立體模型表示出，建立能夠體現整個產品外形的簡單模型，該模型可以在虛擬環境中建立，借助于數據帽和三維鼠標，用戶還可在一定程度上參與到這一環境中，并且能夠迅速地生成不同的造型和色彩。立體模型是檢測外部形狀效果的依據，也是幾何圖形顯示設計變量的依據，同時還是開發過程中各類分析的基礎。2)開發—設計產品。該階段主要根據“系統合成”原理，在立體模型上配置和集成解元素，解元素根據設計目標的不同有不同的含義：可以是基本元素，如螺栓、軸或輪轂聯接等；也可以是復合元素，如機、電、電子部件、控制技術或軟件組成的傳動系統；還可以是要求、特性、形狀等等。將實現功能的關鍵性解元素配置到立體模型上之后，即可對產品的配置(設計模型中解元素間的關系)進行分析，產品配置分析是綜合“產品規劃”和“開發”結果的重要手段。3)生產規劃—加工和裝配產品。在這一階段中，主要論述了裝配過程中CAD技術的應用，提出用計算機圖像顯示解元素在相應位置的裝配過程，即通過虛擬裝配模型揭示造形和裝配間的關系，由此發現難點和問題，并找出解決問題的方法，并認為將CAD技術綜合應用于產品開發的三個階段，可以使設計過程的綜合與分析在“產品規劃”、“開發”和“生產規劃”中連續地交替進行。因此，可以較早地發現各個階段中存在的問題，使產品在開發進程中不斷地細化和完善。

我國利用虛擬現實技術進行設計還處于剛剛起步階段。利用面向

對象的技術，重點研究了按時序合成的機構組合方案設計專家系統，并借助于具有高性能圖形和交換處理能力的OpenGL技術，在三維環境中從各個角度對專家系統設計出的方案進行觀察，如運動中機構間的銜接狀況是否產生沖突等等。

將構造標準模塊、產品整體構造及其制造工藝和使用說明的擬訂(見圖1)稱之為快速成型技術。建議在產品開發過程中將快速成型技術、多媒體技術以及虛擬表達與神經網絡(應用于各個階段求解過程需要的場合)結合應用。指出隨著計算機軟、硬件的不斷完善，應盡可能地將多媒體圖形處理技術應用于產品開發中，例如三維圖形(立體模型)代替裝配、拆卸和設計聯接件時所需的立體結構想象力等等。

利用智能型CAD系統SIGRAPH-DESIGN作為開發平臺，將產品的開發過程分為概念設計、裝配設計和零件設計，并以變量設計技術為基礎，建立了膠印機凸輪連桿機構的概念模型。從文獻介紹的研究工作看，其概念模型是在確定了機構型、數綜合的基礎上，借助于軟件SIGRAPH-DESIGN提供的變量設計功能，使原理圖隨著機構的結構參數變化而變化，并將概念模型的參數傳遞給下一級的裝配模型、零件設計。

5、各類設計方法評述及發展趨勢

綜上所述，系統化設計方法將設計任務由抽象到具體(由設計的任務要求到實現該任務的方案或結構)進行層次劃分，擬定出每一層欲實現的目標和方法，由淺入深、由抽象至具體地將各層有機地聯系在一起，使整個設計過程系統化，使設計有規律可循，有方法可依，易于設計過程的計算機輔助實現。

結構模塊化設計方法視具有某種功能的實現為一個結構模塊，通過結構模塊的組合，實現產品的方案設計。對于特定種類的機械產品，由于其組成部分的功能較為明確且相對穩定，結構模塊的劃分比較容易，因此，采用結構模塊化方法進行方案設計較為合適。由于實體與功能之間并非是一一對應的關系，一個實體通常可以實現若干種功能，一個功能往往又可通過若干種實體予以實現。因此，若將結構模塊化設計方法用于一般意義的產品方案設計，結構模塊的劃分和選用都比較困難，而且要求設計人員具有相當豐富的設計經驗和廣博的多學科領域知識。

機械產品的方案設計通常無法采用純數學演算的方法進行，也難以用數學模型進行完整的描述，而需根據產品特征進行形式化的描述，借助于設計專家的知識和經驗進行推理和決策。因此，欲實現計算機輔助產品的方案設計，必須解決計算機存儲和運用產品設計知識和專家設計決策等有關方面的問題，由此形成基于產品特征知識的設計方法。

目前，智能化設計方法主要是利用三維圖形軟件和虛擬現實技術進行設計，直觀性較好，開發初期用戶可以在一定程度上直接參與到設計中，但系統性較差，且零部件的結構、形狀、尺寸、位置的合理確定，要求軟件具有較高的智能化程度，或者有豐富經驗的設計者參與。

值得一提的是：上述各種方法并不是完全孤立的，各類方法之間都存在一定程度上的聯系，如結構模塊化設計方法中，劃分結構模塊時就蘊含有系統化思想，建立產品特征及設計方法知識庫和推理機時，通常也需運用系統化和結構模塊化方法，此外，基于產品特征知識的設計同時又是方案智能化設計的基礎之一。在機械產品方案設計中，視能夠實現特定功能的通用零件、部件或常用機構為結構模塊，并將其應用到系統化設計有關層次的具體設計中，即將結構模塊化方法融于系統化設計方法中，不僅可以保證設計的規范化，而且可以簡化設計過程，提高設計效率和質量，降低設計成本。

篇8

目前,設計知識管理已成為國內外許多研究機構、大學、企業的研究熱點,如美國nist的設計知識庫項目[2]；歐洲wise工程知識管理項目[3]、moka項目[4]；韓國lg公司資助的知識管理項目[5]；國家863資助的知識管理平臺研究[6]等,但還沒有一個實用的能支持概念設計知識重用的系統,對它的研究也還停留在理論準備階段。

本文在研究了基于本體的的概念設計知識模型的基礎上,提出了基于本體的概念設計知識管理框架,研究了用戶對本體的定義、對知識結構內容的自由擴充以及概念設計知識的檢索方法等關鍵技術。

1、基于本體的概念設計知識建模

1.1概念設計知識分類與表達

概念設計是對設計問題加以描述,并以方案的形式提出眾多解的設計階段[7].概念設計從不同的角度有多種定義[8].一般認為,概念設計是指以設計要求為輸入、以最佳方案為輸出的系統所包含的工作流程,是一個由功能向結構的轉換過程。

圖1描述了一般概念設計的工作流程,它包含綜合與評價兩個基本過程。綜合是指根據設計要求,運用各種分析、設計方法推理而生成的多個方案,是個發散過程；評價則從方案集中擇出最優,是個收斂過程。概念設計是將所設計的產品看成一個系統,運用系統工程的方法去分析和設計。具體說,概念設計就是將設計對象的總功能分解成相互有機聯系的若干功能單元,并以功能單元為子系統進行再次分解,生成更低一級的功能單元,經過這樣逐層分解,直至對應的各個最末端功能單元能夠找到一個可以實現的技術原理解。概念設計的主要任務是功能到結構的映射,概念設計過程主要包括：功能創新、功能分析和功能結構設計、工作原理解的搜索和確定、功能載體方案構思和決策。

根據概念設計的過程及人在設計時的認知特點將概念設計知識分為元知識和實例知識（其分類如圖2所示）。元知識中主要包括功能知識、技術原理解知識、結構知識等。實例知識中主要包括方案設計實例、技術原理解實例、產品實例等知識。

（1）功能知識。主要描述產品完成的任務,描述產品的功能及功能子項。描述產品要完成的功能,包括功能內容、實現參數、性能指標等；

（2）技術原理解知識。描述產品功能及功能子項的原理解答。它的表達要復雜些,一方面可用文字、數字表達它的說明、解答參數,另一方面,要有圖形支持產品原理解答；

（3）結構知識。描述產品的結構設計狀況,是對原理域知識的細化和擴充,是求解原理解的結構載體,可描述產品關鍵部分的形狀、尺寸和參數。產品功能結構的映射（簡稱為功構映射）就是對產品的功能模型進行結構實現的求解,是將產品功能性的描述轉化為能實現這些功能的具有具體形狀、尺寸及相互關系的零部件描述。在這里功能是產品結構的抽象,是結構實現的目的；而結構則為實現某功能而選用的一組構件或元件。功能結構間的關系一般而言是多對多的映射關系。一個功能可能由一個或多個特征或元件實現,而一個特征或元件也可能完成一個或多個功能；

（4）實例知識。已成功或失敗的設計范例,包括方案設計實例,產品結構知識實例、技術原理解實例等。它包含了更多的實際因素,是類比設計和基于實例推理設計的基礎。

以工程機械中某型滑模式水泥攤鋪機為例,總功能為攤鋪水泥路面,總功能可細分為滑模作業、控制作業等功能,滑模作業功能又可細分為提水泥漿、擠壓成型等功能。其中某個功能的實現可能會由幾個結構組合而成,例如滑模式水泥攤鋪機滑模作業功能就是由螺旋分料器、刮平板等幾個結構一起才能實現。圖3為該水泥攤鋪機的功能層次定義和功能分解結構舉例。該產品所對應的結構分解則如圖4所示。圖5中給出了對于滑模作業功能的技術原理解簡圖、技術原理解的評價、參考產品,以及實現該功能的說明等相關的知識。

如何利用計算機技術對概念設計予以支持,對概念設計知識進行有效的管理,至今仍沒有較好的解決方法。目前的知識建模主要是專家系統,最常用的知識模型包括框架、產生式規則、語義網絡、謂詞邏輯等。專家系統的知識建模主要側重符號層的系統實現,很少考慮動態的,非結構化的知識,造成專家系統解決問題的局限性,使得專家系統不能解決大型復雜問題。

本體作為“對概念化顯式的詳細說明”[9,10],研究領域內的對象、概念和其他實體,以及它們之間的關系,可以很好地解決概念設計知識的表達、檢索和重用等問題。采用本體描述概念設計知識可以支持細粒度的產品語義信息的描述,可以形式化地定義特定領域的知識,如概念、事實、規則等；支持語義層面的集成和共享,基于本體的知識定義可以對知識作普遍的、無歧義的語義解釋,可以保證不同使用者之間進行語義層面的信息共享和互操作。

1.2本體建模過程描述

本體是某一領域的概念化描述,著意于在抽象層次提出描述客觀世界的抽象模型,它包括兩個基本的要素：概念和概念之間的關系。本體的構建必須滿足以下的要求：對目標領域的清晰描述；概念或概念之間關系的明確定義；一般性和綜合性原則。本體可以有多種表述方式,包括圖形方式、語言形式和xml文檔形式等。

基于本體的產品概念設計知識建模過程包括3個階段：

（1）產品概念設計知識目標確定。產品概念設計知識定位,概念設計知識的定位決定本體構造的功能需求及最終用戶。

（2）產品概念設計知識本體分析與建立。根據需求分析,確定該領域的相關概念及概念屬性,并用xml語言進行形式化描述。這個階段是建立概念設計知識本體的關鍵環節,直接影響到整個本體的生成質量,同時也是工作量最大的階段。

（3）產品概念設計知識本體評價。對所創建的本體進行一致性及完備性評價。一致性是指術語之間的關系邏輯上應保持一致；完備性是指本體中概念及關系應是完善的。我們稱該3階段的組合為產品概念設計知識本體建模的一個生命周期（見圖6）。

1.3概念設計知識的本體表示

在此我們以工程機械中滑模式水泥攤鋪機為例,結合圖3～圖5中的實際知識,從概念實體、概念屬性及概念間關系等方面來說明產品知識、功能知識、技術原理解知識、技術原理解實例等概念設計知識的本體表示,通過概念蘊涵、屬性關聯、相互約束和公理定義等方法揭示了概念間的本質聯系,形成一個語義關系清晰的產品概念設計知識模型。建模采用目前最新的owl語言描述。

表述的語義為一個滑模式水泥攤鋪機繼承了一個產品的所有屬性,此外還具備了關系屬性：攤鋪能力,同時,又對屬性攤鋪能力作了限制：只能應用于滑模式水泥攤鋪機領域,且取值變化只能在攤鋪寬度中（省略了關于滑模式水泥攤鋪機類似屬性的定義,如攤鋪厚度和攤鋪速度等）。

（3）功能知識類

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<owl：cardinality>1</owl：cardinality>

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<owl：restriction><owl：onpropertyrdf：resource=“#產品”/>

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表述的語義為一個功能知識只有一個功能名稱,且最少具有一個相關產品（省略了功能知識類似屬性的定義,如功能編號、功能說明、創建人、創建時間、存儲位置等）。

（4）功能技術原理解類

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<owl：restriction>

<owl：onpropertyrdf：resource=“#技術原理解簡圖”/></owl：restricton>

</owl：class>

表述的語義為一個功能技術原理解具有對應的功能名稱,相關的技術原理解簡圖（省略了技術原理解類似屬性的定義,如評價、參考產品、創建人、創建時間、存儲位置等）。

上述描述中,使用類公理（subclassof）描述了兩個類（概念）之間的繼承關系,如滑模式水泥攤鋪機類是產品類的子類。在描述類屬性時,使用關系屬性（objectproperty）描述了類的某個屬性同時也表示了兩個類之間的某種關系,如攤鋪能力既是滑模式水泥攤鋪機類的一個屬性,同時也表達了和攤鋪寬度類之間的對應關系。另外,使用屬性公理domain和range表示屬性的應用領域和屬性的取值范圍,如屬性攤鋪能力只能用于滑模式水泥攤鋪機類,且它的取值只能是攤鋪寬度數據集。

1.4基于本體的概念設計知識管理的特點和優勢

基于本體的概念設計知識管理可以讓設計人員更好地重用已有的概念設計知識,基于本體的概念設計知識管理具有以下的一些特點或優勢：

（1）支持用戶定制知識類別。產品概念設計過程中,需要運用多種類型的知識,如：功能類、功能技術原理方案解類等。這些知識的描述和使用有著不同的特點,不能用相同的描述框架來處理。基于本體的設計知識建模允許用戶對設計中知識類別加以定制,針對每一類別定義其描述屬性,從而較好的解決了概念設計中多來源多類型知識的表示問題。

（2）支持概念共享的知識庫構建。概念設計知識本體的構造澄清了概念設計領域知識的結構,為概念設計知識的表示打好了基礎,而本體中統一的術語和概念也使概念設計知識更好地共享成為可能。基于本體的概念設計知識表示在區分不同知識類別的同時,建立起概念間的共享聯系。通過概念間的共享機制,避免了設計知識庫的數據冗余和數據不一致問題,方便了知識的建模錄入、檢索及統計處理。

（3）多視圖和基于本體概念的知識檢索。在目前的應用系統中一般采用基于關鍵字的數據庫查詢方法,由于其數據庫組織不是建立在能夠表示概念之間的關系、事實和實例的領域模型的基礎上,因此無法實現智能查詢和信息推理,也就無法解決語義異構性問題。由于不同的組織和人員可能使用不同的詞語表示同一個含義,因此查詢系統得不到意義相同但用詞（語法）不同的內容。當需要對多個數據源進行查詢的時候問題更為明顯,多意詞和同義詞會使查詢得到許多不相關的信息,而忽略另外一些重要信息。

在基于本體的概念設計知識管理中由于具有統一的術語和概念,知識庫建立在本體的基礎上,使得基于知識的設計意圖匹配成為可能。采用基于知識、語義上的檢索匹配,對用戶的檢索請求,通過查詢轉換器按照本體把各種檢索請求轉換成對應的概念,在本體的幫助下從知識庫中匹配出符合條件的數據集合,解決了語義異構的問題。

從人在設計時的認知特點出發,可以采用基于功能分解樹的功能設計知識檢索視圖、基于產品分解結構樹的結構設計知識檢索視圖,還可以利用本體中已定義的概念定義其它知識檢索視圖,比如需求功能知識檢索視圖、軟件工具使用知識檢索視圖等,實現基于知識檢索的設計意圖的匹配。

2、基于本體的概念設計知識管理

2.1概念設計知識管理系統結構

結合工程機械行業的實際,本文提出了圖7所示的基于本體的產品概念設計知識管理系統結構,系統按照知識產生、獲取和利用的流程來構建,系統結構主要包括概念設計知識管理工具、數據接口程序以及基于本體的概念設計知識庫,具體由4個部分構成。

（1）概念設計知識獲取。概念設計知識的獲取包括從概念設計知識本體定義、本體之間關系定義、本體知識庫生成到概念設計知識獲取整個過程。

（2）概念設計知識維護。主要包括從概念設計知識本體維護、本體關系維護、知識庫重新生成到概念設計知識維護的過程,實現對本體的屬性修改,各類知識之間的關系維護,以及知識庫的更新等。

（3）概念設計知識檢索重用。系統中提供基于多視圖的知識檢索方式,如基于功能分解樹的功能設計知識檢索視圖、基于產品分解結構樹的結構設計知識檢索視圖,及用戶定義的其它知識檢索視圖。此外系統提供基于本體概念的知識檢索方式,通過本體映射庫,可以實現同義詞的檢索,保證可能會采用不同的概念和術語表示相同的設計信息的人可以得到相同的知識幫助。

（4）概念設計知識庫的構建。要實現基于本體的,支持客戶自定義的概念設計知識管理,系統必須由足夠的柔性,支持各類知識的存儲,作為系統基石的知識庫的構建就不能采用完全預先定義的方式,在系統中我們采用基礎數據庫加上在此基礎上經過本體定義工具動態生成的各類知識庫的方法保證基于本體的知識管理的實現。

2.2概念設計知識管理關鍵技術及實現

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關鍵詞：農機農藝結合；現代農業

中圖分類號：S233 文獻標識碼：A 文章編號：1674-0432（2013）-06-0148-1

0 引言

向農業大量輸入機械、化肥、燃料、電力等各種形式的工業輔助能，用現代科技武裝，以現代管理理論和方法經營，生產效率達現代先進水平的農業。

以上是現代農業的定義。從定義不難看出，現代農業要運用現代科技武裝來促進農業的進步，現代農業的生產注重農機與農藝的共同發展。農機化的發展使得農業在生產過程中不但提高了生產效率也提高了經濟效益，而現代農藝技術的發展也越來越多樣化，越來越全面，只有把農機技術與農藝技術有機的結合起來，才能充分發揮二者在現代農業生產中的作用。

本文試從農機與農藝的定義出發，來探討現代農業的發展離不開農機與農藝相結合。

1 農機與農藝

1.1 農機

簡單的說農機即農業機械。

農機是指農業生產所用的動力機、作業機，是農業機械的簡稱，農機是機械學原理和技術在農業上的應用，屬于生產力范疇。它是作為農業生產工具而存在和發展。

農機的特點，是結構要復雜、操作要簡單。

1.2 農藝

指農作物的栽培、選種等技藝。

生產對人類有用的動植物，以及在不同程度上配制供人類使用的產品及其處置的科學技藝。可見農藝也是建立在科學技術基礎之上的技藝。

2 了解農機與農藝在生產過程中的相互關系與作用，協調兩者關系，促進農業生產

2.1 農機與農藝的結合是現代農業發展的必然趨勢

農業機械可以說是一種應用于農業的生產工具，節省農業生產時間，提高經濟效益，農業機械的使用在現代農業發展的道路上起著不可替代的作用。隨著現代農業的快速進步，農藝技術在農業生產中的作用同樣不可小視，在農業生產過程中只有農機技術與農藝技術有機的結合在一起，才能充分發揮農機與農藝在農業生產中的作用。

農藝技術是農業生產工藝過程及其相應的操作技術，是生物學理論與實踐的結合，農機技術是指為實現這些工藝過程而設計制造的相應農機具及其管理運用技術，是機械學原理與技術的結合。二者雖然在定義上截然不同，但是卻有著密切的聯系，正確處理好二者之間的關系，使之相互適應并且緊密結合是發展農業機械化的關鍵，是實現現代農業穩步發展的重要途徑。

通過我國農業的發展實踐可以證明，農機與農藝的結合是現代農業發展的必然趨勢。

2.2 農機與農藝在發展過程中應該是相輔相成的

現代農業的發展離不開農機與農藝的相結合。在農業生產的過程中，值得一提的是，農機的發展不能一味的服從于農藝的發展，而農藝的發展也不能一味的服從農機的發展，兩者在發展過程中應該是相輔相成的。農藝工作人員要與農機研發工作人員多溝通，因為農機與農藝的結合應該是科學的、規范的，而不是主觀決定的。

因此農機與農藝的結合，不僅僅是理論上的結合，也是農機研發人員與農藝人員的結合。

3 結語

農機與農藝相結合已經成為農業發展中的重要角色。農業機械化的實現，有效的取代了古老的手工作業，省時省力，提高效率。農業生產借助農業機械化技術完成農藝工藝過程，降低了生產成本，提高了勞動效率。農機與農藝的有機結合與運用可以搶抓農時，加強農業抵御自然災害的能力，提高農業生產水平。

發達國家農業生產水平發展迅猛，主要原因就是其農機與農藝有效的結合在一起，有效的促進了農業的發展。因此只有農機與農藝有機的結合起來，才能充分發揮二者在現代農業生產中的作用，促進我國農業又好又快的發展。

參考文獻

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[2] 張弘.農藝與農機結合是農業機械化發展的基石[J].農業技術與裝備，2008（10）.

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[4] 丁蘭，張海清.關于農機農藝相結合的思考[J].現代農業科技，2010（03）.

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[6] 黨海英.關于農機與農藝關系問題的探討[J].農業裝備與車輛工程，2007（02）.

[7] 蔣亦元.農機科技創新中的農機與農藝相結合問題[J].農業機械學報，2007（03）.

[8] 黨海英.論農機與農藝[J].農業技術與裝備，2008（09）.

[9] 肖潔.對實現農機與農藝相結合的幾點淺見[J].貴州農機化，2003（03）.

篇10

[關鍵詞] UG； 建模； 分級裝置； 仿真

引言

UG是Unigraphics軟件的簡稱，是起源于美國麥道飛機公司，在1991年并入世界上最大的軟件公司之一的美國電子資訊系統公司，是當今世界上最先進、緊密集成的PLM軟件。目前UG軟件已經成為全球最有影響力、最先進的CAD/CAM/CAE軟件，并且在各個領域都有廣泛的應用，如航空、汽車、通用機械、模具等領域。UG軟件有一項非常有用的功能叫做實體模型功能，它能夠在設計階段就給客戶提品的實體模型，從而能夠顯著的縮短產品的確認周期，同時該軟件還具有復合式建模工具，從而能夠根據需要進行一定的增加、刪除、恢復改變產品的參數便于修改。傳統的煤礦機械制造通常包括可靠性研究、初步設計、詳細設計、改進設計等幾個階段，在這個過程中機械需要反復的調試，需要耗費大量的人力物力。

1 煤礦分級裝置的UG建模

1.1 煤礦分級裝置

在中國南方，煤炭資源量主要集中于貴州、云南、四川三省，這三省煤炭資源量之和為3525.74億噸，占中國南方煤炭資源量的91.47%；探明保有資源量也占中國南方探明保有資源量的90%以上。目前在煤炭行業，需要對挖掘的煤根據篩選設備和用戶對于產品粒度的要求進行分級銷售。針對煤炭的粒度分級，設計一種分級裝置，其分級裝置按照煤礦的粒度大小分成大、中、小三級，對應的粒度大小分別為50-100mm、25-50mm、13-25mm。該分級裝置主要是通過半月槽滾柱式分級機構進行分級，其原理是通過兩個半月槽滾柱之間的空隙大小來控制煤炭的分級。裝置圖如下圖所示：

圖中1部分由三個直接為100mm的圓柱形鐵皮滾柱組成，2部分由五個圓孔間隙直徑為25mm的半月槽鐵皮滾柱組成，3部分由五個圓孔間隙直徑為50mm的半月槽鐵皮滾柱組成。工作時由輸送裝置將煤炭輸送到圓形滾柱1，它確保了煤炭能夠正常輸送到第一級分級設備，粒度小于25mm的煤炭就能夠從間隙落下；而后粒度小于50mm的煤炭從二級滾柱間隙落下，剩下的粒度大于100mm的的煤炭被輸送裝置輸出。

1.2 煤炭分級裝置的建模

目前，該軟件三維建模主要有：特征建模、實體建模、自由曲面建模、用戶自定義建模以及綜合以上建模形式，將其融為一體的復合建模。其征建模的模塊的設計信息是用工程特征來定義的，從而可以顯著的、更加清楚的表達用戶的設計意圖。該模塊可以進行標準設計特征的生成和編輯。對于零件的建模，并沒有一套統一的標準順序，但是一般是根據零部件的結構和特點，先建立一個基本提攜，而后再在該體系上逐步建立零件的孔、槽等以及其他的用戶自定義特征，最后再創建螺紋、修剪和陣列等特征。

1.2.1 輸送機構的建模

在本裝置中輸送結構根據旋轉命令進行建模。建模的程序步驟如下：運行UG軟件，然后進入應用（application）然后選擇建模（modeling）模塊，通過草圖（sketch）命令集畫出初步草圖，在完成草圖之后點擊旋轉（revolved body）命令就可建立輸送機構的模型。

1.2.2 一級分級機構的建模

一級分級機構的建模方法與輸送機構大體相同，不同點在于旋轉草圖的不同。一級機構在完成建模之后，還需進一步處理，即還需通過倒圓角（edge blend）命令對滾柱半月槽的槽肩部分進行倒圓角。二級機構的建模與一級機構相同。

1.2.3 分級裝置支架的建模

分級裝置支架建模與一級二級分級結構的建模有所不同，它不是通過旋轉命令建立的，而是通過采用實體建模中的拉伸命令。前面部分與一級建模一樣，先打開UG軟件，進入應用中的建模模塊，通過草圖功能畫出支架平面的草圖，然后采用拉伸（extrude body）命令，即可完成建模。

1.2.4 各部件建模裝配

在完成各部件的建模之后，需要對各部件進行裝配，進入應用后進入裝配（assemblies）模塊，該模塊中裝配配對類型主要有配對、對齊、中心等，通過這些裝配類型對分級裝置整體進行裝配。裝配結果如下圖：

UG裝配建模有以下特點：采用自底向上和自頂向下的混合裝配方法，這樣生成的裝配模型零件的數據是對零件本身的鏈接映像；建模之后裝配模型和零件之間是完全雙向相關的，這樣不僅提高了軟件的實際操作性能，同時也可顯著減少儲存空間。若部分零件根據產品的實際需要進行了部分修改，則裝配模型中的零件會自動更新。UG裝配功能之間的相關性使得整個設計團隊實現了設計模型共享，是團隊成員之間可以與他人同步并行工作，這樣大大提高了工作效率，節約了時間。

2 煤礦分級裝置的運動仿真

2.1 UG運動仿真模塊簡介

UG運動仿真模塊（UG/Motion）是一個模擬仿真分析的工具，該模塊能夠對所設計的三維或者二維模塊進行運動學和動力學分析，同時還可分析所設計產品的臨界點、速度以及加速度等參數，并且還能通過圖形動畫等直觀的形式顯示出來，輸出仿真動畫。UG運動分析模塊會復制主模型的裝配文件，并且能夠根據實際提供一些列不同的運動分析方案，對運動機構進行優化分析，根據分析優化結構指導零件的設計和改進。此外，該模塊還能夠嵌入求解分析運動方法的ADAMS解算器。分析方案所用的處理器就是基于該嵌入式軟件代碼的。1.整個分析的前處理過程就是創建分析方案包括創建連桿、運動副和定義運動驅動等。用所創建的分析方案生成ADAMS輸入數據文件，然后再傳輸回ADAMS結算器上；2.第二階段是求解階段，該階段是根據前處理階段得到的數據通過求解器求出解，再反饋到運動模型中進行分析；3.第三階段稱為后處理階段，通過運動分析模塊解釋第二階段的數據，并通過動畫、圖表及報表等直觀形式顯示。

2.2 運動仿真過程

2.2.1 建立運動分析場景

運動仿真的建立需要一個載體，這個載體儲存了整個運動模型的信息，也就是說需要建立一個運動場景。建立新場景的方法如下：打開之前已經建立的煤炭分級裝置的三維模型，然后選擇應用菜單中的運動仿真選項（motion），這樣就進到了UG運動仿真模塊，此時系統會自動彈出對話框即運動導航器窗口，在此窗口中選擇已經建立的模型并點擊鼠標右鍵，而后選擇新建場景（new scenario），至此，運動分析場景建立完成。

2.2.2 建立連桿特性

建立運動分析場景之后還不能將分散的各個部件直接按一定的關系連接起來，還需對所有運動部件定義為連桿，賦予各個部件一定的運動學特性，在定義連桿的同時根據需要確定其質量特性和材料特性。材料特性在仿真運動中非常重要，它是計算質量和慣性矩的重要因素。UG軟件的材料庫中提供了一定的材料，若材料庫中沒有，用戶也可根據需要自定義。在本例中建立連桿特性的步驟如下：首先單擊創建連桿，然后選擇需要創建連桿的三維模型，系統會彈出連桿創建選項卡，然后根據實際需要勾選連桿的質量屬性、初始速度等參數。

2.2.3 創建運動副

運動副的作用是使兩個構件能夠相互接觸，但又能夠保持相對運動的一個部件，它規定了連桿的運動，同時也限制了連桿的自由度。在UG中若要用到運動副，需先給部件定義連桿特性，然后才能用運動副連接，組成運動機構。煤炭的分離裝置主要是完成分級的任務，各部件主要是旋轉作用，因此創建運動副時選擇創建旋轉副。

2.2.4 添加驅動

根據配套的分離裝置初步計算得出的分離裝置的速度為2m/s，轉速為360rpm。創建完運動副之后還需完成以下步驟：單擊滾柱勾選驅動方式（motion drive）為恒定驅動（constant），初始位移設置為0，初始加速度設置為0，初始速度設置為2m/s，各項參數設置完成后點擊確定，運動模型建立完成。

2.3 運動仿真分析結果的曲線輸出

當對煤礦分級裝置進行運動仿真分析時，在UG內部會自動生成一系列數據。當需要分析時，可調用所需要的數據。UG軟件的數據可用XESS或者MicrosoftExcel打開。然后通過電子表格可將驅動機構到特定的位置然后輸出運動仿真視頻。進行圖表輸入的步驟如下：單擊動畫設置（animation），然后選擇動力學/靜力學分析（kinematic/dynamic analysis）中的運動學分析，時間設置為100s，步驟設置為20，然后點擊提交；接著再單擊生成圖表（graphing）時，會出現之前定義的連桿名稱，選擇需要分析的連桿，同時勾選曲線類型和輸出特點就可得到相對應的數據表格。煤炭分級裝置的曲線如下圖所示：

由圖可知，在煤炭分離時速度變化呈現一定的規律性變化，并且穩定性也有保證。因此能夠完成分級的任務。

3 結語

用UG創建的三維模型，形象、逼真，可以直觀的反應煤礦分級裝置的構造。本文通過對煤礦分級裝置的分析和仿真，達到了初始設置的目的。UG制作的三維動態模擬，方便工程設計人員了解掌握機械的結構和運行原理，不僅可以有效的檢驗機械在用戶操作過程中人為的操作干涉，同時節約了大量的時間和成本，大大提高了機械的設計質量和市場競爭力。

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