機械系統設計論文范文

導語：如何才能寫好一篇機械系統設計論文，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

舞臺吊標分為電動和手動兩種,它主要用于懸吊和升降各種幕布、燈具、布景等物，是上下左右頻繁移動機械,所以吊桿也是舞臺安全的主要系數。電動吊桿的作用可以降低工作人員的勞動強度，起至事半功倍的效果,如果一個舞臺的深度有14米,我們可以為他設置電動吊桿38道，其中24道景桿（含一道前沿幕）、14道備用吊桿【包括2道二維側光燈架】，一道升降電影銀幕架、1道燈光渡橋及無極均勻伸縮大幕機1套。

通過我們多年使用舞臺吊桿機械的經驗,我們認為泰州長江影視工程設備廠生產的產品，性能最穩定，安全最可靠，已經被上百家劇院采用。其運用了蝸輪蝸桿減速系統、材質為錫青銅，磨擦系數小，傳動效率高。有防沖頂保護、上下限保護?；啚殄冧\防跳繩花輪，安裝不須焊接在滑輪梁上，如焊死，以后維修、調整極不方便。長江影視設備廠的滑輪都是用抱箍羅栓固定。當吊桿升、降至某一位置時，ABS抱死系統立即斷火緊鎖馬達，這樣確保吊桿停至此位置下滑系數最小,安全性達到最高。且強弱電分開控制。

所以在這里設計了舞臺機械的具體參數:

A、景物吊桿技術參數如下：

電機功率：2.2KW吊點數：4個

升降速度：0.27m/s桿體長暫定：16米

電機轉速：1400轉/分速比為：40：1

提升荷載為：400KG桿體為鋼管

控制方式：點控

該型吊相具有上下限位，沖頂保護裝置。制動形式：蝸輪、蝸桿自鎖，電磁抱閘。噪音≤45dB.

吊桿桿體用兩根Φ50黑鐵管焊接成吊桿，中間接頭內襯鋼管。最后均刷防銹漆兩遍，外層噴黑色油漆。

B、燈光吊桿技術參數如下：

電機功率：3KW吊點數：4個

升降速度：0.18m/s桿體長暫定：14米

電機轉速：1400轉/分速比為：50：1

提升荷載為：600KG桿體為?50黑鐵管吊桿

控制方式：點控

該型吊桿具有上下限位，沖頂保護裝置。制動形式：蝸輪、蝸桿自鎖，電磁抱閘。噪音≤45dB。

吊桿桿體用Φ50；黑鐵管焊接成吊桿，中間接頭內襯鋼管。最后均刷防銹漆兩遍，外層噴黑色油漆。

舞臺機械設計原則

（節選）1、鋼結構

a)所有承重的鋼結構件，其結構剛度大于1：1000

b)鋼結構件應設計合理，鋼結構及其接頭應能承受最大額定載荷和由緊急停車造成的沖擊載荷；

c)鋼結構件所用材料應符合有關標準；

d)鋼結構焊縫須符合有關規定，主要焊縫應進行無損探傷檢查；

2、吊物與卷揚裝置

①卷揚機卷揚機上的電動機和制動器應聯合動作，只有電動機電源接通時，才能許可制動器打開；萬一制動器打開，而電動機沒有接通電源時，只許吊桿（負載）靜止或低速下降；

②卷筒組件

卷筒直徑不小于鋼絲繩直徑的30倍；

卷筒用優質灰鑄鐵或厚壁無縫鋼管焊接并經精確機械加工而成；

鋼絲繩嶼卷筒繩槽中心線的夾角應中于2.5度；

卷筒組件應設計防止鋼絲繩在負荷或松馳狀態下跳槽的裝置。

③滑輪

滑輪的節圓直徑，不應小于鋼索直徑的28倍；

滑輪及滑輪組應采用滾動軸承支承；

滑輪及滑輪組應有防止鋼絲繩脫槽的保護裝置。

鋼絲繩與滑輪的偏角不超過2.5度。

④鋼絲繩

懸吊鋼絲繩應為帶有人造纖維芯的軟鋼絲繩；

預先檢驗：供貨時所有的鋼絲繩均應分批測試；

現場處理：鋼絲繩在安裝期間應小心處理，不能以任何方式技術打結或損壞；受損或變形的鋼絲繩不予接收。所有切斷頭都應妥善處理；

安裝：鋼絲繩不應與設備的固定或移動部分磨擦，在有損壞或卡住風險的地方，應采取正確防護措施；

懸掛支承：穿過頂樓的轉向滑輪或在其它需要懸掛支承的地方，鋼絲繩應在滑輪上進行支承。

⑤鋼絲繩配件

鋼絲繩配件應采用表面鍍鋅的標準配件；

鋼絲繩配件規格尺寸與鋼絲繩匹配；

使用鋼絲繩夾的地方，每個接頭至少使便用3個正確安裝的繩夾。

3、吊桿

a)吊桿采用圓管桿或桁架桿，管子或構架應平直、無扭曲變形；

b)管桿采用優質無縫鋼管制造；

c)桿的接頭應盡量少，接頭采用實心圓棒與管子配合；

d)懸吊鋼絲繩的端頭用單獨安裝于桿上的調節裝置進行調整；

e)管端：管端應配有帶醒目顏色的永久性塑料帽或鋼封頭；

4、限位、定位、超程開關

a)限位及定位開關

i.行程終止限們開關：行程終止限位開關應能測出設備正常行程綹并使之停車；

ii.中間定位開關：在合適的地方配置中間定位開關和減速開關；

iii.直接碰撞限位開關：行程終止限位開關也可選用直接碰撞限位開關。

b)超程限位開關

超程限位開關：所有電動設備都應安裝單獨的超程限位開關，以防行程終止限位開關發生故障導致機械損傷。

4、電動機

a)工作循環：舞臺機械按斷續操作設定。每個工作循環規定為在載荷條件下6次全行程運轉并有15min停頓；

篇2

課程設計是對課程內容的應用性訓練環節，是學生應用所學知識進行階段性的專業訓練過程，也是對理論教學效果的檢驗。通過這一環節使學生在查閱資料、理論計算、數據處理等方面得到基本訓練，培養學生綜合運用理論知識分析、解決實際問題的能力和嚴謹的工作作風，樹立正確的規劃、設計思想。

課程設計論文準備

（1）課程設計（論文）開始前應準備好教學大綱、任務書和指導書等必要

的教學文件，以及教學參考資料、范例等。

（2）在滿足教學大綱和教學基本要求的前提下，課程設計選題應使學生得

到較全面的能力訓練，達到培養學生實踐技能的目的。題目的深度、廣度和難度要適當，使學生能在規定時間內完成任務。必須明確每個學生獨立完成的部分，做到參數、指標或側重點不同，避免因工作任務雷同而出現抄襲現象。

2、課程設計（論文）指導教師的配備和職責

（1）指導教師應在課程設計（論文）開始時向學生下達任務書并公布具體

考核方式。

（2）指導教師應檢查和監督學生的出勤、工作進度，保證足夠的指導時間，

對學生遇到的問題要及時指導，注重啟發、引導、鼓勵學生提出獨立見解，適當組織討論，充分發揮學生的主體作用，發掘學生的創新潛能。

（3）指導教師應認真審查學生完成的設計論文，客觀公正地評價學生成績；

將課程設計論文資料整理齊全，按要求存檔，并填寫有關報表。

3、課程設計論文的任務書和指導書

（1）課程設計（論文）任務書和指導書由指導教師擬訂、撰寫，經系主任

審查后，在布置課程設計（論文）任務時印發給學生。

（2）課程設計（論文）任務書的內容應包括：設計（論文）題目、已知技

術參數（題目背景）、設計（論證、調研）要求、設計（分析）方法、指導教師與系主任簽字。

（3）課程設計（論文）指導書應包括設計步驟、設計要點、主要技術步驟

和關鍵分析、方案比較內容等。

4、成績評定與資料歸檔

（1）學生課程設計論文完成后，由學生按要求裝訂成冊，指導教師應組織

評審。課程設計論文成績根據學生的考勤、課程設計論文完成質量綜合評定，其權重由教學基層單位確定。成績采用五級分制評定。

（2）指導教師在課程設計論文工作結束后填寫《內蒙古科技大學課程設計

（課程論文）工作總結表》。

（3）課程設計（論文）成果及相關材料由學院保留四年。對于優秀課程設

計（論文），保管期限可適當延長或移交學校檔案室存檔。

課程設計論文要求

課程設計論文的內容應包括：

1．封面

2．任務書

3．目錄

4．正文

（1）．論文題目；

（2）．技術參數、設計步驟；

（3）．設計理論分析方法

（4）．設計結論及其分析

5．參考文獻

注意：絕不允許課程設計論文雷同，一經發現全部計為零分！ （即便課程設計的內容相同或相近，在文字敘述中也要有自己獨有的文字表達出 來，所有的圖都要自己畫，一旦發現報告中出現網絡下載的圖片取消成績） 課程設計論文的格式要求：

論文使用A4紙打印，中文字符一律使用宋體，西文字符一律使用Times New Roman字體

一級標題采用小三號字加粗，兩端對齊，段后空一行；二級標題采用四號字加粗，兩端對齊；三級標題采用小四號字加粗，兩端對齊；正文采用小四號字，兩端對齊，1.5倍行距，首行縮進2字符。題目、目錄、附錄、參考文獻等標題采用小三號字加粗，居中對齊，段后空一行。

圖標題應在一級編號下順序編號，如圖1.1、圖1.2、圖2.1、圖2.2??，居中置于圖的正下方，段后空一行。

表標題應在一級編號下順序編號，如表1.1、表1.2、表2.1、表2.2??，居中置于表的正上方，段前空一行。

頁眉采用五號字居中注明“內蒙古科技大學課程設計論文”字樣，頁腳采用五號字居中標注頁碼（摘要和目錄采用羅馬數字，其它采用阿拉伯數字）。

（1）篇幅

課程設計論文的篇幅為3--4千字左右。

（2）裝訂

論文按封面、任務書、目錄、正文、附錄、參考文獻的順序裝訂成冊。

題目：

篇3

計算機理論雙目立體視覺運動平臺的動力學仿真分析

一、引言

隨著信息、處理、計算機技術的發展，人們對于機器能夠僅僅獲取以一些平面的二維視覺信息越來越不滿意，人們設想借助計算機的技術，能使機器人真正能“看到”精彩的三維世界。計算機技術、視覺傳感器技術、攝像技術以及立體視覺理論的發展，利用視覺傳感器來獲取環境圖像，并用計算機實現對視覺信息的處理，從而形成立體視覺，逐漸使這一設想變成現實[1-4]。本文采用了目前國內外進行機電一體化系統設計時最常用的虛擬樣機技術，基于3D數字化設計平臺UG，采用赫爾姆霍茨模型作為參考設計了一種新型的具有三自由度的雙目立體視覺運動平臺，如圖1所示。

二、運動學仿真驗證立體視覺運動平臺的運動空間范圍

運動學仿真的目的是為了驗證立體視覺運動平臺動力模型建模的合理性，檢查運動自由度范圍是否達到設計指標中要求的“眼睛”左右偏航運動空間范圍（±60o）、“頭部”俯仰運動空間范圍（±45o）。同時通過運動學仿真，還可以檢查視覺運動平臺動力模型各個部件的之間有沒有產生運動碰撞干涉。本文采用機械系統動力學自動分析軟件ADAMS對運動平臺進行運動仿真分析[5]。

經過運行運動學仿真，可以得知各個自由度的運動空間范圍如下：

（一）左偏航極限±60度、右偏航極限±60度、俯仰極限±45度位置，如圖2所示

（三）沒有發生偏航運動，仰視極限負45度位置，如圖4所示

偏航和俯仰運動各個自由度運動范圍曲線圖如圖5，圖6，圖7所示。從上面各個極限位置、偏航和俯仰運動各個自由度運動空間范圍曲線圖可以觀察到部件之間沒有產生運動碰撞干涉現象，各個自由度的運動空間范圍達到了設計的要求，從仿真結果也可以看出本運動平臺運動空間范圍廣，驗證了本視覺運動平臺達到了運動功能的要求，說明本立體視覺運動平臺的機械系統結構設計是合理的，這為一般機器人立體視覺運動平臺的機械結構設計提供實用的改進和參考依據。

三、驅動電機的輸入扭矩分析

要驗證選擇的驅動電機的輸入扭矩是否夠，那么要測量俯仰電機和偏航電機的扭矩。在立體視覺運動平臺中，電機主要是要克服轉動過程中轉動頭和攝像機等運動部件的負載轉矩。運動部件的負載扭矩在ADAMS中通過測量扭矩的方式測量出來，如下圖8，圖9分別是偏航電機和俯仰電機的負載扭矩。

通過圖8和圖9，可以知道偏航和俯仰電機的負載是時間連續曲線。當偏航或俯仰運動到極限點時，驅動電機要進行變向運行，負載扭矩的方向也發生變化而出現突變拐點，拐點的值便是負載扭矩最大值，可以得知選擇的電機的扭矩是足夠的。仿真結果對雙目立體視覺運動平臺的控制系統的性能定性分析提供了一種評價手段。

四、結論

仿真的結果驗證了視覺運動平臺的俯仰和左右偏航自由度的運動空間范圍符合設計要求。根據仿真結果可以看出本運動平臺運動空間范圍廣，驗證了本視覺運動平臺達到了運動功能的要求，說明本立體視覺運動平臺的機械機構設計是合理的，這為一般機器人立體視覺運動平臺的機械系統結構設計提供實用的改進和參考依據。

并通過仿真求解出俯仰電機和左右偏航電機的負載扭矩曲線，仿真結果對雙目立體視覺運動平臺的控制系統的性能定性分析提供了一種評價手段。

參考文獻：

[2]賈云得.機器視覺[M].北京:科學出版社,2000,(4):1-10.

篇4

關鍵詞： 現代機械設計 系統化 結構模塊化 產品特征 智能化

隨著近年來人類科學技術水平的加速發展，特別是計算機軟硬件性能的持續提高，以及計算機技術對各行各業全面深入的滲透，各技術領域的思維、觀念和方法不斷得以更新。機械設計作為一個具有幾百年歷史的技術領域，也在世界科技進步的大潮中獲得了新生。目前，計算機輔助產品的設計繪圖、設計計算、加工制造、生產規劃已得到了比較廣泛和深入的研究，并初見成效。

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

一、系統化設計方法

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

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

由于每個設計者研究問題的角度以及考慮問題的側重點不同，進行方案設計時采用的具體研究方法亦存在差異。具有代表性的系統化設計方法有設計元素法、圖形建模法、“構思”―“設計”法、矩陣設計法、鍵合圖法，等等。

二、結構模塊化設計方法

從規劃產品的角度提出：定義設計任務時以功能化的產品結構為基礎，引用已有的產品解（如通用零件部件等）描述設計任務，即分解任務時就考慮每個分任務是否存在對應的產品解。這樣，能夠在產品規劃階段就消除設計任務中可能存在的矛盾，早期預測生產能力、費用，以及開發設計過程中計劃的可調整性，由此提高設計效率和設計的可靠性，同時也降低新產品的成本。Feldmann將描述設計任務的功能化產品結構分為四層：（1）產品（2）功能組成（3）主要功能組件（4）功能元件。并采用面向應用的結構化特征目錄，對功能元件進行更為具體的定性和定量描述。同時研制出適合于產品開發早期和設計初期使用的工具軟件STRAT。

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

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

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

根據機械零部件的連接特征，將其歸納成四種類型：

1）元件間直接定位，并具有自調整性的部件；

2）結構上具有共性的組合件；

3）具有嵌套式結構及嵌套式元件的連接；

4）具有模塊化結構和模塊化元件的連接，并采用準符號表示典型元件和元件間的連接規則，由此實現元件間聯接的算法化和概念的可視化。

在進行機械系統的方案設計時，用“功能建立”模塊對功能進行分解，并規定功能分解的最佳“?；背潭仁枪δ芘c機構型式的一一對應?！敖Y構建立”模塊則作為功能解的選擇對象，以便于實現映射算法。

三、基于產品特征知識的設計方法

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

機械系統的方案設計主要是依據產品所具有的特征，以及設計領域專家的知識和經驗進行推量和決策，完成機構的型、數綜合。欲實現這一階段的計算機輔助設計，必須研究知識的自動獲取、表達、集成、協調、管理和使用。

四、智能化設計方法

智能化設計方法的主要特點是：根據設計方法學理論，借助于三維圖形軟件、智能化設計軟件和虛擬現實技術，以及多媒體、超媒體工具進行產品的開發設計、表達產品的構思、描述產品的結構。在利用數學系統理論的同時，我們考慮了系統工程理論、產品設計技術和系統開發方法學VDI2221，研制出適合于產品設計初期使用的多媒體開發系統軟件MUSE。上述各種方法并不是完全孤立的，各類方法之間都存在一定程度上的聯系。

機械產品的方案設計正朝著計算機輔助實現、智能化設計和滿足異地協同設計制造需求的方向邁進，由于產品方案設計計算機實現方法的研究起步較晚，目前還沒有成熟的、能夠達到上述目標的方案設計工具軟件。我認為，綜合運用文中四種類型設計方法是達到這一目標的有效途徑。雖然這些方法的綜合運用涉及的領域較多，不僅與機械設計的領域知識有關，而且涉及系統工程理論、人工智能理論、計算機軟硬件工程、網絡技術等各方面的領域知識，但仍然是產品方案設計必須努力的方向。

參考文獻：

［1］鄒慧君，藍兆輝，王石剛，郭為忠機構學研究現狀、發展趨勢和應用前景.

［2］基于WEB的計算機輔助機械創新設計系統研究..計算機類.計算機應用.

［3］機械產品方案的現代設計方法及發展趨勢.中國.其它.創新論文.

［4］唐林，鄒慧.君機械產品方案的現代設計方法及發展趨勢.機械科學，2006，9，18.

［5］雷永剛，彭穎紅，阮雪輸.機械產品概念設計：綜述與分析.武漢大學學報，2006，9，13.

［6］劉曉敘，陳敏.機械產品綠色設計理念.機械設計，2006，4，12.

［7］韓忠愿，熊模華，鐘毅芳，周濟.現代機械工程設計的特點及CAD技術的走向淺.華中理工大學CAD中心.

篇5

關鍵詞 課程設計 質量 機電專業

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A

1 機電專業課程設計的重要性

機電一體化技術不是機械技術與電子技術的簡單疊加，而是二者的有機結合。一直以來由于在基礎課與專業課教學中缺乏機電知識綜合運用能力的培養和訓練，學生在學習了機械設計、機械制造和電子技術、微機原理與應用等基礎課程以及數控技術、機電一體化技術等專業課之后，仍然不能很好地將機、電的知識融會貫通，不能很好地將所學知識運用于實際生活生產中的機電一體化系統的綜合設計，遇到這類問題常常無從下手，存在不少困難。

機電專業課程設計是一個重要的實踐性教學環節，一般安排在控制原理、數控技術、機電一體化技術等專業課學習之后。要求學生能夠綜合運用所學過的機械、電子、計算機和自動控制等方面的知識，獨立進行一次機電結合的設計訓練，主要目的是：①②

（1） 承上啟下。在學習完相關專業課和即將進行畢業設計之前，初步建立“系統設計”的思想，以及相關能力的培養，為畢業設計奠定基礎。

（2） 結合生產生活中的機電產品，學習機電系統總體設計方案的擬定、分析與比較的方法，進一步提高學生對本專業重要性的認識。

（3） 通過對機械系統的設計，掌握幾種典型傳動機構、導向機構及執行機構的工作原理、設計計算方法與選用原則。如齒輪/同步齒型帶減速裝置、蝸桿副、滾珠絲杠螺母副、直線滾動導軌副等以及相應機構的消間隙方法及裝置。

（4） 通過對進給伺服系統的設計，掌握常用伺服電動機的工作原理、設計選擇方法與控制驅動方式。如步進電機、交流伺服電機、直流伺服電機等。

（5） 通過對控制系統的設計，掌握一些典型硬件電路的設計方法和控制軟件的設計思路。如控制系統選用原則、CPU選擇、存儲器擴展、I/O接口擴展、A/D與D/A轉換配置、鍵盤與顯示電路設計等，以及控制系統的管理軟件、伺服電動機的控制軟件設計思路等。

（6） 通過對機床夾具的設計，充分了解夾具在保證加工精度和提高生產率方面的重要性，掌握典型夾具的工作原理、設計計算和定位分析與選用原則。如數控鉆床工作臺設計、數控銑床工作臺設計、箱體端蓋鉆锪孔鉆模設計及動態仿真、車床撥叉兩個25孔鉆模設計及動態仿真等。

（7） 通過對機電產品零件生產工藝設計，掌握一些典型零件的加工工藝規程設計的內容及步驟，工藝路線擬定的方法和步驟。如CA6140型車床主軸箱箱體工藝路線設計、軸類零件數控仿形加工、型腔零件數控仿形加工等。

（8） 培養學生獨立分析問題和解決問題的能力。

（9） 鍛煉提高學生閱讀應用手冊和標準、查閱文獻資料以及撰寫科技論文的能力。

2 提高機電專業課程設計質量的方法

2.1 選題

選題是決定專業課程設計質量的關鍵。題目的內容應該圍繞機電一體化技術，難度和工作量要適中，既不要太難太大，拿到題目后使學生無從下手；又不要太易，照葫蘆畫瓢即可以完成。而應該使同學們能夠在3～4周的時間中綜合應用所學過的課程知識，同時查閱相關工具書及文獻資料，通過總體方案論證、設計計算、選型、三維繪圖及裝配，論文撰寫，最終完成題目的內容。近幾年我院對機電專業課程設計的題目逐步進行規范，機電專業課程設計的對象主要結合生產生活中的機電產品（系統），分為機電產品生產工藝設計、機電產品制造夾具設計、機電系統進給伺服系統設計等三個主要方向。通過課程設計完成可以使學生有一定的成就感，進一步提高對本專業的學習興趣。設計的機電產品主要有（下轉第190頁）（上接第169頁）CNC機床、工業機器人、三坐標測量機、自動雕刻機、全自動洗衣機、果蔬自動烘干機等。

2.2 質量控制

2.2.1 規范課程設計過程

整個課程設計包括：確定題目及任務書、學生選題及進行課程設計、成績評價。其中任務書包括：題目，主要完成內容及具體工作量（說明書字數及設計圖紙大小、數量）。課程設計的時間一般為3～4周，指導教師根據具體題目進一步安排學生詳細的進度安排，并督促學生按期完成進度任務。具體執行時為保證質量主要采取以下措施：

* 一人一題；同一題目不同參數可以擴展至兩題；

* 必須有設計圖紙（裝配圖和（或）零件圖，或工藝流程圖、工序卡）；

* 提高、規范機械制圖能力，圖紙嚴格按機械制圖標準、規范執行。其中，裝配圖要求：結構、投影關系、剖面、標題欄格式、配合、總尺寸、技術要求、線條、字體、字號、標準件標注及國標等；零件圖要求：結構、投影關系、剖面、標題欄格式、尺寸、公差、粗糙度、材料、熱處理等以及技術要求、線條、字體、字號等；

* 認真撰寫設計說明書。設計說明書要求清楚地敘述整個設計過程和詳細的設計內容。內容一般不少于10000字符，要求條理清晰、圖文并茂、符合國標。

2.2.2 規范成績評價賦分標準

成績評價應能充分反映課程設計的全過程，目前我們制定的專業課程設計賦分標準如表1所示。

從表1可以看出，成績評定既包括學生的主觀態度，又包括其完成的具體內容情況。

課程設計結束后，教研室根據指導人數，每名教師抽取所指導學生的20%比例，由全體指導教師組成小組，對設計內容、結果、教師給分等進行集體評議，以使課程設計成績評定更加合理。

通過規范課程設計選題、規范課程設計過程、規范課程設計成績評定，使我院的專業課程設計質量明顯提高，為同學們后續的畢業設計奠定了良好的基礎。

注釋

篇6

關鍵詞：慧魚工程技術；機械設計；實踐實驗教學；創新能力

一、引言

機械設計制造及其自動化專業作為學校向應用型綜合大學轉變中專業建設的重要組成部分，是培養應用型機械類本科專業人才的主陣地?！稒C械設計》是該專業重要的專業基礎課，專業教學計劃圍繞《機械設計》教學目標開設了工程實踐實驗課程，如《機械設計課程設計》《16+2職業技能訓練》等，培養學生的綜合設計能力、工程實踐能力、創新實踐能力、團隊協作能力等，要求學生能綜合利用所學知識解決工程實際問題。但是在實踐實驗教學環節，教學效果差，一是因為機械設計實驗教學所開實驗多是認知性實驗和驗證性實驗[1]；二是因為《機械設計課程設計》命題陳舊且單一，缺乏現代設計，無法達到綜合訓練的目標[2]。為此，本文提出基于慧魚工程技術的機械設計綜合創新實驗教學方法，培養學生的綜合設計能力、創新工程實踐能力等。

二、機械設計實驗教學弊端及改進策略

1.機械設計實驗教學弊端?！稒C械設計》是一門綜合性很強的專業基礎課，以《機械制圖》《理論力學》《材料力學》《機械工程材料》《互換性和測試測量技術》《機械原理》等課程為依托，對機械零件設計準則、摩擦磨損及、螺紋連接、軸轂連接、帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動、蝸桿渦輪傳動、軸系設計、滾動和滑動軸承、機械系統設計以及其他常用零部件設計等知識進行講解[3]。其課程特點是內容多且雜，存在大量經驗公式與圖表，教學內容抽象等，多數學生反映內容零亂，找不到重點。為此，通常在制訂教學計劃開設相應實驗課，輔助學生理解并掌握相關知識，如《機械設計課程設計》《機械設計實驗》。隨著技術的發展，社會對學生的綜合創新設計及工程實踐能力提出更高的要求[4]，但目前《機械設計課程設計》《機械設計實驗》仍然存在一定的弊端，實踐實驗教學效果差，無法滿足社會需求?！稒C械設計課程設計》是對漸開線圓柱齒輪二級減速器進行設計，該實踐項目存在一些弊端：一是課程設計命題陳舊且單一，是對通用漸開線圓柱二級齒輪減速器進行設計，主要內容為機械方案設計、傳動系統詳細設計、裝配圖繪制及減速器設計說明書，相關設計技術指導書成熟，網絡資源豐富，學生設計時基本是依葫蘆畫瓢，查手冊，套公式，設計過程就是仿造，部分學生存在抄襲、買賣現象，嚴重影響教學秩序和教學質量；二是重視二維裝配圖，輕視二維零件圖、爆炸圖和三維建模及裝配的訓練，不足以滿足機械設計綜合訓練的要求。機械設計實驗方面，主要包括機器組成及典型機械傳動零件感性認識、傳動試驗（齒輪傳動、帶傳動和鏈傳動等）、機械傳動軸系部件設計與分析。由于我校教學計劃安排，無明確的機械設計實驗有關課程，僅在《機械設計》理論教學時，組織學生參觀機械典型零部件多功能語音教學示范箱，加深對《機械設計》各章節的理解。為彌補《機械設計》實踐實驗課程的不足，我校除了積極對《機械設計課程設計》教學內容、教學方式以及考核方式做調整外，還積極探索以16+2實踐周“專業技能訓練”作為實驗實踐教學的補充，但由于不規范存在教學效果差的問題。2.設計實踐實驗教學，對大學生工程實踐能力的培養具有重要的意義[5]。為此，我校對《機械設計課程設計》教學進行創新改革，積極探索機械設計綜合創新實驗教學。Fischertechnik，即“慧魚”，是德國人基于六面體接體發明創造的工程技術智趣拼裝模型，包含各類機械構件（齒輪傳動、絲桿傳動、鏈傳動、皮帶傳動、連桿機構、凸輪機構、減速器等）、電氣元件（電機、電氣開關、氣動零件、各類傳感器、控制器、導線及導線接頭等）和編程軟件等模塊。該模型是《機械設計》的理想教學工具?；诖宋倚＃肍ischertechnik模型搭建機械創新人才培養平臺，結合教師科研、機械工程專業學科競賽與大學生創新創業訓練計劃項目等，在16+2實踐周“職業技能訓練”時機械設計綜合創新實驗題目，學生自由組隊，綜合利用《機械原理》《材料力學》《理論力學》《機械設計》《機械制圖》等課程知識，合理分工，利用Fischertechnik組合模型，完成相關綜合創新實驗設計任務，力求達到培養綜合設計能力、工程實踐能力、創新實踐能力、團隊協作能力等的教學目標。

三、機械設計綜合創新實驗教學示例

為解決菠蘿采摘生產效率低、人工成本較高、果農勞動強度高、芒刺對果農傷害較大等問題，我校17機械班某組學生基于慧魚組合模型設計了一款小型手扶式菠蘿自動采摘機。右上圖為菠蘿采摘機部分功能裝置，分別為成熟識別裝置、傳輸裝置，考查學生對《機械設計》教學中電動機、減速器裝置、齒輪傳動、皮帶傳動、鏈條傳動/螺栓連接等知識的理解與掌握?；诨埕~工程技術的機械設計綜合創新實驗教學中，我校學子在第八屆全國大學生機械創新設計大賽（慧魚組）中獲得國家三等獎1項，立項大學生創新創業訓練計劃項目國家級2項、省級1項，發表省級以上科技學術論文3篇，申報專利1項。目前，我們正在以國家級大學生創新創業訓練計劃項目為依托，積極備戰中國—東盟高校創新創業教育聯盟大學生創意機器人設計大賽和第九屆全國大學生機械創新設計大賽，期望取得優異成績。

篇7

關鍵詞：TRIZ理論；畢業設計；最終理想解；技術矛盾；物理矛盾

作者簡介：劉訓濤（1975-），男，山東鄄城人，黑龍江科技學院機械學院，副教授；吳衛東（1967-），男，江蘇沛縣人，黑龍江科技學院機械學院，教授。（黑龍江 哈爾濱 150027）

基金項目：本文系黑龍江省高教學會“十二五”規劃課題“TRIZ理論在本科教學中的應用與大學生創新能力培養的研究”（項目編號：HGJXHC110906）、黑龍江省新世紀教改項目“TRIZ理論在機械工程專業畢業設計中的應用與實踐”（項目編號：6621）、黑龍江科技學院青年才俊資助項目的研究成果。

中圖分類號：G642.477 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）07-0170-02

隨著高校擴招，大學招生人數逐年增加，但是教師的人數卻變化不大，指導畢業設計的師生比逐年降低，教師一般一年要指導6～8個本科生，高職稱的教師甚至要指導13～14人的畢業設計。由于機械設計的自身特點，指導教師很難每年均給出全新的課題，導致很多畢業設計題目、設計內容雷同甚至與前兩年完全一樣。同時由于傳統的畢業設計過程管理松散，學生畢業設計又與找工作時間重疊，還有些學生利用最后一學期上駕校、考駕照，學生實際投入到畢業設計的時間有限，所以學生畢業設計存在一定的突擊、抄襲、拷貝，甚至花錢請人完成的現象。雖然各高校先后開展了論文工作，但是仍然無法保證學生畢業設計的創新性、獨立性。學生畢業設計質量逐年下降，甚至有些人認為應該取消本科生畢業論文答辯。針對本科畢業設計存在的問題，嘗試將TRIZ理論引入到畢業設計中，在師資隊伍、畢業設計選題、開題答辯、結構設計與過程管理中采用TRIZ理論融入模式開展教學，經過三年多的教學試驗，取得了一些成績。

一、TRIZ理論師資隊伍建設

教師在畢業設計中與學生接觸最多，既是學生畢業設計質量的監督者，又是設計方法、繪圖技巧的直接傳授者，所以教師在本科生畢業設計中起著至關重要的作用，教師的業務能力和專業水平在很大程度上決定了學生畢業設計的質量與成敗。學校鼓勵教師逐步提高自身學術修養，在職完成博士研究生學習，積極參加省內重點高校精品課程的盯課任務，積極到工廠、實驗室掛職鍛煉，積極開展各種教研與科研活動。利用黑龍江省優越的TRIZ理論學習與推廣環境，有計劃的開展教師TRIZ理論培訓，聘請億維訊的TRIZ理論講師為教師進行軟件及理論培訓。選派多名教師參加國家科技部、黑龍江省科技廳組織的由俄羅斯、德國以及國內TRIZ理論專家講授的師資培訓班，并利用教研室活動時間，不定期的開展TRIZ理論學習與實踐情況交流，共同探討學生創新能力形成發展的規律，為創新教育提供最直接、最深刻的體驗。[1]組建起一支業務素質高、愛生、敬業，同時又了解TRIZ、喜愛TRIZ、研究TRIZ的教學團隊，為TRIZ理論在本科畢業設計中的應用奠定師資基礎。

二、TRIZ理論在畢業設計中的應用

畢業設計過程是實現本科培養目標的重要階段，是學生畢業前的最后學習階段，是對學生大學四年學習的總體檢驗與綜合運用，是學生綜合素質與工程實踐能力培養的最后一里路程，也是本科生畢業及學位資格認證的重要依據，更是衡量高等學校教育質量與辦學效益的重要評價內容。[2]畢業設計過程一般包括課題選擇、任務書下達、畢業實習、開題答辯、中期答辯、圖紙繪制與說明書撰寫、畢業答辯幾個過程。通過TRIZ理論融入式教學法的實施，將TRIZ理論融入到畢業設計的各個環節，提高了學生畢業設計的質量。

1.TRIZ理論在選題中的應用

選題是做好本科畢業設計的第一步，選題是否正確得當，將直接關系到學生畢業設計知識的學習量、實踐與創新能力的培養水平，是關系到學生畢業設計成績的重要步驟。由于教師指導的學生多，同時參與指導畢業設計的青年教師比重大，實踐經驗較欠缺，導致許多教師無奈之下選用陳舊的課題或者兄弟院校的畢業設計題目，畢業設計選題缺乏創新，有的甚至不科學，更無法發揮學生的潛能，無法開展學生實踐與創新能力的培養。為了克服以上困難，在選題時力爭密切聯系科研、生產、實驗室建設實際，力爭產、學、研結合，努力增加課題的實用性。盡量選擇教師自身熟悉的科研、學術研究課題，力求將教師承擔的國家、省（部）、廳（局）級科研課題，以及企事業單位委托課題、校內基金課題和自擬課題與學生的畢業設計掛鉤，讓學生參與到教師的科學研究中，早一步體驗科研實際。[5]在課題選擇時，應用TRIZ理論進行產品S進化曲線分析，研究機械產品的發展階段，尋找機械產品現階段存在的矛盾，從而確立待選課題，并盡量使課題處于TRIZ理論1到4級發明階段，力爭做到選題科學、合理、新穎、先進。另外，要激發學生開展畢業設計的興趣，培養學生獨立自主創新的能力。通過三年的實踐，本科畢業設計題目更新率、題目可操作性、對學生自主創新能力培養均有顯著提高，如圖1所示。

黑龍江科技學院機械設計專業有學生152人，有專任教師16人。通過TRIZ理論在選題階段的應用，畢業設計題目更新率由原來的53.6%增加到了93.5%，課題和教師的科研與研究課題相銜接率逐年增加，由2009年的35.6%增加到63.4%。畢業設計知識點逐年增加，涵蓋了機械設計中的理論知識與實踐知識，設計包括機械結構設計、方案選擇、結構力學分析。使學生通過畢業設計學會了方案制定、材料選擇、結構設計、零部件強度校核、電機選擇、手冊查找、工藝及熱處理方案制定等多方面知識。畢業設計的可操作性明顯提高，教師指導難度降低，畢業設計中創新設計題目由4.35%提高到36.7%。通過科學選題增加了學生畢業設計的信心和動力，讓學生在綜合知識運用上更加自如，更能夠激發學生潛在的創造能力。

2. TRIZ理論在開題中的應用

開題報告的撰寫是學生在畢業實習后，依據教師給定的設計題目和實習階段收集的資料，對畢業設計課題國內外發展現狀的綜述、機械產品結構設計方案選擇、課題開展計劃制定、設計目標及參考文獻的撰寫。[4]鼓勵和引導學生在開題階段使用TRIZ理論。應用TRIZ理論進行九屏法分析，研究課題的系統、子系統、超系統，以及系統、子系統和超系統的過去、現在與未來系統，查找整個系統以及操作區中可利用的資源，找出要解決的問題，通過對問題的抽象，運用TRIZ理論建立矛盾。如果是技術矛盾（即一個參數改變引起另一個參數的“惡化”），依據矛盾矩陣表和40個創新原理查找解決方案；如果是物理矛盾（對一個參數提出兩種不同的要求），采用時間分離、條件分離、空間分離、整體與部分分離原理進行解決，或者通過對結構進行物-場分析，應用標準解查找解決方案，并利用PRO/Innovator的專家評價系統或者機械系統設計中學到的方案選擇原則對各個方案進行打分，選擇最優的設計方案。各年開題報告撰寫中技術創新方法的應用情況如圖2所示。隨著黑龍江科技學院TRIZ理論選修課程的開設，學生對TRIZ理論的了解逐漸增加，在開題報告中應用TRIZ理論的數量逐年增加，開題報告的質量也有明顯的提高。[2]

3.TRIZ理論在結構設計中的應用

TRIZ理論的核心思想是通過重新定義問題，建立最終理想解；通過系統思考來充分利用系統內部和外部的資源，不折中、不妥協，創造性地解決問題；通過工具和方法來尋找創新規律。[3]在結構設計階段，學生首先對設計中遇到的問題形式進行描述，并將其轉換為技術形式與發明形式；然后應用功能分析對關鍵部件結構進行分析，通過魚骨圖查找當前結構的問題節點，應用小人法、金魚法對結構進行分析，通過S進化曲線的分析，確定產品所處的技術進化階段，選擇相應的TRIZ理論工具，確定結構的最終理想解（ideal final result，IFR），明確努力方向，保證在問題解決過程中沿著此目標前進并獲得最終理想解，從而避免傳統創新設計方法中缺乏目標的弊端，提升創新設計效率。應用ARIZ（Algorithm for Inventive Problem Solving）算法、進化法則、知識庫、效應庫、結構庫、專利地圖（國內專利庫、歐美專利庫），從專利規避角度出發，開展機械運動、機械動力、機械結構及機電結合等詳細設計，[1]具體應用過程如圖3所示。

通過TRIZ理論的應用激發學生的聯想思維、想象思維、靈感思維，進而提升了本科畢業設計的質量。學生畢業設計圖紙、說明書中重復率明顯下降，創新點逐年增加，部分學生還將畢業設計成果申請了實用新型專利，通過畢業設計不僅鍛煉了學生的工程實踐能力，激發了學生的創新熱情，同時還發掘了學生自主創新的潛能。

三、TRIZ理論在畢業設計管理中的應用

傳統的畢業設計均是在設計初規定好最后答辯時間，學生只要在答辯日期前提交畢業論文和圖紙就可以，但由于現代科技的發展，以及往屆生的口口相傳，很多學生在網上購買畢業設計、或者直接拷貝工廠圖紙和往屆畢業設計。而在整個畢業設計期間，很少有學生進行認真的設計、甚至很少有人思考與畢業設計有關的內容。有的指導教師甚至在整個畢業設計周期都見不到學生，學生也都是在畢業設計的最后幾天連夜突擊，畢業設計質量可想而知。學生在畢業設計中知識的學習，創新思維能力的培養更是無從談起，畢業設計甚至成為教師和學生的共同心病。

課題組應用TRIZ理論動態化、周期化和分割原理，將畢業設計的考核分割量化，將畢業設計考核由一點單一考核變成多點分段動態考核。教研室教師集體制定各考核點，學生最后的畢業設計成績由各個考核點成績組成，改變了過去一次答辯定成績的做法，加強了過程管理。用分割法將畢業設計成績分割成畢業實習、開題答辯、中期答辯、教師定期指導、最后答辯幾部分（見表1）。在畢業設計之初就列出每一部分考核的具體時間，讓學生根據階段考核時間表自動校正自己的畢業設計進程，同時每個階段考核都由教研室組織教師進行成績評定，并將成績立即公布，任何一部分成績不合格均不允許參加畢業答辯。通過兩年的實踐，學生技術文件質量普遍提高，學生畢業設計進程普遍加快，學生參與畢業設計的熱情普遍增強，學生應用到畢業設計中的精力和時間增加，創新的結構增多，抄襲現象減少，學生集中突擊情況不復存在，學生畢業設計質量明顯提高。

四、結論

畢業設計既是對學生大學四年學習知識、實踐動手能力的檢驗，又是學生自主創新能力、工程素質的集中綜合培養。畢業設計囊括了實習、開題、產品結構設計計算、圖紙繪制、論文撰寫、論文答辯等過程。通過在本科畢業設計中引入TRIZ理論強調了學生的主體地位，激發了學生的創新熱情，培養了學生的創新能力，避免了學生畢業論文的抄襲現象，克服了畢業設計題目雷同問題，提高了學生畢業設計的效率和質量。部分學生還將畢業設計內容申請了國家實用新型專利，也提高了學生的就業率。通過畢業設計實踐，機械設計專業連續三年在學校畢業設計專項評估中名列第一，就業率連續三年名列學校前茅，2012年黑龍江科技學院亦榮膺“全國高校就業50強”，畢業生受到了用人單位的一致好評。

參考文獻：

[1]馬蘇常，王健民，王憲成.應用TRIZ理論提升職技高師學生畢業設計創新能力的探索[J].職業技術教育，2009，（32）：79-81.

[2]劉訓濤，趙存友，徐鵬.TRIZ理論與大學生創新能力的培養[J].高教論壇，2011，（3）：29-30.

[3]劉訓濤，曹賀，陳國晶.TRIZ理論及應用[M].北京：北京大學出版社，2011.

篇8

【關鍵詞】滲透壓儀;機電一體化;冰點測量;醫藥衛生

Abstract：Osmotic pressure meter is widely used in medicine，health. At present，the most commonly used osmotic pressure meter have disadvantages of complex structure，high cost，low precision and efficiency. To solve these problems，we propose a novel osmotic pressure test instrument in the paper，which is designed by mechanotronics theory. Meanwhile，the principle，the realization scheme and functional characteristics of the system are introduced in the paper. The instrument has the advantages of small size，high accuracy，fast detection speed etc.. In addition，the apparatus is designed with a data transmission interface，convenient data analysis and comprehensive utilization.

Key words：Osmotic pressure meter;Mechanotronics;Freezing point test;Medicine

引言

滲透壓儀在醫藥、衛生領域應用十分廣泛。在制作注射針劑、滴眼液等藥物時，必須考慮藥劑的滲透壓，滲透壓過高或過低都會導致人體細胞或細胞壁破裂等嚴重后果。為了更好的指導醫生臨床用藥，必須在藥物標簽上注明溶液的滲透壓相關參數[1-2]。因此研制開發滲透壓測試儀器在藥物研發、生產及臨床用藥等方面具有重大意義。

目前，常用的滲透壓測定方法有：冰點下降法、沸點升高法、半透膜法等[3]，本文提出的新型滲透壓測量儀采用冰點下降法設計，融合了機電一體化系統設計理論。該儀器克服了傳統檢測方法的不足，具有體積小、精度高、重復性好、操作簡便等優點。

1.滲透壓儀工作原理及技術方案

1.1 工作原理

本文提出的滲透壓儀基于拉烏爾冰點理論設計。所謂拉烏爾冰點理論就是任何溶液如果其單位體積所溶解的顆?？倲迪嗤瑒t引起溶液冰點下降的值也相同。根據該理論，我們知道，水溶液的滲透壓摩爾濃度與其對應的冰點值有一一對應關系;其滲透壓摩爾濃度與冰點溫度下降值為線性關系，其關系為;其中表示水溶液的滲透壓摩爾濃度;表示水溶液的冰點溫度值相對于水的冰點溫度值的下降值?？梢姡ㄟ^測量被測水溶液的冰點溫度下降值可以算出對應水溶液的滲透壓摩爾濃度。

對于任意水溶液，其結冰過程可以用圖1所示的結冰曲線來描述。圖中AB段為降溫階段;BC段為過冷階段;CD段為溶液受到擾動后，開始結晶放熱，溶液溫度回升階段;DE段為溫度穩定階段，該段溫度即為所測溶液的冰點溫度。因此，測得這段平穩曲線的溫度值，最終就能評價所測溶液的滲透壓值。

圖1 水溶液結冰曲線圖

1.2 技術方案

基于拉烏爾冰點理論的滲透壓測量儀總體上可以分為機械結構和控制電路兩部分，儀器整體是一個典型的機電一體化裝置，整個系統的設計遵循機電一體化系統設計原則。其中，機械結構部分包括一套探針攪拌機構、兩套制冷機構、和兩套傳動及定位機構。控制電路部分包括供電電路、單片機電路、通信電路、傳動控制電路、制冷控制電路、高精度溫度檢測電路、按鍵及顯示電路等，控制電路結構如圖2所示。儀器采用AC220V供電，通過內部的供電電路，轉換成+5V、±15V，+12V等控制電源供儀器使用;單片機選用STC12C5A芯片，實現鍵盤讀入、LCD顯示、高精度溫度測量、制冷和傳動控制等功能。STC12C5A60S2是一款高效微控制器，內部集成了10位ADC模塊，轉換速度可達250K/S，具有技術成熟可靠、靈活方便、價格低廉等優點，其軟硬件資源可以滿足設計要求[4];溶液冰點溫度測量采用美國SENSOR公司的負溫度系數熱敏電阻SP60A實現。該型號的熱敏電阻采用玻璃封裝形式，能夠實現液體溫度的高精度測量，誤差為±5%;半導體制冷元件采用單級溫差電制冷組件TEC1-12706設計，該組件采用+12V供電，配合NTC溫度傳感器實現對樣品和探針的制冷控制;此外，儀器還設計有按鍵、液晶顯示、EEPROM存儲等電路，用于完成標定和測量參數顯示等功能。

圖2 滲透壓儀控制電路結構圖

圖3 機械系統結構示意圖

2.儀器機械結構設計

本儀器的機械結構主要包括三部分，下面將分別介紹。

1）探針攪拌機構。由直流電動機、曲柄滑塊機構和探針組成，該機構利用電機轉動，帶動探針做上下直線運動，從而實現對溶液的攪動并觸發其立刻結晶。

2）制冷機構。本儀器有兩套制冷機構，分別負責對被測溶液和探針的制冷控制。每套制冷機構包括制冷半導體、制冷銅塊、溫度傳感器和絕熱填充材料等。

3）傳動和定位機構。本儀器有兩套傳動和定位機構，分別負責對制冷機構的平移控制和探針攪拌機構的升降控制。每套傳動和定位機構由直流電動機、齒形帶傳動機構、光耦開關等組成（見圖3）。

3.儀器硬件電路設計

3.1 冰點溫度檢測電路

儀器中，溶液冰點溫度的檢測采用NTC溫度傳感器SP60A來完成。檢測電路如圖4所示。NTC插入樣品，與被測溶液充分接觸，當溶液溫度發生變化時，NTC的阻值也隨之變化，利用圖4所示的電路可以測得阻值的變化，從而測得溶液溫度。根據結冰曲線，可以分析出溶液的冰點溫度。電路分析：IC6A，R97，R98組成一個200mA恒流源電路;利用恒流源將NTC的阻值轉換為電壓信號;再利用IC7采集并將信號送給單片機;最后單片機再根據溫度曲線計算冰點溫度。

3.2 傳動控制電路

傳動控制電路是本設計的重要組成部分，是整個電路系統的一個有機整體。儀器中有兩套傳動機構，分別由兩個12V供電的直流電機控制，實現制冷機構的平移控制和探針機構的升降控制。電機控制由LMD18200完成[5]。LMD18200是美國國家半導體公司推出的專用于直流電機驅動的H橋組件。其連續輸出電流達3A，工作電壓高達55V，且具有過熱和短路保護功能，能夠方便的實現對直流電動機的可靠控制。電機控制電路原理如圖5所示，LMD18200所接收的轉向信號由單片機的P1.1輸出，而PWM信號由P1.2模擬輸出，實現直流電動機的轉速和轉向控制，進而實現對傳動系統的控制。

圖5 電機控制電路原理

3.3 制冷控制電路

滲透壓儀在工作過程中，（下轉第121頁）（上接第119頁）探針和被測溶液需要通過半導體制冷來使其達到規定的溫度范圍。本儀器中半導體制冷元件采用單級溫差電制冷組件TEC1-12706設計，該組件采用+12V供電，配合NTC溫度傳感器實現對樣品和探針的制冷控制。電路圖如圖6所示。當P2.1為低電平時，Q1導通，制冷半導體得電，開始制冷;當溫度達到規定值時，P2.1變為高電平，Q1截止，制冷半導體失電，停止制冷。

圖6 制冷控制電路原理圖

3.4 RS485總線接口電路

本文設計的總線接口電路采用RS485通信方式，接口電路原理如圖7所示。利用RS485總線接口，實現滲透壓儀的數據傳輸與分析。

圖7 RS485接口電路原理圖

4.實驗與分析

針對設計的滲透壓測量儀，進行了測試實驗，實驗對象是質量分數為0.9%的NaCl標準溶液。三次測量據如表1所示。實驗結果表明，三次測量結果的相對偏差小于1%，測量平均值的相對誤差小于1%，本儀器的測量精度和重復性較高，能夠滿足設計要求。

表1 滲透壓儀精度及重復性實驗數據表

電壓值（V） 冰點溫度

（℃） 滲透壓摩爾濃度

（mOSmol/kgH2O） 誤差

第一次測量 1.837 -0.535 287.9 -0.2%

第二次測量 1.839 -0.538 289.5 0.3%

第三次測量 1.835 -0.532 286.3 -0.7%

平均值 1.837 -0.535 287.9 -0.2%

標準值 288.5

5.結束語

本文提出的新型滲透壓測量儀采用冰點下降法設計，融合了機電一體化系統設計理論。該儀器克服了傳統檢測方法的不足，具有體積小、精度高、重復性好、操作簡便等優點。在醫藥、生物和食品衛生等領域具有廣闊的應用前景。

參考文獻

[1]董來鑫，李艷寧.基于MSC1210的冰點溫度測量系統[J].電子測量技術，2008，8：151-153.

[2]戴稼禾，忻偉鈞.冰點滲透壓計及其在醫學臨床上的應用[J].中國醫療器械雜志，1997（3）：65-66.

[3]葉宏宇，沈滿，劉鎖.滲透壓測量方法簡析[J].藥物分析雜志，2001（21）：94-95.

[4]陳桂友.增強型8051單片機實用開發技術[M].北京：北京航空航天大學出版社，2010.

[5]趙景.基于ARM的溶液冰點儀研制.碩士學位論文，天津大學，2007.

篇9

論文關鍵詞：汽車電子技術，同步開發，節能環保，安全舒適

1．引言

汽車電子是車體汽車電子控制裝置和車載汽車電子控制裝置的總稱。車體汽車電子控制裝置要和車上機械系統進行配合使用，即所謂“機電結合”的汽車電子裝置，包括發動機、底盤、車身電子控制。例如電子燃油噴射系統、制動防抱死控制、防滑控制、牽引力控制電子控制自動變速器、電子動力轉向等；車載汽車電子裝置是在汽車環境下能夠獨立使用的電子裝置，它和汽車本身的性能并無直接關系，包括汽車信息系統、導航系統、汽車音響及電視娛樂系統、車載通信系統、上網設備等【1】。

汽車電子化被認為是汽車技術發展進程中的一次革命，汽車電子化的程度被看作是現代汽車水平的重要標志，是用來開發新車型，改進汽車性能最重要的技術措施。汽車制造商增加汽車電子設備的數量、促進汽車電子化是奪取未來汽車市場的重要的有效手段。汽車電子產品市場將在汽車產業發展的保障下穩步發展，各類汽車電子產品在汽車中的普及率將持續提高，隨著未來汽車市場的快速發展和汽車電子的價值含量迅速提高，汽車電子產業將形成巨大的經濟規模效應，汽車電子產品占汽車的成本將進一步提高。汽車電子系統的發展趨勢主要來自三個方面的驅動因素：一是綠色性，也是環保的要求；二是生產更安全的汽車，即安全性的要求；三是滿足駕乘人員更舒適的連通性和對信息娛樂的要求。

2．汽車電子系統發展的重要技術趨勢

汽車電子在汽車中占據了越來越重要的地位，汽車已經進入電子控制時代，汽車將由單純的機械產品向高級的機電一體化產品發展，成為所謂的“電子汽車”。

2.1綠色環保成為汽車電子領域的熱點

最終改變汽車行業的不是豪華氣派的車身和時尚潮流的色彩，而是用于車輪、底盤以及儀表板那些微小的電子測量、控制和驅動元件。電子技術實現綠色環保的關鍵領域分為三個部分，無論哪一部分，傳感器都是功不可沒的【2】。

第一部分是胎壓。駕駛時輪胎適當充氣不僅具有重要的安全意義，而且還可以節約燃料。由于胎壓不足，每天有四百萬加侖的燃料白白浪費掉。胎壓監測傳感器正日益成為新型汽車的標準配置。

第二部分是車載網絡。一輛典型的新型汽車有多達一百個電子控制模塊（如ABS、ESP、自動車窗、為兒童設計的后座娛樂系統等），所有模塊都通過銅線實現相互通信。用于寶馬新款的FlexRay網絡及類似技術通過單個總線系統來運行，完全摒棄了銅線，從而使車體重量大幅減輕，并將每箱燃料的行駛里程增加五英里，如果將此技術應用于全球所有車輛，每年可減少向大氣排放1500萬噸的二氧化碳。

第三部分是引擎。油箱中燃料所生成的百分之七十五的能量會因引擎和動力傳動系統的低效及空轉而損失掉。當今汽車的電子控制單元可實現控制和提供實時信息，以便計算機操控引擎的排量狀態。汽車的電子控制單元可讀取位于引擎曲軸和凸輪軸處的傳感器，從而調節燃料流量和相應進氣量，甚至可調整各種轉速和引擎負荷情況下的打火時間。在引擎內部的惡劣條件下，對耐高溫精密測量系統的設計是極為復雜的，不過一旦應用此系統即可顯著節約燃料。

2.2汽車電子系統智能安全的新科技

近年來世界各國政府都加大制定安全法規的力度，我國也相繼出臺多項有關汽車安全的強制性國家標準，對汽車的安全性提出了越來越嚴格的要求，促使各汽車制造商采取各種措施滿足法規要求。為貫徹執行這些法規使汽車更加安全可靠，同時也為提高自己產品的市場競爭能力，汽車廠商和零部件供應商開發出先進的汽車電子技術，不斷推出新的汽車電子裝置來提高汽車的主動、被動安全性能，生產更安全的車輛【3】。

1.全力自動剎車功能的碰撞警示系統。這套系統采用的是一種極為精確的警示系統，即平視顯示視覺警告。當與前車距離過近或路中間有行人時，會通過類似于剎車燈的警示燈亮起，提醒駕駛者注意。如果駕駛者未能對警告作出反應，該系統判定即將發生碰撞時，汽車會自動激活全力自動剎車。該系統可以使駕駛者在車速與行人的相對速度小于20公里/小時，以及與汽車的相對速度小于25公里/小時，完全避免碰撞。如果相對速度高于25公里/小時，碰撞速度將會被減小20公里/小時，盡可能減小碰撞時的車速，降低碰撞造成的損害。

2.駕駛員警示控制系統。該系統由一個攝像頭、若干傳感器和一個控制單元組成。攝像頭裝在風擋和車內后視鏡之間，不斷測量汽車與車道標志之間的距離；傳感器記錄汽車的運動；控制單元儲存該信息并計算是否有失去對汽車控制的危險。如果評估的結果是高風險，即通過聲音信號向司機發出警示。在儀表盤上還顯示一段文字信息，用一個咖啡杯的符號提示司機休息一會兒。在車速超過60公里/小時，該系統激活；當車速超過65公里/小時，系統便開始進行干預。通過中控臺上的一個按鈕可以激活車道偏離警示系統，如果駕駛員在行車過程中跨越其他車道，但沒有轉向操作（如打轉向燈），該系統會發出輕微的警示音。該系統也是通過一臺攝像機監測車輛在車道線之間的位置，當車速超過60公里/小時，該系統激活；當車速超過65公里/小時，系統便開始進行干預。

3.車內智能安全網絡。該網絡最大特點能及時提醒并消除駕駛者的各種失誤，如當駕駛者昏昏欲睡或與前行車未保持足夠的安全距離時，該系統的就會自動發出預警信號，提醒司機。如未有反應，會主動降低車速；通過方向盤監測駕駛者脈搏，發現駕駛員疲勞駕駛時，便啟動警告系統；最初，它只是搖晃駕駛座位，當駕駛者仍無反應時，系統就會自動熄滅而強行停車。

4.汽車會“說話”。豐田、日產、寶馬、奔馳等絕大多數車廠都意識到，下一個能為改善交通安全帶來重要推動力的就是汽車與汽車間的“交流”。這一功能的原理雖然簡單，但卻非常有效：如果汽車能互相進行信息的溝通，即使危險尚處在下一個彎道甚至遠在地平線的另一端，汽車駕駛員也能提前識別到即將發生的危險。支持這項技術的硬件條件，如發射與接收裝置等已不是問題，汽車完全可以向500米范圍內的所有車輛發送必要的警告信息。但如何打破廠與廠之間的隔閡，建立統一的標準這才是最大挑戰。實際上，幾乎所有車廠都建立了類似的系統，旗下車型能夠互相對話，但不同車廠的車型之間卻是“語言不通”。只有所有汽車生產廠商和主管機構共同合作，才能建立一個專為所有交通參與者架設的無線局域網絡（WLAN）。只有足夠多的車輛裝備了這項技術，才可能實現有效的自發無線網絡。

5.帶排隊輔助功能的自適應巡航控制系統。這是一種經過升級的自適應巡航控制系統，在0~200公里/小時之間的車速范圍內激活，可以通過隔柵中的雷達傳感器監測到前面的車輛并測量與它的距離，系統會自動調整車速以保持與前車的距離。

2.3汽車電子系統將提供更加舒適的配置

現代的汽車設計是要追求人與車協調，要以人為本，圍繞人的需求而生產。要使人乘駕汽車感到舒適、方便和不容易疲勞，汽車設計就要符合汽車人體工程學的要求。而且對車內的配置，還要求具備信息、通信電子裝置和工作條件，成為流動辦公室；還要求具備視聽娛樂電子裝置，成為舒適休閑娛樂的場所【4】。

1.智能交通系統。汽車智能化相關的技術問題已受到汽車制造商高度重視，其主要技術中“自動駕駛儀”的構想必將依賴于電子技術實現。智能交通系統的開發將與電子、衛星定位等多個交叉學科相結合，它能根據駕駛員提供的目標資料，向駕駛員提供距離最短而且能繞開車輛密度相對集中處的最佳行駛路線。它裝有電子地圖，可以顯示出前方道路、并采用衛星導航。從全球定位衛星獲取沿途天氣、車流量、交通事故、交通堵塞等各種情況，自動篩選出最佳行車路線。未來的某天，路上行駛的都會是由計算機控制的智能汽車。

2.自動可調式電子避震系統。采用電子無段可調避震系統，可根據不同的路況，行車速度以及負重等駕駛條件主動、自動地調整最適合的避震阻尼力，使車內人員始終享受最舒適的行車過程。另外，電子遙控和預設定技術的使用，使汽車發動機啟動、汽車空調啟動、座椅預熱、位置預調整等人性化功能得以在人坐進汽車前即可實現，從而增加了人們用車的舒適度。這些功能必將在未來廣泛使用于各種汽車中。

3.由無線通信、車載電腦、互聯網和全球定位GPS技術整合而成的車載無線通信網絡系統技術的發展，使汽車的通訊功能已不只限于收聽廣播和用車載電話通話，汽車已能讓你閱讀或發送電子郵件和傳真，收看天氣預報和股市行情，訪問互聯網，甚至訂機票或一束鮮花。在車內能使用辦公室的一切，例如數據庫、電話號碼、通訊錄、約會記錄、筆記本、參考資料、尋呼機、計算器以及銀行業務等，使得汽車不僅成為人們可靠的交通工具，還將成為人際間交往的流動辦公室，成為人們舒適的休閑娛樂室，成為人類社會活動中的重要場所。

3．圍繞汽車電子發展的三大趨勢做同步開發

當前汽車市場的潮流所向是綠色環保、安全和舒適，尤其在舒適性的需求上，汽車已經越來越演化成消費品，具有了和家電等消費電子產品的相似性【5】。

與電子行業的整機、IC同步開發相似，隨著汽車產品市場需求的多元化和車型市場生命周期越來越短，整車設計越來越需要在第一時間推出不斷調整的市場所需要的車型和產品，這就越來越需要汽車的整體系統設計與整體解決方案。同步開發成為汽車產品開發的主流模式。一方面要求汽車電子零部件供應商融入整車配套體系，理解整車設計的需求，能夠完全根據整車廠的時間計劃節點配合整車的開發進度，并在第一時間同步推出對應設計和產品。另一方面也是對整車設計的挑戰，整車廠商要適應消費市場快速調整的需求，就必須與汽車電子零部件供應商密切合作、同步開發。

參考文獻

[1]劉艷梅.電子技術在現代汽車上的發展與應用[J].中國科技信息，2006（01）.

[2]別輝，過學訊.現代電子技術在汽車上的全面應用[J].北京汽車，2006（04）.

[3]危明飛，高偉，包艷，魏輝.電子技術在現代汽車上的應用及發展趨勢[J].重型汽車，2005（06）.