機(jī)械結(jié)構(gòu)論文范文
時(shí)間:2023-04-04 07:55:12
導(dǎo)語:如何才能寫好一篇機(jī)械結(jié)構(gòu)論文,這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn),歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文,供你借鑒。
篇1
德國(guó)人發(fā)明的這一種變?cè)?,是目前世界上最為科學(xué)易懂的變?cè)椒?,它能夠衍生出許多不同的方法,具有很大的可塑性。這種方法的內(nèi)涵主要有兩部分:它變化內(nèi)容多樣,包括材料、數(shù)量、位置、尺寸、形狀、連接、工藝七個(gè)方面;另一部分是上述七個(gè)方面的具體運(yùn)用,運(yùn)用的前提條件是機(jī)械基本結(jié)構(gòu),這些元素在其基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行一定的變化,這樣就有不同的形式,新的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案就創(chuàng)造出來了,這樣就達(dá)到了優(yōu)化設(shè)計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)的目的。接下來筆者將會(huì)重點(diǎn)介紹七種創(chuàng)新方案在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的具體運(yùn)用,其最終目的還是滿足整個(gè)機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)的要求,這也是目前機(jī)械工作者普遍使用的方案。
1.1材料變?cè)?/p>
現(xiàn)實(shí)生活中很多種材料都可以用來設(shè)計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu),不一樣的材料要求的加工方法和手段不一樣、適用的結(jié)構(gòu)類別不一樣、零件需要的大小也不一樣。材料的變?cè)梢宰兓霾灰粯拥慕Y(jié)構(gòu)模式。比如說:在進(jìn)行鋼材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中,零件的截面面積越大,材料結(jié)構(gòu)強(qiáng)度就越大、越硬;在鐵材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,為了使結(jié)構(gòu)變強(qiáng)變硬,人們通常使用加強(qiáng)筋和隔板的方法;在塑料材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,塑料件的筋板和壁厚應(yīng)該無差而別且對(duì)稱均勻。
1.2數(shù)量變?cè)?/p>
在產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)當(dāng)中主要包括以下幾個(gè)方面,即零件以及輪廓面、線和加工、工作面共同構(gòu)成了產(chǎn)品本身,如果想要將機(jī)械的結(jié)構(gòu)目的進(jìn)行改變,那么就可以通過調(diào)節(jié)上述結(jié)構(gòu)元素而實(shí)現(xiàn)。就好比在鑄件的過程中,是希望越簡(jiǎn)單便捷越好的。能夠節(jié)省一些不必要的零件配置,又能在安裝的時(shí)候方便人們的使用,這在無形中就提高了工作效率,比如安裝一個(gè)螺絲釘?shù)臅r(shí)候,如果按照螺釘和墊圈以及彈簧墊圈才能結(jié)合在一起的模式去安裝,那么就需要最少三個(gè)步驟,但是如果把它們?cè)O(shè)計(jì)為一體的話,就可以大量地節(jié)省安裝的時(shí)間,提高了效率。
1.3位置變?cè)?/p>
在實(shí)際操作過程中,產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的元素之間的位置是可以進(jìn)行調(diào)換的,這樣可以無形中使結(jié)構(gòu)本身的設(shè)計(jì)更加完善。比如,零件的焊縫位置應(yīng)該對(duì)應(yīng)中性軸或者至少需要靠近中性軸,這樣便于將收縮力減少或者能夠避免產(chǎn)品的變形。除此之外,零件的擺放問題也十分重要,如果雜亂無章則會(huì)大大阻礙操作速度。
1.4尺寸變?cè)?/p>
零件的尺寸必須符合使用的標(biāo)準(zhǔn)才行,必須在各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)合格之后才可以進(jìn)行操作,比如:在冷沖壓彎這一工藝中,就需要零件按照既定的需求進(jìn)行彎曲,如果零件在加工的過程中,實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)的彎度,那么就算是一個(gè)成品,不需要再度進(jìn)行加工。如果不符合產(chǎn)品的需求那么還需要進(jìn)一步的加工整形來達(dá)到產(chǎn)品的要求。
1.5形狀變?cè)?/p>
機(jī)械整體的結(jié)構(gòu)目的可以通過調(diào)整零件的形狀或者改變其規(guī)格的大小而實(shí)現(xiàn)。比如在彈簧的生產(chǎn)過程中需要考慮多個(gè)問題,首先是彈簧的大小及其相對(duì)的螺絲墊圈的規(guī)格,能否讓彈簧和使用的螺旋面以及被需要壓緊的零件相吻合,就需要設(shè)計(jì)出不同規(guī)則的產(chǎn)品,無論零件的形狀面如何都需要相匹配的彈簧來配合才行,如果零件之間的距離過大,或者不能夠?qū)毫τ行诤?,那么零件在安裝過后就不算是合格,如果這一類零件銷售在市場(chǎng)中,很可能造成一系列事故,那么為了防止拉簧因?yàn)檫@些問題而失去使用效率,就勢(shì)必要將彈簧的設(shè)計(jì)空間放大,并且實(shí)現(xiàn)它的自身獨(dú)特性,即使它在單獨(dú)使用的過程中也可以實(shí)現(xiàn)跟其他零件的配合。
1.6分析連接變?cè)?/p>
一是聯(lián)接方法,主要的模式有焊接、膠結(jié)以及螺紋聯(lián)接等方式。二是聯(lián)接的方式,根據(jù)結(jié)構(gòu)類型的不同而不同,因此為了豐富聯(lián)接方式以及尋找到最為契合的聯(lián)接方式,各個(gè)聯(lián)接的結(jié)構(gòu)以及聯(lián)接的方式都可以進(jìn)行相對(duì)應(yīng)的合理調(diào)整。比如:針對(duì)一些需要拆卸的零件,如果在聯(lián)接的方式上不能選擇好,那么就會(huì)在聯(lián)接和拆卸方面造成一定的困難,此類的零件需要便捷的拆卸模式,比如日常生活中所購(gòu)買的一些產(chǎn)品,像是隨聲聽的后蓋,就可以任意拆卸下來安裝電池來維持繼續(xù)使用,這樣的結(jié)構(gòu)也方便用戶使用,從未為其提供便捷的操作模式。
1.7分析工藝變?cè)?/p>
零件在產(chǎn)生之前,往往會(huì)有其自己的設(shè)計(jì)圖紙,而設(shè)計(jì)圖紙上面的結(jié)構(gòu)內(nèi)容直接決定了產(chǎn)品屬于何種工藝級(jí)別的零件,因?yàn)槊恳粋€(gè)設(shè)備的零件都不是完全相同的,所以零件的設(shè)計(jì)以及成本也千差萬別,如果設(shè)計(jì)工藝在產(chǎn)品出產(chǎn)之前沒有得到完善,那么勢(shì)必會(huì)影響到零件自身的質(zhì)量,一旦零件沒有合乎要求,那么產(chǎn)品的整體結(jié)構(gòu)就會(huì)受到一定的影響。因此在零件鑄造之前對(duì)于零件圖紙的研究必須給予深度的重視,現(xiàn)在的加工技藝正呈現(xiàn)著不斷創(chuàng)新和完善的趨勢(shì),但是問題也就隨之而來,這些加工工藝雖然具有創(chuàng)新性,但是還不夠成熟,并非達(dá)到了理想中的需求,因此還需要進(jìn)一步的對(duì)此加大研究的力度。
2機(jī)械結(jié)構(gòu)創(chuàng)新的嘗試及優(yōu)化測(cè)評(píng)
2.1機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新嘗試
防腐劑在石油以及一些石化設(shè)備中具有十分重要的作用,下文以其為例,闡述變?cè)ㄔ谄渲兄匾淖饔?。石油和石化設(shè)備必須進(jìn)行防腐蝕性的設(shè)計(jì),這樣一來,在設(shè)計(jì)的最初就應(yīng)該考慮到防腐蝕性的大小和影響因素,從而采取必要的保護(hù)和防治措施,主要有以下幾個(gè)方面。首先,在總體的設(shè)計(jì)上面,對(duì)停車間給予了嚴(yán)格的要求,不能堆放雜亂,不能潮濕,不能含有其他不利于防腐的物質(zhì)存在。其次,設(shè)備的使用年限與設(shè)備本身一些極為細(xì)小的間隙區(qū)有著十分重大的聯(lián)系,這些縫隙極有可能在人眼看不到的地方發(fā)生腐蝕問題,或者這些縫隙人是無法憑借手工去進(jìn)行操作控制的,就像是一些產(chǎn)品的焊接點(diǎn),這些產(chǎn)品貌似看起來已經(jīng)不存在腐蝕的可能,但是難免會(huì)有看不到的縫隙存在,應(yīng)該進(jìn)行必要的封存和填補(bǔ),或者干脆將縫隙擴(kuò)大,這樣便于對(duì)其進(jìn)行維修補(bǔ)救和防護(hù)。再次,溫度較高以及質(zhì)量較高的濃度階梯,局部勢(shì)差問題往往在這種情況和產(chǎn)品中產(chǎn)生,一旦發(fā)生了腐蝕則不可控制。此外,每一種金屬都有著自己獨(dú)特的屬性,產(chǎn)品在構(gòu)建的過程中不一定是一種金屬構(gòu)建而成,多半是幾種金屬共同組合而成,但是不同的金屬勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生接觸面的腐蝕,應(yīng)該對(duì)此進(jìn)行絕緣處理。最后,面積越小腐蝕的點(diǎn)也就越小,因此要針對(duì)產(chǎn)品的不同設(shè)計(jì)縮小表面積從而減少腐蝕。
2.2對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)變?cè)獎(jiǎng)?chuàng)新設(shè)計(jì)的優(yōu)化評(píng)測(cè)
機(jī)械結(jié)構(gòu)在完成變?cè)獎(jiǎng)?chuàng)新實(shí)踐之后。要根據(jù)目前的性能以及使用效果進(jìn)行一個(gè)綜合的測(cè)評(píng),首先要進(jìn)行模糊測(cè)評(píng),運(yùn)用理論研究和一些理想化的模型設(shè)計(jì)一種測(cè)評(píng)模式,但是這種測(cè)評(píng)模式并不是實(shí)際操作中的模型,而是通過一定的數(shù)學(xué)模型,根據(jù)先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念和規(guī)劃,對(duì)其進(jìn)行變化創(chuàng)新設(shè)計(jì)的檢測(cè)。在測(cè)試的過程中測(cè)試者憑借自己多年的使用經(jīng)驗(yàn)和研究理念進(jìn)行對(duì)其綜合評(píng)價(jià)的過程,并根據(jù)現(xiàn)有的先進(jìn)思維對(duì)其進(jìn)行構(gòu)建,在測(cè)試的過程中還需要考慮到社會(huì)實(shí)際問題,產(chǎn)品在經(jīng)過變?cè)螅褂梅矫媸欠癜踩?,便捷,可維修性是否達(dá)到了指標(biāo),并且要將邏輯推理的思維運(yùn)用到其中,選擇出使用其整體變?cè)姆桨?,最后針?duì)已經(jīng)選擇好了的方案,進(jìn)行進(jìn)一步地修改和完善,從而作用于產(chǎn)品的機(jī)械結(jié)構(gòu)構(gòu)建當(dāng)中,服務(wù)于產(chǎn)品的整體功能。
3結(jié)束語
篇2
磁鐵是低溫波蕩器產(chǎn)生周期性強(qiáng)磁場(chǎng)的關(guān)鍵部件。鐠鐵硼材料在室溫和低溫下的熱學(xué)特性和力學(xué)特性,是使用數(shù)值模擬方法進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。在中國(guó)科學(xué)院物理所和理化所的幫助下,我們先后測(cè)量了鐠鐵硼在300K到80K之間的熱導(dǎo)率、熱容、熱膨脹系數(shù)。此外,還分別測(cè)量了300K和80K溫度下,鐠鐵硼的抗壓強(qiáng)度、彈性模量和泊松比。
1.1熱學(xué)特性
鐠鐵硼材料在低溫環(huán)境下的熱導(dǎo)率和比熱容是對(duì)磁鐵夾持機(jī)構(gòu)進(jìn)行熱分析的必要參數(shù)。測(cè)量結(jié)果表明,鐠鐵硼樣品熱導(dǎo)率隨著溫度的降低而降低,在80K時(shí),垂直和平行于磁化方向的熱導(dǎo)率較為接近,均約為4W/m•K,該值約為相同溫度下鋁合金的5%左右。由于鐠鐵硼的導(dǎo)熱性較差,因此在設(shè)計(jì)時(shí)需要盡量增大磁鐵的傳熱面積。通常,我們使用熱擴(kuò)散系數(shù)α來衡量材料內(nèi)部溫度變化傳播的速率,即熱擴(kuò)散系數(shù)越大的材料,溫度變化越容易在該材料中傳遞。熱擴(kuò)散系數(shù)的定義式如公式(1)所示:α=k/(ρcp)(1)式中,k為熱導(dǎo)率;ρ為密度;cp為比熱容。鐠鐵硼在80K時(shí)的比熱容約為185J/kg•K,約為室溫下的40%。根據(jù)上述測(cè)量結(jié)果,比較鐠鐵硼和鋁合金6061的熱擴(kuò)散系數(shù),80K時(shí),鐠鐵硼的熱擴(kuò)散系數(shù)約為鋁合金的2%,這意味著鐠鐵硼材料內(nèi)傳遞溫度的速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于鋁合金。因此,在監(jiān)測(cè)磁鐵溫度與熱負(fù)荷關(guān)系時(shí),應(yīng)將溫度探頭布置在比較接近熱負(fù)荷來源的位置。
1.2力學(xué)特性
鐠鐵硼材料隨溫度變化的膨脹曲線。鐠鐵硼在沿平行于取向方向上的收縮量大于垂直于取向方向上的收縮量。由室溫降低到液氮溫度時(shí),單位長(zhǎng)度的鐠鐵硼大約收縮0.8mm。300K和77K溫度下,鐠鐵硼樣品沿垂直于取向方向和平行于取向方向的的彈性模量Y、泊松比v和抗壓強(qiáng)度σbc。
2傳熱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.1磁鐵夾持機(jī)構(gòu)
對(duì)低溫波蕩器而言,磁鐵的夾持機(jī)構(gòu)不僅用于固定磁鐵的位置,還需要通過良好的熱接觸,確保磁鐵能夠被冷卻到設(shè)計(jì)溫度,是傳熱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。磁鐵夾持機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),與磁鐵接觸并進(jìn)行熱交換的結(jié)構(gòu)包括:磁鐵夾持基座、磁鐵壓緊塊、磁極和磁極夾持基座。在設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)盡量增大上述結(jié)構(gòu)與磁鐵的接觸面積,使熱量更多的經(jīng)過夾持機(jī)構(gòu)傳遞至冷卻管道。使用ANSYS軟件模擬工作狀態(tài)下磁鐵的溫度分布以及各個(gè)結(jié)構(gòu)與磁鐵之間的換熱量,分析不同結(jié)構(gòu)對(duì)磁鐵平均溫度的影響。假設(shè)夾持機(jī)構(gòu)的底面為80K定溫,在磁塊頂面熱負(fù)荷為0.35W,此時(shí),鐠鐵硼磁塊的平均溫度約為82K,滿足設(shè)計(jì)要求計(jì)算各個(gè)接觸面的熱流量??梢钥闯?,磁極和磁極夾持基座由于與磁鐵接觸面積最大,其在冷卻磁鐵時(shí)起到的作用最大。因此,在公差設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)確保磁極和磁極夾持機(jī)構(gòu)在低溫條件下與磁鐵良好接觸。由于低溫環(huán)境下,鋁合金的收縮量大于鐠鐵硼,因此在設(shè)計(jì)時(shí)需要確保磁極和磁鐵在室溫條件下接觸良好。此外,需要注意的是,機(jī)械結(jié)構(gòu)在降溫后會(huì)發(fā)生收縮,這使磁塊面臨著可能被破壞的風(fēng)險(xiǎn)。因此,模擬計(jì)算該溫度場(chǎng)下磁鐵的受力情況,確保結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可行性。計(jì)算得到磁塊承受的最大應(yīng)力約為782MPa,該值約為磁塊抗壓強(qiáng)度的70%,不會(huì)對(duì)磁塊造成破壞,滿足使用需求。
2.2冷卻管道
冷卻管道和內(nèi)大梁支撐桿在設(shè)計(jì)時(shí),會(huì)互相影響。一方面,支撐桿引入的熱傳導(dǎo)是熱負(fù)荷的主要來源之一,冷卻管道在設(shè)計(jì)時(shí)需要提供足夠的換熱面積,帶走系統(tǒng)的全部熱負(fù)荷。另一方面,內(nèi)大梁支撐桿需要提供足夠的機(jī)械強(qiáng)度,使得低溫環(huán)境下機(jī)械結(jié)構(gòu)的收縮造成的相位誤差盡可能小。首先,分析熱負(fù)荷對(duì)溫度梯度的影響。設(shè)定支撐桿的安裝位置,通過調(diào)整在該面積上加載的熱流量大小,比較當(dāng)采用單冷卻通道或者雙冷卻通道的方案時(shí),磁鐵陣列的最大溫差。隨著熱流量的增大,采用單冷卻管道的方案時(shí),磁鐵沿束流方向的最大溫差與采用雙冷卻通道方案時(shí)大得多。為避免支撐桿引入的熱負(fù)荷對(duì)磁鐵溫度的影響,雙冷卻通道的方案是使磁鐵陣列溫度均勻度更小的設(shè)計(jì)。然后,選擇冷卻管道的布置方式,比較雙冷卻管道與單冷卻管道方案對(duì)磁場(chǎng)相位誤差的影響。使用ANSYS軟件計(jì)算低溫環(huán)境下內(nèi)大梁的變形量,分析磁間隙的波動(dòng),再使用RADIA程序計(jì)算由于機(jī)械變形造成的相位誤差??紤]液氮的流動(dòng)方向,共存在如下四種設(shè)計(jì)方案:單通道同向、單通道反向、雙通道同向和雙通道反向。磁間隙模擬結(jié)果,雙冷卻通道的方案由于可以減小內(nèi)大梁在束流方向上的溫差,使得磁間隙波動(dòng)量相對(duì)較小。相位誤差計(jì)算結(jié)果,使用雙通道的方案造成的相位誤差約為0.1度,并且可以忽略液氮的流動(dòng)方向?qū)ο辔徽`差的影響,是非常適合低溫波蕩器的液氮管道布置方案。而單冷卻通道的設(shè)計(jì)則最好分別在兩真空內(nèi)大梁內(nèi)采用的相反流動(dòng)方向。綜上所述,低溫波蕩器內(nèi)冷卻管道采用雙冷卻通道同向并聯(lián)的設(shè)計(jì)方案,每根真空內(nèi)大梁中開設(shè)兩條水平排布的冷卻通道,使液氮在單梁上往返流動(dòng)一個(gè)來回。該方案不僅可以獲得更好的冷卻效果,允許使用機(jī)械強(qiáng)度較大的支撐桿,還能有效減小降溫造成的相位誤差。而上下兩真空內(nèi)大梁采用相同的流動(dòng)方向可以在簡(jiǎn)化管道的同時(shí),并不造成相位誤差額外的增大。
3結(jié)論
本文利用測(cè)量得到的鐠鐵硼物性參數(shù),使用數(shù)值模擬的方法,綜合分析低溫波蕩器內(nèi)傳熱結(jié)構(gòu)的熱力耦合場(chǎng),開展對(duì)磁鐵及其夾持機(jī)構(gòu)、冷卻管道和真空內(nèi)大梁支撐桿的分析研究。
(1)磁極和磁極夾持機(jī)構(gòu)是冷卻磁鐵的關(guān)鍵結(jié)構(gòu),在設(shè)計(jì)工況下,磁鐵的平均溫度約為82K。因結(jié)構(gòu)收縮對(duì)磁鐵造成的壓迫在磁鐵的抗壓強(qiáng)度范圍內(nèi),不會(huì)對(duì)磁鐵造成破壞。
篇3
1)要滿足該機(jī)械零件所應(yīng)有的使用要求:首先,其設(shè)計(jì)的結(jié)果應(yīng)能使該機(jī)械零件達(dá)到預(yù)期的使用目的;其次,被設(shè)計(jì)出的機(jī)械零件能夠長(zhǎng)期可靠地運(yùn)行。綜上所述,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所制作的機(jī)械零件應(yīng)該滿足基本的功能、壽命、精確度、穩(wěn)定性等要求。
2)要考慮最大經(jīng)濟(jì)性的原則:經(jīng)濟(jì)性原則是人類生產(chǎn)生活中一成不變的原則,其涉及到產(chǎn)品的諸多細(xì)節(jié)方面,在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、使用的整個(gè)過程中才能綜合體現(xiàn)出經(jīng)濟(jì)性的指標(biāo)。即結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的結(jié)果應(yīng)能使產(chǎn)品滿足制造成本較低、使用高效率、維護(hù)費(fèi)用較低等特性。
3)要考慮到機(jī)械零件的使用者的勞動(dòng)需求:機(jī)械零件的安全性能必須要嚴(yán)格把握,以保證勞動(dòng)者及周邊人員的人身安全;另外,還應(yīng)該盡可能地改善勞動(dòng)者的勞動(dòng)條件,為勞動(dòng)者創(chuàng)造安全輕松、省時(shí)省力的勞動(dòng)環(huán)境;最后,對(duì)于機(jī)械零件的外觀設(shè)計(jì)上也應(yīng)最求一定的美觀要求。
4)要滿足機(jī)械零件其他的環(huán)境、功能等上的特殊要求:如大型的機(jī)械產(chǎn)品應(yīng)設(shè)計(jì)上便于運(yùn)輸?shù)囊?,機(jī)械機(jī)床精度長(zhǎng)期保證和保持的要求等。
2機(jī)械零件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法
設(shè)計(jì)是在正確的基本原理和已有的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上來創(chuàng)造和發(fā)展新事物或者改造舊事物。對(duì)于機(jī)械零件的設(shè)計(jì),也應(yīng)與該概念相合,從知識(shí)上的理論原理到實(shí)踐中的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)都應(yīng)該體現(xiàn)出來,因此,從理論到實(shí)踐的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),可有以下的幾種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)方法:
2.1理論設(shè)計(jì)
理論設(shè)計(jì)是日常生活中已掌握的合乎客觀實(shí)際規(guī)律的理論和實(shí)踐知識(shí)的基礎(chǔ)上,與現(xiàn)代的各種物理力學(xué)理論、機(jī)械與金屬的知識(shí)原理和規(guī)律相結(jié)合,來實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械零件的最理論的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。根據(jù)零件的整體載荷情況、材料性能、零件工作情況和應(yīng)力分布規(guī)律等方面的條件,運(yùn)用理論知識(shí)下的簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)計(jì)算公式來確定該機(jī)械零件的幾何尺寸、設(shè)計(jì)要求等。運(yùn)用數(shù)學(xué)計(jì)算公式初步建立機(jī)械零件的形狀尺寸后,下一步則是進(jìn)行校核計(jì)算。校核計(jì)算是指運(yùn)用理論的校核計(jì)算方法對(duì)計(jì)算出的機(jī)械零件的危險(xiǎn)剖面的安全系數(shù)數(shù)值進(jìn)行比對(duì)校核。該設(shè)計(jì)步驟多應(yīng)用于機(jī)械內(nèi)應(yīng)力分布規(guī)律比較復(fù)雜,但該規(guī)律又能通過材料力學(xué)公式表達(dá)出來的機(jī)械零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。同時(shí),它也適用于在已知零件尺寸的基礎(chǔ)上而又應(yīng)力分布規(guī)律相對(duì)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)情況,如軸和彈簧的設(shè)計(jì)。一些實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富的設(shè)計(jì)工作者為了簡(jiǎn)化計(jì)算過程,常在進(jìn)行機(jī)械零件制造的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),在相關(guān)資料數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上先進(jìn)行粗略估算,直接實(shí)施結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),然后再進(jìn)行校核計(jì)算。理論設(shè)計(jì)是一種比較科學(xué)和現(xiàn)代化的設(shè)計(jì)方法,隨著科技的發(fā)展,該方法正在不斷進(jìn)步和改善,它闡明了機(jī)械零件的材料性能及應(yīng)力分布規(guī)律,是在大量的感性知識(shí)的基礎(chǔ)上總結(jié)出來的一種設(shè)計(jì)規(guī)律,可廣泛適用于絕大部分的機(jī)械零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
2.2經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)
經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)是指根據(jù)設(shè)計(jì)者本人的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),再結(jié)合零件已有的設(shè)計(jì)使用經(jīng)驗(yàn),采用類比的方法來進(jìn)行的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就叫做經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)。在理論設(shè)計(jì)非常困難或者理論欠缺等不適用的情況下,可考慮使用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)的的方法。經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)與理論設(shè)計(jì)相比,雖然沒有足夠多的理論科學(xué)分析作為設(shè)計(jì)的基礎(chǔ),但是根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)本身形成的公式與理論就已具備有一定的科學(xué)參考價(jià)值和理論統(tǒng)計(jì)性,所以經(jīng)得起實(shí)踐過程中的考驗(yàn),具有很大的實(shí)用性的價(jià)值。并且一般來說,理論設(shè)計(jì)和經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)在某種意義上是相輔相成的,可以相互應(yīng)用。經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)適合應(yīng)用于載荷情況不明、無法用理論分析且外形復(fù)雜的機(jī)械零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,多在機(jī)架、變速箱體的設(shè)計(jì)中得到應(yīng)用,也多應(yīng)用在一些價(jià)值不高的機(jī)械零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中。2.3模型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)模型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是指在對(duì)機(jī)械零件作出已有的初步設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,再做整體和局部的非特殊處理,形成一體上的模型,并對(duì)提出的模型進(jìn)行反復(fù)試驗(yàn),結(jié)合實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)加以修正完善。該設(shè)計(jì)方法要能制定出復(fù)雜機(jī)械零件的工作應(yīng)力分布和極限承受能力,相對(duì)于經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)更加合理,更加完善。這也是一種使經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)順利轉(zhuǎn)化為理論設(shè)計(jì)的重要途徑。模型實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方法與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合,能改善理論設(shè)計(jì)指導(dǎo)上的不足,同時(shí)也彌補(bǔ)了經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)中不夠科學(xué)的地方。對(duì)于一些理論知識(shí)不夠完備的大型的、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的機(jī)械零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),模型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)不錯(cuò)的選擇。
3機(jī)械零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要有創(chuàng)新意識(shí)
創(chuàng)新精神是一個(gè)國(guó)家和民族進(jìn)步的前提和不斷源泉,同時(shí),為了與國(guó)際現(xiàn)代化科技的創(chuàng)新發(fā)展理念相接軌,每一個(gè)機(jī)械零件制造的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者都應(yīng)當(dāng)盡力附上自己的創(chuàng)新設(shè)計(jì),以促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展,并能提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益。以上的設(shè)計(jì)方法和原有的理論設(shè)計(jì)步驟上設(shè)計(jì)者都可以做出自我的創(chuàng)新改變。如在進(jìn)行機(jī)械零件內(nèi)部結(jié)構(gòu)分類時(shí)除了按各部分的功能進(jìn)行分類外,還可以根據(jù)不同結(jié)構(gòu)的不同價(jià)值,進(jìn)行成本優(yōu)化,做出結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)再分類。
4結(jié)語
篇4
機(jī)械臂系統(tǒng)是用于教學(xué)的新型設(shè)備。該設(shè)備是北航自動(dòng)控制系在“211”教學(xué)試驗(yàn)建設(shè)項(xiàng)目和北京市高效教育改革試點(diǎn)項(xiàng)目中,為自動(dòng)化專業(yè)教學(xué)試驗(yàn)提供典型的控制系統(tǒng)模型而自制的設(shè)備。機(jī)械臂系統(tǒng)是基于對(duì)橋式吊車系統(tǒng)的改造,添加了一個(gè)下擺,并在兩個(gè)轉(zhuǎn)軸關(guān)節(jié)上又加入了控制電機(jī),形成了具有三個(gè)自由度結(jié)構(gòu)的工業(yè)機(jī)械手臂系統(tǒng)。本次畢設(shè)正是期望完成對(duì)機(jī)械臂系統(tǒng)的控制設(shè)計(jì)仿真和聯(lián)機(jī)調(diào)試實(shí)際系統(tǒng),對(duì)機(jī)械臂的控制方案中的一個(gè)方向——BP控制的研究。
論文中將介紹機(jī)械臂系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)、工作原理、數(shù)學(xué)建模、控制方案和控制軟件的設(shè)計(jì)。文中將詳盡介紹基于拉各朗日方程的系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模,面向狀態(tài)空間的控制方案和面向解耦通道的控制方案,在經(jīng)典PD控制的基礎(chǔ)上加入了現(xiàn)代的神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)控制,并比較了它們之間的差異和結(jié)合以后所取得的改善。
論文中討論的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)BP控制和PD控制在MATLAB里仿真獲得了成功,并同時(shí)討論了兩種方法,都分別得到了結(jié)果。PD控制在實(shí)際系統(tǒng)上進(jìn)行了調(diào)試。
關(guān)鍵詞: 機(jī)械臂,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),BP控制
目錄
第一章 緒論
一 論文的背景與來源 (4)
二 畢設(shè)論文的組織結(jié)構(gòu)和取得的結(jié)果 (5)
第二章 機(jī)械臂系統(tǒng)的介紹
一 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作原理 (6)
二 機(jī)械臂控制方法概述 (9)
第三章 機(jī)械臂的數(shù)學(xué)模型
一 系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型 (12)
二 系統(tǒng)控制要達(dá)到的目標(biāo) (20)
第四章 機(jī)械臂系統(tǒng)的仿真
一 控制系統(tǒng)的仿真概述 (21)
二 機(jī)械臂的PD控制 (23)
三 機(jī)械臂的BP控制 (33)
第五章 機(jī)械臂系統(tǒng)的控制實(shí)驗(yàn)
一 VC的介紹 (56)
二 控制軟件的功能 (57)
三 控制軟件的功能及特點(diǎn) (59)
四 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 (60)
結(jié)束語
參考書目
:18000多字
有中、英文摘要
400元
備注:此文版權(quán)歸本站所有;。
篇5
關(guān)鍵詞:液壓;鑿巖機(jī);設(shè)計(jì)研究;建議
中圖分類號(hào):TD421.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:C
Abstract: The paper analyzes various design and research literature on hydraulic rock drills in China, enumerates major arguments in some related papers, points out the imperative problems, and puts forward academic and policy-related advice on the R&D of the hydraulic rock drills industry in China.
Keywords: hydraulic; rock drill; design & research; opinion
1 我國(guó)液壓鑿巖機(jī)設(shè)計(jì)研究歷史回顧
我國(guó)液壓鑿巖機(jī)的研制起步非常早,距今已近50年。我國(guó)液壓鑿巖機(jī)技術(shù)研究也很早,二十世紀(jì)七十年代,我國(guó)長(zhǎng)沙礦冶研究院等就翻譯了大量國(guó)外液壓鑿巖機(jī)專利和論文,七十年代后期,我國(guó)作者撰寫了大量液壓鑿巖機(jī)的技術(shù)論文,直到現(xiàn)在,關(guān)于液壓鑿巖機(jī)的論文與專利仍然不斷出現(xiàn)在各類期刊與網(wǎng)絡(luò)上。
我國(guó)液壓鑿巖機(jī)設(shè)計(jì)研究方面的論文,有博士論文,碩士論文,學(xué)士論文,有期刊論文,也有網(wǎng)絡(luò)論文,在整個(gè)液壓鑿巖機(jī)技術(shù)論文中,占據(jù)了很大一部分。
估計(jì)有20個(gè)高等學(xué)校(其中包括3所師范大學(xué))和近10個(gè)研究院所的作者發(fā)表過液壓鑿巖機(jī)技術(shù)論文,其中大部分是關(guān)于液壓鑿巖機(jī)設(shè)計(jì)研究方面的論文。專利文獻(xiàn)更是與液壓鑿巖機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有關(guān)。可見,液壓鑿巖機(jī)設(shè)計(jì)研究在我國(guó)并非冷門。
我國(guó)液壓鑿巖機(jī)的技術(shù)論文與設(shè)計(jì)研究論文大量產(chǎn)出。與此形成鮮明對(duì)比,我國(guó)液壓鑿巖機(jī)產(chǎn)品發(fā)展很緩慢,獨(dú)立開發(fā)的產(chǎn)品,很少能在市場(chǎng)站住腳。
2 我國(guó)液壓鑿巖機(jī)文獻(xiàn)的分類
2.1 研究型論文
2.1.1 設(shè)計(jì)計(jì)算型論文
此類論文數(shù)量多。
設(shè)計(jì)計(jì)算型論文包括了仿真計(jì)算,優(yōu)化設(shè)計(jì),活塞間隙優(yōu)化設(shè)計(jì),蓄能器設(shè)計(jì)優(yōu)化,換向閥設(shè)計(jì)優(yōu)化,活塞緩沖設(shè)計(jì),釬尾緩沖設(shè)計(jì),沖擊頻率調(diào)節(jié)方法等等。
博士、碩士、學(xué)士的論文幾乎全部屬于此類。高校與研究院所作者的論文大都屬于此類。此類論文數(shù)量多。
2.1.2 實(shí)驗(yàn)研究型論文
實(shí)驗(yàn)研究型論文包括實(shí)驗(yàn)方法介紹,實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器介紹,實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目介紹,測(cè)試結(jié)果與測(cè)試曲線分析,誤差分析等等。
此類論文中介紹實(shí)驗(yàn)原理與實(shí)驗(yàn)方法的較多。專門介紹液壓鑿巖機(jī)測(cè)試結(jié)果與曲線,并且進(jìn)行分析的論文較少,大多散見于設(shè)計(jì)計(jì)算論文中,作為計(jì)算正確性的證明。
高校與研究院所作者有些論文屬于此類,此類論文數(shù)量不多。
2.1.3 材料熱處理研究型論文
材料熱處理研究型論文包括活塞、釬尾的選材與熱處理,銅套的選材等等。關(guān)于活塞、釬尾的選材與熱處理的論文較多,關(guān)于其他零件的論文數(shù)量少。
2.1.4 加工工藝型論文
加工工藝型論文包括鑿巖機(jī)主要零件的機(jī)加工的設(shè)備,工裝夾具,量具與測(cè)量方法,工序與工藝步驟,怎樣保證尺寸精度與位置精度,等等,大概是技術(shù)保密的原因,此類論文數(shù)量極少。
2.2 綜述型論文
2.2.1 產(chǎn)品品種型號(hào)綜述型論文
產(chǎn)品品種型號(hào)綜述型論文包括當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)外液壓鑿巖機(jī)產(chǎn)品的廠家,系列,型號(hào),主要性能參數(shù)等等。
此類論文數(shù)量較多,但大多是介紹阿特拉斯、山特維克公司的液壓鑿巖機(jī)產(chǎn)品,介紹國(guó)內(nèi)產(chǎn)品的較少。
2.2.2 產(chǎn)品歷史發(fā)展綜述型論文
產(chǎn)品歷史發(fā)展綜述型論文包括介紹國(guó)內(nèi)外液壓鑿巖機(jī)歷史發(fā)展,產(chǎn)品型號(hào)推出的年代,市場(chǎng)情況等等, 此類論文數(shù)量不多,但大多是介紹蒙特貝塔、阿特拉斯、山特維克公司的液壓鑿巖機(jī)產(chǎn)品歷史,介紹國(guó)內(nèi)產(chǎn)品歷史的較少。
2.2.3 產(chǎn)品技術(shù)綜述型論文
產(chǎn)品技術(shù)綜述型論文包括液壓鑿巖機(jī)結(jié)構(gòu)類型,技術(shù)進(jìn)展,等等。此類論文數(shù)量少而且內(nèi)容重復(fù)較多。
2.2.4 產(chǎn)品市場(chǎng)調(diào)研分析指導(dǎo)型論文
產(chǎn)品市場(chǎng)調(diào)研分析指導(dǎo)型論文包括當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)使用的液壓鑿巖機(jī)產(chǎn)品的主要型號(hào),市場(chǎng)保有量,年銷售量與銷售額,備件銷售量與銷售額,市場(chǎng)的細(xì)分,將來市場(chǎng)的趨勢(shì)預(yù)測(cè),市場(chǎng)對(duì)液壓鑿巖機(jī)的性能與技術(shù)要求。
此類論文很重要,對(duì)于國(guó)家的產(chǎn)業(yè)政策和企業(yè)的產(chǎn)品規(guī)劃指導(dǎo)意義很大。
此類論文數(shù)量極少,幾乎沒有,倒是在網(wǎng)絡(luò)上各種市場(chǎng)調(diào)查公司的廣告不少,只提供提綱,具體內(nèi)容要付費(fèi)才能提供。
由于我國(guó)缺乏市場(chǎng)液壓鑿巖機(jī)產(chǎn)品銷售數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),要寫出高可信度的此類論文,必然要花費(fèi)巨大的人力財(cái)力,只靠個(gè)人或一個(gè)單位的力量難以完成,最好有行業(yè)組織與行政力量的參與。
2.3 使用維修型論文
2.3.1 產(chǎn)品使用方法型論文
產(chǎn)品操作方法型論文包括鑿巖機(jī)沖擊壓力,旋轉(zhuǎn)壓力,推進(jìn)壓力的優(yōu)化匹配,鉆頭直徑與旋轉(zhuǎn)速度的匹配,操作方法等等。
此類論文數(shù)量不多,有北京科技大學(xué)高瀾慶教授等的論文“液壓鑿巖機(jī)主要工作參數(shù)對(duì)鑿巖速度影響的試驗(yàn)研究”,有廣東省水利水電第二工程局梁明華論文“液壓鑿巖機(jī)旋轉(zhuǎn)速度與鑿孔直徑的關(guān)系” [1],是鑿巖機(jī)使用實(shí)踐總結(jié),指導(dǎo)意義更大。
2.3.1 產(chǎn)品維修與故障分析型論文
產(chǎn)品維修與故障分析型論文多數(shù)為水電工程局、鐵路隧道工程局的技術(shù)人員所寫。此類論文來源于生產(chǎn)實(shí)踐,言之有物,參考價(jià)值很大,數(shù)量不多,列舉如下:
煤科總院北京建井所黃園月、李耀武、郭孝先“液壓鑿巖機(jī)的故障分析與防治”;
廣東省水利水電第二工程局何雄彬“HDl35A和COPl238ME型液壓鑿巖機(jī)工作原理及常見故障處理” [2];
廣東水電二局股份有限公司李同明“阿特拉斯ROCD7鉆機(jī)使用中易出現(xiàn)的問題與改進(jìn)” [3];
李強(qiáng)“Atlas 1838型鑿巖機(jī)六種常見故障的排除”[4];
張兆欽“COP1238鑿巖機(jī)技術(shù)特點(diǎn)及使用維護(hù)” [5];
田華軍“HL500型液壓鑿巖機(jī)的日常維護(hù)保養(yǎng)” [6]。
2.4 產(chǎn)品介紹型論文
2.4.1 產(chǎn)品性能介紹型論文
產(chǎn)品性能介紹型論文多為介紹阿特拉斯、山特維克公司產(chǎn)品的論文,也有少量介紹國(guó)內(nèi)海卓公司產(chǎn)品,樂清采礦機(jī)械廠的液壓鑿巖機(jī)產(chǎn)品的論文。
2.4.2 市場(chǎng)應(yīng)用報(bào)道型論文
國(guó)外作者關(guān)于液壓鑿巖機(jī)市場(chǎng)應(yīng)用報(bào)道型論文很多,國(guó)內(nèi)此類論文數(shù)量很少,有少量關(guān)于YYT26支腿式液壓鑿巖機(jī)工程案例,使用成本效益分析的報(bào)道。
2.5 專利文獻(xiàn)
最近的十幾年關(guān)于鑿巖機(jī)械的專利有六十多件,大都是液壓鑿巖機(jī)械的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的專利。尚未見到有重大影響,或產(chǎn)生效益的專利。
3 我國(guó)液壓鑿巖機(jī)技術(shù)研究的不足
3.1 鑿巖機(jī)文獻(xiàn)的五多五少現(xiàn)象
通過對(duì)我國(guó)液壓鑿巖機(jī)文獻(xiàn)的分析,我們發(fā)現(xiàn)有五多五少現(xiàn)象。
(1) 設(shè)計(jì)論文多,實(shí)驗(yàn)與工藝論文少;
(2) 研究論文多,使用維修論文少;
(3) 性能介紹型論文多,市場(chǎng)應(yīng)用報(bào)道型論文少;
(4) 歷史發(fā)展綜述論文多,市場(chǎng)調(diào)研分析指導(dǎo)型論文少;
(5) 專利多,影響小。
3.2 缺少學(xué)術(shù)交流討論
我國(guó)大概有20多年沒有開過全國(guó)性液壓鑿巖機(jī)技術(shù)方面的交流會(huì)或研討會(huì)。
我們眾多的論文作者,都是在自說自話,沒有交流,沒有討論,更沒有爭(zhēng)論。論文提出的論點(diǎn),基本沒有人跟進(jìn),進(jìn)行理論與實(shí)踐兩個(gè)方面的證明或證偽,或補(bǔ)充,只是不加評(píng)價(jià)的引用。
我懷疑,很少有人認(rèn)真閱讀這眾多的論文,如果不是博士生,碩士生,大學(xué)生因?yàn)樽霎厴I(yè)論文的需要,閱讀的人就更少了。我國(guó)關(guān)于液壓鑿巖機(jī)論文的影響力實(shí)在有限。
3.3 設(shè)計(jì)理論研究與產(chǎn)品生產(chǎn)脫節(jié)
我國(guó)大概可稱得上液壓鑿巖機(jī)設(shè)計(jì)研究論文數(shù)量大國(guó),但是我國(guó)自行開發(fā)的液壓鑿巖機(jī)產(chǎn)品多數(shù)從市場(chǎng)上消失,現(xiàn)在還能在市場(chǎng)上站住腳,有一定銷售量的產(chǎn)品,多數(shù)為1980年代技術(shù)引進(jìn)的產(chǎn)品。這種情況至少說明我們的設(shè)計(jì)研究和產(chǎn)品生產(chǎn)是脫節(jié)的,或者說明我們的設(shè)計(jì)理論還不成熟,還要不斷改進(jìn)。
4 我國(guó)液壓鑿巖機(jī)設(shè)計(jì)理論的主要論點(diǎn)
4.1 關(guān)于鑿巖機(jī)沖擊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)理論
4.1.1 三段法理論
認(rèn)為活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)一個(gè)周期是由活塞回程加速、回程減速、沖程加速三個(gè)階段組成的。4.1.2 設(shè)計(jì)變量理論
將一個(gè)無量綱數(shù)稱為設(shè)計(jì)變量,這個(gè)無量綱數(shù)可以是:
(1) 沖程時(shí)間與活塞運(yùn)動(dòng)周期之比;
(2) 活塞回程加速度與沖程加速度之比;
(3) 活塞行程與可能最大行程之比;
(4) 活塞后腔受壓面積與前腔受壓面積之比,很明顯,第四個(gè)無量綱數(shù)最直觀,最易檢驗(yàn)。
4.1.3 優(yōu)化設(shè)計(jì)理論
根據(jù)以下5個(gè)設(shè)計(jì)目標(biāo),求得一個(gè)最佳設(shè)計(jì)變量。
(1) 蓄能器容積變化的最大值最小;
(2) 蓄能器隔膜震動(dòng)次數(shù)最小;
(3) 能量利用效率最高;
(4) 沖程時(shí),最大瞬時(shí)流量最??;
(5) 回程時(shí),最大瞬時(shí)流量最小。
4.2 關(guān)于換向閥設(shè)計(jì)理論
4.2.1 換向閥中位正開口理論
換向閥在中位時(shí),換向閥的高壓窗口與低壓窗口都有微小開啟,叫正開口。認(rèn)為正開口有益于沖擊機(jī)構(gòu)性能改善。主張應(yīng)該采用正開口。
4.2.2 換向閥最優(yōu)行程理論
換向閥行程的選取受到閥口通流面積,換向時(shí)間與閥耗油量三重制約,存在一個(gè)優(yōu)化點(diǎn)。
4.3 關(guān)于蓄能器設(shè)計(jì)理論
4.3.1 高壓蓄能器與活塞運(yùn)動(dòng)的最佳耦合理論
蓄能器的蓄油與排油量不僅與蓄能器的容積有關(guān),而且與系統(tǒng)的工作頻率有關(guān),如果蓄能器固有頻率選擇不合適,即使加大蓄能器容積,也不能增大蓄能器的蓄油與排油量。
在蓄能器結(jié)構(gòu)參數(shù)固定,鑿巖機(jī)進(jìn)油壓力確定的情況下,可以改變蓄能器充氣壓力來改變諧振頻率,使得系統(tǒng)處于最佳工作狀態(tài)。
這個(gè)理論是極有理論研究?jī)r(jià)值與學(xué)術(shù)價(jià)值的,是一個(gè)動(dòng)態(tài)的理論,是北京科技大學(xué)首先進(jìn)行研究的,可惜無人跟進(jìn),這方面的論文太少。
4.3.2 蓄能器一次振動(dòng)理論
在活塞運(yùn)動(dòng)一個(gè)周期內(nèi),蓄能器隔膜只有一次振動(dòng)。這個(gè)理論已經(jīng)包含在第4.1.2小節(jié)的優(yōu)化設(shè)計(jì)理論中了,這是一個(gè)靜態(tài)的理論。
4.4 關(guān)于信號(hào)孔位置
4.4.1 活塞回程換向信號(hào)孔位置的計(jì)算
這個(gè)理論是由北京科技大學(xué)與中南大學(xué)提出的,這是極其重要的計(jì)算,缺了這個(gè)計(jì)算公式,無法進(jìn)行鑿巖機(jī)的圖紙?jiān)O(shè)計(jì)。
4.4.2 活塞沖程換向信號(hào)孔位置的確定
這個(gè)理論是由北京科技大學(xué)與中南大學(xué)提出的,這也是極其重要的計(jì)算。既不能換向太早,使得撞擊釬尾時(shí),活塞已經(jīng)被減速,也不能換向太晚,造成活塞二次打擊釬尾。
4.5 釬尾反彈緩沖動(dòng)力計(jì)算
研究這個(gè)理論的有浙江大學(xué)張新等人,廣東工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院劉智等人,中南大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院趙宏強(qiáng)等人,楊國(guó)平等人,難能可貴的是,張新做了實(shí)驗(yàn)研究,有實(shí)驗(yàn)曲線圖。
4.6 其他理論
(1)活塞密封間隙與長(zhǎng)度優(yōu)化理論;
(2) 活塞空打緩沖結(jié)構(gòu)計(jì)算;
(3) 沖擊頻率無級(jí)調(diào)節(jié)自動(dòng)換擋理論。
以上3種理論均有,就不一一論述了。
5 我國(guó)液壓鑿巖機(jī)設(shè)計(jì)研究亟待解決的問題
5.1 換向閥的結(jié)構(gòu)尺寸問題
(1) 換向閥中位負(fù)開口的優(yōu)缺點(diǎn)分析;
(2) 最優(yōu)負(fù)開口量的計(jì)算與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證;
(3) 換向閥最優(yōu)行程理論與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
5.2 活塞與缸體結(jié)構(gòu)尺寸問題
(1) 活塞前后腔面積的確定及優(yōu)化;
(2) 活塞回程換向信號(hào)孔位置的確定;
(3) 最優(yōu)沖程換向信號(hào)孔位置計(jì)算與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
5.3 蓄能器與活塞運(yùn)動(dòng)的最佳耦合理論
研究蓄能器隔膜的動(dòng)態(tài)頻率響應(yīng),蓄能器最佳充氣壓力的計(jì)算。
5.4 釬尾反彈緩沖系統(tǒng)動(dòng)力計(jì)算與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
不但研究緩沖機(jī)構(gòu)本身,進(jìn)行靜力學(xué)計(jì)算,更要研究釬尾反彈緩沖系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng),將緩沖機(jī)構(gòu),釬具與緩沖液壓油路作為一個(gè)系統(tǒng),研究緩沖活塞的頻率響應(yīng),緩沖液壓系統(tǒng)是否能有效吸收釬尾反彈的能量,又是否能迅速將釬頭重新抵緊巖石。
5.5 鑿巖機(jī)反打系統(tǒng)動(dòng)力計(jì)算
既要研究反打機(jī)構(gòu)本身,進(jìn)行靜力學(xué)計(jì)算。更要將反打機(jī)構(gòu)與反打液壓油路作為一個(gè)系統(tǒng),研究反打活塞的位移,運(yùn)動(dòng)速度與沖擊能量。
5.6 零件的氣蝕與腐蝕問題
(1)活塞前后腔氣蝕問題的計(jì)算與解決方法;
(2)鑿巖機(jī)殼體聯(lián)接平面點(diǎn)蝕的原因與預(yù)防。
6 我國(guó)液壓鑿巖機(jī)設(shè)計(jì)研究的學(xué)術(shù)建議
6.1 反求法
對(duì)國(guó)外高端液壓鑿巖機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸的分析,用反求法研究鑿巖機(jī)沖擊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算公式與方法。反求法基本屬于歸納法,反求法需要統(tǒng)計(jì)多臺(tái)高端液壓鑿巖機(jī)的結(jié)構(gòu)尺寸,統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)越多,代數(shù)計(jì)算公式越接近實(shí)際,設(shè)計(jì)指導(dǎo)作用越大。這方面的工作似乎還沒有人去做。
6.2 驗(yàn)證法
將我們國(guó)內(nèi)的設(shè)計(jì)理論,如用最佳設(shè)計(jì)變量理論,換向閥最優(yōu)行程理論,蓄能器設(shè)計(jì)理論,分析國(guó)外高端液壓鑿巖機(jī)的結(jié)構(gòu)尺寸、充氣壓力等參數(shù),檢驗(yàn)是否符合我們的理論。如果大致符合,則驗(yàn)證了我們理論的正確性,如果相差很大,則要尋找原因。
6.3 代數(shù)計(jì)算公式研究
6.3.1 液壓鑿巖機(jī)設(shè)計(jì)研究方法的分類
理論分析與公式計(jì)算,實(shí)驗(yàn)研究,計(jì)算機(jī)數(shù)值仿真是鑿巖機(jī)設(shè)計(jì)研究的三駕馬車。
三段法,最佳設(shè)計(jì)變量等屬于理論分析計(jì)算。
理論分析與公式計(jì)算是鑿巖機(jī)設(shè)計(jì)研究的基礎(chǔ),是實(shí)驗(yàn)研究與數(shù)值計(jì)算的的基礎(chǔ)與指導(dǎo)。
6.3.2 液壓鑿巖機(jī)代數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算公式的建立
公式計(jì)算必須將鑿巖機(jī)的物理(實(shí)際)模型簡(jiǎn)化為力學(xué)模型,再進(jìn)一步簡(jiǎn)化為數(shù)學(xué)模型,再簡(jiǎn)化為代數(shù)公式。簡(jiǎn)化必須是合理的,不能與力學(xué)模型有大的矛盾和沖突。
在不斷的簡(jiǎn)化中,必然有失真,這時(shí)就要用經(jīng)驗(yàn)系數(shù)去校正。這方面我們還有許多工作要做,對(duì)每一結(jié)構(gòu)類型的鑿巖機(jī),都可以研究出一套基本通用的計(jì)算公式。
6.3.3 液壓鑿巖機(jī)代數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算公式的輸入輸出
代數(shù)公式計(jì)算輸入的是沖擊能,沖擊頻率,沖擊末速度,進(jìn)油壓力, 輸出的是活塞質(zhì)量,活塞前后受壓面積,活塞行程,信號(hào)孔位置,閥的結(jié)構(gòu)尺寸,閥行程,開口量,鑿巖機(jī)進(jìn)油流量等等。
6.4 強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)研究
6.4.1 液壓鑿巖機(jī)實(shí)驗(yàn)的分類
在理論分析指導(dǎo)下的實(shí)驗(yàn)研究是必不可少的,我們的力學(xué)模型,數(shù)學(xué)模型是否正確,簡(jiǎn)化是否合理,都需要實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。數(shù)值仿真計(jì)算就更需要實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了。
這里所說的實(shí)驗(yàn)主要是鑿巖機(jī)內(nèi)部機(jī)理實(shí)驗(yàn),也可是型式實(shí)驗(yàn),而不是出廠實(shí)驗(yàn)。
6.4.2 液壓鑿巖機(jī)實(shí)驗(yàn)的規(guī)范
實(shí)驗(yàn)的各種條件,包括樣機(jī),液壓系統(tǒng),測(cè)量方法,儀器儀表,都應(yīng)該是明確的,實(shí)驗(yàn)的結(jié)果應(yīng)該是真實(shí)的,可重復(fù)的,重復(fù)實(shí)驗(yàn)的誤差應(yīng)該進(jìn)行分析。實(shí)驗(yàn)的時(shí)間、地點(diǎn)與參加人應(yīng)該注明。
6.5 數(shù)值計(jì)算研究
6.5.1 數(shù)值計(jì)算的定義
數(shù)值計(jì)算就是虛擬樣機(jī)技術(shù),因此數(shù)學(xué)模型要盡可能逼近力學(xué)模型與物理模型,數(shù)值計(jì)算需要輸入的數(shù)據(jù)很多,需要詳細(xì)的鑿巖機(jī)圖紙數(shù)據(jù),否則不能稱之為虛擬樣機(jī)。
數(shù)值計(jì)算又叫動(dòng)態(tài)仿真,我國(guó)在數(shù)值計(jì)算方面的論文太多了。有基于AMESim的仿真,基于Simulink的動(dòng)態(tài)仿真,基于MATLAB的計(jì)算機(jī)仿真,準(zhǔn)勻加速度法仿真計(jì)算,鍵合圖方法仿真,等等。
6.5.2 液壓鑿巖機(jī)數(shù)值計(jì)算輸入輸出的基本要求
沖擊機(jī)構(gòu)數(shù)值計(jì)算中,進(jìn)油流量必須是輸入值,而壓力是輸出值。
數(shù)值計(jì)算輸出結(jié)果不能僅僅是沖擊能,沖擊頻率等,必須能輸出活塞運(yùn)動(dòng)速度、位移,換向閥的速度、位移,活塞前后腔壓力的曲線。并且能夠描述出液壓油的空化與氣蝕現(xiàn)象。
數(shù)值計(jì)算的結(jié)果曲線應(yīng)該用實(shí)驗(yàn)曲線驗(yàn)證,未經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的仿真計(jì)算是不可信的。
數(shù)值計(jì)算的結(jié)果應(yīng)該是真實(shí)的,不能弄虛作假,其他人也可以重復(fù)運(yùn)行程序。
6.5.3 液壓鑿巖機(jī)數(shù)值計(jì)算程序的基本要求
數(shù)值計(jì)算的程序應(yīng)該模塊化,數(shù)值計(jì)算需要花費(fèi)大量的精力與時(shí)間,不是一個(gè)人短時(shí)間能夠完成的,因此數(shù)值計(jì)算的程序應(yīng)該模塊化,可以由一組人員分工,進(jìn)行編寫。
數(shù)值計(jì)算程序應(yīng)該界面友好,參數(shù)的改變,應(yīng)在界面中進(jìn)行,而不應(yīng)在程序中進(jìn)行。
數(shù)值計(jì)算的模型與程序應(yīng)該是持續(xù)改進(jìn)的,和所有的計(jì)算機(jī)軟件一樣,應(yīng)該有版本號(hào)。液壓鑿巖機(jī)數(shù)值計(jì)算程序應(yīng)該通用工具化,不要搞成專用工具。不能只有作者自己用,換一個(gè)人就不能用。
6.5.3 液壓鑿巖機(jī)數(shù)值計(jì)算程序的難點(diǎn)
虛擬樣機(jī)技術(shù)是一項(xiàng)浩繁的工程,但是并不是遙不可及。內(nèi)燃機(jī)的燃燒過程,牽涉到化學(xué),燃燒學(xué),熱學(xué),力學(xué),都可以做到數(shù)值仿真,并且在發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)中起到重要作用。沖擊機(jī)構(gòu)的數(shù)值仿真也一定能做到,但是這要求有一個(gè)精干的團(tuán)隊(duì)和一個(gè)好的實(shí)驗(yàn)條件。
數(shù)值計(jì)算程序都是針對(duì)某一個(gè)特定的圖紙的,因此通用性較差。不要指望適合于單腔回油的鑿巖機(jī),也能適合非單腔回油的鑿巖機(jī)。也不要指望適合于芯閥結(jié)構(gòu)的鑿巖機(jī),也能適合套閥結(jié)構(gòu)的鑿巖機(jī)。這也是數(shù)值計(jì)算應(yīng)用的一個(gè)難點(diǎn)。我們至少應(yīng)該做到,對(duì)某一相同結(jié)構(gòu)類型的液壓鑿巖機(jī),具有通用性。
7 我國(guó)液壓鑿巖機(jī)設(shè)計(jì)研究的政策建議
7.1 以企業(yè)為主體,產(chǎn)學(xué)研結(jié)合
過去幾十年,我國(guó)液壓鑿巖機(jī)設(shè)計(jì)研究是以高校和研究所為主體的,和企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)聯(lián)系較少。事實(shí)證明,我國(guó)液壓鑿巖機(jī)設(shè)計(jì)研究進(jìn)步不大,只有以有實(shí)力的大企業(yè)為主體,廠學(xué)研結(jié)合,學(xué)校與研究所自己不搞產(chǎn)品生產(chǎn),只為社會(huì)和企業(yè)提供知識(shí)與技術(shù),各自發(fā)揮自己的優(yōu)勢(shì),才是我國(guó)液壓鑿巖機(jī)技術(shù)與產(chǎn)品的發(fā)展道路。
7.2 以行業(yè)協(xié)會(huì)為主體,組織技術(shù)交流
與鑿巖機(jī)的生產(chǎn)、使用有關(guān)的行業(yè)有鑿巖機(jī)械氣動(dòng)工具、煤炭、礦山、鐵路、水電、冶金等等,在1980年代,礦山機(jī)械行業(yè)組織過液壓鑿巖機(jī)技術(shù)交流會(huì), 1990年代初期, 煤炭建井行業(yè)組織過液壓鑿巖機(jī)技術(shù)交流會(huì)。
8 結(jié)語
(1)對(duì)我國(guó)液壓鑿巖機(jī)研究文獻(xiàn)進(jìn)行了分類,5大類,13個(gè)小類;
(2)分析了我國(guó)液壓鑿巖機(jī)技術(shù)研究的不足,3個(gè)方面的不足;
(3)列舉了我國(guó)液壓鑿巖機(jī)設(shè)計(jì)理論的主要觀點(diǎn),6大類,13個(gè)觀點(diǎn);
(4)列舉了我國(guó)液壓鑿巖機(jī)設(shè)計(jì)中亟待解決的5大類共11個(gè)問題;
(5)提出了我國(guó)液壓鑿巖機(jī)設(shè)計(jì)研究的5條學(xué)術(shù)建議;
(6)提出了我國(guó)液壓鑿巖機(jī)設(shè)計(jì)研究的2條政策建議。
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篇6
論文關(guān)鍵詞:畢業(yè)設(shè)計(jì);學(xué)風(fēng)建設(shè);治學(xué)方略
畢業(yè)設(shè)計(jì)是本科教學(xué)中最后一項(xiàng)教學(xué)內(nèi)容,也是最重要的一個(gè)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié),是各教學(xué)環(huán)節(jié)的繼續(xù)深化和檢驗(yàn),其實(shí)踐性和綜合性是其他教學(xué)環(huán)節(jié)所不能替代的。近年來,安徽工程大學(xué)對(duì)人才培養(yǎng)計(jì)劃的實(shí)踐環(huán)節(jié)內(nèi)容進(jìn)行了修訂,立足于提高學(xué)生的動(dòng)手能力,強(qiáng)化了實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。這些措施的實(shí)施對(duì)學(xué)風(fēng)建設(shè)產(chǎn)生了積極影響。機(jī)械專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)要求學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識(shí)和基本技能進(jìn)行系統(tǒng)、全面、綜合的工程設(shè)計(jì)和科學(xué)研究及訓(xùn)練,初步掌握產(chǎn)品開發(fā)、工藝革新、設(shè)備研制的方法和技能。畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)對(duì)提高學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力、強(qiáng)化工程意識(shí)是十分重要的。畢業(yè)設(shè)計(jì)過程要充分體現(xiàn)理論與實(shí)踐相結(jié)合,引導(dǎo)學(xué)生掌握科學(xué)的思維方法,形成優(yōu)良的工作作風(fēng)和協(xié)作精神,為今后的工作和學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。
一、機(jī)械各專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)大綱
機(jī)械各專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)大綱要求大同小異,以下以機(jī)制專業(yè)為例進(jìn)行闡述。
機(jī)制專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)大綱要求達(dá)到以下目標(biāo):
(1)培養(yǎng)綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)理論、基本知識(shí)和基本技能;提高分析解決實(shí)際問題的能力。
(2)接受工程師必須的綜合訓(xùn)練,提高實(shí)際工作能力。這些實(shí)際工作能力包括調(diào)查研究、查閱文獻(xiàn)和收集資料并分析的能力;專業(yè)外文資料閱讀和翻譯的能力;理論分析的能力;制訂設(shè)計(jì)或試驗(yàn)方案的能力;設(shè)計(jì)、計(jì)算和繪圖的能力;實(shí)驗(yàn)、研究能力;計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力;技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析和組織工作能力;總結(jié)提高、撰寫論文和設(shè)計(jì)說明書的能力等等。
(3)檢驗(yàn)學(xué)生綜合素質(zhì)與實(shí)踐能力是學(xué)生畢業(yè)及學(xué)位資格認(rèn)證的重要依據(jù)(16周15個(gè)學(xué)分,占總學(xué)分的7.4%)。
(4)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和團(tuán)隊(duì)精神,樹立良好的學(xué)術(shù)思想和工作作風(fēng)。
二、影響畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)的學(xué)風(fēng)因素
自評(píng)估和更名之后,機(jī)械與汽車工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程管理和要求都上了一個(gè)很高的臺(tái)階,從審題、過程監(jiān)督到評(píng)閱、答辯、成績(jī)?cè)u(píng)定循序漸進(jìn),一人一題的模式讓更多有特長(zhǎng)的學(xué)生得到最大程度的發(fā)揮,也給畢業(yè)后不同去向的學(xué)生提供了寬泛的課題選擇空間,為提前進(jìn)入工作狀態(tài)或進(jìn)一步深造提供了良好的訓(xùn)練平臺(tái)。雖然如此,畢業(yè)設(shè)計(jì)中反映出來的問題也很多,如題目難易程度的合理性、題目的針對(duì)性、遇到問題學(xué)生心氣浮躁、不能踏踏實(shí)實(shí)解決問題而過分依賴網(wǎng)絡(luò)、老師監(jiān)督輔導(dǎo)程度常常不到位、對(duì)提交成果的評(píng)判隨意性大、沒有統(tǒng)一的、相對(duì)明確的標(biāo)準(zhǔn)等等,這些問題表現(xiàn)在學(xué)生,而根源于教學(xué)管理和老師。老師的責(zé)任心決定學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度,老師的治學(xué)水平影響學(xué)生的習(xí)得能力,要把好畢業(yè)設(shè)計(jì)這一關(guān)需要一套完整的治學(xué)方略,才能形成良好的學(xué)習(xí)風(fēng)氣。
在學(xué)校,學(xué)風(fēng)的定義就是學(xué)習(xí)風(fēng)氣,就是學(xué)校師生員工在治學(xué)精神、治學(xué)態(tài)度和治學(xué)方法等方面的風(fēng)格。學(xué)風(fēng)是凝聚在教與學(xué)過程中的精神動(dòng)力,它依不同特點(diǎn)的學(xué)校表現(xiàn)出獨(dú)有的特色和豐富的內(nèi)涵,并通過學(xué)校全體成員的意志與行動(dòng),逐步地形成和固化,成為一種傳統(tǒng)和風(fēng)格。這些傳統(tǒng)和風(fēng)格對(duì)學(xué)生的成長(zhǎng)起著重大的作用,對(duì)學(xué)校的發(fā)展和建設(shè)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。一般意義上來說,影響學(xué)校學(xué)風(fēng)的關(guān)鍵因素是學(xué)生、教師、學(xué)校環(huán)境、家庭和社會(huì)因素,其中學(xué)校環(huán)境、家庭因素和社會(huì)大氣候我們無法左右,所以只能從自身做起,以身試教,做一個(gè)稱職的老師。
畢業(yè)設(shè)計(jì)過程是老師和學(xué)生近距離一對(duì)一授課的過程,教師的工作是如何傳播知識(shí),如何能讓學(xué)生很有效的接受知識(shí)。這個(gè)傳播過程并沒有很深?yuàn)W的理論,但敬業(yè)是首要的,一定的基本技能是必須具備的。對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)的任課老師來說,要達(dá)到畢業(yè)設(shè)計(jì)大綱規(guī)定的目標(biāo),老師必須具備以下基本職業(yè)技能:
(1)具備課題所涉及到的基礎(chǔ)理論、基本知識(shí)和基本技能;具備解決實(shí)際問題的能力。
(2)熟悉交給學(xué)生的課題,掌握課題的難易程度和完成的方法,懂得如何培養(yǎng)學(xué)生調(diào)查研究、查閱文獻(xiàn)和收集資料的能力;督促學(xué)生閱讀和翻譯與課題有關(guān)的外文資料;指導(dǎo)學(xué)生對(duì)課題進(jìn)行理論分析、設(shè)計(jì)和計(jì)算;幫助學(xué)生制訂設(shè)計(jì)或試驗(yàn)方案;強(qiáng)化學(xué)生對(duì)課題進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析的意識(shí);總結(jié)提高、撰寫論文和設(shè)計(jì)說明書的能力等等。
(3)具備良好的學(xué)術(shù)思想和工作作風(fēng),懂得如何培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和團(tuán)隊(duì)精神。
上述要求不僅有專業(yè)知識(shí)方面的,也有做人做事方面的,所以要帶好畢業(yè)設(shè)計(jì),老師只有具備深厚的三基基礎(chǔ)、系統(tǒng)的專業(yè)知識(shí)、時(shí)刻關(guān)注專業(yè)的發(fā)展方向才能很好地引導(dǎo)學(xué)生掌握扎實(shí)的基本功,培養(yǎng)學(xué)生濃厚的專業(yè)興趣,向更高的目標(biāo)努力。不僅在專業(yè)上要堅(jiān)持教中學(xué)、學(xué)中教,不斷進(jìn)取,還要在做人方面為學(xué)生樹立榜樣。孔子曰:“其身正,不令而行;其身不正,雖令不從。”學(xué)生總是把老師看作學(xué)習(xí)、模仿的對(duì)象。葉圣陶先生也曾說:“千教萬教,教人學(xué)真;千學(xué)萬學(xué),學(xué)做真人?!钡菫閹熣卟弧罢妗?,又怎能讓學(xué)生學(xué)“真”?所以老師高尚的人格、整潔的儀表、和藹的態(tài)度、豐富的學(xué)識(shí)、博大的胸懷、率先垂范、做出表率才能保證教書育人的實(shí)效,學(xué)生才會(huì)“親其師,信其道”,進(jìn)而“樂其道”,良好的學(xué)風(fēng)就會(huì)在這種互動(dòng)中形成。
三、畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)過程中的治學(xué)方略
按詞典的解釋,治學(xué)就是研究學(xué)問,方略就是全盤的計(jì)劃和策略,研究如何帶好畢業(yè)設(shè)計(jì),為學(xué)生上好最后一堂課而制訂的計(jì)劃和策略就是畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)過程中的治學(xué)方略。根據(jù)自己的親身經(jīng)歷,結(jié)合安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀,建議對(duì)畢業(yè)實(shí)習(xí)及畢業(yè)設(shè)計(jì)采取一些方略,具體包括兩個(gè)方面。
1.畢業(yè)實(shí)習(xí)
畢業(yè)實(shí)習(xí)作為畢業(yè)設(shè)計(jì)中的一個(gè)環(huán)節(jié),是經(jīng)過很多學(xué)??甲C了的,在各方條件具備的情況下,在一個(gè)理想的實(shí)習(xí)場(chǎng)所經(jīng)過一段時(shí)間的實(shí)習(xí)是非常必要的。畢業(yè)實(shí)習(xí)的主要目的是培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力、培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力。有人說書本上的理論是沒有用的,實(shí)際工作中一點(diǎn)也用不到。事實(shí)情況絕非如此。筆者和企業(yè)打交道20多年,設(shè)計(jì)的產(chǎn)品有發(fā)動(dòng)機(jī)、臥式帶鋸機(jī)、農(nóng)用機(jī)械還有工裝夾具,最后落腳在防腐泵產(chǎn)品的研究中,到目前為止設(shè)計(jì)了幾十個(gè)規(guī)格的產(chǎn)品都在使用中,還有的產(chǎn)品出口國(guó)外,最早的產(chǎn)品在線使用近20年了。這些產(chǎn)品的設(shè)計(jì)沒有哪一個(gè)尺寸不需要計(jì)算,沒有哪一個(gè)結(jié)構(gòu)不需要找理論依據(jù),只有在同類型產(chǎn)品不同規(guī)格系列化或者在仿制別人產(chǎn)品時(shí)才參照成熟產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和尺寸做相應(yīng)的放大、縮小或原樣測(cè)繪,即使如此這也只是一條捷徑,并不是設(shè)計(jì)產(chǎn)品正常的程序,一旦產(chǎn)品有質(zhì)量問題就必須回歸正常的設(shè)計(jì)程序查找原因,正常的設(shè)計(jì)程序必須要用到理論計(jì)算,而課堂上講授的都是各學(xué)科的經(jīng)典都是各種機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)計(jì)算的基礎(chǔ)。書本如何結(jié)合實(shí)際,關(guān)鍵就在如何把實(shí)際工程問題提煉出來,變成作業(yè)里面的已知條件,這不是一個(gè)單純的理論問題或是一個(gè)實(shí)踐問題,而是需要用系統(tǒng)專業(yè)的眼觀觀察實(shí)際的事物,需要在一定理論的基礎(chǔ)上思考總結(jié),最后找出理論公式與實(shí)際問題之間的結(jié)合點(diǎn),把一些影響不大的因素忽略掉,把理論計(jì)算公式的假定條件作為計(jì)算結(jié)果的誤差來源,最后用系數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償,如此就很好地將理論和實(shí)踐結(jié)合起來了。因此要想很好地運(yùn)用理論就必須學(xué)到一定的程度,厚積才能薄發(fā)。同時(shí),也必須具備一定的實(shí)踐知識(shí),才能找出實(shí)際問題的關(guān)鍵點(diǎn),而畢業(yè)實(shí)習(xí)正好是一個(gè)機(jī)會(huì),為學(xué)生增加感性認(rèn)識(shí)提供了平臺(tái),所以畢業(yè)實(shí)習(xí)是非常重要的環(huán)節(jié)。另外,通過畢業(yè)實(shí)習(xí)還能增強(qiáng)學(xué)生適應(yīng)社會(huì)的能力和增強(qiáng)就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力,也能加深了解社會(huì)對(duì)本專業(yè)的需要,培養(yǎng)獨(dú)立進(jìn)行資料收集和解決問題的能力,并開闊眼界及思路,為畢業(yè)設(shè)計(jì)收集資料及醞釀設(shè)計(jì)方案,也為今后的工作積累經(jīng)驗(yàn)。而目前缺少理想的實(shí)習(xí)基地,沒有真正意義上實(shí)施這一過程,其中的原因很多,如果單方面依靠老師尋找實(shí)習(xí)基地,會(huì)涉及到學(xué)生安全問題、經(jīng)費(fèi)問題、企業(yè)的認(rèn)可度等等,目前還有相當(dāng)大的難度,需要學(xué)院和老師各方努力。 2.畢業(yè)設(shè)計(jì)
目前我院還沒有完整的關(guān)于畢業(yè)設(shè)計(jì)課題內(nèi)容的的具體要求和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。筆者結(jié)合其他學(xué)校的經(jīng)驗(yàn),將幾種類型的畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求總結(jié)如下:
(1)機(jī)械制造工藝工裝及設(shè)備設(shè)計(jì)方面的課題。
1)以機(jī)械制造工藝規(guī)程設(shè)計(jì)為主的課題,應(yīng)提交:工藝路線和工藝卡;各工藝卡上必須按要求完整填寫相關(guān)工藝參數(shù),比如機(jī)床、量具和刀具的選擇、切削速度、切削量的規(guī)定等內(nèi)容;必要的工裝圖;畢業(yè)論文按學(xué)校規(guī)定的格式和字?jǐn)?shù)撰寫,其中必須有關(guān)于誤差分析的內(nèi)容。
2)以機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)為主的題目,應(yīng)提交:完整的設(shè)備結(jié)構(gòu)總圖和全部非標(biāo)準(zhǔn)零件圖;畢業(yè)論文按學(xué)校規(guī)定的格式和字?jǐn)?shù)撰寫,其中必須有設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的詳細(xì)計(jì)算過程。
畢業(yè)設(shè)計(jì)中圖紙的要求:圖紙大小在能清楚反映設(shè)備結(jié)構(gòu)的情況下選擇最小的標(biāo)準(zhǔn)圖幅打印,標(biāo)題欄明細(xì)表按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的格式填寫,不可再用課程設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)易標(biāo)題欄和明細(xì)表;總圖上必須標(biāo)注必要的尺寸,技術(shù)要求可根據(jù)情況確定是否需要填寫;設(shè)備上所有非標(biāo)準(zhǔn)零件都必須要畫零件圖(標(biāo)準(zhǔn)件如螺栓、軸承等能在專業(yè)商店購(gòu)買,只要有型號(hào)就行,不需要畫圖),零件圖圖幅和標(biāo)題欄要求同上,零件圖上要合理標(biāo)注尺寸、公差、粗糙度,技術(shù)要求可根據(jù)情況確定是否需要填寫。
(2)模具設(shè)計(jì)方面的課題。
1)沖壓模設(shè)計(jì):應(yīng)是具有三工位以上連續(xù)模,或?qū)⑷N以上簡(jiǎn)單工序進(jìn)行復(fù)合的模具。
2)注塑模具設(shè)計(jì):應(yīng)是含有側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的中等以上復(fù)雜程度模具。
3)模具工作部分尺寸及公差應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)計(jì)算。
4)模具典型零件的選材及熱處理工藝路線分析。
5)設(shè)計(jì)中典型零件應(yīng)編制零件制造工藝規(guī)程卡片(該內(nèi)容可根據(jù)學(xué)生的情況刪減)。
6)應(yīng)用模具CAD軟件設(shè)計(jì)的,應(yīng)該對(duì)模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維剖析,并有模具開合結(jié)構(gòu)圖。
7)必要時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)方案和設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析和環(huán)保分析。
提交結(jié)果包含:有完整的總裝配圖和所有非標(biāo)零件的零件圖。圖紙內(nèi)容和格式要求同(1);一份1萬字以上的設(shè)計(jì)計(jì)算說明書或論文,論文里應(yīng)有不少于3000字的文獻(xiàn)綜述和上面3)、4)、5)部分的內(nèi)容。
(3)仿真、軟件設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)研究類畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求。以仿真為主的課題,必須提交仿真結(jié)果分析報(bào)告;以軟件設(shè)計(jì)為主的課題必須通過程序驗(yàn)收,內(nèi)容應(yīng)符合軟件工程規(guī)范,還應(yīng)包括需求分析、總體設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)與編碼、測(cè)試等全過程;實(shí)驗(yàn)研究類課題學(xué)生要完成一個(gè)完整的實(shí)驗(yàn)(包括調(diào)研、方案設(shè)計(jì)與決策、實(shí)驗(yàn)方法與過程、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、實(shí)驗(yàn)結(jié)論等的全過程),取得足夠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)要有探索性,而不是簡(jiǎn)單重復(fù)已有的工作。上述三類畢業(yè)設(shè)計(jì)工作量應(yīng)至少完成1.2萬字以上的設(shè)計(jì)計(jì)算說明書或論文。論文應(yīng)包括3000字的文獻(xiàn)綜述、實(shí)驗(yàn)分析研究與結(jié)論等內(nèi)容。
篇7
學(xué)習(xí)是一個(gè)連續(xù)的過程,尤其是機(jī)械工程專業(yè),該專業(yè)的課程設(shè)置是一環(huán)扣一環(huán),結(jié)構(gòu)緊湊和合理,因此,課程和課程之間聯(lián)系很大。但是,傳統(tǒng)的機(jī)械工程專業(yè),似乎并沒有涉及到化學(xué)這一學(xué)科,更多的是涉及到數(shù)學(xué)和物理。其實(shí),機(jī)械工程和化學(xué)關(guān)系也很大,理解到這一點(diǎn),還可以把本課程作為機(jī)械制造課程群的基本課程之一。如《工程材料》課程:材料的結(jié)構(gòu)涉及到化學(xué)的物質(zhì)結(jié)構(gòu)內(nèi)容,不銹鋼涉及到電化學(xué)腐蝕內(nèi)容,化學(xué)熱處理更是直接和化學(xué)有關(guān);《機(jī)械制造基礎(chǔ)》課程:各種熱加工都不開化學(xué)熱力學(xué)知識(shí),冷加工離不開表面工程和摩擦學(xué)知識(shí);《機(jī)械制造工藝學(xué)》課程:鋼材表面的預(yù)處理、表面成形的工藝確定、表面質(zhì)量的確定、各種熱處理工序的安排、各種先進(jìn)制造工藝等都離不開化學(xué)知識(shí);《再制造》課程:由于機(jī)械零部件的主要失效形式是磨損、腐蝕、斷裂三種,因此,零部件的再制造技術(shù)離不開表面工程、摩擦學(xué)、電化學(xué)、納米技術(shù)等化學(xué)知識(shí)。由于本課程理論較深,偏科學(xué),機(jī)械工程學(xué)科相關(guān)課程實(shí)踐性較強(qiáng),偏技術(shù)。事實(shí)上,理論和實(shí)踐、科學(xué)和技術(shù)從來都是相輔相成的。一般而言,它們存在兩種基本模式:一是由于生產(chǎn)實(shí)踐需要?jiǎng)?chuàng)建了技術(shù),然后提高到理論上來,再反饋到技術(shù)中去,促進(jìn)技術(shù)更一步發(fā)展;二是在實(shí)驗(yàn)室中揭示了某些基本規(guī)律,建立了比較完成的理論體系,然后再在生產(chǎn)技術(shù)中創(chuàng)建全新的技術(shù)部門。比較化學(xué)學(xué)科和機(jī)械學(xué)科的關(guān)系,也有助于理解科學(xué)和技術(shù)的辯證關(guān)系。
2結(jié)合專業(yè)實(shí)際,闡明化學(xué)基本原理
在講解教材主體部分的時(shí)候,應(yīng)適當(dāng)結(jié)合機(jī)械工程專業(yè)特點(diǎn),這樣講解起來學(xué)生印象較為深刻,同時(shí)又可以讓學(xué)生在大一階段逐步滲透機(jī)械工程學(xué)科思想。如講解物質(zhì)結(jié)構(gòu)部分,化學(xué)的結(jié)構(gòu)是原子結(jié)構(gòu)、分子結(jié)構(gòu)、各種結(jié)合鍵結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)構(gòu)等,這些內(nèi)容純粹是化學(xué)知識(shí),其實(shí),結(jié)構(gòu)的范圍很大,機(jī)械工程也有宏觀的結(jié)構(gòu)。如軸上有鍵槽、軸肩、擋圈等,連接結(jié)構(gòu)有螺栓、雙頭螺柱、螺釘?shù)?,機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)有平面連桿、凸輪、齒輪機(jī)構(gòu)等。這些都是結(jié)構(gòu),只不過和化學(xué)的結(jié)構(gòu)從內(nèi)容上不一樣,但從結(jié)構(gòu)決定性能的角度看,實(shí)質(zhì)是一樣的,只不過結(jié)構(gòu)的尺度不一樣,一個(gè)偏微觀,一個(gè)偏宏觀,現(xiàn)在很多科學(xué)研究都是跨尺度研究。再比如化學(xué)的合稱,在材料界稱為制備和加工,在機(jī)械上就是機(jī)械制造,名稱上有差別,實(shí)際各自的角色都差不多。學(xué)院除了機(jī)械工程專業(yè)以外,還有三個(gè)專業(yè),分別是過程裝備與控制工程、交通運(yùn)輸、農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化,學(xué)生應(yīng)對(duì)一個(gè)學(xué)院的專業(yè)有一定的了解。在講解反應(yīng)部分,這部分熱力學(xué)知識(shí)涉及到能量的改變,在學(xué)院這幾個(gè)專業(yè)里面,都要涉及到能量的轉(zhuǎn)化,機(jī)器和汽車涉及到電能、化學(xué)能、機(jī)械能等相互轉(zhuǎn)換,而過程裝備與控制工程專業(yè)有專門傳遞能量的過程工程;同時(shí),該部分和過程裝備制造工藝密切相關(guān),過程設(shè)備殼體制造的準(zhǔn)備工序第一道就是鋼材的凈化處理,以清除材料表面的銹、氧化皮和熔渣等;講解電化學(xué)部分,也可以結(jié)合過程裝備與控制工程專業(yè)某些過程機(jī)器防腐蝕的特點(diǎn)來講解。事實(shí)上,過程裝備與控制工程專業(yè)以前是化工機(jī)械專業(yè),是化學(xué)工程各機(jī)械工程兩大學(xué)科結(jié)合起來的。
3結(jié)合寧夏地區(qū)實(shí)際
大學(xué)的根本任務(wù)是人才培養(yǎng),但同時(shí)大學(xué)也要服務(wù)社會(huì),從這個(gè)角度講,老師應(yīng)了解本地的相關(guān)企業(yè),對(duì)于學(xué)生而言,也要清楚自己的專業(yè)和所學(xué)課程和當(dāng)?shù)厣鐣?huì)的關(guān)系。,在講解熵變時(shí),可以聯(lián)系能源的開發(fā)前景和利用效率,找到更加清潔與高效的新能源,如燃料電池、太陽能等[2],可以結(jié)合國(guó)電寧夏太陽能有限公司的主導(dǎo)產(chǎn)品來講解;講解溶液部分,涉及到滲透壓概念,純粹的講解概念學(xué)生肯定感覺到太學(xué)術(shù),不清楚和身邊的事物有何關(guān)系,如果能結(jié)合寧夏地區(qū)的鹽堿地實(shí)際情況,了解到鹽堿地不容易種莊稼就能很深刻的理解滲透壓這一概念;講解溶液的凝固點(diǎn)下降時(shí),可以參考寧夏共享集團(tuán)有限責(zé)任公司,鑄鐵的非鐵元素含量較高,從而凝固點(diǎn)要比鑄鋼低,所以共享集團(tuán)的鑄鐵溫度要比鑄鋼溫度低;在講解電解池部分,可以結(jié)合寧夏青銅峽鋁業(yè)集團(tuán)有限公司的電解鋁、寧夏天元錳業(yè)集團(tuán)電解錳來講解;在講解化學(xué)和環(huán)境這一部分,可以結(jié)合銀川污水處理廠采取的水處理流程環(huán)節(jié);講解表面工程與摩擦學(xué)的時(shí)候,可以結(jié)合西北軸承股份有限公司,該公公司的軸承保持架均要采取磷化處理,區(qū)內(nèi)其他機(jī)械公司的機(jī)械產(chǎn)品均離不開摩擦學(xué)知識(shí)。這樣學(xué)生既學(xué)習(xí)了知識(shí)了,又了解了當(dāng)?shù)氐钠髽I(yè)主導(dǎo)產(chǎn)品。
4激發(fā)學(xué)生興趣
任何學(xué)習(xí),要有一定的熱愛才會(huì)學(xué)好,學(xué)起來才有主動(dòng)性。因此,教學(xué)的過程中,可以穿插一些化學(xué)發(fā)展歷史,化學(xué)與諾貝爾獎(jiǎng),化學(xué)與社會(huì),化學(xué)與生活,化學(xué)學(xué)科前沿等有趣的典故、故事。如人們利用掃描納米探針技術(shù)進(jìn)行原子、分子尺度上的機(jī)械刻蝕,操縱單個(gè)的分子、原子,將單細(xì)胞核酸分析技術(shù)用于疾病的早期診斷,目前已經(jīng)能夠進(jìn)行乳腺癌特異性RNA中某種結(jié)構(gòu)的測(cè)定[3]。以及向?qū)W生介紹化學(xué)理論已經(jīng)取得的成就,這些成就為社會(huì)、生活的進(jìn)步帶來的貢獻(xiàn),化學(xué)的面臨的難題等[4]。讓學(xué)生知道化學(xué)學(xué)科不再枯燥,嚴(yán)密的化學(xué)學(xué)科也存在娛樂性的一面,還讓他們清楚化學(xué)學(xué)科和社會(huì)、生活都有關(guān),更別說機(jī)械學(xué)科了。同時(shí),也可以使學(xué)生理解自然科學(xué)發(fā)展的共性規(guī)律,增加科學(xué)素養(yǎng)和情操。
5發(fā)揮學(xué)生主觀能動(dòng)性
人才培養(yǎng)的目的是讓學(xué)生自己掌握思想、知識(shí)和技能?;诖怂枷?,本課程設(shè)置了三個(gè)專題:化學(xué)與材料,化學(xué)與能源,化學(xué)與環(huán)境。這三部分主要由學(xué)生講解,原則是學(xué)生要講清楚知識(shí)點(diǎn),講清楚化學(xué)與這些主題的聯(lián)系,并且一定要聯(lián)系寧夏地區(qū)實(shí)際講解。把班級(jí)學(xué)生分成三組,每組講解一個(gè)專題,每組確定一位組長(zhǎng),讓組長(zhǎng)給組成員分工,主要包括查資料、作PPT、演講者等。任課老師首先把每個(gè)專題涉及到的知識(shí)點(diǎn)和需要查詢的書籍、期刊文獻(xiàn)、圖片、網(wǎng)站等給學(xué)生交代清楚。講解的時(shí)候,該組學(xué)生全部坐在前面,講解完后,其他組學(xué)生自由提問,由本組學(xué)生負(fù)責(zé)解釋和回答。
6考核方式
本課程的主要任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生的自然科學(xué)素養(yǎng),讓學(xué)生在工程實(shí)際中會(huì)運(yùn)用化學(xué)基本原理解決具體工程問題。因此,考核方式與機(jī)械工程其它課程有所差異。課程考核采取全程考核,多種方式并存,期末考試考試采取閉卷考試??己朔绞饺缦?(1)在三個(gè)專題講解環(huán)節(jié)要求是每個(gè)學(xué)生參入,但是分工不同,有的查資料,有的做PPT,有的講解,而且課堂有問答互動(dòng)。本環(huán)節(jié),我給每位學(xué)生的起點(diǎn)成績(jī)?yōu)?0分,讓每個(gè)參與的學(xué)生保證及格。在此基礎(chǔ)上,再根據(jù)實(shí)際情況,給分工不同的學(xué)生不同的分?jǐn)?shù)。(2)小論文環(huán)節(jié)該環(huán)節(jié)是每個(gè)學(xué)生自己完成的環(huán)節(jié),在上述各小組分組講課之后,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)講解及師生互動(dòng)情況,每位學(xué)生把專題講解總結(jié)成小論文,小論文角度不限,充分發(fā)揮學(xué)生自己的理解,但要兼顧本地區(qū)、本專業(yè)等基本原則,要求內(nèi)容正確,層次清楚;圖標(biāo)規(guī)范,語言通順;論證合理,思路清楚;參考文獻(xiàn)等要有出處,是網(wǎng)絡(luò)來源,要寫清楚網(wǎng)址。這為學(xué)生以后寫科研論文也打下了基礎(chǔ)。(3)期末考試環(huán)節(jié)本環(huán)節(jié)采取閉卷考試,學(xué)生作答。本環(huán)節(jié)不僅是考學(xué)生,也考老師自己。由于本課程的實(shí)際情況,試卷中盡量少出現(xiàn)計(jì)算、推導(dǎo)等試題,大部分試題側(cè)重運(yùn)用化學(xué)原理解決工程實(shí)際。因此,作為任課老師,一定要知識(shí)點(diǎn)豐富,了解各個(gè)學(xué)科(如物理、化學(xué)、力學(xué)、材料、生物、尤其是機(jī)械學(xué)科等)的內(nèi)在聯(lián)系和交叉、銜接情況,也要清楚本地區(qū)相關(guān)企業(yè)的實(shí)際情況。
7結(jié)論
篇8
論文摘要:分析了產(chǎn)品虛擬動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的一般過程,以數(shù)控車床關(guān)鍵部件一尾架為例進(jìn)行研究。通過虛擬動(dòng)態(tài)分析技術(shù),確定了尾架系統(tǒng)是整機(jī)結(jié)構(gòu)中的薄弱結(jié)構(gòu),存在動(dòng)剛度嚴(yán)重不足的問題。根據(jù)新車床的結(jié)構(gòu)布局情況,對(duì)尾架結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造。改造后的尾架由上下2部分組成,CAE分析結(jié)果表明,其結(jié)構(gòu)動(dòng)剛度得到很大的提高,為數(shù)控車床整機(jī)的動(dòng)態(tài)優(yōu)化莫定了基礎(chǔ)。
0前言
機(jī)械結(jié)構(gòu)虛擬優(yōu)化設(shè)計(jì)是以計(jì)算機(jī)建模和仿真技術(shù)為基礎(chǔ),集計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、機(jī)械動(dòng)力學(xué)、有限元分析、優(yōu)化設(shè)計(jì)等技術(shù)為一體,由多學(xué)科知識(shí)組成的綜合系統(tǒng)技術(shù),是機(jī)械結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)技術(shù)在計(jì)算機(jī)環(huán)境中數(shù)字化、圖像化的映射。本文分析了機(jī)械產(chǎn)品虛擬動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)的一般過程,以數(shù)控車床關(guān)鍵部件一尾架為例,建立了三維可視化的有限元CAE模型,通過對(duì)模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析,實(shí)現(xiàn)該部件結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)優(yōu)化。
1機(jī)械結(jié)構(gòu)虛擬動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)過程
機(jī)械產(chǎn)品虛擬動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的一般過程是:先建立滿足工作性能要求的產(chǎn)品初始CAD模型(初步設(shè)計(jì)圖樣),然后對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)建模和動(dòng)態(tài)特性分析,再根據(jù)工程實(shí)際情況,給出結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性的要求或預(yù)定的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)目標(biāo),按結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)“逆問題”方法直接求解設(shè)計(jì)參數(shù),或按結(jié)構(gòu)“正問題”分析法,進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì),直到滿足預(yù)期性能設(shè)計(jì)要求,從而獲得一個(gè)具有良好靜、動(dòng)態(tài)特性的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案,如圖1所示。結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括:
(1)建立一個(gè)切合實(shí)際的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模型;
(2)選擇有效的動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。
2機(jī)械結(jié)構(gòu)建模分析及優(yōu)化實(shí)例
以數(shù)控車床關(guān)鍵部件尾架為例進(jìn)行研究。數(shù)控車床動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)是在“正問題”處理方法的基礎(chǔ)上進(jìn)行的,數(shù)控車床共有零、部件800多個(gè),其中對(duì)整機(jī)結(jié)構(gòu)性能影響大的零、部件主要有以下幾個(gè):床身、主軸箱、尾架等。為使整機(jī)具有良好的動(dòng)態(tài)性能,必須對(duì)關(guān)鍵部件進(jìn)行優(yōu)化。為此,應(yīng)先建立數(shù)控車床主要部件的幾何模型和滿足其動(dòng)力學(xué)特征的有限元模型,進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析,根據(jù)動(dòng)態(tài)分析的結(jié)果對(duì)原部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)修改和結(jié)構(gòu)分析優(yōu)化,最終得到一個(gè)具有良好靜、動(dòng)態(tài)特性的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案。
數(shù)控車床的尾架安置在床身的尾架導(dǎo)軌上,并可沿此導(dǎo)軌調(diào)整其縱向位置。尾架套筒的錐孔裝有后頂尖,用以支撐工件。由于尾架頂尖與主軸箱卡盤的同軸度直接影響著車床加工零件的精度,因此,尾架的結(jié)構(gòu)是否合理對(duì)保證車床加工高精度很重要。
如圖2為尾架系統(tǒng)的有限元模型,考慮到實(shí)際情況,將尾架導(dǎo)軌與兩導(dǎo)軌座作為一體處理,尾架體與導(dǎo)軌之間以互為接觸單元為主,每個(gè)導(dǎo)軌座均布4個(gè)全約束點(diǎn),系統(tǒng)共有單元7 049個(gè)。得到尾架系統(tǒng)前三階振型如圖3(a),3(b),3(c)所示。表1列出了尾架系統(tǒng)計(jì)算頻率及振型特性。
由分析可知,該尾架系統(tǒng)剛度很弱,相當(dāng)于簡(jiǎn)支梁,是整機(jī)結(jié)構(gòu)中非常薄弱的部分。綜合新車床的布局,考慮鑄造工藝性,尾架的導(dǎo)軌直接與床身一體,優(yōu)化后的尾架由上下2部分組成,如圖4所示,其有限元模型如圖5所示。
建立改進(jìn)尾架的有限元模型,系統(tǒng)共有2 210個(gè)體單元,對(duì)尾架上下2部分禍合12個(gè)節(jié)點(diǎn),前三階固有振型如表2所示。
由表2可知尾架的頻率得到了很大的提高,振型也有了很好的改善。
篇9
【關(guān)鍵詞】 機(jī)械制造專業(yè);課程體系;教學(xué)改革
機(jī)械制造專業(yè)是一個(gè)傳統(tǒng)的工科專業(yè),計(jì)算機(jī)的應(yīng)用使機(jī)械制造業(yè)發(fā)生了根本性的變化,它滲透到從設(shè)計(jì)、工藝、制造、檢測(cè)到經(jīng)營(yíng)管理的各個(gè)方面,構(gòu)成了計(jì)算機(jī)集成制造。建立在信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)上的先進(jìn)制造技術(shù)迅速發(fā)展,新的生產(chǎn)模式不斷出現(xiàn)。現(xiàn)代制造業(yè)對(duì)人才的要求顯然不同于傳統(tǒng)機(jī)械制造業(yè)。因而,傳統(tǒng)機(jī)械制造專業(yè)的教育體系,必須隨時(shí)代的發(fā)展作相應(yīng)的改革與調(diào)整。我們經(jīng)過對(duì)相關(guān)企業(yè)廣泛、深入的調(diào)研及幾年來的教學(xué)實(shí)踐和探索,根據(jù)對(duì)機(jī)械工程人才培養(yǎng)目標(biāo)、教育模式的研究,構(gòu)建出以素質(zhì)教育為目標(biāo)、以崗位技能要求為核心的課程體系。
一、構(gòu)建新的課程體系是專業(yè)教學(xué)改革的需要
高校機(jī)械制造專業(yè)是培養(yǎng)機(jī)械行業(yè)研究、開發(fā)、生產(chǎn)、管理、服務(wù)第一線需要的工程技術(shù)人才。學(xué)校教學(xué)必須適應(yīng)市場(chǎng)需求,積極主動(dòng)地與市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)接軌,培養(yǎng)職業(yè)類綜合人才,隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制的建立,科技進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整,機(jī)械行業(yè)對(duì)高級(jí)應(yīng)用型人才的綜合能力要求越來越高,對(duì)復(fù)合型人才的要求越來越強(qiáng)。而反觀傳統(tǒng)的機(jī)械制造專業(yè)的培養(yǎng)模式、課程體系、教學(xué)方式,就會(huì)發(fā)現(xiàn)課程設(shè)置單一、知識(shí)面和專業(yè)面窄、課程難以形成完整的體系、教學(xué)內(nèi)容陳舊、教學(xué)方法和教學(xué)手段落后等不足之處。為了改變這種狀況,適應(yīng)當(dāng)今社會(huì)對(duì)機(jī)械工程專業(yè)人才的需求,培養(yǎng)出基礎(chǔ)扎實(shí)、知識(shí)面寬、創(chuàng)造能力強(qiáng)、素質(zhì)高的機(jī)械工程人才,調(diào)整教學(xué)內(nèi)容,改革課程體系勢(shì)在必行。
作為培養(yǎng)專門人才的高等學(xué)校,課程建設(shè)是最基本的教學(xué)建設(shè)。學(xué)生掌握專業(yè)知識(shí)和實(shí)踐能力,是通過一系列課程的嚴(yán)格學(xué)習(xí)和訓(xùn)練來實(shí)現(xiàn)的。我們?cè)趯?shí)踐中開創(chuàng)了“課堂與實(shí)訓(xùn)結(jié)合理論與實(shí)踐并行”的教學(xué)新模式,實(shí)現(xiàn)理論課與實(shí)踐課的對(duì)接。目前我國(guó)高等職業(yè)教育的教學(xué)課程一般分為理論課和實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)課兩大類。但機(jī)制專業(yè)的一些專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課中,許多理論知識(shí)都與實(shí)際緊密聯(lián)系,實(shí)踐性非常強(qiáng),單憑在課堂上照本宣科地講授這些知識(shí),沒有感性認(rèn)識(shí),無疑是紙上談兵。針對(duì)此種情況,我們采取的方法把課堂和實(shí)訓(xùn)車間相結(jié)合、理論與實(shí)際相聯(lián)系,把教學(xué)要點(diǎn)分解為兩種課型,即采用課堂理論課與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐課相結(jié)合的教學(xué)方法。目前我院機(jī)械類設(shè)置招生的本??茖I(yè)有:機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)輔助機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造與工藝設(shè)備、數(shù)控技術(shù)和機(jī)電一體化。為了使課程體系更好地適應(yīng)專業(yè)整合與分流的要求,結(jié)合我們學(xué)校對(duì)大學(xué)一年級(jí)進(jìn)行公共基礎(chǔ)課通修的課程改革方案,針對(duì)機(jī)械類各專業(yè)的特點(diǎn),在大學(xué)二年級(jí)開設(shè)專業(yè)基礎(chǔ)課,然后按專業(yè)進(jìn)行專業(yè)限修課和專業(yè)選修課的教學(xué)。實(shí)現(xiàn)課程教學(xué)的總體目標(biāo):形成良好的學(xué)風(fēng),打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),注重能力的培育,提供后續(xù)所需。
二、機(jī)械制造專業(yè)新課程體系的構(gòu)建
新的課程體系的構(gòu)建,必須根據(jù)機(jī)械制造專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)定位和專業(yè)應(yīng)用型人才的知識(shí)結(jié)構(gòu)要求,并遵循“重基礎(chǔ)、寬口徑、多方向、強(qiáng)應(yīng)用”的原則,設(shè)置公共基礎(chǔ)課、專業(yè)理論課和專業(yè)技能課。
1.公共基礎(chǔ)課。公共基礎(chǔ)課程的設(shè)置不是針對(duì).某一單一專業(yè),而是針對(duì)相關(guān)職業(yè)崗位群所必需的知識(shí)和技能,注意培養(yǎng)學(xué)生的基本素質(zhì),著眼于學(xué)生的可持續(xù)發(fā)展,著眼于為學(xué)生繼續(xù)學(xué)習(xí)打基礎(chǔ),著眼于專業(yè)技能的訓(xùn)練,著眼于轉(zhuǎn)崗能力和關(guān)鍵能力的培養(yǎng),使學(xué)生獲得較寬厚的公共基礎(chǔ)學(xué)科、專業(yè)基礎(chǔ)學(xué)科的知識(shí)。公共基礎(chǔ)課由文化課程類、工具課程類、能力培養(yǎng)課程類構(gòu)成。文化課程類包括政治、高等數(shù)學(xué)(含工程數(shù)學(xué))、大學(xué)物理和體育等課程。文化課程是所有工科專業(yè)學(xué)生必須學(xué)習(xí)的重要基礎(chǔ),是學(xué)習(xí)專業(yè)和提高文化素質(zhì)的需要。工具課程類包括英語和計(jì)算機(jī)課程。隨著科技發(fā)展的信息化、國(guó)際化,外語、計(jì)算機(jī)作為一種必不一可少的工具已日益突出。外語應(yīng)全面加強(qiáng)讀、寫、聽、說能力的培養(yǎng),計(jì)算機(jī)應(yīng)注重應(yīng)用能力的培養(yǎng)。能力培養(yǎng)課程類包括法律基礎(chǔ)、職業(yè)道德、經(jīng)濟(jì)管理、文獻(xiàn)檢索及科技論文寫作等課程,可根據(jù)學(xué)生個(gè)人興趣選修其中的若干門課程。這類課程主要是培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力和綜合素質(zhì)。
2.專業(yè)課。我院機(jī)械制造專業(yè)采用兩年半+半年的教學(xué)培養(yǎng)計(jì)劃,其中兩年半為畢業(yè)前在校進(jìn)行的理論與實(shí)踐教學(xué),后半年提前走入企業(yè)。學(xué)生可直接就業(yè)于校外實(shí)訓(xùn)基地,基本技能實(shí)踐教學(xué)主要在校內(nèi)實(shí)訓(xùn)基地進(jìn)行,制定符合實(shí)際的實(shí)習(xí)計(jì)劃,配備專業(yè)的實(shí)習(xí)教師,結(jié)合專業(yè)課的內(nèi)容進(jìn)行技能教學(xué)。具體采用“即講即練式”或“理論實(shí)踐交替式”技能教學(xué)模式,即指導(dǎo)教師在實(shí)習(xí)現(xiàn)場(chǎng)講授操作技術(shù),然后學(xué)生馬上動(dòng)手進(jìn)行操作實(shí)訓(xùn),及時(shí)消化,及時(shí)掌握操作技能。使學(xué)生在“學(xué)中練”在“練中學(xué)”,在“講、學(xué)、練”相結(jié)合的技能教學(xué)中強(qiáng)化學(xué)生的實(shí)踐能力,為今后走向工作崗位夯實(shí)堅(jiān)實(shí)技能基礎(chǔ)。
機(jī)械制造專業(yè)的教學(xué)改革,必須緊跟機(jī)械制造行業(yè)的發(fā)展,突出工程技術(shù)教育的特點(diǎn),同時(shí)要面向市場(chǎng)需求,立新求精,動(dòng)態(tài)改革,力求培養(yǎng)出具有良好綜合素質(zhì)、體現(xiàn)行業(yè)特色、具有創(chuàng)新能力的復(fù)合型、應(yīng)用型專業(yè)人才。在我院機(jī)械類專業(yè)教學(xué)改革中,我們借鑒了現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)中的創(chuàng)新思想、系統(tǒng)理論、優(yōu)化方法等先進(jìn)理論,從整體到局部,從教學(xué)目標(biāo)到教學(xué)實(shí)施,從宏觀培養(yǎng)目標(biāo)到教學(xué)保障體系進(jìn)行了全面改革,取得了良好的效果。
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2 豐二中.高職教育現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)人才的培養(yǎng).[期刊論文]-浙江交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)2002(2)
篇10
由度機(jī)械手臂實(shí)驗(yàn)裝置,VC++上位機(jī)界面通過串口控制機(jī)械手臂的運(yùn)行,借此六自由度機(jī)械手實(shí)驗(yàn)裝置可以在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)測(cè)試各種控制算法和控制理論,為機(jī)械手控制研究提供極大的便利。
關(guān)鍵詞:機(jī)械手 模塊設(shè)計(jì) 控制系統(tǒng)
機(jī)械手主要應(yīng)用于勞動(dòng)密集型的加工行業(yè),代替人類完成單調(diào)重復(fù)的勞動(dòng),提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品合格率。機(jī)械手的應(yīng)用擴(kuò)大了人的手足和大腦功能,使人類避免從事危險(xiǎn)、有害、低溫和高熱等惡劣環(huán)境中的工作[1]。目前已廣泛應(yīng)用于汽車制造、家具制造、服裝加工等領(lǐng)域。
1 機(jī)械手機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
1.1 底座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 底座是用于安裝手臂、動(dòng)力源、控制器和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的支架。本機(jī)械手底座支架裝有一個(gè)減速電機(jī)和一個(gè)智能控制器,如圖1所示:
1.2 手臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 手臂是連接底座和手部的中間部分,有無關(guān)節(jié)臂和有關(guān)節(jié)臂之分,目前采用的手臂大多為無關(guān)節(jié)臂[2],本文采用有關(guān)節(jié)臂。
手臂的作用是引導(dǎo)手部準(zhǔn)確的抓住物體,并運(yùn)送到所需要的位置上。為了使機(jī)械手能夠準(zhǔn)確的工作手臂的三個(gè)自由度都要準(zhǔn)確的定位。本機(jī)械手手臂結(jié)構(gòu)采用三個(gè)SR-403P舵機(jī)及其相關(guān)卡口工件組成,三個(gè)自由度可使機(jī)械手手臂結(jié)構(gòu)更加自由靈活地運(yùn)動(dòng),手臂結(jié)構(gòu)如圖2所示:
1.3 手部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 手部安裝在手臂的前端。手部由兩個(gè)舵機(jī)控制,從而實(shí)現(xiàn)手腕的反轉(zhuǎn)和手指的關(guān)閉。
機(jī)械手手部的構(gòu)造系模仿人的手指,分為無關(guān)節(jié)、固定關(guān)節(jié)和自由關(guān)節(jié)三種[3]。手指的數(shù)量又可分為二指、三
指、四指等,其中以二指用的最多,設(shè)計(jì)時(shí)采用的二指結(jié)構(gòu),其中一指固定,另一指由舵機(jī)控制。手指可根據(jù)夾持對(duì)象的形狀和大小配備多種形狀和尺寸的夾頭,以適應(yīng)操作的需要。所謂沒有手指的手部,一般是指真空吸盤或磁性吸盤。機(jī)械手手部結(jié)構(gòu)包含兩個(gè)自由度,一個(gè)自由度用于夾持物件,另一個(gè)自由度用于反轉(zhuǎn)手腕,兩個(gè)自由度均由HS-7955TG舵機(jī)實(shí)現(xiàn),手部結(jié)構(gòu)如圖3所示:
機(jī)械手裝配完成后的整體設(shè)計(jì)效果圖如圖4所示:
2 機(jī)械手臂驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)
常見的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)主要液壓驅(qū)動(dòng)、氣壓驅(qū)動(dòng)和電氣驅(qū)動(dòng)。其中以液壓驅(qū)動(dòng)、氣壓驅(qū)動(dòng)應(yīng)用的最多,而電動(dòng)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用的比較少。液壓驅(qū)動(dòng)主要是通過缸、閥、油泵和油箱等實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)。具有體積小、作用力大,動(dòng)作平緩,調(diào)速方便等優(yōu)點(diǎn),但需要配備油泵等動(dòng)力設(shè)備,系統(tǒng)復(fù)雜,成本較高。氣壓驅(qū)動(dòng)所采用的元件為氣壓缸、氣馬達(dá)、氣閥等。以空氣作為動(dòng)力傳遞媒介,具有維護(hù)簡(jiǎn)單、方便,運(yùn)行清潔,但因空氣的可壓縮性比價(jià)高,一般難以線性控制。電氣驅(qū)動(dòng)采用的不多,一般以電機(jī)作為動(dòng)力源,用大減速比減速器來驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu),系統(tǒng)簡(jiǎn)單,維護(hù)方便,但因電機(jī)功率原因,很難達(dá)到較高的功率輸出,不適合高負(fù)荷野外工作。
2.1 機(jī)械手驅(qū)動(dòng)方式的選擇與設(shè)計(jì) 因?yàn)楸疚乃O(shè)計(jì)的六自由度機(jī)械手為實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部研究使用,故不需考慮能源供給和功率問題,反觀液壓驅(qū)動(dòng)和氣壓驅(qū)動(dòng)都需要龐大的配套系統(tǒng)來支撐驅(qū)動(dòng),所以本文采用電氣驅(qū)動(dòng)方式。驅(qū)動(dòng)元件主要包括減速電機(jī)和舵機(jī)。圖1中的減速電機(jī)采用OpenCS5A/8A智能驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行控制,實(shí)現(xiàn)其速度控制和位置控制。OpenCS5A/8A是一款應(yīng)用最新的DSP控制技術(shù)開發(fā)的集運(yùn)動(dòng)控制、驅(qū)動(dòng)、PLC功能于一體的智能控制
與數(shù)字伺服驅(qū)動(dòng)器,內(nèi)嵌高級(jí)運(yùn)動(dòng)控制語言(TML),使其易于實(shí)現(xiàn)無刷直流,無刷交流(矢量控制)旋轉(zhuǎn)或直線,有刷伺服電機(jī)的單軸與多軸控制。機(jī)械手的其余關(guān)節(jié)使用舵機(jī)控制,舵機(jī)是一種位置伺服的驅(qū)動(dòng)器,控制信號(hào)是PWM信號(hào)[4],利用占空比的變化改變舵機(jī)的位置。舵機(jī)的控制一般需要一個(gè)20ms左右的時(shí)基脈沖,該脈沖的高電平部分的脈寬一般在0.5ms-2.5ms范圍內(nèi),其實(shí)是利用調(diào)節(jié)固定周期內(nèi)的占空比來控制角度的變化。具有控制簡(jiǎn)單,安裝方便等優(yōu)點(diǎn)。
2.2 機(jī)械手控制系統(tǒng)通信設(shè)計(jì) 機(jī)械手的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(減速電機(jī)和舵機(jī))的控制、上位機(jī)控制界面的設(shè)計(jì)以及上、下位機(jī)之間的串口通信等。機(jī)械手控制算法經(jīng)上位機(jī)解算后將控制信息經(jīng)串口發(fā)給下位機(jī)MCU,下位機(jī)根據(jù)位置信息分別控制各個(gè)減速電機(jī),從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的精確控制[5]。
3 基于VC++的控制界面設(shè)計(jì)
上位機(jī)控制界面主要包括五路舵機(jī)控制區(qū)、一路電機(jī)控制區(qū)、機(jī)械手運(yùn)行示意圖等幾個(gè)部分,如圖5所示。
舵機(jī)控制采用滾動(dòng)條的方式,并將每個(gè)舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度實(shí)時(shí)顯示在右側(cè)的編輯框內(nèi);電機(jī)控制采用速度控制,主要包括電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止等;機(jī)械手運(yùn)行示意圖顯示機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)情況,當(dāng)某個(gè)舵機(jī)或電機(jī)運(yùn)行時(shí),示意圖上相對(duì)應(yīng)的舵機(jī)或電機(jī)位置將會(huì)加亮,表示這一舵機(jī)或電機(jī)正在運(yùn)行[6]。
4 結(jié)論
論文主要提供了一種機(jī)械手的設(shè)計(jì)思路,進(jìn)行硬件制作和控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì),最終實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的實(shí)時(shí)控制。解決了減速電機(jī)控制、多路舵機(jī)控制和上、下位機(jī)之間串口通信等難點(diǎn)問題,為實(shí)驗(yàn)室機(jī)械手位置控制算法的研究提供了實(shí)驗(yàn)研究基礎(chǔ),為實(shí)驗(yàn)室研究機(jī)械手更加精確而又復(fù)雜的控制算法提供了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。
參考文獻(xiàn):
[1]范小蘭,趙春鋒.基于PLC的機(jī)械手控制在MCGS中的實(shí)現(xiàn)[J].制造業(yè)自動(dòng)化,2012,34(18):6-8,25.
[2]關(guān)明,周希倫,馬立靜,宋蔚.基于PLC的機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].煤礦機(jī)械,2012,34(14):120-121,142.
[3]張普行,嚴(yán)軍輝,賈秋玲.六自由度機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析[J].制造業(yè)自動(dòng)化,2011,33(20):68-71.
[4]付麗,劉衛(wèi)國(guó),伊強(qiáng).單片機(jī)控制的多路舵機(jī)用PWM波產(chǎn)生方法[J].驅(qū)動(dòng)控制,2006,29.
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