機(jī)械原理中構(gòu)件的定義精選(九篇)

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第1篇：機(jī)械原理中構(gòu)件的定義范文

關(guān)鍵詞：CAXA；兼容；繪圖簡(jiǎn)便；圖庫(kù)操作

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.10.064

隨著計(jì)算機(jī)的普及，互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代科技的高速發(fā)展，煤礦機(jī)電一體化技術(shù)的融合，計(jì)算機(jī)制圖在煤礦機(jī)電的地位越來(lái)越重要，日常生產(chǎn)工作中，我們都需要用計(jì)算機(jī)去繪制電氣原理圖、機(jī)械結(jié)構(gòu)圖、液壓系統(tǒng)原理圖、供電系統(tǒng)示意圖等等。今天在這里為大家淺談一下CAXA電子圖版（以CAXA2013為例）在煤礦機(jī)電制圖上的應(yīng)用。

1 數(shù)據(jù)全面兼容

強(qiáng)大的數(shù)據(jù)兼容能力使得CAXA電子圖版能方便與其他軟件交流數(shù)據(jù)，針對(duì)AutoCAD的各個(gè)版本的文件，CAXA電子圖板都能夠輕松的讀入和保存，并且能夠兼容AutoCAD上二次開發(fā)軟件的數(shù)據(jù)文件；針對(duì)UG、PRO/E、SOLIDWORKS、CATIA等三維軟件生成的dwg/dxf文件的兼容性遠(yuǎn)比AutoCAD要好。而AutoCAD在高版本讀入自己低版本的文件時(shí)許多文字也變成亂碼，而且無(wú)法打開在其平臺(tái)之上的二次開發(fā)軟件的數(shù)據(jù)文件。CAXA電子圖板可以直接把文字、塊及中文標(biāo)注打散，使得其他操作系統(tǒng)用戶也能清楚的看原始圖紙而不出現(xiàn)亂碼。也可以直接把文件保存成dwg/dxf格式的文件，便于大家共享。

2 標(biāo)準(zhǔn)化的幅面設(shè)置

相比傳統(tǒng)的AutoCAD軟件，CAXA電子圖板的“幅面”除了有符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的圖紙圖幅設(shè)置外，還設(shè)有圖框、標(biāo)題欄、參數(shù)欄、序號(hào)和明細(xì)表等，用戶可以直接調(diào)用。調(diào)入圖框，再調(diào)入標(biāo)題欄后可直接填寫項(xiàng)目，系統(tǒng)內(nèi)有多種格式的圖框、標(biāo)題欄、參數(shù)欄可供選擇，用戶也可以根據(jù)實(shí)際需要將更改過(guò)的圖框、標(biāo)題欄、參數(shù)欄或自行設(shè)計(jì)制作的定義為新的幅面模板。序號(hào)功能可以逐件標(biāo)注零件、局部結(jié)構(gòu)以及圖中我們需要說(shuō)明和解釋的各類圖符，并自動(dòng)生成明細(xì)表。通過(guò)填寫明細(xì)表菜單，還可重新定義表頭屬性、填寫、編輯明細(xì)項(xiàng)目。用戶也可以將自己的制圖習(xí)慣保存成模板，以便在繪制圖形時(shí)直接調(diào)用。幅面設(shè)置的具體操作是：左鍵單擊左上角“菜單”按鈕，出現(xiàn)下拉菜單，鼠標(biāo)移至“幅面”按鈕；或調(diào)出“功能區(qū)”選項(xiàng)卡按鈕，單擊“圖幅”選項(xiàng)卡出現(xiàn)相應(yīng)操作選項(xiàng)。

3 簡(jiǎn)便的繪圖功能

CAXA電子圖板“繪圖”功能選項(xiàng)卡分為“基本繪圖”選項(xiàng)卡和“高級(jí)繪圖”選項(xiàng)卡兩類，基本繪圖除了常用的命令外，還增加了圖庫(kù)操作、等距線繪制。在直線命令之中集成了AutoCAD中的射線、構(gòu)造線、多線等命令外，還增加了角等分線、切線/法線的繪制； CAXA電子圖版中沒有AutoCAD中的偏移命令，但有更為便捷的平行線命令，它可以通過(guò)點(diǎn)、距離雙向同時(shí)偏移，還可以進(jìn)行偏移填充；中心線命令可以畫出兩條平行直線、圓、圓弧以及圓形陣列的中心線；庫(kù)編輯命令可以直接從對(duì)圖庫(kù)進(jìn)行操作。在高級(jí)繪圖中，增加的局部放大、孔/軸、齒形、箭頭、公式曲線、折線則更有特色。局部放大可以按照給定的參數(shù)生成對(duì)局部圖形的放大；孔/軸、齒形可以按給定尺寸直接畫出圓軸（孔）、錐軸（孔）、成形齒輪；公式曲線可根據(jù)系統(tǒng)公式或自己編輯的公式自動(dòng)畫出曲線；相對(duì)于AutoCAD的圓環(huán)命令，可通過(guò)繪制同心圓選擇填充來(lái)實(shí)現(xiàn)。繪圖時(shí)具體操作是：左鍵單擊左上角“菜單”按鈕，出現(xiàn)下拉菜單，鼠標(biāo)移至“繪圖”按鈕；或調(diào)出“功能區(qū)”選項(xiàng)卡按鈕，單擊“常用”選項(xiàng)卡出現(xiàn)相應(yīng)繪圖操作選項(xiàng)。

在公差查詢和公差標(biāo)注、工程符號(hào)標(biāo)注方面，CAXA提供了標(biāo)準(zhǔn)公差及配合公差的查詢標(biāo)注功能，根據(jù)輸入的基本尺寸，自動(dòng)計(jì)算出相關(guān)的公差值，對(duì)于非標(biāo)公差，亦可輸入上下偏差。工程符號(hào)標(biāo)注方面提供了符合國(guó)標(biāo)的標(biāo)注系列。在使用時(shí)，用戶只需點(diǎn)擊命令，選擇或填寫參數(shù)，放置到指定的位置上就可以了。

4 強(qiáng)大的圖庫(kù)操作

圖庫(kù)操作是 CAXA電子圖板在機(jī)械設(shè)計(jì)與制圖中較AutoCAD最具優(yōu)勢(shì)的功能之一，而AutoCAD需要開發(fā)人員進(jìn)行二次開發(fā)才能具有此項(xiàng)功能。CAXA電子圖板已經(jīng)定義了用戶在設(shè)計(jì)制圖時(shí)經(jīng)常要用到的各種標(biāo)準(zhǔn)件和常用的圖形符號(hào)，為用戶提供了豐富的、標(biāo)準(zhǔn)的、參數(shù)化的圖庫(kù)，包括常用的機(jī)械零件、常用圖形、管路接頭、液壓氣動(dòng)符號(hào)、電氣符號(hào)、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖符號(hào)、緊固件―組合件等。需要時(shí)，用戶直接提取需要的零件圖符，根據(jù)要求輸入尺寸參數(shù)或修改相關(guān)尺寸即可獲得選用圖形的輪廓圖。而且用戶可以實(shí)現(xiàn)對(duì)圖庫(kù)編輯和管理的功能，將圖庫(kù)進(jìn)行擴(kuò)充建立自己的圖庫(kù)，即自行定義自己要用的其他標(biāo)準(zhǔn)件或圖形符號(hào)；操作簡(jiǎn)單， 不用編程。此外，對(duì)于已經(jīng)插入圖中的參量圖符，還可以通過(guò)尺寸驅(qū)動(dòng)功能修改相關(guān)規(guī)格尺寸，以便獲得自己想要的圖形。運(yùn)用圖庫(kù)時(shí)的具體操作是：鼠標(biāo)移動(dòng)至左上方（功能選項(xiàng)卡下方）的“圖庫(kù)”按鈕，自動(dòng)出現(xiàn)相應(yīng)操作選項(xiàng)。

此外，CAXA電子圖板還設(shè)立了技術(shù)要求庫(kù)、構(gòu)件庫(kù)。技術(shù)要求庫(kù)統(tǒng)一了技術(shù)要求的語(yǔ)言表達(dá)標(biāo)準(zhǔn)與方式，并且用戶可根據(jù)需要對(duì)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)要求中的參數(shù) 、文字進(jìn)行修改、編輯并保存。構(gòu)件庫(kù)提供了大量的構(gòu)件圖形。

我們平時(shí)在繪制電氣原理圖、機(jī)械結(jié)構(gòu)圖、液壓系統(tǒng)原理圖以及日常的供電系統(tǒng)示意圖等時(shí)，可以直接調(diào)用庫(kù)中的圖符，也可將我們?nèi)粘ＫL制的幅面、圖形符號(hào)、技術(shù)要求等保存成模板，直接調(diào)用。這樣既大大縮短了繪圖的時(shí)間，又提高了工作效率。

在煤礦日常的機(jī)械設(shè)計(jì)與平面制圖中，CAXA電子圖板中非數(shù)字命令無(wú)需鍵盤輸入、線型可自動(dòng)分層分顏色、智能標(biāo)注、拾取過(guò)濾等功能，都是AutoCAD 等軟件所無(wú)法比擬的。僅需要通過(guò)簡(jiǎn)單的繪圖操作就能將產(chǎn)品研發(fā)、展示、改型設(shè)計(jì)等制圖工作迅速完成，給用戶的設(shè)計(jì)繪圖工作帶來(lái)了便捷。相信通過(guò)學(xué)習(xí)和掌握CAXA電子圖版的繪圖操作，可以大大提高我們煤礦工程技術(shù)人員的機(jī)電制圖效率，提升我們專業(yè)的設(shè)計(jì)能力，更好的為礦井的安全生產(chǎn)和技術(shù)發(fā)展服務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]鐘日銘等.CAXA2013電子圖板從入門到精通[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2014（01）.

[2]馬希青等.CAXA電子圖板教程[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2016（01）.

第2篇：機(jī)械原理中構(gòu)件的定義范文

關(guān)鍵詞：機(jī)械；設(shè)計(jì)；系統(tǒng)化

系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法的主要特點(diǎn)是：將設(shè)計(jì)看成由若干個(gè)設(shè)計(jì)要素組成的一個(gè)系統(tǒng)，每個(gè)設(shè)計(jì)要素具有獨(dú)立性，各個(gè)要素間存在著有機(jī)的聯(lián)系，并具有層次性，所有的設(shè)計(jì)要素結(jié)合后，即可實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)所需完成的任務(wù)。

系統(tǒng)化設(shè)計(jì)思想于70年代由德國(guó)學(xué)者Pahl和Beltz教授提出，他們以系統(tǒng)理論為基礎(chǔ)，制訂了設(shè)計(jì)的一般模式，倡導(dǎo)設(shè)計(jì)工作應(yīng)具備條理性。德國(guó)工程師協(xié)會(huì)在這一設(shè)計(jì)思想的基礎(chǔ)上，制訂出標(biāo)準(zhǔn)VDI2221“技術(shù)系統(tǒng)和產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)方法。

由于每個(gè)設(shè)計(jì)者研究問(wèn)題的角度以及考慮問(wèn)題的側(cè)重點(diǎn)不同，進(jìn)行方案設(shè)計(jì)時(shí)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(tǒng)化設(shè)計(jì)方法。

一、設(shè)計(jì)元素法

用五個(gè)設(shè)計(jì)元素(功能、效應(yīng)、效應(yīng)載體、形狀元素和表面參數(shù))描述“產(chǎn)品解”，認(rèn)為一個(gè)產(chǎn)品的五個(gè)設(shè)計(jì)元素值確定之后，產(chǎn)品的所有特征和特征值即已確定。我國(guó)亦有設(shè)計(jì)學(xué)者采用了類似方法描述產(chǎn)品的原理解。

二、圖形建模法

研制的“設(shè)計(jì)分析和引導(dǎo)系統(tǒng)”KALEIT，用層次清楚的圖形描述出產(chǎn)品的功能結(jié)構(gòu)及其相關(guān)的抽象信息，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能關(guān)系的圖形化建模，以及功能層之間的聯(lián)接。

將設(shè)計(jì)劃分成輔助方法和信息交換兩個(gè)方面，利用N1jssen信息分析方法可以采用圖形符號(hào)、具有內(nèi)容豐富的語(yǔ)義模型結(jié)構(gòu)、可以描述集成條件、可以劃分約束類型、可以實(shí)現(xiàn)關(guān)系間的任意結(jié)合等特點(diǎn)，將設(shè)計(jì)方法解與信息技術(shù)進(jìn)行集成，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)過(guò)程中不同抽象層間信息關(guān)系的圖形化建模。

將語(yǔ)義設(shè)計(jì)網(wǎng)作為設(shè)計(jì)工具，在其開發(fā)的活性語(yǔ)義設(shè)計(jì)網(wǎng)ASK中，采用結(jié)點(diǎn)和線條組成的網(wǎng)路描述設(shè)計(jì)，結(jié)點(diǎn)表示元件化的單元(如設(shè)計(jì)任務(wù)、功能、構(gòu)件或加工設(shè)備等)，線條用以調(diào)整和定義結(jié)點(diǎn)間不同的語(yǔ)義關(guān)系，由此為設(shè)計(jì)過(guò)程中的所有活動(dòng)和結(jié)果預(yù)先建立模型，使早期設(shè)計(jì)要求的定義到每一個(gè)結(jié)構(gòu)的具體描述均可由關(guān)系間的定義表達(dá)，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)過(guò)程由抽象到具體的飛躍。

三、“構(gòu)思”－“設(shè)計(jì)”法

將產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)分成“構(gòu)思”和“設(shè)計(jì)”兩個(gè)階段。“構(gòu)思”階段的任務(wù)是尋求、選擇和組合滿足設(shè)計(jì)任務(wù)要求的原理解?！霸O(shè)計(jì)”階段的工作則是具體實(shí)現(xiàn)構(gòu)思階段的原理解。

將方案的“構(gòu)思”具體描述為：根據(jù)合適的功能結(jié)構(gòu)，尋求滿足設(shè)計(jì)任務(wù)要求的原理解。即功能結(jié)構(gòu)中的分功能由“結(jié)構(gòu)元素”實(shí)現(xiàn)，并將“結(jié)構(gòu)元素”間的物理聯(lián)接定義為“功能載體”，“功能載體”和“結(jié)構(gòu)元素”間的相互作用又形成了功能示意圖(機(jī)械運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖)。方案的“設(shè)計(jì)”是根據(jù)功能示意圖，先定性地描述所有的“功能載體”和“結(jié)構(gòu)元素”，再定量地描述所有“結(jié)構(gòu)元素”和聯(lián)接件(“功能載體”)的形狀及位置，得到結(jié)構(gòu)示意圖。RODer，H.利用圖論理論，借助于由他定義的“總設(shè)計(jì)單元(GE)”、“結(jié)構(gòu)元素(KE)”、“功能結(jié)構(gòu)元素(FKE)”、“聯(lián)接結(jié)構(gòu)元素(VKE)”、“結(jié)構(gòu)零件(KT)”、“結(jié)構(gòu)元素零件(KET)”等概念，以及描述結(jié)構(gòu)元素尺寸、位置和傳動(dòng)參數(shù)間相互關(guān)系的若干種簡(jiǎn)圖，把設(shè)計(jì)專家憑直覺設(shè)計(jì)的方法做了形式化的描述，形成了有效地應(yīng)用現(xiàn)有知識(shí)的方法，并將其應(yīng)用于“構(gòu)思”和“設(shè)計(jì)”階段。

從設(shè)計(jì)方法學(xué)的觀點(diǎn)出發(fā)，將明確了設(shè)計(jì)任務(wù)后的設(shè)計(jì)工作分為三步：1　獲取功能和功能結(jié)構(gòu)(簡(jiǎn)稱為“功能”)；2　尋找效應(yīng)(簡(jiǎn)稱為“效應(yīng)”)；3　尋找結(jié)構(gòu)(簡(jiǎn)稱為“構(gòu)形規(guī)則”)。并用下述四種策略描述機(jī)械產(chǎn)品構(gòu)思階段的工作流程：策略一：分別考慮“功能”、 “效應(yīng)”和“構(gòu)形規(guī)則”。因此，可以在各個(gè)工作步驟中分別創(chuàng)建變型方案，由此產(chǎn)生廣泛的原理解譜。策略二： “效應(yīng)”與“構(gòu)形規(guī)則”(包括設(shè)計(jì)者創(chuàng)建的規(guī)則)關(guān)聯(lián)，單獨(dú)考慮功能(通常與設(shè)計(jì)任務(wù)相關(guān))。此時(shí)，辨別典型的構(gòu)形規(guī)則及其所屬效應(yīng)需要有豐富的經(jīng)驗(yàn)，產(chǎn)生的方案譜遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于策略1的方案譜。策略三： “功能”、 “效應(yīng)”、 “構(gòu)形規(guī)則”三者密切相關(guān)。適用于功能、效應(yīng)和構(gòu)形規(guī)則間沒有選擇余地、具有特殊要求的領(lǐng)域，如超小型機(jī)械、特大型機(jī)械、價(jià)值高的功能零件，以及有特殊功能要求的零部件等等。策略四：針對(duì)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行結(jié)構(gòu)化求解。該策略從已有的零件出發(fā)，通過(guò)零件間不同的排序和連接，獲得預(yù)期功能。

四、矩陣設(shè)計(jì)法

在方案設(shè)計(jì)過(guò)程中采用“要求一功能”邏輯樹(“與或”樹)描述要求、功能之間的相互關(guān)系，得到滿足要求的功能設(shè)計(jì)解集，形成不同的設(shè)計(jì)方案。再根據(jù)“要求一功能”邏輯樹建立“要求一功能”關(guān)聯(lián)矩陣，以描述滿足要求所需功能之間的復(fù)雜關(guān)系，表示出要求與功能間――對(duì)應(yīng)的關(guān)系。

Kotaeta]將矩陣作為機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，把機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)空間分解為功能子空間，每個(gè)子空間只表示方案設(shè)計(jì)的一個(gè)模塊，在抽象階段的高層，每個(gè)設(shè)計(jì)模塊用運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換矩陣和一個(gè)可進(jìn)行操作的約束矢量表示；在抽象階段的低層，每個(gè)設(shè)計(jì)模塊被表示為參數(shù)矩陣和一個(gè)運(yùn)動(dòng)方程。

五、鍵合圖法

第3篇：機(jī)械原理中構(gòu)件的定義范文

【關(guān)鍵詞】創(chuàng)新設(shè)計(jì)；機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；變?cè)?/p>

機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的任務(wù)是在總體設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，根據(jù)所確定的原理方案，確定并繪出具體的結(jié)構(gòu)圖，以體現(xiàn)所要求的功能；是將抽象的工作原理具體化為某類構(gòu)件或零部件，具體內(nèi)容為在確定結(jié)構(gòu)件的材料、形狀、尺寸、公差、熱處理方式和表面狀況的同時(shí)，還需考慮其加工工藝、強(qiáng)度、剛度、精度以及與其它零件相互之間關(guān)系等問(wèn)題。本文主要介紹變?cè)ㄔ跈C(jī)械結(jié)構(gòu)創(chuàng)新優(yōu)化設(shè)計(jì)中的運(yùn)用，并結(jié)合實(shí)際結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)論述或舉例說(shuō)明結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的創(chuàng)新方案。

1、變?cè)?/p>

變?cè)ㄔ从诘聡?guó)，是用于機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一種富有創(chuàng)造性內(nèi)涵的新方法[1]。采用該方法來(lái)開展產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作前，需要明確基本結(jié)構(gòu)內(nèi)容，并在基本結(jié)構(gòu)確定前提下研發(fā)新型結(jié)構(gòu)方案。變?cè)ǖ膬?nèi)涵有兩個(gè)：（1）定義產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中的變?cè)獌?nèi)容，主要包括七個(gè)：①材料；②數(shù)量；③位置；④尺寸；⑤形狀；⑥聯(lián)接；⑦工藝；（2）將這些變?cè)M(jìn)行適當(dāng)改變調(diào)整，然后構(gòu)造出不同類型結(jié)構(gòu)方案，達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)目的。

1.1材料變?cè)?/p>

機(jī)械設(shè)計(jì)中可以選擇的材料很多，不同的材料對(duì)應(yīng)不用的加工工藝，結(jié)構(gòu)類型，零件尺寸。通過(guò)調(diào)整材料變?cè)梢詣?chuàng)新性制定不同結(jié)構(gòu)方案。例如：在運(yùn)用鋼材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，通常加大零件的截面尺寸以增加結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度；而在鑄鐵的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，則是通過(guò)加強(qiáng)筋和隔板的方法加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度；塑料材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，塑料件的筋板與壁厚相近并均勻?qū)ΨQ。

1.2數(shù)量變?cè)?/p>

產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中存在的基本元素包括加工面和工作面，輪廓面和輪廓線，零件本身。可以對(duì)結(jié)構(gòu)中具有的基本元素?cái)?shù)量進(jìn)行調(diào)整、改變以達(dá)到改變機(jī)械結(jié)構(gòu)的目的。例如：鑄件結(jié)構(gòu)形狀力求簡(jiǎn)單，在可能情況下盡量采用直線形的輪廓。在螺紋連接結(jié)構(gòu)中，為防止螺釘松脫，往往需要螺釘與彈簧墊圈同時(shí)安裝使用；但也可以把螺釘設(shè)計(jì)成將螺釘、墊圈和彈簧墊圈的功能集成為一體的在螺釘頭安裝接觸面帶有防松措施的防松螺釘，既減少零件數(shù)量又方便裝配。

1.3位置變?cè)?/p>

對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中各個(gè)元素間的對(duì)應(yīng)位置進(jìn)行適當(dāng)改變，可以獲得結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化。例如：在安排零件的焊縫位置時(shí)，焊縫應(yīng)相對(duì)構(gòu)件中性軸，或靠近中性軸，以減少收縮力矩或彎曲變形。另外，在有限空間箱體中裝配若干零件，零件擺放位置不同也會(huì)影響裝配操作的操作性。

1.4尺寸變?cè)?/p>

其中尺寸變?cè)獌?nèi)容有角度、長(zhǎng)度以及距離等內(nèi)容，調(diào)整構(gòu)件、零件尺寸大小能起到改變整體結(jié)構(gòu)的效果。例如：在冷沖壓彎曲工藝中，由于材料的彈性變形，彎曲件如果嚴(yán)格要求某角度，則需要在彎曲件成形后，再附加整形工序修復(fù)工件；彎曲件如果增加彎曲角度Δα，允許2°～3°變形，彎曲后不需整形。

1.5形狀變?cè)?/p>

通過(guò)調(diào)整結(jié)構(gòu)零件表面及整體形狀、整體輪廓以及零件規(guī)格、零件類型，也能實(shí)現(xiàn)改變機(jī)械整體結(jié)構(gòu)的目的。例如：要實(shí)現(xiàn)用彈簧產(chǎn)生的（彈）壓緊力壓緊某零件，使其保持確定位置。設(shè)計(jì)時(shí)可以選擇的彈簧類型有拉簧、壓簧、扭簧、板簧，被壓緊的零件形狀可以有平面、圓柱面、球面、螺旋面，通過(guò)對(duì)這些因素的組合可以得到多種方案。其中壓簧的壓縮距離不應(yīng)過(guò)大，否則容易引起彈簧的失穩(wěn)，如確需要使用較大的壓縮距離則應(yīng)設(shè)置導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，拉簧因無(wú)失穩(wěn)問(wèn)題，設(shè)計(jì)中受空間約束較小，即可單獨(dú)使用，也可以與搖桿及繩索等配合使用。

1.6分析連接變?cè)?/p>

其包含2層意思：①聯(lián)接方法，其中包括焊接方式、膠接方式還有鉚接、螺紋聯(lián)接等；②每種連接方法均有幾種不同聯(lián)接結(jié)構(gòu)，因此可以將聯(lián)接結(jié)構(gòu)及方式進(jìn)行調(diào)整或是改變之后獲得多種結(jié)構(gòu)類型。例如：對(duì)于需要經(jīng)常拆卸的零部件結(jié)構(gòu)，不但應(yīng)使連接可靠，還應(yīng)使拆卸操作盡量方便。這方面的結(jié)構(gòu)在我們生活經(jīng)常可見，如玩具產(chǎn)品中經(jīng)常使用卡扣與螺釘相結(jié)合的安裝方法，而手機(jī)產(chǎn)品的機(jī)蓋設(shè)計(jì)成快速連接拆裝結(jié)構(gòu)，方便用戶操作。

1.7分析工藝變?cè)?/p>

工藝的不同也會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)產(chǎn)生重大影響，因?yàn)楦鱾€(gè)設(shè)備零件在制造過(guò)程中選用工藝不同，制造成本差異以及性能、質(zhì)量差異都會(huì)影響產(chǎn)品整體結(jié)構(gòu)。因此在擬定機(jī)械零件的工藝規(guī)程時(shí)，應(yīng)該充分研究零件圖紙，對(duì)其進(jìn)行分析，審查零件的結(jié)構(gòu)工藝是否良好、合理，并提出相應(yīng)的修改意見。當(dāng)前，由于加工工藝、轉(zhuǎn)配工藝（自動(dòng)化程度）的不斷提高，如機(jī)械人、機(jī)械手的推廣應(yīng)用，出現(xiàn)了不少適合于新條件的新結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)的機(jī)械加工有較大的差別，這些工藝應(yīng)該給予注意與研究。

2、機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)以及變?cè)ㄟ\(yùn)用

對(duì)于每一個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的評(píng)價(jià)，應(yīng)該綜合考慮結(jié)構(gòu)方案中的社會(huì)效益、結(jié)構(gòu)系統(tǒng)可行性、工藝性以及技術(shù)經(jīng)濟(jì)相關(guān)指標(biāo)要求等內(nèi)容。然后從各個(gè)備選結(jié)構(gòu)方案中挑出最優(yōu)的結(jié)構(gòu)方案。在機(jī)械結(jié)構(gòu)方案已經(jīng)確定的情況下，也可以對(duì)關(guān)鍵構(gòu)件或零件構(gòu)進(jìn)行不同變?cè)姆治?，以及變?cè)g聯(lián)動(dòng)配合修改，已達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)目的。另外，也可以建議一些數(shù)學(xué)模型，因?yàn)閿?shù)學(xué)模型可以很好描述結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的尺寸和數(shù)量變?cè)?，還可以對(duì)材料變?cè)M(jìn)行間接描述（但是很難描述其他變?cè)愋蚚2]）。按照機(jī)械產(chǎn)品不同要求和特征，綜合運(yùn)用不同變?cè)?，結(jié)合設(shè)計(jì)者掌握的經(jīng)驗(yàn)及知識(shí)能力，通過(guò)發(fā)揮創(chuàng)造性思維，構(gòu)造出不同機(jī)械結(jié)構(gòu)。例如以下轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)。

在這三個(gè)結(jié)構(gòu)圖中，如果將結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案1（圖一）中的調(diào)整錐齒輪間和主軸承兩者位置，及通過(guò)調(diào)整位置變?cè)缓笤僬{(diào)整水平軸方向上的左軸承形狀，也就是通過(guò)改變形狀變?cè)螳@得了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案2（如圖二）。如果改變方案1中的主軸承和齒輪的尺寸大小和個(gè)數(shù)，及通過(guò)調(diào)整兩者的數(shù)量變?cè)?、尺寸變?cè)诖送瑫r(shí)，在調(diào)整齒輪構(gòu)件和軸承構(gòu)件的位置，及改變位置變?cè)?，就可以獲得結(jié)構(gòu)方案3（圖三）所以，上述3種不同類型的轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)方案均可以利用變?cè)ê芎玫膶?shí)現(xiàn)，若進(jìn)一步采用變?cè)ㄒ部梢詫?shí)現(xiàn)多種不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。通過(guò)對(duì)比這3種結(jié)構(gòu)方案，綜合分析社會(huì)效益、成本需要、可行性以及制造工藝過(guò)程等方面內(nèi)容，可以獲得方案2是最優(yōu)結(jié)構(gòu)組合。一個(gè)機(jī)械結(jié)構(gòu)方案的整體評(píng)價(jià)，都要經(jīng)過(guò)實(shí)際使用效果來(lái)作為最總檢驗(yàn)的事實(shí)依據(jù)。若對(duì)轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)模型中歐的齒輪構(gòu)件作進(jìn)一步可行性設(shè)計(jì)以及優(yōu)化設(shè)計(jì)，并對(duì)滾動(dòng)軸承以及齒輪運(yùn)行進(jìn)行彈性流體壓分析，然后進(jìn)行精密計(jì)算，都可以為優(yōu)化轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供大量參考數(shù)據(jù)。

3、結(jié)束語(yǔ)

深入研究機(jī)械創(chuàng)新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。想要逐步實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)，不僅要求設(shè)計(jì)者擁有扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)、技術(shù)知識(shí)，還要不斷提高敏銳的問(wèn)題分析能力、以及創(chuàng)新思維能力。變?cè)ㄔ谠O(shè)計(jì)中的運(yùn)用可以衍生出很多種結(jié)構(gòu)，為機(jī)械設(shè)計(jì)者最終選擇優(yōu)化方案提供了一種創(chuàng)新工具。在明確設(shè)備功能或是零件基本作用的基礎(chǔ)上，如何將現(xiàn)代機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法靈活運(yùn)用，并實(shí)現(xiàn)各個(gè)構(gòu)件零件的最優(yōu)組合，以便滿足機(jī)械系統(tǒng)要求，這是當(dāng)前工程設(shè)計(jì)工作采用的主要手段。創(chuàng)新設(shè)計(jì)屬于先進(jìn)技術(shù)范疇理論，在機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中利用創(chuàng)新設(shè)計(jì)理念能幫助構(gòu)造出多種結(jié)構(gòu)方案，從而尋找出最優(yōu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。這不僅為促進(jìn)了企業(yè)自身發(fā)展，在另個(gè)層面上也推動(dòng)了社會(huì)不斷發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

第4篇：機(jī)械原理中構(gòu)件的定義范文

關(guān)鍵詞：機(jī)械產(chǎn)品；方案設(shè)計(jì)方法；發(fā)展趨勢(shì)

引　言

科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，產(chǎn)品功能要求的日益增多，復(fù)雜性增加，壽命期縮短，更新?lián)Q代速度加快。然而，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，尤其是機(jī)械產(chǎn)品方案的設(shè)計(jì)手段，則顯得力不從心，跟不上時(shí)展的需要。目前，計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品的設(shè)計(jì)繪圖、設(shè)計(jì)計(jì)算、加工制造、生產(chǎn)規(guī)劃已得到了比較廣泛和深入的研究，并初見成效，而產(chǎn)品開發(fā)初期方案的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足設(shè)計(jì)的需要。為此，作者在閱讀了大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，概括總結(jié)了國(guó)內(nèi)外設(shè)計(jì)學(xué)者進(jìn)行方案設(shè)計(jì)時(shí)采用的方法，并討論了各種方法之間的有機(jī)聯(lián)系和機(jī)械產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的 發(fā)展趨勢(shì)。

根據(jù)目前國(guó)內(nèi)外設(shè)計(jì)學(xué)者進(jìn)行機(jī)械產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)所用方法的主要特征，可以將方案的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法概括為下述四大類型。

1、系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法

系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法的主要特點(diǎn)是：將設(shè)計(jì)看成由若干個(gè)設(shè)計(jì)要素組成的一個(gè)系統(tǒng)，每個(gè)設(shè)計(jì)要素具有獨(dú)立性，各個(gè)要素間存在著有機(jī)的聯(lián)系，并具有層次性，所有的設(shè)計(jì)要素結(jié)合后，即可實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)所需完成的任務(wù)。

系統(tǒng)化設(shè)計(jì)思想于70年代由德國(guó)學(xué)者Pahl和Beitz教授提出，他們以系統(tǒng)理論為基礎(chǔ)，制訂了設(shè)計(jì)的一般模式，倡導(dǎo)設(shè)計(jì)工作應(yīng)具備條理性。德國(guó)工程師協(xié)會(huì)在這一設(shè)計(jì)思想的基礎(chǔ)上，制訂出標(biāo)準(zhǔn)VDI2221“技術(shù)系統(tǒng)和產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)方法。

制定的機(jī)械產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)進(jìn)程模式，基本上沿用了德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)VDI2221的設(shè)計(jì)方式。除此之外，我國(guó)許多設(shè)計(jì)學(xué)者在進(jìn)行產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)時(shí)還借鑒和引用了其他發(fā)達(dá)國(guó)家的系統(tǒng)化設(shè)計(jì)思想，其中具有代表性的是：

(1)將用戶需求作為產(chǎn)品功能特征構(gòu)思、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和零件設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃、作業(yè)控制等的基礎(chǔ)，從產(chǎn)品開發(fā)的宏觀過(guò)程出發(fā)，利用質(zhì)量功能布置方法，系統(tǒng)地將用戶需求信息合理而有效地轉(zhuǎn)換為產(chǎn)品開發(fā)各階段的技術(shù)目標(biāo)和作業(yè)控制規(guī)程的方法。

(2)將產(chǎn)品看作有機(jī)體層次上的生命系統(tǒng)，并借助于生命系統(tǒng)理論，把產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過(guò)程劃分成功能需求層次、實(shí)現(xiàn)功能要求的概念層次和產(chǎn)品的具體設(shè)計(jì)層次。同時(shí)采用了生命系統(tǒng)圖符抽象地表達(dá)產(chǎn)品的功能要求，形成產(chǎn)品功能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

(3)將機(jī)械設(shè)計(jì)中系統(tǒng)科學(xué)的應(yīng)用歸納為兩個(gè)基本問(wèn)題：一是把要設(shè)計(jì)的產(chǎn)品作為一個(gè)系統(tǒng)處理，最佳地確定其組成部分(單元)及其相互關(guān)系；二是將產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程看成一個(gè)系統(tǒng)，根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)，正確、合理地確定設(shè)計(jì)中各個(gè)方面的工作和各個(gè)不同的設(shè)計(jì)階段 。

由于每個(gè)設(shè)計(jì)者研究問(wèn)題的角度以及考慮問(wèn)題的側(cè)重點(diǎn)不同，進(jìn)行方案設(shè)計(jì)時(shí)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(tǒng)化設(shè)計(jì)方法。

1.1　設(shè)計(jì)元素法

用五個(gè)設(shè)計(jì)元素(功能、效應(yīng)、效應(yīng)載體、形狀元素和表面參數(shù))描述“產(chǎn)品解”，認(rèn)為一個(gè)產(chǎn)品的五個(gè)設(shè)計(jì)元素值確定之后，產(chǎn)品的所有特征和特征值即已確定。我國(guó)亦有設(shè)計(jì)學(xué)者采用了類似方法描述產(chǎn)品的原理解。

1.2　圖形建模法

研制的“設(shè)計(jì)分析和引導(dǎo)系統(tǒng)”KALEIT，用層次清楚的圖形描述出產(chǎn)品的功能結(jié)構(gòu)及其相關(guān)的抽象信息，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能關(guān)系的圖形化建模，以及功能層之間的聯(lián)接 。

將設(shè)計(jì)劃分成輔助方法和信息交換兩個(gè)方面，利用Nijssen信息分析方法可以采用圖形符號(hào)、具有內(nèi)容豐富的語(yǔ)義模型結(jié)構(gòu)、可以描述集成條件、可以劃分約束類型、可以實(shí)現(xiàn)關(guān)系間的任意結(jié)合等特點(diǎn)，將設(shè)計(jì)方法解與信息技術(shù)進(jìn)行集成，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)過(guò)程中不同抽象層間信息關(guān)系的圖形化建模。

文獻(xiàn)［11］將語(yǔ)義設(shè)計(jì)網(wǎng)作為設(shè)計(jì)工具，在其開發(fā)的活性語(yǔ)義設(shè)計(jì)網(wǎng)ASK中，采用結(jié)點(diǎn)和線條組成的網(wǎng)絡(luò)描述設(shè)計(jì)，結(jié)點(diǎn)表示元件化的單元(如設(shè)計(jì)任務(wù)、功能、構(gòu)件或加工設(shè)備等)，線條用以調(diào)整和定義結(jié)點(diǎn)間不同的語(yǔ)義關(guān)系，由此為設(shè)計(jì)過(guò)程中的所有活動(dòng)和結(jié)果預(yù)先建立模型，使早期設(shè)計(jì)要求的定義到每一個(gè)結(jié)構(gòu)的具體描述均可由關(guān)系間的定義表達(dá)，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)過(guò)程由抽象到具體的飛躍。

1.3　“構(gòu)思”—“設(shè)計(jì)”法

將產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)分成“構(gòu)思”和“設(shè)計(jì)”兩個(gè)階段?！皹?gòu)思”階段的任務(wù)是尋求、選擇和組合滿足設(shè)計(jì)任務(wù)要求的原理解。“設(shè)計(jì)”階段的工作則是具體實(shí)現(xiàn)構(gòu)思階段的原理解。

將方案的“構(gòu)思”具體描述為：根據(jù)合適的功能結(jié)構(gòu)，尋求滿足設(shè)計(jì)任務(wù)要求的原理解。即功能結(jié)構(gòu)中的分功能由“結(jié)構(gòu)元素”實(shí)現(xiàn)，并將“結(jié)構(gòu)元素”間的物理聯(lián)接定義為“功能載體”，“功能載體”和“結(jié)構(gòu)元素”間的相互作用又形成了功能示意圖(機(jī)械運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖)。方案的“設(shè)計(jì)”是根據(jù)功能示意圖，先定性地描述所有的“功能載體”和“結(jié)構(gòu)元素”，再定量地描述所有“結(jié)構(gòu)元素”和聯(lián)接件(“功能載體”)的形狀及位置，得到結(jié)構(gòu)示意圖。Roper，H.利用圖論理論，借助于由他定義的“總設(shè)計(jì)單元(GE)”、“結(jié)構(gòu)元素(KE)”、“功能結(jié)構(gòu)元素(FKE)”、“聯(lián)接結(jié)構(gòu)元素(VKE)”、“結(jié)構(gòu)零件(KT)”、“結(jié)構(gòu)元素零件(KET)”等概念，以及描述結(jié)構(gòu)元素尺寸、位置和傳動(dòng)參數(shù)間相互關(guān)系的若干種簡(jiǎn)圖，把設(shè)計(jì)專家憑直覺設(shè)計(jì)的方法做了形式化的描述，形成了有效地應(yīng)用現(xiàn)有知識(shí)的方法，并將其應(yīng)用于“構(gòu)思”和“設(shè)計(jì)”階段。

從設(shè)計(jì)方法學(xué)的觀點(diǎn)出發(fā)，將明確了設(shè)計(jì)任務(wù)后的設(shè)計(jì)工作分為三步：1) 獲取功能和功能結(jié)構(gòu)(簡(jiǎn)稱為“功能”)；2) 尋找效應(yīng)(簡(jiǎn)稱為“效應(yīng)”)；3) 尋找結(jié)構(gòu)(簡(jiǎn)稱為“構(gòu)形規(guī)則”)。并用下述四種策略描述機(jī)械產(chǎn)品構(gòu)思階段的工作流程：策略1：分別考慮“功能”、“效應(yīng)”和“構(gòu)形規(guī)則”。因此，可以在各個(gè)工作步驟中分別創(chuàng)建變型方案，由此產(chǎn)生廣泛的原理解譜。策略2：“效應(yīng)”與“構(gòu)形規(guī)則”(包括設(shè)計(jì)者創(chuàng)建的規(guī)則)關(guān)聯(lián)，單獨(dú)考慮功能(通常與設(shè)計(jì)任務(wù)相關(guān))。此時(shí)，辨別典型的構(gòu)形規(guī)則及其所屬效應(yīng)需要有豐富的經(jīng)驗(yàn)，產(chǎn)生的方案譜遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于策略1的方案譜。策略3：“功能”、“效應(yīng)”、“構(gòu)形規(guī)則”三者密切相關(guān)。適用于功能、效應(yīng)和構(gòu)形規(guī)則間沒有選擇余地、具有特殊要求的領(lǐng)域，如超小型機(jī)械、特大型機(jī)械、價(jià)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(duì)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行結(jié)構(gòu)化求解。該策略從已有的零件出發(fā)，通過(guò)零件間不同的排序和連接，獲得預(yù)期功能 。

1.4　矩陣設(shè)計(jì)法

在方案設(shè)計(jì)過(guò)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(guān)系，得到滿足要求的功能設(shè)計(jì)解集，形成不同的設(shè)計(jì)方案。再根據(jù)“要求—功能”邏輯樹建立“要求—功能”關(guān)聯(lián)矩陣，以描述滿足要求所需功能之間的復(fù)雜關(guān)系，表示出要求與功能間一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。

Kotaetal將矩陣作為機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，把機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)空間分解為功能子空間，每個(gè)子空間只表示方案設(shè)計(jì)的一個(gè)模塊，在抽象階段的高層，每個(gè)設(shè)計(jì)模塊用運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換矩陣和一個(gè)可進(jìn)行操作的約束矢量表示；在抽象階段的低層，每個(gè)設(shè)計(jì)模塊被表示為參數(shù)矩陣和一個(gè)運(yùn)動(dòng)方程。

1.5　鍵合圖法

將組成系統(tǒng)元件的功能分成產(chǎn)生能量、消耗能量、轉(zhuǎn)變能量形式、傳遞能量等各種類型，并借用鍵合圖表達(dá)元件的功能解，希望將基于功能的模型與鍵合圖結(jié)合，實(shí)現(xiàn)功能結(jié)構(gòu)的自動(dòng)生成和功能結(jié)構(gòu)與鍵合圖之間的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，尋求由鍵合圖產(chǎn)生多個(gè)設(shè)計(jì)方案的方 法。

2、結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)方法

從規(guī)劃產(chǎn)品的角度提出：定義設(shè)計(jì)任務(wù)時(shí)以功能化的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，引用已有的產(chǎn)品解(如通用零件部件等)描述設(shè)計(jì)任務(wù)，即分解任務(wù)時(shí)就考慮每個(gè)分任務(wù)是否存在對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品解，這樣，能夠在產(chǎn)品規(guī)劃階段就消除設(shè)計(jì)任務(wù)中可能存在的矛盾，早期預(yù)測(cè)生產(chǎn)能力、費(fèi)用，以及開發(fā)設(shè)計(jì)過(guò)程中計(jì)劃的可調(diào)整性，由此提高設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)的可靠性，同時(shí)也降低新產(chǎn)品的成本。Feldmann將描述設(shè)計(jì)任務(wù)的功能化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分為四層，(1)產(chǎn)品(2)功能組成(3)主要功能組件(4)功能元件。并采用面向應(yīng)用的結(jié)構(gòu)化特征目錄，對(duì)功能元件進(jìn)行更為具體的定性和定量描述。同時(shí)研制出適合于產(chǎn)品開發(fā)早期和設(shè)計(jì)初期使用的工具軟件STRAT。

認(rèn)為專用機(jī)械中多數(shù)功能可以采用已有的產(chǎn)品解，而具有新型解的專用功能只是少數(shù)，因此，在專用機(jī)械設(shè)計(jì)中采用功能化的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，對(duì)于評(píng)價(jià)專用機(jī)械的設(shè)計(jì)、制造風(fēng) 險(xiǎn)十分有利。

提倡在產(chǎn)品功能分析的基礎(chǔ)上，將產(chǎn)品分解成具有某種功能的一個(gè)或幾個(gè)模塊化的基本結(jié)構(gòu)，通過(guò)選擇和組合這些模塊化基本結(jié)構(gòu)組建成不同的產(chǎn)品。這些基本結(jié)構(gòu)可以是零件、部件，甚至是一個(gè)系統(tǒng)。理想的模塊化基本結(jié)構(gòu)應(yīng)該具有標(biāo)準(zhǔn)化的接口(聯(lián)接和配合部)，并且是系列化、通用化、集成化、層次化、靈便化、經(jīng)濟(jì)化，具有互換性、相容性和相關(guān)性。我國(guó)結(jié)合軟件構(gòu)件技術(shù)和CAD技術(shù)，將變形設(shè)計(jì)與組合設(shè)計(jì)相結(jié)合，根據(jù)分級(jí)模塊化原理，將加工中心機(jī)床由大到小分為產(chǎn)品級(jí)、部件級(jí)、組件級(jí)和元件級(jí)，并利用專家知識(shí)和CAD技術(shù)將它們組合成不同品種、不同規(guī)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(shè)計(jì)為目錄作為選擇變異機(jī)械結(jié)構(gòu)的工具，提出將設(shè)計(jì)的解元素進(jìn)行完整的、結(jié)構(gòu)化的編排，形成解集設(shè)計(jì)目錄。并在解集設(shè)計(jì)目錄中列出評(píng)論每一個(gè)解的附加信息，非常有利于設(shè)計(jì)工程師選擇解元素。

根據(jù)機(jī)械零部件的聯(lián)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(diào)整性的部件；2) 結(jié)構(gòu)上具有共性的組合件；3)具有嵌套式結(jié)構(gòu)及嵌套式元件的聯(lián)接 ；4)具有模塊化結(jié)構(gòu)和模塊化元件的聯(lián)接。并采用準(zhǔn)符號(hào)表示典型元件和元件間的連接規(guī)則，由此實(shí)現(xiàn)元件間聯(lián)接的算法化和概念的可視化。

在進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)中，用“功能建立”模塊對(duì)功能進(jìn)行分解，并規(guī)定功能分解的最佳“?；背潭仁枪δ芘c機(jī)構(gòu)型式的一一對(duì)應(yīng)?！敖Y(jié)構(gòu)建立”模塊則作為功能解的選擇對(duì)象以便于實(shí)現(xiàn)映射算法。

3、基于產(chǎn)品特征知識(shí)的設(shè)計(jì)方法

基于產(chǎn)品特征知識(shí)設(shè)計(jì)方法的主要特點(diǎn)是：用計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別的語(yǔ)言描述產(chǎn)品的特征及其設(shè)計(jì)領(lǐng)域?qū)＜业闹R(shí)和經(jīng)驗(yàn)，建立相應(yīng)的知識(shí)庫(kù)及推理機(jī)，再利用已存儲(chǔ)的領(lǐng)域知識(shí)和建立的推理機(jī)制實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)。

機(jī)械系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)主要是依據(jù)產(chǎn)品所具有的特征，以及設(shè)計(jì)領(lǐng)域?qū)＜业闹R(shí)和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行推量和決策，完成機(jī)構(gòu)的型、數(shù)綜合。欲實(shí)現(xiàn)這一階段的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，必須研究知識(shí)的自動(dòng)獲取、表達(dá)、集成、協(xié)調(diào)、管理和使用。為此，國(guó)內(nèi)外設(shè)計(jì)學(xué)者針對(duì)機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)知識(shí)的自動(dòng)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(jù)“運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換”功能(簡(jiǎn)稱功能元)將機(jī)構(gòu)進(jìn)行分類，并利用代碼描述功能元和機(jī)構(gòu)類別，由此建立起“機(jī)構(gòu)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)”知識(shí)庫(kù)。在此基礎(chǔ)上，將二元邏輯推理與模糊綜合評(píng)判原理相結(jié)合，建立了該“專家系統(tǒng)”的推理機(jī)制，并用于四工位專用機(jī)床的方案設(shè)計(jì)中。

利用生物進(jìn)化理論，通過(guò)自然選擇和有性繁殖使生物體得以演化的原理，在機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)中，運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)圖論方法將機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)表達(dá)為拓?fù)鋱D，再通過(guò)編碼技術(shù)，把機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和性能轉(zhuǎn)化為個(gè)體染色體的二進(jìn)制數(shù)串，并根據(jù)設(shè)計(jì)要求編制適應(yīng)值，運(yùn)用生物進(jìn)化理論控制繁殖機(jī)制，通過(guò)選擇、交叉、突然變異等手段，淘汰適應(yīng)值低的不適應(yīng)個(gè)體，以極快的進(jìn)化過(guò)程得到適應(yīng)性最優(yōu)的個(gè)體，即最符合設(shè)計(jì)要求的機(jī)構(gòu)方案。

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3.2　知識(shí)的混合型表達(dá)法

針對(duì)復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)，采用混合型的知識(shí)表達(dá)方式描述設(shè)計(jì)中的各類知識(shí)尤為適合，這一點(diǎn)已得到我國(guó)許多設(shè)計(jì)學(xué)者的共識(shí)。

在研制復(fù)雜產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)智能決策支持系統(tǒng)DMDSS中，將規(guī)則、框架、過(guò)程和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等知識(shí)表示方法有機(jī)地結(jié)合在一起，以適應(yīng)設(shè)計(jì)中不同類型知識(shí)的描述。將多種單一的知識(shí)表達(dá)方法(規(guī)則、框架和過(guò)程)，按面向?qū)ο蟮木幊淘瓌t，用框架的槽表示對(duì)象的屬性，用規(guī)則表示對(duì)象的動(dòng)態(tài)特征，用過(guò)程表示知識(shí)的處理，組成一種混合型的知識(shí)表達(dá)型式，并成功地研制出“面向?qū)ο蟮臄?shù)控龍門銑床變速箱方案設(shè)計(jì)智能系統(tǒng)GBCDIS”和“變速箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)GBSDES”。

3.3　利用基于知識(shí)的開發(fā)工具

在聯(lián)軸器的CAD系統(tǒng)中，利用基于知識(shí)的開發(fā)工具NEXPERT-OBJECT，借助于面向?qū)ο蟮姆椒?，?chuàng)建了面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法數(shù)據(jù)庫(kù)，為設(shè)計(jì)者進(jìn)行聯(lián)軸器的方案設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了廣泛且可靠的設(shè)計(jì)方法譜。則利用NEXPERT描述直線導(dǎo)軌設(shè)計(jì)中需要基于知識(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)的內(nèi)容，由此尋求出基于知識(shí)的解，并開發(fā)出直線導(dǎo)軌設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)。

3.4　設(shè)計(jì)目錄法

構(gòu)造了“功能模塊”、“功能元解”和“機(jī)構(gòu)組”三級(jí)遞進(jìn)式設(shè)計(jì)目錄，并將這三級(jí)遞進(jìn)式設(shè)計(jì)目錄作為機(jī)械傳動(dòng)原理方案智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)的知識(shí)庫(kù)和開發(fā)設(shè)計(jì)的輔助工具。

3.5　基于實(shí)例的方法

在研制設(shè)計(jì)型專家系統(tǒng)的知識(shí)庫(kù)中，采用基本謂詞描述設(shè)計(jì)要求、設(shè)計(jì)條件和選取的方案，用框架結(jié)構(gòu)描述“工程實(shí)例”和各種“概念實(shí)體”，通過(guò)基于實(shí)例的推理技術(shù)產(chǎn)生候選解來(lái)配匹產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求。

4、智能化設(shè)計(jì)方法

智能化設(shè)計(jì)方法的主要特點(diǎn)是：根據(jù)設(shè)計(jì)方法學(xué)理論，借助于三維圖形軟件、智能化設(shè)計(jì)軟件和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，以及多媒體、超媒體工具進(jìn)行產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)、表達(dá)產(chǎn)品的構(gòu)思、描述 產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)。

在利用數(shù)學(xué)系統(tǒng)理論的同時(shí)，考慮了系統(tǒng)工程理論、產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)和系統(tǒng)開發(fā)方法學(xué)VDI2221，研制出適合于產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期使用的多媒體開發(fā)系統(tǒng)軟件MUSE。

在進(jìn)行自動(dòng)取款機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，把產(chǎn)品的整個(gè)開發(fā)過(guò)程概括為“產(chǎn)品規(guī)劃”、“開發(fā)”和“生產(chǎn)規(guī)劃”三個(gè)階段，并且充分利用了現(xiàn)有的CAD尖端技術(shù)——虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。1) 產(chǎn)品規(guī)劃—構(gòu)思產(chǎn)品。其任務(wù)是確定產(chǎn)品的外部特性，如色彩、形狀、表面質(zhì)量、人機(jī)工程等等，并將最初的設(shè)想用CAD立體模型表示出，建立能夠體現(xiàn)整個(gè)產(chǎn)品外形的簡(jiǎn)單模型，該模型可以在虛擬環(huán)境中建立，借助于數(shù)據(jù)帽和三維鼠標(biāo)，用戶還可在一定程度上參與到這一環(huán)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(cè)外部形狀效果的依據(jù)，也是幾何圖形顯示設(shè)計(jì)變量的依據(jù)，同時(shí)還是開發(fā)過(guò)程中各類分析的基礎(chǔ)。 2) 開發(fā)—設(shè)計(jì)產(chǎn)品。該階段主要根據(jù)“系統(tǒng)合成”原理，在立體模型上配置和集成解元素，解元素根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)的不同有不同的含義：可以是基本元素，如螺栓、軸或輪轂聯(lián)接等；也可以是復(fù)合元素，如機(jī)、電、電子部件、控制技術(shù)或軟件組成的傳動(dòng)系統(tǒng)；還可以是要求、特性、形狀等等。將實(shí)現(xiàn)功能的關(guān)鍵性解元素配置到立體模型上之后，即可對(duì)產(chǎn)品的配置(設(shè)計(jì)模型中解元素間的關(guān)系)進(jìn)行分析，產(chǎn)品配置分析是綜合“產(chǎn)品規(guī)劃”和“開發(fā)”結(jié)果的重要手段。3) 生產(chǎn)規(guī)劃—加工和裝配產(chǎn)品。在這一階段中，主要論述了裝配過(guò)程中CAD技術(shù)的應(yīng)用，提出用計(jì)算機(jī)圖像顯示解元素在相應(yīng)位置的裝配過(guò)程，即通過(guò)虛擬裝配模型揭示造形和裝配間的關(guān)系，由此發(fā)現(xiàn)難點(diǎn)和問(wèn)題，并找出解決問(wèn)題的方法，并認(rèn)為將CAD技術(shù)綜合應(yīng)用于產(chǎn)品開發(fā)的三個(gè)階段，可以使設(shè)計(jì)過(guò)程的綜合與分析在“產(chǎn)品規(guī)劃”、“開發(fā)”和“生產(chǎn)規(guī)劃”中連續(xù)地交替進(jìn)行。因此，可以較早地發(fā)現(xiàn)各個(gè)階段中存在的問(wèn)題，使產(chǎn)品在開發(fā)進(jìn)程中不斷地細(xì)化和完善。

我國(guó)利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)還處于剛剛起步階段。利用面向?qū)ο蟮募夹g(shù)，重點(diǎn)研究了按時(shí)序合成的機(jī)構(gòu)組合方案設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)，并借助于具有高性能圖形和交換處理能力的OpenGL技術(shù)，在三維環(huán)境中從各個(gè)角度對(duì)專家系統(tǒng)設(shè)計(jì)出的方案進(jìn)行觀察，如運(yùn)動(dòng)中機(jī)構(gòu)間的銜接狀況是否產(chǎn)生沖突等等。

將構(gòu)造標(biāo)準(zhǔn)模塊、產(chǎn)品整體構(gòu)造及其制造工藝和使用說(shuō)明的擬訂(見圖1)稱之為快速成型技術(shù)。建議在產(chǎn)品開發(fā)過(guò)程中將快速成型技術(shù)、多媒體技術(shù)以及虛擬表達(dá)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(應(yīng)用于各個(gè)階段求解過(guò)程需要的場(chǎng)合)結(jié)合應(yīng)用。指出隨著計(jì)算機(jī)軟、硬件的不斷完善，應(yīng)盡可能地將多媒體圖形處理技術(shù)應(yīng)用于產(chǎn)品開發(fā)中，例如三維圖形(立體模型)代替裝配、拆卸和設(shè)計(jì)聯(lián)接件時(shí)所需的立體結(jié)構(gòu)想象力等等。

利用智能型CAD系統(tǒng)SIGRAPH-DESIGN作為開發(fā)平臺(tái)，將產(chǎn)品的開發(fā)過(guò)程分為概念設(shè)計(jì)、裝配設(shè)計(jì)和零件設(shè)計(jì)，并以變量設(shè)計(jì)技術(shù)為基礎(chǔ)，建立了膠印機(jī)凸輪連桿機(jī)構(gòu)的概念模型。從文獻(xiàn)介紹的研究工作看，其概念模型是在確定了機(jī)構(gòu)型、數(shù)綜合的基礎(chǔ)上，借助于軟件SIGRAPH-DESIGN提供的變量設(shè)計(jì)功能，使原理圖隨著機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)變化而變化，并將概念模型的參數(shù)傳遞給下一級(jí)的裝配模型、零件設(shè)計(jì)。

5、各類設(shè)計(jì)方法評(píng)述及發(fā)展趨勢(shì)

綜上所述，系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法將設(shè)計(jì)任務(wù)由抽象到具體(由設(shè)計(jì)的任務(wù)要求到實(shí)現(xiàn)該任務(wù)的方案或結(jié)構(gòu))進(jìn)行層次劃分，擬定出每一層欲實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)和方法，由淺入深、由抽象至具體地將各層有機(jī)地聯(lián)系在一起，使整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程系統(tǒng)化，使設(shè)計(jì)有規(guī)律可循，有方法可依，易于設(shè)計(jì)過(guò)程的計(jì)算機(jī)輔助實(shí)現(xiàn)。

結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)方法視具有某種功能的實(shí)現(xiàn)為一個(gè)結(jié)構(gòu)模塊，通過(guò)結(jié)構(gòu)模塊的組合，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)。對(duì)于特定種類的機(jī)械產(chǎn)品，由于其組成部分的功能較為明確且相對(duì)穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)模塊的劃分比較容易，因此，采用結(jié)構(gòu)模塊化方法進(jìn)行方案設(shè)計(jì)較為合適。由于實(shí)體與功能之間并非是一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，一個(gè)實(shí)體通?？梢詫?shí)現(xiàn)若干種功能，一個(gè)功能往往又可通過(guò)若干種實(shí)體予以實(shí)現(xiàn)。因此，若將結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)方法用于一般意義的產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)模塊的劃分和選用都比較困難，而且要求設(shè)計(jì)人員具有相當(dāng)豐富的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和廣博的多學(xué)科 領(lǐng)域知識(shí)。

機(jī)械產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)通常無(wú)法采用純數(shù)學(xué)演算的方法進(jìn)行，也難以用數(shù)學(xué)模型進(jìn)行完整的描述，而需根據(jù)產(chǎn)品特征進(jìn)行形式化的描述，借助于設(shè)計(jì)專家的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行推理和決策。因此，欲實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)，必須解決計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)和運(yùn)用產(chǎn)品設(shè)計(jì)知識(shí)和專家設(shè)計(jì)決策等有關(guān)方面的問(wèn)題，由此形成基于產(chǎn)品特征知識(shí)的設(shè)計(jì)方法。

目前，智能化設(shè)計(jì)方法主要是利用三維圖形軟件和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，直觀性較好，開發(fā)初期用戶可以在一定程度上直接參與到設(shè)計(jì)中，但系統(tǒng)性較差，且零部件的結(jié)構(gòu)、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(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)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(lián)系，如結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)方法中，劃分結(jié)構(gòu)模塊時(shí)就蘊(yùn)含有系統(tǒng)化思想，建立產(chǎn)品特征及設(shè)計(jì)方法知識(shí)庫(kù)和推理機(jī)時(shí)，通常也需運(yùn)用系統(tǒng)化和結(jié)構(gòu)模塊化方法，此外，基于產(chǎn)品特征知識(shí)的設(shè)計(jì)同時(shí)又是方案智能化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)之一。在機(jī)械產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)中，視能夠?qū)崿F(xiàn)特定功能的通用零件、部件或常用機(jī)構(gòu)為結(jié)構(gòu)模塊，并將其應(yīng)用到系統(tǒng)化設(shè)計(jì)有關(guān)層次的具體設(shè)計(jì)中，即將結(jié)構(gòu)模塊化方法融于系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法中，不僅可以保證設(shè)計(jì)的規(guī)范化，而且可以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)過(guò)程，提高設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量，降低設(shè)計(jì)成本。

第5篇：機(jī)械原理中構(gòu)件的定義范文

創(chuàng)新教育的目的就是培養(yǎng)和提高受教育者的創(chuàng)新素質(zhì)和創(chuàng)新精神。要實(shí)現(xiàn)此目的,首先從改變教學(xué)內(nèi)容入手,重視介紹學(xué)科發(fā)展的新動(dòng)態(tài)、新方向、新內(nèi)容,注重激勵(lì)學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望,調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性,讓學(xué)生了解更多更新的理論、技術(shù)與方法。例如,在緒論部分的講述中,以往的內(nèi)容主要是針對(duì)本課程的研究對(duì)象、基本概念、課程的地位和作用以及本課程的學(xué)習(xí)方法等展開的。但是,為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí),調(diào)動(dòng)學(xué)生的創(chuàng)新積極性,除了經(jīng)典部分的闡述外,還有必要結(jié)合現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,重點(diǎn)闡述機(jī)械原理學(xué)科的發(fā)展動(dòng)向。如在機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)理論發(fā)展發(fā)面,可以讓學(xué)生了解:為了廣泛應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù),當(dāng)今社會(huì)也迫切希望開展包括對(duì)液壓、電磁、光電等非機(jī)械傳動(dòng)元件的廣義機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。在對(duì)機(jī)構(gòu)的平衡問(wèn)題進(jìn)行介紹時(shí),引申到機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)研究,進(jìn)而讓學(xué)生了解到大型機(jī)械設(shè)備的故障診斷和在線監(jiān)測(cè)都是現(xiàn)代研究者關(guān)注的重點(diǎn)。有意識(shí)地將一些機(jī)械原理學(xué)科前沿的研究引入教學(xué)內(nèi)容中,如微型機(jī)械的研究,它不是將傳統(tǒng)的機(jī)械直接微型化,而是已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了傳統(tǒng)機(jī)械的概念和范疇,是涉及多學(xué)科的綜合技術(shù)的應(yīng)用,也推動(dòng)了處于機(jī)械原理學(xué)科前沿的微型機(jī)構(gòu)學(xué)分支的產(chǎn)生。結(jié)合一些相關(guān)視頻資料,學(xué)生在課堂上獲取到這些知識(shí)的同時(shí),興趣也被調(diào)動(dòng)了起來(lái),拓寬了知識(shí)面和視野。讓學(xué)生意識(shí)到“創(chuàng)新是一個(gè)民族進(jìn)步的靈魂,是國(guó)家興旺發(fā)達(dá)的不竭動(dòng)力”,“一個(gè)沒有創(chuàng)新能力的民族,難以屹立于世界民族之林”[3]。此外,在教學(xué)內(nèi)容的創(chuàng)新改革中,還可以嘗試重心的轉(zhuǎn)移,強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng),突出計(jì)算機(jī)的應(yīng)用。教師在教學(xué)過(guò)程中逐漸實(shí)現(xiàn)淡化圖解計(jì)算分析,強(qiáng)化解析法內(nèi)容的教學(xué),進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生對(duì)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的綜合認(rèn)識(shí)。這種重心轉(zhuǎn)移體現(xiàn)在:由圖解法為主向解析法為主轉(zhuǎn)變,使計(jì)算理論與計(jì)算機(jī)技術(shù)統(tǒng)一起來(lái),提高機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的效率和正確性;由手動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算向計(jì)算機(jī)自動(dòng)計(jì)算轉(zhuǎn)變,提高學(xué)生計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力;由過(guò)去重機(jī)構(gòu)分析計(jì)算向重機(jī)構(gòu)綜合轉(zhuǎn)變,提高學(xué)生機(jī)構(gòu)方案構(gòu)思與設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力和綜合應(yīng)用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。在教學(xué)中不斷地營(yíng)造創(chuàng)新環(huán)境,大大提高了學(xué)生的創(chuàng)新積極性。

二、教學(xué)方法的創(chuàng)新

教學(xué)方法應(yīng)該能夠配和教學(xué)內(nèi)容的改革。創(chuàng)新素質(zhì)就是指由知識(shí)結(jié)構(gòu)、智慧品質(zhì)、人格品質(zhì)三種成分有機(jī)結(jié)合構(gòu)成的綜合素質(zhì)。創(chuàng)新教育就是要培養(yǎng)具有這種綜合創(chuàng)新素質(zhì)的學(xué)生。在當(dāng)前課堂教學(xué)中,以知識(shí)傳授為主導(dǎo)的教學(xué)方法并未根本改變,教與學(xué)的關(guān)系是以教師為主導(dǎo)、為中心的,這種方式在某種程度上制約了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性及其創(chuàng)新潛能的發(fā)揮。在機(jī)械原理課程的教學(xué)方法上,應(yīng)加強(qiáng)與學(xué)生的互動(dòng),要將以教師為主的“灌輸式”教學(xué)向以啟發(fā)式、問(wèn)題式、討論式教學(xué)為主的新的教學(xué)方法轉(zhuǎn)變,讓學(xué)生從被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí),真正成為教學(xué)活動(dòng)的主體。以學(xué)生為本的創(chuàng)新教育教學(xué)方法可以通過(guò)以下幾個(gè)方面來(lái)實(shí)現(xiàn):鼓勵(lì)學(xué)生不迷信書本知識(shí)、不迷信權(quán)威觀點(diǎn),敢于提出問(wèn)題,無(wú)論課堂內(nèi)外,對(duì)于任何問(wèn)題都應(yīng)多問(wèn)幾個(gè)為什么。如對(duì)“極位夾角”的概念解釋,大部分教材上的定義是“搖桿處于兩極限位置時(shí),相應(yīng)的曲柄位置線所夾的銳角”。在教學(xué)中可以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考,對(duì)這個(gè)廣泛應(yīng)用的定義提出質(zhì)疑———是否所有的“極位夾角”都是銳角,是否有鈍角的情況存在,而不是直接給出學(xué)生更完善的定義。在這個(gè)過(guò)程中,學(xué)生開始學(xué)會(huì)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,也開始嘗試如何自己解決問(wèn)題。鼓勵(lì)學(xué)生的求異思維和發(fā)散思維,開闊學(xué)生的思路。當(dāng)然,創(chuàng)新離不開科學(xué)的根基,引導(dǎo)學(xué)生要堅(jiān)持科學(xué)的思維,在提出自己獨(dú)特見解的同時(shí),也應(yīng)該能用科學(xué)的理論對(duì)其進(jìn)行解釋和驗(yàn)證。鼓勵(lì)學(xué)生多參加親身實(shí)踐,只有親自動(dòng)手驗(yàn)證了創(chuàng)新思維的正確性,才能真正達(dá)到創(chuàng)新的目的。機(jī)械原理是一門既有高度的抽象性,又有很強(qiáng)實(shí)踐性的課程。如機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析與力分析模型等都是從實(shí)際機(jī)械中抽象出來(lái)的,許多的概念需要通過(guò)動(dòng)態(tài)過(guò)程才能得到準(zhǔn)確描述。原來(lái)的教學(xué)方法大多通過(guò)教師手工繪制或?qū)㈧o態(tài)圖展示給學(xué)生,教學(xué)效果并不理想。因此,現(xiàn)在的教學(xué)方法中采用多媒體手段教學(xué),課件中涵蓋了豐富的三維動(dòng)畫、趣味的圖片、簡(jiǎn)潔的文字等。通過(guò)教師講解、動(dòng)態(tài)演示與板書相結(jié)合的方式,使學(xué)生在學(xué)習(xí)中可直觀地了解機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程及其所具有的特性、產(chǎn)生的各種現(xiàn)象,加快了學(xué)生對(duì)諸如“死點(diǎn)”、“急回特性”等概念、原理的理解速度,激發(fā)起學(xué)生的好奇心,強(qiáng)化了直覺思維,加深了學(xué)生對(duì)這些概念所表達(dá)物理意義的理解程度。

三、教學(xué)手段的創(chuàng)新

在教學(xué)手段上,著重培養(yǎng)學(xué)生對(duì)機(jī)械系統(tǒng)的整體認(rèn)識(shí),注重學(xué)生的參與,與機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)、機(jī)械原理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)相結(jié)合,加強(qiáng)學(xué)生對(duì)所學(xué)基礎(chǔ)理論知識(shí)的理解。培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)過(guò)的知識(shí),獨(dú)立解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力,使學(xué)生得到一次較完整的設(shè)計(jì)方法的基本訓(xùn)練。在機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)中,教師通過(guò)介紹創(chuàng)新設(shè)計(jì)的方法和展示創(chuàng)造發(fā)明實(shí)例,啟迪學(xué)生創(chuàng)新的思維,讓學(xué)生了解設(shè)計(jì)過(guò)程,掌握設(shè)計(jì)方法。在設(shè)計(jì)過(guò)程中,能在認(rèn)真思考的基礎(chǔ)上提出自己的見解,充分發(fā)揮自己的創(chuàng)造性,不是簡(jiǎn)單的抄襲或沒有根據(jù)的臆造。教師僅指明設(shè)計(jì)思路,主要啟發(fā)學(xué)生獨(dú)立思考。設(shè)計(jì)方案確定后,安排學(xué)生向小組成員介紹自己的方案,并與其他成員討論,這樣既提高了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,調(diào)動(dòng)了學(xué)習(xí)主動(dòng)性,又破除學(xué)生對(duì)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的神秘感,有助于讓學(xué)生對(duì)自己的設(shè)計(jì)方案有全面的認(rèn)識(shí),使學(xué)生受益匪淺。機(jī)械原理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)是一個(gè)針對(duì)機(jī)械類或相關(guān)專業(yè)學(xué)生的開放性動(dòng)手實(shí)驗(yàn)。它是一個(gè)很好地培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)能力、獨(dú)立工作能力、創(chuàng)造能力以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力的平臺(tái)。學(xué)生自己擬定、設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案,根據(jù)機(jī)構(gòu)組成原理對(duì)桿組進(jìn)行拆分,再將構(gòu)件正確拼裝實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng),這個(gè)過(guò)程就要求學(xué)生必須將所學(xué)的理論知識(shí)充分地運(yùn)用到具體的實(shí)驗(yàn)中去。例如,學(xué)生要設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一個(gè)具有急回特性的送料機(jī)構(gòu),該機(jī)構(gòu)就有多種搭建方案,實(shí)驗(yàn)過(guò)程中學(xué)生首先提交自己根據(jù)要求擬定的設(shè)計(jì)方案,繪制該平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖,再計(jì)算所有的桿長(zhǎng)、角度、位移等數(shù)據(jù),然后在此基礎(chǔ)上將運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖搭建為能夠正確運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)機(jī)構(gòu)。設(shè)計(jì)過(guò)程中學(xué)生將會(huì)接觸到機(jī)械原理的各大機(jī)構(gòu),也會(huì)進(jìn)一步深入了解各大機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn),而搭建過(guò)程又會(huì)涉及到機(jī)械設(shè)計(jì)及零件的知識(shí)。將學(xué)生分為多組,同組學(xué)生共同擬定實(shí)驗(yàn)方案、協(xié)同完成實(shí)驗(yàn),最后各自撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。在設(shè)計(jì)和拼接過(guò)程中學(xué)生會(huì)遇到各種在理論學(xué)習(xí)中很少遇到的問(wèn)題,在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的過(guò)程中學(xué)生各方面的能力也得到了很好的綜合培養(yǎng)。該創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)用問(wèn)題法、探究式教育來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和科研能力,讓學(xué)生學(xué)習(xí)到了許多課本上學(xué)不到或曾經(jīng)被忽略的知識(shí),參加過(guò)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的學(xué)生都深有體會(huì)。

第6篇：機(jī)械原理中構(gòu)件的定義范文

關(guān)鍵詞:橋梁結(jié)構(gòu)；檢測(cè)技術(shù)

Abstract: this paper introduces the definition of bridge structure state detection and content, this paper expounds the bridge structure, function of the overall performance in a variety of testing technology, this paper discusses the situation of bridge structure material defect diagnosis and testing method, and points out the development direction of the bridge detection method.

Keywords: bridge structure; Detection technology

中圖分類號(hào)：K928.78文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

引 言：橋梁結(jié)構(gòu)狀況的檢測(cè)是對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)及部件的材料質(zhì)量和工作性能方面所存在的缺損狀況進(jìn)行詳細(xì)檢測(cè)、試驗(yàn)、判斷和評(píng)價(jià)的過(guò)程。主要內(nèi)容包括兩個(gè)大的方面:一方面是橋梁結(jié)構(gòu)(上、下部結(jié)構(gòu)) 整體性能、功能狀況鑒定 ,包括結(jié)構(gòu)承載能力(強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性) 的鑒定、橋梁抗洪能力的鑒定;另一方面是結(jié)構(gòu)材料缺損狀況的診斷 ,包括材料損壞程度檢測(cè) ,材料的物理、化學(xué)和力學(xué)性能測(cè)試及缺損原因的分析判斷等。

1 橋梁結(jié)構(gòu)整體性能、功能狀況鑒定

公路橋梁結(jié)構(gòu)的整體性能檢測(cè) ,按照受力狀態(tài)可分為靜載試驗(yàn)和動(dòng)載試驗(yàn);按照試驗(yàn)持續(xù)的時(shí)間長(zhǎng)短分為瞬時(shí)試驗(yàn)及長(zhǎng)期試驗(yàn)。在靜載作用下 ,一般要測(cè)定作用力的大小(包括靜荷載、支座反力、推力等的大小) 、構(gòu)件的內(nèi)力(包括彎矩、軸向力、剪力、扭矩等) 、斷面上各種應(yīng)力的分布狀態(tài)及其大小、各種變形(包括撓度、相對(duì)位移、轉(zhuǎn)角等) 以及局部損壞現(xiàn)象(如裂紋的分布及其大小等) ; 在動(dòng)荷載作用下 ,一般要測(cè)定動(dòng)荷載的大小、頻率和變化及構(gòu)件的動(dòng)應(yīng)力、結(jié)構(gòu)的自振頻率、動(dòng)撓度、衰減特性及其加速度等。

1. 1 機(jī)械檢測(cè)技術(shù)

機(jī)械測(cè)試儀器一般有杠桿、齒輪、軸、彈簧、指針和度盤等部件。它主要由四大部分組成:傳感機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)、指示機(jī)構(gòu)和機(jī)體保護(hù)部分。

傳感機(jī)構(gòu)的功能是直接感受被測(cè)量的構(gòu)件變化 ,并把這種變化傳到轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)、在接觸式機(jī)械量測(cè)儀器中 ,這部分常常是測(cè)桿及彈簧;對(duì)于張線式機(jī)械量測(cè)儀器 ,則常常是鼓輪一類的機(jī)構(gòu)。

轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的功能是把傳感機(jī)構(gòu)傳來(lái)的被量測(cè)構(gòu)件的變化轉(zhuǎn)化為長(zhǎng)度的變化 ,并且把它放大或縮小 ,或者改變方向 ,如百分表中的大小齒輪及彈簧。

指示機(jī)構(gòu)的功能 ,是將經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化為長(zhǎng)度并加以放大、縮小或改變方向之后的變化用一定形式表現(xiàn)出來(lái)。一般常由指針和度盤組成。

機(jī)體保護(hù)部分的功能是把各組成部分連接成整體 ,使之保護(hù)儀器不受周圍環(huán)境的影響。

機(jī)械測(cè)試儀器的特點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ,易于操作 ,工作可靠 ,經(jīng)濟(jì)耐久 ,可重復(fù)使用 ,對(duì)周圍環(huán)境的適應(yīng)能力強(qiáng) ,但靈敏度不高 ,放大能力有限 ,較笨重。

1. 2 電測(cè)技術(shù)

電測(cè)法的原理是 ,通過(guò)一定的傳感元件把所測(cè)的機(jī)械量(應(yīng)變變化) 轉(zhuǎn)化為電量(電阻變化),再通過(guò)一定的儀器把電阻變化轉(zhuǎn)換為電壓(電流) 的變化并加以放大 ,然后按機(jī)械量給出指示。這里所說(shuō)的傳感元件就是電阻應(yīng)變片 ,測(cè)量?jī)x器就是電阻應(yīng)變儀。在工程試驗(yàn)中最常用的是電阻應(yīng)變測(cè)試技術(shù) ,它是試驗(yàn)應(yīng)力分析中重要的方法之一。從 1938 年首次出現(xiàn)金屬電阻絲粘貼式傳感元件到現(xiàn)在 ,已形成一套使用方位、運(yùn)用性強(qiáng)、比較完備的測(cè)試儀器。

1. 3 超聲波檢測(cè)技術(shù)

聲波檢測(cè)技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展非常迅速的一項(xiàng)實(shí)用技術(shù)。超聲波是一種頻率高于人耳能聽到的頻率的聲波 ,其頻率超過(guò)了20 kHz。它的基本原理是用人工的方法在工程材料或結(jié)構(gòu)中激出一定頻率的彈性波 ,這種彈性波以各種波形在材料與結(jié)構(gòu)內(nèi)部傳播并由接收儀器接收。在物體內(nèi)部傳播的彈性波的波速、振幅、頻率及波形等波動(dòng)特性參數(shù)與物體的力學(xué)參數(shù)(如動(dòng)彈性模量、動(dòng)泊松比、動(dòng)剪切模量及物體內(nèi)部的應(yīng)力分布狀態(tài)) 有直接的關(guān)系。此外 ,波動(dòng)傳播參數(shù)還與物體內(nèi)部的缺陷(如斷裂面、孔洞的大小、形狀和分布) 等有關(guān)。通過(guò)分析研究被接收記錄下來(lái)的彈性波信號(hào) ,可以了解材料與結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性和缺陷。聲波檢測(cè)技術(shù)比其他檢測(cè)方法輕便、靈活 ,可以在大范圍內(nèi)進(jìn)行測(cè)試等一系列優(yōu)點(diǎn) ,目前在鉆孔灌注樁及路面質(zhì)量檢驗(yàn)中得到廣泛的應(yīng)用。

1. 4 射線檢測(cè)技術(shù)

射線是同位素或核子散發(fā)的一種無(wú)形的能束 ,而同位素中的某些元素所散發(fā)的能束與土壤的密度與水分有著十分密切的關(guān)系 ,而且具有十分明顯的規(guī)律性 ,射線檢測(cè)技術(shù)就是利用了某些同位素的這種特性。國(guó)內(nèi)外的一些專家設(shè)計(jì)了核子檢測(cè)儀 ,用于土壤密實(shí)度與土壤含水量的測(cè)定。

用于土壤密實(shí)度與含水量測(cè)定的射線檢測(cè)技術(shù) , —般有四種結(jié)構(gòu)類型:1) 散射插入型;2) 透射插入型;3) 透射表面型;4) 散射表面型。射線是一種放射性物質(zhì) ,對(duì)人體的健康不利。在利用射線原理檢測(cè)路基路面的物理指標(biāo)時(shí) ,對(duì)檢測(cè)裝置或設(shè)計(jì)的檢測(cè)儀器的射線源一定要進(jìn)行有效的防護(hù) ,將射線對(duì)人體的影響控制在最低的程度。這是核子儀在設(shè)計(jì)時(shí)所必須考慮的關(guān)鍵問(wèn)題。

2 橋梁結(jié)構(gòu)材料缺損狀況診斷

2. 1 混凝土強(qiáng)度測(cè)定

對(duì)于混凝土強(qiáng)度的測(cè)定 ,目前的測(cè)試方法主要有回彈法(表面硬度法) 、超聲波法、超聲---回彈綜合法、貫入法、斷裂法、取芯樣試驗(yàn)法等?；貜椃ǔ暡ǚㄒ约岸叩木C合法是屬于非破損試驗(yàn)法 ,應(yīng)用比較廣泛。對(duì)于這三種方法 ,它們的測(cè)試結(jié)果平均誤差約為 9 % ±7 % ,但是綜合法要好一些。對(duì)于齡期在 90 d 以上的混凝土 ,采用回彈法時(shí)要考慮混凝土表面碳化深度的修正?；炷恋臐穸葘?duì)回彈值和超聲波脈沖速度都具有一定的影響。

2. 2 構(gòu)件材料缺陷的檢驗(yàn)

2. 2. 1 目測(cè)法

構(gòu)件中常見的缺損有裂縫、碎裂、剝落、層離、蜂窩、空洞、環(huán)境侵蝕和鋼筋銹蝕等。其中 ,構(gòu)件外露的缺損 ,可以借助于適當(dāng)?shù)墓ぞ呋蛄烤叩容o助設(shè)備進(jìn)行目視檢測(cè)。

2. 2. 2 超聲波探傷技術(shù)

超聲波脈沖速度法可以用于探查鋼材、焊縫和混凝土中存在的裂縫、空洞、夾渣和火災(zāi)損傷等。

2. 2. 3 聲波檢測(cè)法

聲波檢測(cè)法是指用工具敲擊構(gòu)件 ,聽其聲音的差異來(lái)判斷構(gòu)件是否存在破損 ,這種方法比較簡(jiǎn)便 ,是一般檢查中常用的手段。

2. 2. 4 雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)

使用脈沖雷達(dá)的電磁回波法是檢測(cè)具有瀝青覆蓋層的混凝土橋面板的有效方法。

2. 2. 5鋼筋銹蝕的評(píng)價(jià)技術(shù)

對(duì)于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) ,由于混凝土的密實(shí)度、滲水性、含水量、含氯鹽量、碳化深度、保護(hù)層厚度不足和開裂等問(wèn)題的存在 ,鋼筋的銹蝕是普遍存在的 ,而鋼筋的銹蝕會(huì)使混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)一步破損甚至破壞。下面介紹一些鋼筋銹蝕的評(píng)定技術(shù)。

1) 鋼筋銹蝕評(píng)定的直接技術(shù)。a. 電阻探測(cè)技術(shù):根據(jù)金屬板銹蝕后會(huì)變薄 ,電阻變大的原理進(jìn)行探測(cè)。b. 線性極化探測(cè)技術(shù):根據(jù)電化動(dòng)力學(xué)原理 ,測(cè)量試驗(yàn)電極間的微小電流。c. 半電池電位測(cè)量法:通過(guò)與一個(gè)已知的并保持常量的基準(zhǔn)電極的極電位相比較 ,能有效的測(cè)量混凝土中鋼筋的極電位。便于現(xiàn)場(chǎng)原位檢測(cè) ,在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性評(píng)定中被廣泛應(yīng)用。上述三種方法中 ,前兩種只適用于新建的橋梁結(jié)構(gòu) ,而第三種方法既可以應(yīng)用于新建橋梁的檢測(cè) ,也可以應(yīng)用于舊橋的檢測(cè)加固。

2) 鋼筋銹蝕評(píng)定的間接技術(shù)。a. 用保護(hù)層測(cè)定儀檢測(cè)鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度是否滿足要求。b. 測(cè)定混凝土的電阻率。通常取四電極法進(jìn)行測(cè)量。c. 測(cè)試混凝土中的氯離子含量 ,評(píng)定氯鹽對(duì)鋼筋的銹蝕。d. 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試混凝土的碳化深度 ,用 2 %的酚酞酒精溶液噴灑在混凝土的新鮮斷口處。p H ≥10 時(shí) ,酚酞呈現(xiàn)紫紅色說(shuō)明混凝土并未碳化;p H > 10 時(shí) ,則酚酞保持無(wú)色 ,說(shuō)明混凝土已經(jīng)碳化 ,失去了對(duì)鋼筋的保護(hù)作用 ,則鋼筋有可能被銹蝕了。

3 結(jié)束語(yǔ)

傳統(tǒng)的橋梁檢測(cè)方法主要依賴于動(dòng)靜載試驗(yàn)和檢測(cè)人員的現(xiàn)場(chǎng)目測(cè) ,輔以混凝土硬度實(shí)驗(yàn)、超聲波探測(cè)、腐蝕作用實(shí)驗(yàn)等多種檢測(cè)手段。進(jìn)入 20 世紀(jì) 90 年代 ,橋梁結(jié)構(gòu)的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)更是出現(xiàn)了前所未有的發(fā)展勢(shì)態(tài) ,出現(xiàn)了大批新的檢測(cè)方法和檢測(cè)手段。

參考文獻(xiàn):

[1]吳志勤.橋梁檢測(cè)技術(shù)及其發(fā)展趨勢(shì)簡(jiǎn)述[J].山西建筑,2007(2).

第7篇：機(jī)械原理中構(gòu)件的定義范文

隨著工業(yè)自動(dòng)化的迅猛發(fā)展，機(jī)械手的應(yīng)用遍布各個(gè)行業(yè)，裝配、噴漆、搬運(yùn)、鍛壓、焊接、熱處理和沖壓等都能看到機(jī)械手的身影。尤其高溫、高壓、粉塵、輻射等勞動(dòng)環(huán)境惡劣或區(qū)域狹窄的工作場(chǎng)所，機(jī)械手更是發(fā)揮其顯著優(yōu)點(diǎn)。機(jī)械手因其生產(chǎn)效率高、自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)受到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。本文基于PLC的機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)單介紹了機(jī)械手控制系統(tǒng)的原理和設(shè)計(jì)思路。

【關(guān)鍵詞】PLC 機(jī)械手 控制系統(tǒng)

隨著工業(yè)自動(dòng)化的迅猛發(fā)展，機(jī)械手的應(yīng)用遍布各個(gè)行業(yè)，尤其高溫、高壓、粉塵、輻射等勞動(dòng)環(huán)境惡劣或區(qū)域狹窄的工作場(chǎng)所，機(jī)械手更是發(fā)揮其顯著優(yōu)點(diǎn)。機(jī)械手因其生產(chǎn)效率高、自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)受到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。本文基于PLC的機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，就機(jī)械手控制系統(tǒng)的原理和設(shè)計(jì)思路進(jìn)行了簡(jiǎn)要的介紹。

1 機(jī)械手簡(jiǎn)述

機(jī)械手在自動(dòng)化日益發(fā)展的今天，因其生產(chǎn)率高、改善勞動(dòng)條件、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度等方面的優(yōu)勢(shì)，受到了廣泛應(yīng)用。機(jī)械手是模仿人手的功能，按照給定程序、軌跡和要求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抓取、搬運(yùn)和操作的自動(dòng)機(jī)械裝置。機(jī)械手不僅能夠提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，在改善勞動(dòng)條件、減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度方面的優(yōu)勢(shì)尤為突出。機(jī)械手主要由手抓、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)三大部分組成。手抓主要作用是抓持，其具體形式由被抓持物的形狀、尺寸、重量和材料等決定。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，幫助手抓完成各種規(guī)定動(dòng)作，如左右擺動(dòng)、上下移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)或復(fù)合運(yùn)動(dòng)等。機(jī)械手的分類方式有很多，如依驅(qū)動(dòng)方式可分為液壓式、氣動(dòng)式、電動(dòng)式和機(jī)械式；依適用范圍可分為專業(yè)和通用機(jī)械手；依運(yùn)動(dòng)軌跡控制方式可分為點(diǎn)位和連續(xù)軌跡控制。

機(jī)械手在自動(dòng)化日益發(fā)展的今天，因其具備如下特點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用：①提高生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化程度；②改善勞動(dòng)條件，尤其在高溫、高壓、低溫、低壓、灰塵、噪聲、輻射和有毒有害工作場(chǎng)所中尤為顯著；③減少勞動(dòng)力，控制生產(chǎn)節(jié)奏。綜上所述，機(jī)械手的發(fā)展是機(jī)械工業(yè)的必然趨勢(shì)。

2 PLC概述

隨著微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，PLC已經(jīng)成為了自動(dòng)化的必備配置之一?？删幊炭刂破鳎≒rogrammable Logic Controller，簡(jiǎn)稱PLC），是為工業(yè)應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，基于微處理器的控制裝置。由于其通用性好、實(shí)用性強(qiáng)、可靠性高和編程方法簡(jiǎn)單，受到了廣泛應(yīng)用。

PLC主要由CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊和編程器組成。程序進(jìn)入可編程控制器后，先經(jīng)過(guò)輸入模塊，然后在處理后進(jìn)入CPU模塊，在同編程裝置的協(xié)同處理后，進(jìn)入輸出模塊，編譯后輸出。

PLC的工作原理：①讀取輸入；PLC存儲(chǔ)器中存放輸入和輸出信號(hào)狀態(tài)的區(qū)域稱為輸入映像寄存器和輸出映像寄存器。②執(zhí)行程序；PLC是按序依次執(zhí)行輸入映像寄存器的用戶指令，并將運(yùn)算結(jié)果存放于相應(yīng)的映像寄存器中。在程序執(zhí)行過(guò)程中，即使外部輸入狀態(tài)發(fā)生變化，輸入映像寄存器也不會(huì)發(fā)生改變。發(fā)生變化的輸入信號(hào)只有在下一個(gè)掃描周期才能被讀入并執(zhí)行。③CPU自診斷測(cè)試；自診斷測(cè)試包括定期檢查CPU模塊和拓展模塊，復(fù)位監(jiān)控定時(shí)器及其他內(nèi)部工作。④改寫輸出；CPU執(zhí)行用戶程序后，將輸出映像寄存器狀態(tài)傳送至輸出模塊、鎖存并按要求輸出。⑤中斷程序處理；執(zhí)行中斷指令時(shí)，CPU立即停止正常掃描方式。中斷功能可提高PLC的響應(yīng)速度。⑥I/O處理；在程序執(zhí)行過(guò)程中，使用I/O指令可直接存取I/O指令。

3 機(jī)械手的控制系統(tǒng)的構(gòu)件

常用機(jī)械手的機(jī)械結(jié)構(gòu)由滾珠絲杠、滑桿、氣缸、傳送帶等組成；電氣結(jié)構(gòu)由PLC、傳感器、開關(guān)電源盒電磁閥等組成。機(jī)械手從構(gòu)成來(lái)看可分為：機(jī)械手本體單元、PLC控制單元、電源單元和接口單元等。

（1）機(jī)械手本體單元。按功能可分為二軸平衡機(jī)構(gòu)、底盤、旋轉(zhuǎn)手臂機(jī)構(gòu)、夾手和限位開關(guān)等。

（2）PLC控制單元。選擇適當(dāng)?shù)妮斎牒洼敵鳇c(diǎn)數(shù)。

（3）限位開關(guān)。根據(jù)具體運(yùn)動(dòng)過(guò)程選用滿足控制運(yùn)動(dòng)要求的停止時(shí)刻和位置。

（4）光電開關(guān)。利用被檢測(cè)物體對(duì)光束的遮擋和反射，檢測(cè)物體的有無(wú)。

（5）電磁閥。用于實(shí)現(xiàn)機(jī)械手臂的上升或下降、左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)等。

4 機(jī)械手的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路

由于PLC的可靠性強(qiáng)，具備一定的抗干擾能力，同時(shí)為便于設(shè)備的安裝、調(diào)試等因素。設(shè)計(jì)機(jī)械手實(shí)現(xiàn)的功能是在傳送帶生產(chǎn)線上，通過(guò)PLC控制機(jī)械手的動(dòng)作，完成獲取和轉(zhuǎn)移工件的工序。即當(dāng)光電開關(guān)檢測(cè)到物體的同時(shí)傳送帶A停止，機(jī)械手下降并夾緊物體。機(jī)械手上升并轉(zhuǎn)動(dòng)方向，在指定位置下降后松開，隨后恢復(fù)到初始狀態(tài)，傳動(dòng)帶啟動(dòng)。

機(jī)械手上升、下降和旋轉(zhuǎn)是由雙線圈二位電磁閥控制氣缸運(yùn)動(dòng)控制的。當(dāng)上升電磁閥通電，機(jī)械手下降；上升電磁閥斷電時(shí)，下降動(dòng)作停止并保持。下降和旋轉(zhuǎn)過(guò)程的實(shí)現(xiàn)同理可得。而夾緊和放松則是由單線圈二位電磁閥控制氣缸運(yùn)動(dòng)控制的，線圈通電時(shí)執(zhí)行夾緊指令，斷電時(shí)執(zhí)行放松指令。為保證機(jī)械手的動(dòng)作準(zhǔn)確，機(jī)械手在關(guān)鍵部位需安裝限位開關(guān)。除此之外，為方便機(jī)械手的位置調(diào)整，應(yīng)對(duì)其設(shè)置手動(dòng)和自動(dòng)兩種控制方式。具體控制系統(tǒng)中啟動(dòng)、停止按鈕，物品檢測(cè)開關(guān)，限位開關(guān)，夾放檢測(cè)開關(guān)的數(shù)據(jù)全部傳入PLC中進(jìn)行處理，處理后現(xiàn)分別傳入上升電磁閥，下降電磁閥，旋轉(zhuǎn)電磁閥，夾緊電磁閥和傳送帶啟動(dòng)等元器件進(jìn)行動(dòng)作。

PLC的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要包括硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)和調(diào)試三個(gè)部分。其中硬件設(shè)計(jì)包括PLC的選型，I/O資源的配置，PLC接線圖的設(shè)計(jì)和操作面板的設(shè)計(jì)等。軟件設(shè)計(jì)依賴于對(duì)程序的熟悉和經(jīng)驗(yàn)。這里著重介紹一下調(diào)試過(guò)程。具體步驟包括：系統(tǒng)流程圖的繪制；梯形圖的繪制，這是程序設(shè)計(jì)的關(guān)鍵一步；將程序輸入到PLC用戶存儲(chǔ)器，檢驗(yàn)程序是否有誤；調(diào)試程序，直到滿足設(shè)計(jì)要求為止。

在上述過(guò)程中有幾點(diǎn)需要注意：為了避免產(chǎn)生通信錯(cuò)誤，確保數(shù)據(jù)線與計(jì)算機(jī)的接口與軟件的端口一致；PLC的輸入/輸出點(diǎn)必須接入電源，其連接的外部模塊也必須接入電源；連接PLC的輸入/輸出端口的動(dòng)作與程序中定義的動(dòng)作一致。

參考文獻(xiàn)

[1]王永華.現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2003.

[2]李允文.工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996.

[3]周亞軍，張衛(wèi).電氣控制與PLC原理及應(yīng)用[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社， 2010.

第8篇：機(jī)械原理中構(gòu)件的定義范文

Abstract： In order to improve teaching quality of Mechanical Principle， aimed at the characteristics of this course， this paper abstracts the generic knowledge of Mechanical Principle， grasps the continuity of the precursor and follow-up courses to apply the teaching methods in the teaching of Mechanical Principle， make classroom teaching and online education complement each other， put forward the direction and method of improving the teaching of Mechanical Principle and provide some new ideas for improving the teaching quality of Mechanical Principle.

關(guān)鍵詞： 機(jī)械原理；教學(xué)質(zhì)量；共性知識(shí)；項(xiàng)目教學(xué)；在線教育

Key words： Mechanical Principle；teaching quality；common knowledge；project teaching；online education

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2016）30-0135-03

0 引言

《機(jī)械原理》課程是機(jī)械類各專業(yè)必修的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課程，其不僅擔(dān)負(fù)著為學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)相關(guān)技術(shù)基礎(chǔ)課程和專業(yè)課程奠定良好基礎(chǔ)的重要作用，而且負(fù)有培養(yǎng)機(jī)械類高級(jí)工程技術(shù)人才的機(jī)械技術(shù)工作能力和開發(fā)創(chuàng)新能力的重要任務(wù)，為學(xué)生今后從事機(jī)械設(shè)計(jì)、研究和開發(fā)創(chuàng)新奠定必要的基礎(chǔ)。

通過(guò)這門課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生掌握機(jī)構(gòu)學(xué)和機(jī)器動(dòng)力學(xué)的基本理論、基本知識(shí)和基本技能，學(xué)會(huì)常用基本機(jī)構(gòu)的分析和綜合方法，初步具有進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案分析和機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的能力，為學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)課程和新的科學(xué)技術(shù)，打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

這門課程通常在本科二年級(jí)時(shí)開設(shè)，機(jī)械原理課程一方面較物理、理論力學(xué)等理論課程更結(jié)合工程實(shí)際，另一方面，它又與講授專業(yè)機(jī)械的課程有所不同，它不具體研究某種機(jī)械，而只是對(duì)各種機(jī)械中的一些共性問(wèn)題和常用機(jī)構(gòu)進(jìn)行探討。[1]目前的教材一般理論分析多，實(shí)踐應(yīng)用較少，學(xué)生在初學(xué)時(shí)普遍感到抽象難懂，難以入門，在課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)往往難以將所學(xué)理論知識(shí)付諸實(shí)際。因此，如何提高機(jī)械原理教學(xué)質(zhì)量一直是教研組研究的重要內(nèi)容，根據(jù)多年的教學(xué)檢驗(yàn)并結(jié)合機(jī)械原理教研成果，本文探討了提高機(jī)械原理教學(xué)質(zhì)量的幾點(diǎn)思考。

1 課程共性知識(shí)的提煉

機(jī)械原理教材中的一些基本的研究方法和知識(shí)點(diǎn)通常貫穿于各章節(jié)內(nèi)容中，在授課過(guò)程中將這些方法總結(jié)、歸納融會(huì)貫通形成講授體系，幫助學(xué)生找到這些章節(jié)的內(nèi)在聯(lián)系，建立完整的理論體系，從而更好地掌握機(jī)械原理的基本的研究思路和方法。

例如貫穿機(jī)械原理課程始終的“反轉(zhuǎn)法”，在平面連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中，無(wú)論是剛體導(dǎo)引機(jī)構(gòu)還是函數(shù)生成機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，都可以采用“機(jī)構(gòu)倒置的方法”來(lái)設(shè)計(jì)，即通過(guò)選取不同的構(gòu)件為“機(jī)架”，把問(wèn)題轉(zhuǎn)化為求解“機(jī)架”的固定鉸鏈點(diǎn)進(jìn)行解決。又如在凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)中，通過(guò)給整個(gè)機(jī)構(gòu)加上一個(gè)與凸輪角速度大小相等，方向相反的公共角速度，將凸輪反轉(zhuǎn)固定，假想為“機(jī)架”，然后按照從動(dòng)件與凸輪的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系求出凸輪輪廓曲線。而在推導(dǎo)周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)比時(shí)，也是通過(guò)給整個(gè)機(jī)構(gòu)加上一個(gè)與行星架角速度大小相等，方向相反的公共角速度，將行星架反轉(zhuǎn)固定為“機(jī)架”，把周轉(zhuǎn)輪系轉(zhuǎn)化為定軸輪系進(jìn)行求解。[2]上述的轉(zhuǎn)換機(jī)架法、運(yùn)動(dòng)倒置法從根本原理講是一致的，都是相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理在機(jī)構(gòu)分析與綜合中的應(yīng)用。在學(xué)生第一次碰到這個(gè)概念時(shí)，就將這個(gè)原理講透徹，以后在應(yīng)用“反轉(zhuǎn)法”時(shí)又適當(dāng)重復(fù)，以加深學(xué)生對(duì)這一方法的理解應(yīng)用。

又例如在機(jī)械原理中壓力角的概念，壓力角的本質(zhì)是從動(dòng)件所受的力和受力點(diǎn)速度方向的夾角，在連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)和齒輪機(jī)構(gòu)中均是機(jī)構(gòu)傳力性能的一個(gè)重要指標(biāo)，[3]在每一章講到壓力角時(shí)，應(yīng)把連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)和齒輪機(jī)構(gòu)中的定義聯(lián)系起來(lái)講，比較它們的共性和表述的不同，從而加深學(xué)生的理解。

此外還有機(jī)械原理課程中常用到的“當(dāng)量分析法”以及運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力分析中的“矢量多邊形”方法等等[4]。在講解相關(guān)的內(nèi)容時(shí)，用共性知識(shí)將不同的內(nèi)容貫穿起來(lái)，使學(xué)生觸類旁通，逐漸理清思路，加深理解。

2 課程內(nèi)容之間的聯(lián)系性

機(jī)械原理與前驅(qū)課程如理論力學(xué)等的內(nèi)容關(guān)系密切，前驅(qū)課程的思維方法對(duì)機(jī)械原理課程也很有幫助，授課時(shí)把前驅(qū)課程中所學(xué)過(guò)的理論與機(jī)械原理要講述的問(wèn)題和內(nèi)容聯(lián)系起來(lái)，有助于引導(dǎo)學(xué)生積極思考。例如在平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析一章中，采用矢量方程圖解法進(jìn)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析時(shí)，所采用的基本原理是理論力學(xué)中的剛體平面運(yùn)動(dòng)和點(diǎn)的復(fù)合運(yùn)動(dòng)原理；而在平面機(jī)構(gòu)力分析一章中，確定運(yùn)動(dòng)副中的摩擦和反力，采用的是理論力學(xué)中的機(jī)構(gòu)靜力學(xué)模型，等等。[5]在這部分內(nèi)容學(xué)習(xí)時(shí)，學(xué)生往往對(duì)“矢量方程圖解法”感到困惑，可以在授課之前，布置學(xué)生將理論力學(xué)的相關(guān)內(nèi)容復(fù)習(xí)一下，課上再分別幫助學(xué)生復(fù)習(xí)一下，加深學(xué)生對(duì)于這部分知識(shí)的理解，從而更好地開展機(jī)械原理部分的學(xué)習(xí)。

此外，機(jī)械原理也是后續(xù)課程機(jī)械設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。例如，機(jī)構(gòu)力分析確定的運(yùn)動(dòng)副中的反力，是機(jī)械設(shè)計(jì)中構(gòu)件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的依據(jù)，也是確定軸承強(qiáng)度、剛度的理論依據(jù)。再如機(jī)械設(shè)計(jì)課程中關(guān)于蝸桿蝸輪和螺旋傳動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí)提及自鎖概念也和機(jī)械原理課程中的摩擦密切相關(guān)。另外，機(jī)械原理課程中介紹的關(guān)于斜齒輪、錐齒輪等的當(dāng)量齒輪也是后續(xù)齒輪強(qiáng)度設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)依據(jù)。[6]在授課時(shí)，將這些聯(lián)系與應(yīng)用總結(jié)、展示給學(xué)生，使學(xué)生了解各門課程之間的聯(lián)系，在應(yīng)用機(jī)械原理課程所學(xué)知識(shí)時(shí)注意融會(huì)貫通，培養(yǎng)自己運(yùn)用所學(xué)的基本理論和方法去發(fā)現(xiàn)、分析和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。

3 基于項(xiàng)目實(shí)踐的教學(xué)

普通高等學(xué)校機(jī)械類各專業(yè)的《機(jī)械原理》課程，內(nèi)容通常包括三部分：機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)和機(jī)器動(dòng)力學(xué)，從課程間的關(guān)系來(lái)看，《機(jī)械原理》課程是以《理論力學(xué)》為基礎(chǔ)的。而在《機(jī)械原理》的教學(xué)中，也較易出現(xiàn)工科教學(xué)理科化的現(xiàn)象，傳統(tǒng)的機(jī)械原理教學(xué)方法容易導(dǎo)致知識(shí)僵化，很多同學(xué)在學(xué)習(xí)之后不知道這個(gè)知識(shí)點(diǎn)在何種情況下使用。為了提高基礎(chǔ)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的可應(yīng)用性，同時(shí)為了激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的興趣，在課程理論教學(xué)的基礎(chǔ)上增加項(xiàng)目教學(xué)內(nèi)容，是提高課程教學(xué)質(zhì)量的有效途徑。項(xiàng)目教學(xué)是通過(guò)完成一個(gè)整體的項(xiàng)目而實(shí)施的教學(xué)活動(dòng)，它可以是圍繞一個(gè)大項(xiàng)目，展開一個(gè)個(gè)小項(xiàng)目，而每個(gè)小項(xiàng)目都是大項(xiàng)目中一個(gè)個(gè)內(nèi)容的分解，最后在小項(xiàng)目都完成的情況下，保證大項(xiàng)目目標(biāo)的完成。項(xiàng)目教學(xué)可以充分發(fā)掘?qū)W生的創(chuàng)造潛能，提高學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的綜合能力。

在機(jī)械原理授課過(guò)程中，以某一項(xiàng)目為主線精心設(shè)計(jì)教學(xué)，項(xiàng)目選擇時(shí)應(yīng)當(dāng)盡量涵蓋課程中涉及的多種典型機(jī)構(gòu)和知識(shí)點(diǎn)，從而有利于學(xué)生通過(guò)運(yùn)用所學(xué)知識(shí)完成學(xué)習(xí)內(nèi)容。[7]授課伊始即將設(shè)計(jì)任務(wù)布置下去。通過(guò)教師對(duì)教學(xué)內(nèi)容的分析，先將教學(xué)任務(wù)進(jìn)行分解，把要講授的知識(shí)蘊(yùn)含于學(xué)生所需完成的任務(wù)之中，讓學(xué)生通過(guò)項(xiàng)目設(shè)計(jì)從而掌握所學(xué)知識(shí)。這樣，學(xué)生在學(xué)習(xí)完機(jī)械原理這門課程后，也完成了一個(gè)大的項(xiàng)目，在學(xué)習(xí)的過(guò)程中將各知識(shí)點(diǎn)聯(lián)系在一起，形成了一個(gè)較完整的知識(shí)體系。

教師在授課過(guò)程中，也可引入一個(gè)項(xiàng)目案例進(jìn)行講解。例如：在機(jī)械原理的學(xué)習(xí)過(guò)程中，可選擇內(nèi)燃機(jī)作為主項(xiàng)目，內(nèi)燃機(jī)中囊括了機(jī)械原理常用的三大機(jī)構(gòu)：連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)和齒輪機(jī)構(gòu)，所以該項(xiàng)目又可細(xì)分為連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)和齒輪機(jī)構(gòu)等多個(gè)子項(xiàng)目。在講解平面機(jī)構(gòu)的動(dòng)力分析時(shí)，可以內(nèi)燃機(jī)中的曲柄連桿機(jī)構(gòu)的受力分析和配氣機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)分析為案例，在講解機(jī)械的平衡時(shí)，可以單缸和多缸內(nèi)燃機(jī)的曲軸的平衡為案例，等等。這樣，通過(guò)一個(gè)實(shí)際的項(xiàng)目案例，幫助學(xué)生掌握了基礎(chǔ)知識(shí)和技能，還可以通過(guò)案例舉一反三，拓展知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和知識(shí)應(yīng)用的能力。

此外，授課教師在課程講解時(shí)要緊扣實(shí)例，例如：在講解連桿機(jī)構(gòu)時(shí)，可結(jié)合日常生活中的雨傘，餐桌椅的折合裝置，汽車上的雨刮器和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、車門啟閉機(jī)構(gòu)、風(fēng)扇搖頭裝置等進(jìn)行講解，講解齒輪系的時(shí)候，可結(jié)合鐘表講解時(shí)針、分針、秒針的設(shè)計(jì)原理，還可介紹汽車變速器的工作過(guò)程等等，這些案例貼近生活，學(xué)生容易接受和理解，也能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲。

4 兩種教學(xué)模式的交互

目前的機(jī)械原理課程授課形式大部分還停留在教師灌輸、學(xué)生被動(dòng)接受的模式，提不起學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和動(dòng)力，而且在提倡素質(zhì)教育的形勢(shì)下，機(jī)械原理的課時(shí)不斷被壓縮，這些都對(duì)基于課堂的傳統(tǒng)教學(xué)模式提出了挑戰(zhàn)。國(guó)家精品開放課程共享系統(tǒng)中心網(wǎng)站（即愛課程網(wǎng)）將在線課堂與面對(duì)面教學(xué)模式相結(jié)合，把學(xué)習(xí)效率低下的教師單向灌輸?shù)膫鬏斨R(shí)方式轉(zhuǎn)變?yōu)榧ぐl(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的教學(xué)模式，對(duì)提高機(jī)械原理教學(xué)質(zhì)量，深化課程改革起到了積極的促進(jìn)作用。

國(guó)家精品開放課程共享系統(tǒng)中心網(wǎng)站具有友好的用戶界面，為師生用戶提供了較完整的學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)。任課教師可通過(guò)在線咨詢、QQ群、個(gè)人郵箱等將教學(xué)信息及時(shí)、準(zhǔn)確地傳達(dá)給學(xué)生，包括課前要求學(xué)生觀看視頻和相應(yīng)知識(shí)點(diǎn)預(yù)習(xí)，布置一些簡(jiǎn)單練習(xí)，課后布置學(xué)生完成在學(xué)習(xí)平臺(tái)上每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)配備的對(duì)應(yīng)在線的自測(cè)題和離線作業(yè)，另外，學(xué)生在觀看視頻、完成練習(xí)時(shí)如果遇到問(wèn)題，可以在系統(tǒng)中實(shí)時(shí)咨詢老師或與同學(xué)進(jìn)行討論。[8]利用在線教學(xué)中靈活組合的豐富的功能模塊，將課堂深度教學(xué)與在線自主學(xué)習(xí)結(jié)合。一方面，學(xué)生的學(xué)習(xí)不再局限于有限的課堂教學(xué)時(shí)間，可自由支配學(xué)習(xí)時(shí)間，完成基礎(chǔ)內(nèi)容的自學(xué)和自測(cè)；另一方面，與傳統(tǒng)的教學(xué)模式相比，完成一個(gè)知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)，學(xué)生要付出更多的自主學(xué)習(xí)的時(shí)間。在線教育使學(xué)生成為教學(xué)過(guò)程的參與者，使學(xué)生從被動(dòng)接受變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)。

部分學(xué)生缺乏較強(qiáng)的自我約束能力，常常會(huì)在網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)中出現(xiàn)拖延癥。為了促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，規(guī)定學(xué)生需要完成一系列學(xué)習(xí)活動(dòng)，才可獲得相應(yīng)的學(xué)分，比如，學(xué)生需要在截至?xí)r間之前完成系統(tǒng)中相關(guān)的預(yù)習(xí)、自測(cè)和練習(xí)，及時(shí)提交，否則當(dāng)次練習(xí)為0分，累計(jì)一定次數(shù)，則無(wú)法取得本課程的學(xué)分，同時(shí)系統(tǒng)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄。

作為任課教師，在機(jī)械原理共享課程建設(shè)時(shí)，首先要保證教學(xué)資源的完整性，教學(xué)資源應(yīng)包括教學(xué)錄像、PPT講義，課程教案、備課筆記、教學(xué)設(shè)計(jì)及知識(shí)點(diǎn)匯總、思考題、作業(yè)參考答案、題庫(kù)或卷庫(kù)、學(xué)科前沿研究的熱點(diǎn)等。其次是教學(xué)資源的豐富性，豐富性是指盡可能增加不同種類的教學(xué)資源，不僅有文本資源、圖片和動(dòng)畫、還有視頻資源等，豐富的教學(xué)資源有助于開闊學(xué)生視野，激發(fā)學(xué)習(xí)的熱情和興趣。

現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)對(duì)創(chuàng)造型人才的需求與日俱增，機(jī)械原理課程在培養(yǎng)創(chuàng)造型人才的過(guò)程中起著不可或缺的重要作用。提高機(jī)械原理課程教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵是激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)學(xué)習(xí)的能力。教師的教學(xué)應(yīng)當(dāng)重視培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維以及知識(shí)應(yīng)用的能力，調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，使教與學(xué)融為一體。從多年的教學(xué)實(shí)踐中，筆者體會(huì)到教師一定要深入理解教學(xué)內(nèi)容，提煉出教材的共性知識(shí)，重視課程之間的聯(lián)系性，同時(shí)授課時(shí)要緊密聯(lián)系實(shí)際案例，科學(xué)地混合運(yùn)用不同的教學(xué)媒介，多方面、多渠道地激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的熱情，真正做到有的放矢，從而提高機(jī)械原理的教學(xué)質(zhì)量。

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第9篇：機(jī)械原理中構(gòu)件的定義范文

關(guān)鍵詞： 成本；教學(xué)機(jī)器人；步進(jìn)電機(jī)；單片機(jī)

中圖分類號(hào)：TP242.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2014）01-0185-02

0 引言

機(jī)器人是最典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品之一。在工業(yè)、國(guó)防、空間探索、醫(yī)療等領(lǐng)域有著越來(lái)越多的應(yīng)用，代表著一個(gè)國(guó)家科技發(fā)展的水平。機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、電路設(shè)計(jì)及控制程序編制已經(jīng)成為機(jī)械、電氣、電子、控制、計(jì)算機(jī)等專業(yè)大學(xué)生必備的能力。培養(yǎng)大學(xué)生這些方面能力依靠的實(shí)驗(yàn)設(shè)備目前主要是進(jìn)口的大中型工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品。由于該類產(chǎn)品在價(jià)格、體積和維護(hù)方面存在的問(wèn)題，購(gòu)置和使用成本比較高，只能用于一些演示性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生缺少動(dòng)手實(shí)踐的條件。本文研制的基于單片機(jī)控制的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的小型教學(xué)機(jī)器人體積小、制造成本低，可以在專業(yè)實(shí)驗(yàn)室大量配置，較好地解決了機(jī)器人實(shí)驗(yàn)教學(xué)的難題。

1 教學(xué)機(jī)器人的整體結(jié)構(gòu)

如圖1所示為基于單片機(jī)控制的教學(xué)機(jī)器人整體結(jié)構(gòu)圖。不包括手爪自由度該機(jī)器人共有四個(gè)自由度，分別為腰轉(zhuǎn)自由度、下臂俯仰自由度、上臂俯仰自由度和手腕旋轉(zhuǎn)自由度。為了提高驅(qū)動(dòng)力矩和減少獨(dú)立配置減速機(jī)構(gòu)帶來(lái)的成本負(fù)擔(dān)，各自由度都采用自帶減速器的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。手爪采用微型步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲杠螺母機(jī)構(gòu)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。

2 面向成本的設(shè)計(jì)

2.1 面向成本的機(jī)構(gòu)部分設(shè)計(jì) 機(jī)器人的結(jié)構(gòu)件有三個(gè)來(lái)源：①采用光敏樹脂三維打印快速成型工藝制造的復(fù)雜結(jié)構(gòu)件；②采用激光切割加工制造的不銹鋼板件或硬質(zhì)鋁合金板件；③采用鋁合金型材及其專用聯(lián)結(jié)件制造的底座和支撐件。

如圖2所示是采用快速成型工藝加工的機(jī)器人下臂及對(duì)該機(jī)器人下臂進(jìn)行的應(yīng)力分析，分析結(jié)果表明該結(jié)構(gòu)在中空結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)下仍能承受額定負(fù)載。采用光敏樹脂三維打印快速成型工藝制造的復(fù)雜結(jié)構(gòu)件，工件材料密度為1.3g/cm3，拉伸強(qiáng)度為63MPa[1]，沖擊強(qiáng)度為58KJ/m2，邵氏硬度為92度，彈性模量為3000MPa。泊松比為0.3。因?yàn)樗哂辛己玫臋C(jī)械性能、較低的密度和對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的工藝適應(yīng)性，成為機(jī)器人復(fù)雜結(jié)構(gòu)件制造工藝的優(yōu)選。

如圖3所示為采用鋁合金型材及專用聯(lián)結(jié)件聯(lián)結(jié)的機(jī)器人底座。這種方式無(wú)需復(fù)雜加工，聯(lián)結(jié)可靠、拆裝方便、價(jià)格低廉，已經(jīng)廣泛用于小載荷設(shè)備的機(jī)架結(jié)構(gòu)。

2.2 面向成本的控制部分設(shè)計(jì) 因?yàn)槟壳案咝５膯纹瑱C(jī)教學(xué)還是以51系列單片機(jī)為主，所以本機(jī)器人的控制系統(tǒng)采用了STC89C52單片機(jī)。驅(qū)動(dòng)電路采用了適應(yīng)較大功率步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的TB6560AHQ驅(qū)動(dòng)芯片。該芯片可承受峰值40V的驅(qū)動(dòng)電壓、峰值3.5A的電流，為電機(jī)在大力矩、高轉(zhuǎn)速下持續(xù)運(yùn)行提供了技術(shù)保障。該芯片可驅(qū)動(dòng)42系列、57系列和部分86系列兩相步進(jìn)電機(jī)。考慮到各機(jī)器人關(guān)節(jié)負(fù)載的區(qū)別，本文設(shè)計(jì)的機(jī)器人的下臂俯仰關(guān)節(jié)采用86系列的兩相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，上臂俯仰和腰轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)采用57系列兩相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，手腕旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)采用的是42系列步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。如圖4所示為驅(qū)動(dòng)一個(gè)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的TB6560AHQ驅(qū)動(dòng)芯片的主電路。

在圖4中，M0和PROTECT引腳分別為工作狀態(tài)和過(guò)電流保護(hù)指示引腳[2]。通過(guò)引腳NFA和NFB定義步進(jìn)電機(jī)的兩相最大驅(qū)動(dòng)電流。STC89C52單片機(jī)的脈沖信號(hào)、方向控制信號(hào)和使能信號(hào)通過(guò)光耦隔離連接到芯片的CLK、CW/CCW和ENABLE三個(gè)引腳。

3 結(jié)束語(yǔ)

應(yīng)用型高等院校機(jī)械電子類專業(yè)的培養(yǎng)有賴于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的強(qiáng)化。為了解決機(jī)器人教學(xué)中外購(gòu)機(jī)器人成本高，底層開放性不足，不能完全滿足本科生動(dòng)手實(shí)踐要求的問(wèn)題，陸續(xù)研制了基于舵機(jī)的關(guān)節(jié)型教學(xué)機(jī)器人[3]和本文所述面向成本的基于步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的教學(xué)機(jī)器人。由于體積小、成本低，在實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中大量使用，獲得了良好的教學(xué)效果。

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