序論：好文章的創(chuàng)作是一個不斷探索和完善的過程，我們?yōu)槟扑]十篇機械系統(tǒng)設(shè)計論文范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質(zhì)，帶來更深刻的閱讀感受。

篇（1）

通過我們多年使用舞臺吊桿機械的經(jīng)驗,我們認為泰州長江影視工程設(shè)備廠生產(chǎn)的產(chǎn)品，性能最穩(wěn)定，安全最可靠，已經(jīng)被上百家劇院采用。其運用了蝸輪蝸桿減速系統(tǒng)、材質(zhì)為錫青銅，磨擦系數(shù)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(diào)整極不方便。長江影視設(shè)備廠的滑輪都是用抱箍羅栓固定。當?shù)鯒U升、降至某一位置時，ABS抱死系統(tǒng)立即斷火緊鎖馬達，這樣確保吊桿停至此位置下滑系數(shù)最小,安全性達到最高。且強弱電分開控制。

所以在這里設(shè)計了舞臺機械的具體參數(shù):

A、景物吊桿技術(shù)參數(shù)如下：

電機功率：2.2KW吊點數(shù)：4個

升降速度：0.27m/s桿體長暫定：16米

電機轉(zhuǎn)速：1400轉(zhuǎn)/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(nèi)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(shù)參數(shù)如下：

電機功率：3KW吊點數(shù)：4個

升降速度：0.18m/s桿體長暫定：14米

電機轉(zhuǎn)速：1400轉(zhuǎn)/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(nèi)襯鋼管。最后均刷防銹漆兩遍，外層噴黑色油漆。

舞臺機械設(shè)計原則

（節(jié)選）1、鋼結(jié)構(gòu)

a)所有承重的鋼結(jié)構(gòu)件，其結(jié)構(gòu)剛度大于1：1000

b)鋼結(jié)構(gòu)件應(yīng)設(shè)計合理，鋼結(jié)構(gòu)及其接頭應(yīng)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(jié)構(gòu)件所用材料應(yīng)符合有關(guān)標準；

d)鋼結(jié)構(gòu)焊縫須符合有關(guān)規(guī)定，主要焊縫應(yīng)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(yīng)聯(lián)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(yōu)質(zhì)灰鑄鐵或厚壁無縫鋼管焊接并經(jīng)精確機械加工而成；

鋼絲繩嶼卷筒繩槽中心線的夾角應(yīng)中于2.5度；

卷筒組件應(yīng)設(shè)計防止鋼絲繩在負荷或松馳狀態(tài)下跳槽的裝置。③滑輪

滑輪的節(jié)圓直徑，不應(yīng)小于鋼索直徑的28倍；

滑輪及滑輪組應(yīng)采用滾動軸承支承；

滑輪及滑輪組應(yīng)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(yīng)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(yīng)分批測試；

現(xiàn)場處理：鋼絲繩在安裝期間應(yīng)小心處理，不能以任何方式技術(shù)打結(jié)或損壞；受損或變形的鋼絲繩不予接收。所有切斷頭都應(yīng)妥善處理；

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

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

⑤鋼絲繩配件

鋼絲繩配件應(yīng)采用表面鍍鋅的標準配件；

鋼絲繩配件規(guī)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(gòu)架應(yīng)平直、無扭曲變形；

b)管桿采用優(yōu)質(zhì)無縫鋼管制造；

c)桿的接頭應(yīng)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(diào)節(jié)裝置進行調(diào)整；

e)管端：管端應(yīng)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(guān)

a)限位及定位開關(guān)

i.行程終止限們開關(guān)：行程終止限位開關(guān)應(yīng)能測出設(shè)備正常行程綹并使之停車；

ii.中間定位開關(guān)：在合適的地方配置中間定位開關(guān)和減速開關(guān)；

iii.直接碰撞限位開關(guān)：行程終止限位開關(guān)也可選用直接碰撞限位開關(guān)。

b)超程限位開關(guān)

超程限位開關(guān)：所有電動設(shè)備都應(yīng)安裝單獨的超程限位開關(guān)，以防行程終止限位開關(guān)發(fā)生故障導致機械損傷。

4、電動機

篇（2）

2相似模型構(gòu)建

2.1功能序結(jié)構(gòu)和行為序結(jié)構(gòu)模型相似包括功能相似以及行為相似，功能具有相同的效果不代表行為也具有相似性。研究系統(tǒng)相似度時需要衡量功能相似度和行為相似度不同的權(quán)重值，建立相似模型，從系統(tǒng)的角度將不同的功能及其行為映射用序結(jié)構(gòu)表達出來，用系統(tǒng)要素的方式進行模型構(gòu)建。功能是表達系統(tǒng)特性最抽象的方式，功能的表達需滿足：（1）能根據(jù)給定要求表示設(shè)計者的意圖；（2）能準確描述滿足設(shè)計要求的設(shè)計對象；（3）能被定性或者定量地評價，并可以測定設(shè)計意圖的滿意度。功能的系統(tǒng)要素為能量、物質(zhì)和信息，每個功能要素都有其輸入和輸出，因此可以運用“輸入流-輸出流”的方法進行功能描述。功能要素在時間和空間上有一定的順序，即功能序。本研究將功能序的關(guān)系進行分類，分別有組成關(guān)系、時序關(guān)系和因果關(guān)系如圖2、圖3所示。時序關(guān)系又有順序關(guān)系，并存關(guān)系。功能序是功能序結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)組成。在概念設(shè)計模型中，功能是一個模糊而粗糙的概念，而行為相對而言更為具體，能激發(fā)設(shè)計者的靈感，引導設(shè)計者保證三大流（即物質(zhì)、能量、信息）的有序流動，不違背自然規(guī)律。行為的系統(tǒng)要素包括運動學要素、力學要素和能量要素。結(jié)合目前行為結(jié)構(gòu)的表達方法，本研究統(tǒng)一用“輸入流-輸出流”的方式表達行為序結(jié)構(gòu)。行為可以分為基本行為和組合行為?；拘袨閷?yīng)基本結(jié)構(gòu)，較為簡單；組合行為由基本行為構(gòu)成，包括運動轉(zhuǎn)換行為、執(zhí)行行為、檢測行為、控制行為等，這些基本行為通過一定的順序連接起來形成組合行為。行為序就是指這些基本行為和組合行為間的連接，行為序結(jié)構(gòu)則表達了行為序間的連接關(guān)系。行為序結(jié)構(gòu)分類如圖4所示。行為序的關(guān)系有以下幾種：①串聯(lián)順序關(guān)系；②并聯(lián)同時關(guān)系；③選擇發(fā)生關(guān)系。

2.2基于序結(jié)構(gòu)的相似模型構(gòu)建由相似第一定律即序結(jié)構(gòu)定律可知，不同類型、不同層次系統(tǒng)存在一定的序結(jié)構(gòu)，當系統(tǒng)序結(jié)構(gòu)存在共同性時，系統(tǒng)之間出現(xiàn)相似特性，相似性大小隨序結(jié)構(gòu)的共同性程度增大而上升，反之則下降。上節(jié)已將可變功能機械系統(tǒng)概念設(shè)計中的功能層和行為層用序結(jié)構(gòu)進行表達來探索功能和行為的相似性，本節(jié)在此基礎(chǔ)之上運用數(shù)學建模對相似度進行計算?？勺児δ軝C械系統(tǒng)具有一定的相似性，即相似度大于零，某些功能或行為能通過改變一些系統(tǒng)組成就能形成新的功能系統(tǒng)，若是沒有相似性即相似度為零，那么整個分功能系統(tǒng)就轉(zhuǎn)變成了多功能的單個系統(tǒng)的集合，不在本研究的研究范圍之內(nèi)。本研究將系統(tǒng)或者系統(tǒng)的一部分進行序結(jié)構(gòu)構(gòu)建和分析之后，為每個序進行編碼，用eik表示序要素的集合，要素包含屬性和特征值，屬性由所屬功能或者行為的輸入輸出流決定，i是分功能編號，k是序的編號。相似序的概念是將分功能序結(jié)構(gòu)的要素和特征聯(lián)系形成兩兩組合的有序偶，用(e1k,e2k)表示。相似度由相似序的個數(shù)和相似序?qū)ο嗨频挠绊憴?quán)重所決定，相似度以q表示，相似序個數(shù)決定的相似度為q1，影響權(quán)重決定的相似度。權(quán)重的分配也是相似度量的重要環(huán)節(jié)之一，主要包括主觀權(quán)重分配方法和客觀權(quán)重分配方法。相似序模型分析之后根據(jù)經(jīng)典相似理論進行數(shù)學建模，系統(tǒng)的總相似度由功能、行為和結(jié)構(gòu)的相似度綜合得出。本研究根據(jù)所建立的序結(jié)構(gòu)進行系統(tǒng)知識表達，計算可變功能間的相似性，設(shè)機械系統(tǒng)共有兩個可變分功能，特征參數(shù)取自輸入輸出流的類型和數(shù)值，如功能的能量類型和所代表的數(shù)值等，對整個系統(tǒng)進行相似模型構(gòu)建，并計算相應(yīng)的相似度數(shù)值。相似求解模型如圖5所示。建模的一般步驟可表述如下：（1）分別對分功能系統(tǒng)進行層次劃分，建立基于功能或者行為結(jié)構(gòu)的模型?？捎幂斎肓鬏敵隽鞯姆绞桨?.1節(jié)所述分別建立分功能的具體模型，對應(yīng)的序結(jié)構(gòu)統(tǒng)計如表1所示。

3實例分析

筆者選取典型的可變功能機械系統(tǒng)進行研究，選取如圖6所示的機床作為研究對象，通過更換不同的刀具執(zhí)行機構(gòu)可以獲得鉆孔，擴孔和鉸孔3個不同的功能。可以看出，這是一種通過改變系統(tǒng)執(zhí)行機構(gòu)達到改變功能的情況。本研究按上文所述的步驟進行分析，首先由系統(tǒng)的可變功能得到功能的序結(jié)構(gòu)模型，所建立的模型如圖7所示。表3所示機床的可變功能由更換執(zhí)行機構(gòu)來實現(xiàn)，在系統(tǒng)層面上達到了改變功能的要求。本研究按上文所述，根據(jù)所建立的序結(jié)構(gòu)模型，通過分析相似要素應(yīng)用公式（1~3）得到系統(tǒng)功能級的相似度數(shù)值。

篇（3）

2.教學手段和方法仍存在不足。雖然CAI等教學課件的引入提高了課堂容量和課堂效率，但從培養(yǎng)學生能力尤其是創(chuàng)新能力上看，效果不顯著。

3.重視理論，重視知識的培養(yǎng)，重視教師的主導作用，因而對綜合分析能力、實際應(yīng)用能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)不足，學生主動學習精神較差。

二、機械設(shè)計系統(tǒng)教學法研究

系統(tǒng)教學法是以具體機械設(shè)備（項目）為背景；以學生、項目和實際經(jīng)驗為中心，而不是傳統(tǒng)的教師、教材和課程。把整個課程內(nèi)容在一臺具體機械設(shè)備上得到有機的整合，使機械設(shè)計各章節(jié)內(nèi)容與課程體系銜接地更加緊湊、順暢。學生開始接觸課程就了解了科 學、嚴謹?shù)脑O(shè)計思想。教師在授課過程中根據(jù)相關(guān)章節(jié)的零部件在機械設(shè)備中的作用，通過結(jié)合具體實物講述，使學生對相關(guān)內(nèi)容零部件的作用產(chǎn)生較高認識，對每一個零部件的理解與選擇，必然會達到“學有所用”的要求。系統(tǒng)教學法課堂理論教學以改變過去傳統(tǒng)單獨各章節(jié)的分散學習，知識體系雜亂無章，使學生出現(xiàn)“知其然不知其所以然”的現(xiàn)象。通過對這些基本內(nèi)容的學習去掌握有關(guān)的設(shè)計規(guī)律和技術(shù)措施，從而使學生具有設(shè)計其他通用零部件和某些專有零部件的能力。系統(tǒng)教學法特點：①系統(tǒng)性。整個課程內(nèi)容作為一個系統(tǒng)，每個章節(jié)內(nèi)容作為要素。②典型性。具體機械設(shè)備包含大多數(shù)機械設(shè)計課程的知識。③目的性。學習通用機械零件的設(shè)計與選型。④科學性。根據(jù)學生理解具體情況，靈活掌握、實施教學。⑤直觀性。設(shè)備結(jié)構(gòu)和各個零部件的作用一目了然。⑥應(yīng)用性。應(yīng)用書本理論直接解決設(shè)備失效的問題。⑦關(guān)聯(lián)性。充分體現(xiàn)各個零部件相互關(guān)聯(lián)關(guān)系。

三、機械設(shè)計系統(tǒng)教學法實踐

“系統(tǒng)教學法”的核心是一臺具體機械設(shè)備，具體如何實施教學，可以根據(jù)具體情況靈活掌握。設(shè)備應(yīng)具有形象化、具體化的特點，與傳統(tǒng)教學中的舉例有本質(zhì)的區(qū)別，是把整個課程知識作為一個系統(tǒng)，而系統(tǒng)又是以一臺具體設(shè)備而體現(xiàn)的，各章節(jié)的知識通過設(shè)備零部件的設(shè)計和選型來學習。設(shè)備零部件具有形象化、具體化的特點，以提升絞車作為一臺具體設(shè)備實例教學。課程教學前，學生首先通過視頻了解這臺設(shè)備的用途，然后到實驗室參觀，讓學生確實感受到設(shè)備的外形。教師上課根據(jù)視頻首先介紹其工作原理以及各個部件的功能和作用，讓學生清楚認識到學習這門課程的目的就是要學會這臺機器的設(shè)計。在教學中要始終貫穿“使用場合—失效形式—受力分析—強度計算—結(jié)構(gòu)設(shè)計”這一主線，本課程的學習分成三個單元進行，機械零件的疲勞強度設(shè)計和主要零部件，諸如齒輪傳動的強度計算、軸的設(shè)計、滾動軸承的選擇及組合設(shè)計、螺紋連接的強度計算及螺栓組連接的受力分析等內(nèi)容列為重點內(nèi)容作為減速器的重要組成部分，作為第一單元知識，在課堂上重點講授；而把比較易于理解的某些章節(jié)，如機械零件常用材料和選擇原則、過盈連接、摩擦輪傳動等列為一般性內(nèi)容，安排學生自學。第一單元———減速器。①減速器原理。強調(diào)是原動機和工作機之間的獨立的閉式傳動裝置，是一種相對精密的機械，用來降低轉(zhuǎn)速和增大轉(zhuǎn)矩，以滿足工作需要。設(shè)計減速器時，應(yīng)根據(jù)工作機的選用條件、技術(shù)參數(shù)、動力機的性能、經(jīng)濟性等因素。②齒輪。通過視頻和圖片，讓學生理解齒輪的失效形式，然后講解制造齒輪需要材料和熱處理、齒輪的受力和強度計算、齒輪的加工精度和效率、齒輪的和齒輪的設(shè)計、材料、加工熱處理。③軸。根據(jù)減速器中軸具體結(jié)構(gòu)進行教學，還要結(jié)合齒輪的結(jié)構(gòu)和受力分析講授軸的結(jié)構(gòu)，對軸的設(shè)計、材料、加工工藝、熱處理和精度公差要結(jié)合實際詳細講解，并對軸的失效形式和國內(nèi)外最新維修方法進行介紹。④鍵連接。結(jié)合減速器的齒輪和軸進行教學，解釋鍵的作用，重點學習平鍵和花鍵的選型計算和實效形式，其他類型的鍵作為擴展知識進行介紹。⑤軸承。結(jié)合減速器的軸系，解釋軸承的作用，介紹軸承的種類，重點學習軸承的選型計算；結(jié)合減速器的工作特點學習軸承的和實效失效形式。⑥螺栓連接。以減速器箱體的各種螺栓為例，學習螺栓連接的種類、應(yīng)用特點和使用場合、預緊力的作用、防松的措施、引伸學習螺栓的強度計算和提高強度的措施。第二單元———提升絞車其他部件。①聯(lián)軸器。首先根據(jù)提升絞車介紹各個聯(lián)軸器的作用，重點學習聯(lián)軸器的選型設(shè)計，聯(lián)軸器的種類以自學和課堂討論為主。②剎車器。教師簡單介紹提升絞車中剎車器的作用和類型。第三單元———機械其他知識。①帶、鏈和蝸輪蝸桿傳動。學習這部分知識時，要把這三章內(nèi)容進行整合，改變過去按章節(jié)分別教學的方式。首先采用對比法進行教學，就是以齒輪傳動為參照物，重點介紹三種傳動的特點、應(yīng)用場合，然后再分開單獨學習。②摩擦、磨損及。學習時以減速器為例，講解摩擦和磨損的危害以及的作用。重點學習劑的選用和方式。③機械零件強度。結(jié)合齒輪、軸和軸承的失效形式，學習材料的疲勞特性；結(jié)合齒輪、軸和軸承的工作中的受力形式，學習交變應(yīng)力特性。要通過具體減速器齒輪、軸和軸承的失效案例，使學生掌握零件疲勞破壞的危害。

篇（4）

課程是軟件技術(shù)專業(yè)的一門職業(yè)基礎(chǔ)課程。本課程從高等職業(yè)技術(shù)教育的特點出發(fā)，以培養(yǎng)學生實際動手能力為目標，主要任務(wù)是講授靜態(tài)網(wǎng)頁制作的基本方法、網(wǎng)頁制作工具的使用以及企業(yè)網(wǎng)站建設(shè)的相關(guān)知識，培養(yǎng)學生掌握網(wǎng)頁設(shè)計與制作的能力，為今后從事網(wǎng)頁設(shè)計與網(wǎng)站建設(shè)打下基礎(chǔ)，同時為后續(xù)課程PHP網(wǎng)站設(shè)計的學習奠定基礎(chǔ)。通過本課程的學習，使學生了解網(wǎng)頁的基礎(chǔ)知識以及網(wǎng)站開發(fā)的基本流程，較好地掌握網(wǎng)頁設(shè)計與制作的基本理論，并能應(yīng)用于實踐，熟練運用常用的網(wǎng)頁制作工具，能夠進行企業(yè)網(wǎng)站、電子商務(wù)網(wǎng)站、個人網(wǎng)站的設(shè)計與制作。

2優(yōu)化教學內(nèi)容以企業(yè)真實項目為載體

教師與企業(yè)工程技術(shù)人員按照網(wǎng)站的開發(fā)流程（用戶需求分析網(wǎng)站規(guī)劃網(wǎng)頁效果圖設(shè)計制作靜態(tài)站點編寫后臺代碼網(wǎng)站測試與運行）精心設(shè)計教學環(huán)節(jié)。在教學實踐中，引進企業(yè)管理規(guī)范和開發(fā)流程，充分體現(xiàn)基于網(wǎng)站產(chǎn)品開發(fā)工作過程的能力訓練，培養(yǎng)學生規(guī)范化的軟件應(yīng)用與網(wǎng)站開發(fā)能力，通過模式創(chuàng)新，將專業(yè)教學過程、技能訓練過程、企業(yè)工作過程有機結(jié)合起來，將職業(yè)道德教育、職業(yè)素質(zhì)培養(yǎng)、職業(yè)能力訓練有機結(jié)合起來，培養(yǎng)學生的綜合職業(yè)能力。

3改革課堂教學組織模式

⑴分階段引入項目，動態(tài)調(diào)整學生分組。課程將整個教學過程分為兩個階段，即“企業(yè)項目實戰(zhàn)階段”和“競標式項目階段”。以軟件技術(shù)專業(yè)為例，網(wǎng)頁課程一般開設(shè)在新生入學的第一個學期，共14周，我們將整個學期分成兩個階段。第一個階段“企業(yè)項目實戰(zhàn)階段”安排在前10周，在該階段學生按照項目開發(fā)的需要以及自身優(yōu)勢組成項目開發(fā)小組，形成以“項目為中心”的協(xié)同學習小組——項目開發(fā)小組，小組成員輪流完成任務(wù)；第二個階段“競標式項目階段”安排在最后4周，此時，學生需要確定一個崗位方向，形成以“工作崗位為中心”的協(xié)同學習小組，如美工組、網(wǎng)頁設(shè)計組、交互程序開發(fā)組等，各個小組通過競標組成新的開發(fā)團隊，協(xié)同完成競標項目的開發(fā)。分階段引入項目以及動態(tài)調(diào)整學生分組，可以打破常規(guī)分組，使學生有了新的合作伙伴，有利于形成更加多元化的協(xié)同學習小組，同時對于發(fā)現(xiàn)自身優(yōu)勢、挖掘潛能、明確就業(yè)方向有著重要的引導作用。

⑵成立項目開發(fā)小組，協(xié)同完成項目整體開發(fā)，促進小組協(xié)同式學習。在“企業(yè)項目實戰(zhàn)”階段，學生按照項目開發(fā)需要形成優(yōu)勢互補的項目開發(fā)團隊，營造真實的企業(yè)開發(fā)氛圍。項目開發(fā)團隊一般由下列角色組成：項目經(jīng)理（ProjectManager）、項目組組長（TeamLeader）、項目組成員（TeamMember）。項目經(jīng)理，一般由我們聘請一位有豐富實戰(zhàn)經(jīng)驗的軟件企業(yè)項目經(jīng)理或由教師擔當，負責該教學環(huán)節(jié)的現(xiàn)場指導。將3-5個學生分成一個學習小組（即項目開發(fā)小組），每個小組推選一位動手能力強的項目組組長，組長向上直接對項目經(jīng)理負責，向下是全體組員的直接領(lǐng)導，項目經(jīng)理要求組長對自己的組員進行考核，這樣構(gòu)成一個虛擬的企業(yè)項目開發(fā)環(huán)境。全體組員以項目組為單位進行學習與實踐，協(xié)同完成項目整體開發(fā)。項目驅(qū)動的小組協(xié)同式學習不僅能使學生相互督促、相互勉勵、相互討論，相互學習，而且能培養(yǎng)他們的組織管理能力和協(xié)作開發(fā)能力。

⑶引入競標式項目，形成競爭與合作交叉并舉的協(xié)同式學習小組。在分階段引入項目過程中，第一階段的項目每個項目開發(fā)小組完成后進入第二階段，在第二階段，引入了競標式項目，通過競標，從美工組、網(wǎng)頁設(shè)計組、交互程序開發(fā)組各選出一組，成立重點項目開發(fā)組，共同完成競標項目的整體開發(fā)。一般根據(jù)崗位的不同，美工、網(wǎng)頁設(shè)計、交互程序開發(fā)各成立三個組，每一組成員3-5人。對于落選的小組，則需要輔助中標的小組完成任務(wù)，同時，通過自由搭配或者教師指定的方式，再成立兩個普通項目開發(fā)小組，根據(jù)學生選題或教師選題的形式，完成其他項目的開發(fā)。競標式項目的引入使得各個學習小組既有競爭，又有合作，是一種競爭與合作交叉并舉的學習方式，具體表現(xiàn)為在競爭學習中有合作，在合作學習中有競爭。競爭學習不僅促進了合作學習，還為合作學習的發(fā)展和鞏固提供了堅實的基礎(chǔ)和動力。缺乏競爭的合作學習是沒有活力和生命力的，是脫離實際和低效的。競標式項目使得競爭學習與合作學習得到很好的結(jié)合。

4強化跟蹤課外學習成果課堂只是課程學習的一部分

如何對課堂教學進行延伸，將課堂學習過渡到課外學習，是提升課堂教學質(zhì)量的一項重要內(nèi)容，課外學習對于提升學生的自主學習能力、專業(yè)技術(shù)水平有著重要的促進作用?！皩I(yè)學生社團”和“工作室平臺”是學生完成課外學習的兩個有效的切入點。專業(yè)學生社團和工作室為學生提供了豐富的學習和實踐機會，給每一位成員提供了良好的展示自我、相互學習與相互交流的平臺。在課堂以外，利用工作室平臺讓學生參加到實際項目開發(fā)中，利用專業(yè)的學生社團定期開展技術(shù)交流和技術(shù)研討，通過項目實踐與合作交流，提升學生的自主學習意識、合作探究精神與創(chuàng)新能力。

5改革考核方法

傳統(tǒng)的考核方式采用卷面考試，以一次考試的成績?yōu)樽罱K成績。這種方式往往不利于全面真實地考核學生的知識、技能和能力。因此，對考核方式的改革勢在必行。改變課程考核方式，必須對考核指標做進一步的量化和細化，注重過程化跟蹤管理，加強課內(nèi)學習效果的考核以及課外學習效果考核，將學生是否參加專業(yè)學生社團、是否參加技術(shù)研討、是否實際參與項目的開發(fā)、是否參加學生技能競賽等課外學習環(huán)節(jié)納入到課程考核指標中，促進建立學生全面發(fā)展的評價體系，讓考核標準強調(diào)“知識、技能、素質(zhì)”三方面的要求，突出整體的綜合能力培養(yǎng)目標。

篇（5）

中圖分類號：TP31 文獻標識碼：A

1 引言（Introduction）

本科畢業(yè)論文是本科生的一門重要實踐課程，也是大部分教師和教學管理人員每年都要面臨的一項煩瑣工作。從出題、選題，再到寫作與指導、評審與答辯等，整個過程都需要教學管理人員、教師、學生投入大量的精力。傳統(tǒng)的本科畢業(yè)論文指導與管理工作存在以下主要問題：

（1）師生協(xié)同不足：學生離校實習、教師無固定辦公地點等，導致學生與教師見面不易，信息溝通不暢，師生交流不充分。由于教師工作比較繁忙，每個教師要同時指導多名學生，導致學生和教師很難在工作時段內(nèi)同時有空閑時間來進行面對面地指導，難以實現(xiàn)老師與學生之間的互動，教師對學生論文評閱效率低下。

（2）工作壓力大：本科畢業(yè)論文整個工作流程的工作環(huán)節(jié)多，參與人員多，時間跨度長，業(yè)務(wù)流程繁雜，工作量龐大，工作煩瑣、易重復。

（3）信息化程度低：本科畢業(yè)論文各個工作環(huán)節(jié)會產(chǎn)生階段文檔，而且前后各階段文檔之間有著密切的關(guān)聯(lián)關(guān)系；大量的打印文檔不利于師生對文檔的查閱、保存，且不環(huán)保。即使使用電子文檔，但未建立關(guān)聯(lián)關(guān)系，不利于收集、查詢和統(tǒng)計。

（4）監(jiān)管力度不足：傳統(tǒng)畢業(yè)論文寫作與指導過程缺乏有效的監(jiān)管力度，難以保證師生按時完成各項工作。缺少第三方監(jiān)管本科畢業(yè)論文寫作與指導過程的完整記錄，難以解決導師與學生之間就論文完成情況及論文質(zhì)量相互推卸責任的問題。

針對上述問題，國內(nèi)研究者們提出了不同的畢業(yè)論文管理系統(tǒng)，文獻[1―4]建立了基于WEB方式的論文管理系統(tǒng)，文獻[5]提出了基于本體的論文管理系統(tǒng)，文獻[6]提出了基于工作流的論文管理系統(tǒng)，但是這些研究在師生協(xié)同、提高工作效率、加強監(jiān)督方面仍存在不足。因此，本文提出一種角色協(xié)同的工作流模型；根據(jù)模型中的系統(tǒng)工作流狀態(tài)，利用時間和事件觸發(fā)機制，對用戶指派角色、對角色指派權(quán)限，再通過各個角色之間的協(xié)同，完成畢業(yè)論文各項工作，解決傳統(tǒng)人工方式的論文管理工作中存在的問題，提高工作效率、減輕工作壓力、增強監(jiān)管力度、提高論文管理工作的信息化水平。

2 相關(guān)知識（Related work）

角色：是相關(guān)權(quán)限命令的集合，使用角色的主要目的是簡化權(quán)限管理，角色主要由權(quán)限和用戶構(gòu)成[7]。

協(xié)同：就是打破資源（如人、財、物、信息和流程等）之間的各種壁壘和邊界，使它們?yōu)楣餐哪繕硕M行協(xié)調(diào)的運作，通過對各種資源最大的開發(fā)、利用和增值以充分達成共同的目標[8]。

工作流：是指一類能夠完全自動執(zhí)行的經(jīng)營過程，根據(jù)一系列過程規(guī)則，將文檔、信息或任務(wù)在不同的執(zhí)行者之間進行傳遞與執(zhí)行[9]。作為計算機支持的協(xié)同工作研究的一個重要方向，工作流管理的主要目標是通過調(diào)用有關(guān)的信息資源與人力資源來協(xié)調(diào)業(yè)務(wù)過程中的各個環(huán)節(jié)，使之按照一定的順序依次進行，從而實現(xiàn)業(yè)務(wù)過程的自動化。工作流技術(shù)通過將工作分解成為良好的任務(wù)、角色，按照一定的規(guī)則和流程來執(zhí)行這些任務(wù)并對它們進行監(jiān)控，以達到提高辦事效率、降低工作成本的目的[10]。

時間觸發(fā)機制[11，13]是指將時間域分成離散的時間間隔，將消息的傳輸分配在一定的時間間隔內(nèi)完成。

事件觸發(fā)機制[12，13]是指在工作流程中，根據(jù)其他事件的發(fā)生而產(chǎn)生相應(yīng)動作（稱為觸發(fā)動作）干預工作進程。

3 角色協(xié)同的工作流模型（The role-collaborative

workflow model）

本節(jié)首先對角色協(xié)同的工作流模型（Role-collaborative Workflow Model，RcW）進行描述，然后基于該模型進行建模。

3.1 模型的組成元素

角色協(xié)同的工作流模型由用戶主體、角色主體、任務(wù)主體、系統(tǒng)工作流狀態(tài)、訪問權(quán)限、角色指派、權(quán)限指派和角色協(xié)同這八個元素組成。下面將分別對這八個元素進行描述。

用戶主體：是指提出指派角色請求的實體，使用符號u表示，用戶主體的集合使用符號U表示。

角色主體：是指提出指派權(quán)限請求的實體，使用符號r表示，角色主體的集合使用符號R表示。在本科畢業(yè)論文的整個工作當中，存在著教學管理人員（教學院長、系主任、教學秘書）、教師（指導老師，交叉評閱老師，答辯老師）以及學生這些不同的角色，所以論文管理系統(tǒng)中的角色主體集合表示為：

（1）

公式（1）中，M表示管理員，T表示教師，S表示學生。

任務(wù)主體：是指接受r訪問的實體，也是工作流各個環(huán)節(jié)的核心，使用符號t表示，任務(wù)主體的集合使用T表示。論文管理系統(tǒng)中的任務(wù)主體集合圍繞著論文展開，表示為：

系統(tǒng)工作流狀態(tài)：是指RcW模型在整個論文工作流程（如圖1所示）中，r訪問t時的快照，使用符號s表示，系統(tǒng)工作流狀態(tài)集合使用符號S表示，包含r訪問的對象t和訪問時間time兩個元素。論文管理系統(tǒng)中的系統(tǒng)工作流狀態(tài)集合表示為：

訪問權(quán)限：是指r訪問工作流中任務(wù)主體的方式，使用符號p表示，訪問權(quán)限的集合使用符號P表示。論文管理系統(tǒng)中的訪問權(quán)限集合表示為：

角色指派：是指在系統(tǒng)工作流狀態(tài)下對u指派r的方式，使用符號UA表示。RcW模型中，同一個u能夠被指派多個r，但是在同一s狀態(tài)下，一個u只能被指派一個r，因此角色指派由s決定。角色指派函數(shù)表示為：

權(quán)限指派：是指在系統(tǒng)工作流狀態(tài)下對r指派p的方式，使用符號PA表示。RcW模型中，不同的r訪問的t不一樣，對t的訪問權(quán)限也不同，且同一r在不同的s狀態(tài)下，對t的訪問權(quán)限也不同，因此，權(quán)限指派由s決定。權(quán)限指派函數(shù)表示為：

角色指派和權(quán)限指派都由s決定，s的狀態(tài)由s中的兩個元素t和time決定，s中的元素time是被分成離散的時間間隔，t的觸發(fā)被分配在一定的時間間隔內(nèi)完成，這樣就應(yīng)用到了時間觸發(fā)機制的原理。例如在開題報告提交時間結(jié)束時，則激活論文寫作與指導階段的工作流程中的t，開始初稿的提交；在論文定稿提交時間結(jié)束時，則凍結(jié)論文寫作與指導階段的工作流程中的t。

同時在RcW模型中，部分流程的ti的觸發(fā)等待著ti-1事件的完成來激活自身狀態(tài)。不同的用戶角色訪問不同t，則被指派不同權(quán)限，這樣就應(yīng)用到了事件觸發(fā)機制的原理。例如學生在論文初稿tk提交完成后，觸發(fā)導師指導評閱論文初稿tk+1的工作進程；導師在論文初稿的評閱tk+1提交完成后，激活學生提交修改稿tk+2的工作進程。

因此角色指派和權(quán)限指派都考慮到了時間和事件觸發(fā)機制。

角色協(xié)同，是指在RcW模型中，各個角色主體之間打破時間、空間、物質(zhì)等資源之間的各種壁壘和邊界，使他們?yōu)橥瓿晒餐繕硕M行協(xié)調(diào)的運作，通過對各種資源最大的開發(fā)、利用和增值以充分達成共同目標，使用符號RC表示。角色協(xié)同函數(shù)表示為：

在畢業(yè)論文管理系統(tǒng)中，大部分工作需要教學院長、系主任、教學秘書、教師和學生等這些角色之間的協(xié)同RC來完成。例如，導師與學生之間協(xié)同完成論文的指導與寫作，最終完成共同目標――論文定稿的完成。

這樣，RcW模型可以表示為八元組：

RcW模型運行的充分必要條件為：不存在u無法被指派r，不存在r無法被指派p，不存在t無法被訪問。

3.2 角色協(xié)同的工作流模型

基于RcW模型的組成元素，根據(jù)RBAC96[14]的框架對RcW模型進行建模，在RcW模型中添加了會話集和約束集，如圖1所示。

圖1 RcW模型

Fig.1 RcW model

RcW Model：

U：用戶主體集合；R：角色主體集合；

T：任務(wù)主體集合；P：訪問權(quán)限集合；

Sessions：會話集――各主體之間的會話；

Constrains：約束集――約束各主體之間的指派關(guān)系。

OP={execute}，操作集合

P=OP×T～Constrains（S）

UAU×R，用戶與角色的指派關(guān)系

roles（u）：U2R～Constrains（S），對用戶指派角色的函數(shù)映射。

roles（u）={（ri）|（[（ri，u）∈UA}

PAR×P，角色與權(quán)限的指派關(guān)系

per： R2P～Constrains（S），對角色指派權(quán)限的函數(shù)映射。

per（ri）={（p，ti）|[（ri，p，ti）∈PA]}

RC（RiTk）×（RjTl） i≠j 角色之間的協(xié)同

在RcW模型中，為確保用戶角色指派的正確性，根據(jù)用戶與角色的指派關(guān)系和用戶指派角色的函數(shù)映射，設(shè)計了用戶角色指派算法。如下所示。

用戶角色指派算法（Algorithm of User-Role Assignment）：

{

Initialize： R；//可指派角色集合

R =GetRofUA（u）；

If R is Null

Return NULL；

For each r in R

if r match current S//如果角色r與當前狀態(tài)相匹配

Assign r to u；

exit for；

Else Next r；

End for

If OutofMaxR（u，R）//如果超出可指派角色集合

Return NULL；

}

在RcW模型中，為確保角色權(quán)限指派的正確性，根據(jù)角色與權(quán)限的指派關(guān)系和角色指派權(quán)限的函數(shù)映射，設(shè)計了角色權(quán)限指派算法。如下所示。

角色權(quán)限指派算法（Algorithm of Role-Permission Assignment）：

{

If （r，t）（R，T，PA） is NULL

//如果當前（r，t）無法與角色權(quán)限集合相匹配

Return NO PREMISSION；

Else

If Activate（t）//如果當前任務(wù)被激活

Return READ & WRITE；

ElseReturn READ ONLY；

}

根據(jù)RcW模型，實現(xiàn)基于RcW模型的畢業(yè)論文管理系統(tǒng)。下一節(jié)對該系統(tǒng)和傳統(tǒng)人工方式進行應(yīng)用研究比較與結(jié)果分析。

4 應(yīng)用研究與結(jié)果分析（Application studies and

results analyzes）

為了驗證基于RcW模型的本科畢業(yè)論文管理系統(tǒng)在解決傳統(tǒng)人工論文管理方式中存在的問題的實用性，基于角色協(xié)同的工作流模型的本科畢業(yè)論文管理系統(tǒng)已在西南大學外國語學院試運行，網(wǎng)址：http：//202.202.121.101/pdms。

對于傳統(tǒng)的人工論文管理的方式，通過外國語學院教務(wù)管理人員提供的信息，收集整理了2011―2013年這三屆西南大學外語學院本科畢業(yè)論文管理工作的數(shù)據(jù)。

對于系統(tǒng)進行論文管理的方式，通過系統(tǒng)對論文管理工作整個流程的完整記錄，收集整理了2014屆外語學院畢業(yè)生通過本系統(tǒng)完成畢業(yè)論文的數(shù)據(jù)。

對于傳統(tǒng)人工方式和系統(tǒng)方式的各項數(shù)據(jù)，主要從以下幾個方面進行比較與分析。首先，在完成各個相同階段的管理工作耗時進行了比較，結(jié)果如表1所示。

表1 各階段工作的耗時對比

Tab.1 Time for each management stage

工作階段 傳統(tǒng)人工方式耗時 系統(tǒng)方式耗時

2011 2012 2013 2014 2015

給學生安排導師 2.5days 3days 3days 3.2min 2.8min

統(tǒng)計提交任務(wù)書人數(shù) 20―30

min/time 20―30

min/time 20―30

min/time 0.13

sec/time 0.12

sec/time

統(tǒng)計提交開題報告人數(shù) 20―30

min/time 20―30

min/time 20―30

min/time 0.11

sec/time 0.13

sec/time

統(tǒng)計提交論文定稿人數(shù) 20―30

min/time 20―30

min/time 20―30

min/time 0.14

sec/time ――

安排答辯分組 2days 2days 2days 3.7min ――

統(tǒng)計學生成績 1day 1day 1day 0.54sec ――

查找 10―20

min/time 10―20

min/time 10―20

min/time 0.12

sec/time ――

說明：在統(tǒng)計提交任務(wù)書、開題報告和論文定稿人數(shù)的時候，如果有未提交的，還需要列出未按時提交論文稿件的學生名單。目前為止，2015屆畢業(yè)生的論文工作完成了一部分，只有部分數(shù)據(jù)。2011―2013的數(shù)據(jù)是由外國語學院的教務(wù)管理人員提供的，2014―2015的數(shù)據(jù)是通過系統(tǒng)操作20次的平均值。

然后，在各個階段論文稿件的按時提交比例方面進行了比較，結(jié)果如表2所示。

表2 每階段學生教師完成情況的數(shù)量對比

Tab.2 The number of submission on time

工作

階段 傳統(tǒng)人工方式 系統(tǒng)方式

總?cè)藬?shù) 2011

按時完成人數(shù) 比例 總?cè)藬?shù) 2012

按時完成人數(shù) 比例 總?cè)藬?shù) 2013

按時完成人數(shù) 比例 總?cè)藬?shù) 2014

按時完成人數(shù) 比例

指導

方向 141 120 85.1% 145 114 78.6% 146 117 80.1% 143 139 97.2%

論文

方向 571 472 82.7% 563 501 89.0% 579 498 86.0% 541 524 96.9%

任務(wù)書 571 469 82.1% 563 468 83.1% 579 472 81.5% 541 540 99.8%

開題

報告 571 473 82.8% 563 439 78.0% 579 472 81.5% 541 537 99.3%

定稿 571 483 84.6% 563 453 80.5% 579 463 80.0% 541 531 98.2%

論文

評閱 571 476 83.4% 563 468 83.1% 579 501 86.5% 541 529 97.8%

交叉

評閱 571 483 84.6% 563 455 80.8% 579 510 88.1% 541 535 98.9%

說明：由于傳統(tǒng)人工方式無法對論文指導過程進行記錄，傳統(tǒng)人工方式在論文指導過程中無數(shù)據(jù)。修改稿在論文指導過程中，論文稿件有多次提交的情況，在表中使用的數(shù)據(jù)是修改稿第一次提交和第一次評閱的數(shù)據(jù)。2011―2013的數(shù)據(jù)是由外國語學院的教務(wù)管理人員提供的，2014的數(shù)據(jù)是系統(tǒng)記錄的。

由表1中的數(shù)據(jù)可以看出，通過本系統(tǒng)進行本科畢業(yè)論文相關(guān)工作，極大地減少了工作時間，提高工作效率，同時減輕了教學管理人員的工作量。由表2的數(shù)據(jù)分析可以明顯看出，在通過使用進行本科畢業(yè)論文相關(guān)工作時，本科論文過程中各項工作的完成率相較于傳統(tǒng)模式平均提升了15%，各個階段完成工作比大幅提升。通過在線提交，在線指導，在線監(jiān)控論文進程，方便了師生之間論文的寫作與指導，同時實現(xiàn)了對論文指導過程的全程記錄，對論文指導工作的評價與衡量提供可靠的依據(jù)。

論文存儲：2011屆紙質(zhì)任務(wù)書、開題報告和論文各571份，2012屆紙質(zhì)任務(wù)書、開題報告和論文各563份，2013屆紙質(zhì)任務(wù)書、開題報告和論文各541份，總占地1.14m3；2014屆各種電子版的論文稿件共計9514份，占5.15GB的硬盤容量。紙質(zhì)論文需要大量的打印，不環(huán)保，電子格式的論文稿件存儲占地空間小，不需要打印大量的紙質(zhì)文檔，十分環(huán)保，且在系統(tǒng)中查找論文稿件十分方便。

在2011―2013年的本科畢業(yè)論文工作中，發(fā)生學生稿件遺失、需要學生重新提交的情況平均17例；給導師發(fā)送論文出錯情況平均發(fā)生8例；在2014屆，由于使用了本系統(tǒng)，未發(fā)生上述兩種情況。在2011―2013年，學生未按時完成論文，與導師相互推卸責任的情況平均有5例，同時由于無依據(jù)可尋，處理此種情況很麻煩；在2014屆中發(fā)生此種情況三例，直接查看整個工作過程的記錄，根據(jù)記錄處理，十分方便且具有說服力。

5 結(jié)論（Conclusion）

基于角色協(xié)同工作流模型的本科畢業(yè)論文管理系統(tǒng)已初次在西南大學外國語學院使用，運用角色協(xié)同和工作流的技術(shù)，采用時間觸發(fā)機制和事件觸發(fā)機制的原理，較好地解決了傳統(tǒng)人工管理方式存在的四大問題，有效地減輕了教學管理人員、教師、學生完成本科畢業(yè)論文工作的工作量，提高了本科畢業(yè)論文工作的工作效率，取得了較好的教學成果；且系統(tǒng)全程保留了本科畢業(yè)論文工作在各個階段產(chǎn)生的文檔和數(shù)據(jù)，記錄了論文指導的整個過程，可以為教師進行論文工作的績效評估提供依據(jù)。

在RcW模型中，考慮優(yōu)化算法的設(shè)計，優(yōu)化用戶角色指派算法和角色權(quán)限指派算法；在系統(tǒng)工作流狀態(tài)中加入短信實體，實時通知用戶關(guān)于工作流的狀態(tài)，是今后的研究發(fā)展方向。

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篇（6）

本文主要討論了旋轉(zhuǎn)運動柔性梁實驗平臺的設(shè)計。首先介紹了實驗平臺的總體結(jié)構(gòu)，對其中的機械系統(tǒng)部分和控制系統(tǒng)部分做了簡單介紹和說明。然后重點介紹了機械系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，對結(jié)構(gòu)中的各組成部分進行了設(shè)計，并繪制了相關(guān)0件的工程圖。

關(guān)鍵詞：柔性多體動力學；旋轉(zhuǎn)柔性梁；實驗平臺；結(jié)構(gòu)設(shè)計

The mechanical system design of experiment platform for rotating flexible beams

Abstract：The flexible arm has been the most direct application for flexible multi-body system dynamics analysis and control theory. Because it had characteristics of simple physical model and easy to computer models and physical tests, the flexible arm has become a key subject for the development of the next generation robot, aviation and aerospace technology.

篇（7）

中圖分類號：TP3 文獻標識碼：A 文章編號：1671―7597（2013）031-060-02

隨著人類社會進步的加快，科學技術(shù)水平的不斷提高，人們對產(chǎn)品的要求也越來越高。這就需要提高產(chǎn)品質(zhì)量，同時縮短開發(fā)周期。此時以仿真技術(shù)和系統(tǒng)建模為核心的虛擬樣機技術(shù)得到了的廣泛應(yīng)用，在真實的產(chǎn)品沒有真正生產(chǎn)出以前就對它進行仿真模擬，這樣的話防止各種設(shè)計缺陷的存在。其中一款具有代表性的軟件系統(tǒng)：機械系統(tǒng)動態(tài)仿真軟件ADAMS，這一款軟件包括了高效的求解器、可視界面、各種簡便的建造模型的工具和具有強大功能的后處理模塊等，利用ADAMS軟件來對機械系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進行分析，在物理樣機設(shè)計之前就可以對數(shù)控玻璃磨邊機產(chǎn)品的各種性能進行測評，不僅能夠降低開發(fā)費用，而且能夠減少開發(fā)周期，很大的提高了機械系統(tǒng)仿真的效率。ADAMS在機械系統(tǒng)運動學、動力學和靜力學仿真方面的功能十分的強大，但是當ADAMS軟件建立一些比較復雜機械系統(tǒng)的時候，就會比較困難。這方面常見的就是使用UG軟件和ADAMS軟件結(jié)合來開發(fā)復雜的機械系統(tǒng)的虛擬樣機。

1 UG軟件和ADAMS軟件的介紹

UG（Unigraphics NX）是一個產(chǎn)品工程的解決方案，它是由Siemens PLM Software公司出品的一款軟件，它為用戶的加工過程及產(chǎn)品設(shè)計提供了數(shù)字化模型和檢驗的手段。UG Unigraphics NX根據(jù)用戶的工藝設(shè)計和虛擬產(chǎn)品設(shè)計的要求，提供了解決方案，這種解決方案是經(jīng)過實踐驗證的。UG具有三個設(shè)計層次，即子系統(tǒng)設(shè)計、組件設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計。所有的信息被分布于各子系統(tǒng)之間。

本論文使用的運動仿真軟件是由美國MDI公司進行開發(fā)設(shè)計的ADAMS軟件，這款軟件是現(xiàn)在最具權(quán)威性的機械系統(tǒng)運動學與動力學仿真的軟件。它的求解器是使用的拉格郎日方程來進行建立系統(tǒng)運動學和動力學方程，對虛擬的機械系統(tǒng)進行運動學和動力學的分析，并且在分析之后輸出加速度、反作用力、速度和位移的曲線，整個運動的過程是通過在計算機上建立虛擬樣機來模擬復雜的機械系統(tǒng)的。其中ADAMS軟件的核心模塊包括ADAMS/View和ADAMS/Solver。

2 ADAMS和UG的運動聯(lián)合仿真

在利用ADAMS和UG進行運動聯(lián)合仿真設(shè)計的時候，通常我們現(xiàn)在先在UG軟件當中建立三維模型，建立模型的過程：首先通過二維圖紙在UG軟件中建立三維零件模型，然后在將零件進行裝配同時進行干涉檢查，最后將建立的三維裝配圖形導入到 ADAMS軟件當中，在ADAMS軟件中首先對三維裝配圖形的仿真參數(shù)進行設(shè)定，這樣就產(chǎn)生了參數(shù)化的機構(gòu)模型，最后進行運動學和動力學的仿真。下圖1所示的就是一般情況下的聯(lián)合仿真設(shè)計流程。

3 焊接機器人聯(lián)合仿真分析

3.1 UG三維建模

焊接機器人主要有底座、軀干、肩、手臂、手腕、機械手6部分組成。在UG中建立焊接機器人的各零部件，裝配后得到焊接機器人實體模型，見圖2所示。

3.2 三維模型導入ADAMS

在UG中，選擇“文件”“導出”Parasolid，然后打開ADAMS，選擇FileImport，彈出文件導入對話框，在File Type下拉框中選Parasolid類型，然后在File To Read選擇欄中點右鍵選擇Browse，最后選擇讀入UG輸出的文件。三維圖導入到ADAMS中如圖3所示。

3.3 ADAMS運動仿真

導入模型之后，首先要給焊接機器人添加約束副，給底座與大地之間添加固定副，分別在底座與軀干、軀干和肩、肩和手臂、手臂和手腕、手腕和機械手之間添加旋轉(zhuǎn)副。然后給所有旋轉(zhuǎn)副添加旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，肩和手臂之間旋轉(zhuǎn)副的驅(qū)動參數(shù)為15d*sin（180d*time-90d）+15d，手臂和手腕之間旋轉(zhuǎn)副的驅(qū)動參數(shù)為-15d*sin（180d*time-90d）-15d，底座和軀干之間旋轉(zhuǎn)副的驅(qū)動參數(shù)為180d*time，其它旋轉(zhuǎn)副的驅(qū)動參數(shù)為0d*time。至此，已完成整個樣機約束的添加如圖4所示。

停止仿真運動，右鍵點擊機械手，在下拉菜單中選擇measure，出現(xiàn)對話框，在characteristic中選擇選項，輸出機械手在X，Y軸方向的位移、速度、加速度曲線。如圖5-圖10所示。

從上面圖中可以看出，機械手的運行曲線平滑且有規(guī)律，說明該機構(gòu)的整個運動過程平穩(wěn)無沖擊震蕩現(xiàn)象，通過觀察機構(gòu)仿真運動并結(jié)合曲線，可以證實該機構(gòu)的運行曲線與實際情況相符。

4 結(jié)束語

ADAMS軟件和UG軟件作為動力學仿真分析領(lǐng)域和三維建模領(lǐng)域的優(yōu)勢產(chǎn)品，二者的聯(lián)合仿真廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品開發(fā)、工程校驗、機械設(shè)計等過程中。本文通過UG和ADAMS之間的無縫接口程序，將在UG中創(chuàng)建的焊接機器人三維模型成功導入到ADAMS中，并通過在ADAMS中進行運動學仿真分析，根據(jù)仿真分析的結(jié)果，驗證了將UG與ADAMS軟件相結(jié)合的建模設(shè)計和運動學仿真方法的可行性，不僅提高了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的可靠性，還大大提高了仿真效率，是虛擬樣機技術(shù)研究中的嶄新應(yīng)用，促進了虛擬仿真的發(fā)展，對于教學和實踐具有廣泛的意義。

參考文獻

[1]張磊.UG NX6.0后處理技術(shù)培訓教程[M].北京：清華大學出版社，2009.

篇（8）

一、引言

隨著信息、處理、計算機技術(shù)的發(fā)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(shè)想借助計算機的技術(shù)，能使機器人真正能“看到”精彩的三維世界。計算機技術(shù)、視覺傳感器技術(shù)、攝像技術(shù)以及立體視覺理論的發(fā)展，利用視覺傳感器來獲取環(huán)境圖像，并用計算機實現(xiàn)對視覺信息的處理，從而形成立體視覺，逐漸使這一設(shè)想變成現(xiàn)實[1-4]。本文采用了目前國內(nèi)外進行機電一體化系統(tǒng)設(shè)計時最常用的虛擬樣機技術(shù)，基于3D數(shù)字化設(shè)計平臺UG，采用赫爾姆霍茨模型作為參考設(shè)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(shè)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(chǎn)生運動碰撞干涉。本文采用機械系統(tǒng)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(jīng)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(fā)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(chǎn)生運動碰撞干涉現(xiàn)象，各個自由度的運動空間范圍達到了設(shè)計的要求，從仿真結(jié)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(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計是合理的，這為一般機器人立體視覺運動平臺的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計提供實用的改進和參考依據(jù)。

三、驅(qū)動電機的輸入扭矩分析

要驗證選擇的驅(qū)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(zhuǎn)動過程中轉(zhuǎn)動頭和攝像機等運動部件的負載轉(zhuǎn)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(xù)曲線。當偏航或俯仰運動到極限點時，驅(qū)動電機要進行變向運行，負載扭矩的方向也發(fā)生變化而出現(xiàn)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(jié)果對雙目立體視覺運動平臺的控制系統(tǒng)的性能定性分析提供了一種評價手段。

四、結(jié)論

仿真的結(jié)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(shè)計要求。根據(jù)仿真結(jié)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(gòu)設(shè)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(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計提供實用的改進和參考依據(jù)。

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(jié)果對雙目立體視覺運動平臺的控制系統(tǒng)的性能定性分析提供了一種評價手段。

參考文獻：

[1]唐新星.具有立體視覺的工程機器人自主作業(yè)控制技術(shù)研究[J].吉林大學博士論文，2007，(12):10-11.

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[3]朱正德.零部件表面缺陷的機器視覺檢測模[J].MC現(xiàn)代零部件，2005，(9):68.

篇（9）

一、引言

隨著信息、處理、計算機技術(shù)的發(fā)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(shè)想借助計算機的技術(shù)，能使機器人真正能“看到”精彩的三維世界。計算機技術(shù)、視覺傳感器技術(shù)、攝像技術(shù)以及立體視覺理論的發(fā)展，利用視覺傳感器來獲取環(huán)境圖像，并用計算機實現(xiàn)對視覺信息的處理，從而形成立體視覺，逐漸使這一設(shè)想變成現(xiàn)實[1-4]。本文采用了目前國內(nèi)外進行機電一體化系統(tǒng)設(shè)計時最常用的虛擬樣機技術(shù)，基于3d數(shù)字化設(shè)計平臺ug，采用赫爾姆霍茨模型作為參考設(shè)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(shè)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(chǎn)生運動碰撞干涉。本文采用機械系統(tǒng)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(jīng)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(fā)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(chǎn)生運動碰撞干涉現(xiàn)象，各個自由度的運動空間范圍達到了設(shè)計的要求，從仿真結(jié)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(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計是合理的，這為一般機器人立體視覺運動平臺的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計提供實用的改進和參考依據(jù)。

三、驅(qū)動電機的輸入扭矩分析

要驗證選擇的驅(qū)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(zhuǎn)動過程中轉(zhuǎn)動頭和攝像機等運動部件的負載轉(zhuǎn)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(xù)曲線。當偏航或俯仰運動到極限點時，驅(qū)動電機要進行變向運行，負載扭矩的方向也發(fā)生變化而出現(xiàn)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(jié)果對雙目立體視覺運動平臺的控制系統(tǒng)的性能定性分析提供了一種評價手段。

四、結(jié)論

仿真的結(jié)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(shè)計要求。根據(jù)仿真結(jié)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(gòu)設(shè)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(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計提供實用的改進和參考依據(jù)。

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(jié)果對雙目立體視覺運動平臺的控制系統(tǒng)的性能定性分析提供了一種評價手段。

參考文獻：

[1]唐新星.具有立體視覺的工程機器人自主作業(yè)控制技術(shù)研究[j].吉林大學博士論文,2007,(12):10-11.

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

篇（10）

中圖分類號：G424.2文獻標志碼：B

0引言

虛擬樣機技術(shù)以其高效率和低成本，在機械產(chǎn)品設(shè)計中得到越來越廣泛的應(yīng)用.通過對機械產(chǎn)品的虛擬樣機建模和仿真分析，可以快速、準確地獲取機械產(chǎn)品的性能，從而驗證設(shè)計指標并評價設(shè)計結(jié)果[1].作為目前世界領(lǐng)先的機械系統(tǒng)動力學分析軟件，Adams以其公認的優(yōu)越性被越來越多的工程技術(shù)人員和科研人員所應(yīng)用，在機械系統(tǒng)設(shè)計和分析領(lǐng)域發(fā)揮重要作用.

筆者多年來一直探索如何使學生在課程學習中了解和掌握Adams這一先進軟件.在“機械原理”課程[2]的教學中，已有一些教師進行有益的探索——將Adams用于機構(gòu)分析[3-6]，獲得良好的效果.在“機械原理課程設(shè)計”課程中，有些教師也將Adams應(yīng)用其中——學生在設(shè)計機構(gòu)運動方案時，應(yīng)用Adams對設(shè)計結(jié)果進行驗證[7-9].這些嘗試為“機械原理”課程注入新的教學內(nèi)容和教學方法，加深學生對機構(gòu)學知識的理解.但總體來看，這些嘗試還停留在個別教師的教學改革試點層次，缺少Adams與課程內(nèi)容融合的整體規(guī)劃和實施方案.本文從本科生課程和研究生課程2個方面介紹北航在Adams教學中的一些嘗試.

1Adams在本科生教學中的應(yīng)用

機械原理課程的研究對象為機器和機構(gòu)，如何在課堂上將機器和機構(gòu)運動起來，成為提高學生學習興趣和扎實掌握相關(guān)理論的關(guān)鍵.傳統(tǒng)的教學方法只能依靠教師的講解，將靜止的機器和機構(gòu)“動”起來，不直觀；一些設(shè)計分析結(jié)果也無法實際展示和驗證，在很大程度上影響學生對問題的理解和對知識的掌握；此外，雖然學生學習很多的經(jīng)典理論，但在工作不會應(yīng)用，導致理論與應(yīng)用脫節(jié).

為此，自2003年以來，北航機械原理教學團隊以Adams為平臺，將虛擬樣機技術(shù)與課程的機構(gòu)以及機構(gòu)系統(tǒng)的分析與設(shè)計內(nèi)容有機結(jié)合，不僅使靜止的機構(gòu)圖形運動起來，提高學生的學習興趣，增強對問題的深刻理解，而且使學生初步掌握虛擬樣機這一先進技術(shù)，為持續(xù)、快速地進行機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計與分析奠定基礎(chǔ).在課堂教學過程中，以教師為主導，通過虛擬樣機的建立和仿真，對涉及的機構(gòu)學問題給予直觀、生動的詮釋.學生則利用課余時間，通過上機練習來熟悉和掌握虛擬樣機技術(shù).

1.1課堂教學

3結(jié)束語

探索和總結(jié)本科生的“機械原理”課程與Adams有機結(jié)合的內(nèi)容和實現(xiàn)方法，進一步探討在研究生階段開設(shè)針對學習Adams的“產(chǎn)品設(shè)計與虛擬樣機”課程的教學內(nèi)容、教學方法和教學成果等.在高校開展Adams的學習和應(yīng)用教學，雖然取得一定的成果，但總體來看，仍處于探索階段，希望通過同行的共同努力，在相關(guān)行業(yè)的支持下，不斷地深入和推廣下去.

參考文獻：

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