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Key words： virtual prototyping technology；paper statistics；quantitative analysis

中圖分類號：C53 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2013）09-0312-02

0 引言

虛擬樣機技術是上世紀80年代隨著計算機技術的發展而迅速發展起來的一項計算機輔助工程技術。設計人員在計算機上建立能夠反映產品特性的樣機模型，用樣機模型代替物理樣機在各種工況下進行仿真試驗和分析，測試和評估產品的整體性能，進而不斷改進和優化樣機模型的設計，直至獲得最優設計方案后，再制造物理樣機[1]。虛擬樣機技術改變了傳統的產品研發和設計思想，極大地降低了產品研發和設計的技術風險和開發成本，縮短了研發周期，提高了產品性能，加速了新技術向產品轉化的開發、研制與使用過程。進入21世紀以來，虛擬樣機技術及其應用在發達國家已經獲得重大進展，被廣泛地應用于各個不同領域。世界眾多著名的制造公司在生產開發過程中都廣泛采用虛擬樣機技術，設計、裝機、測試都在計算機中模擬完成，保證了產品一次試制成功[2]。虛擬樣機技術的應用，使企業能夠以最低的成本快速推出產品，迅速搶占國際市場，提高了企業的市場競爭力，為企業帶來巨大的經濟效益和社會效益。

本文依托“維普中文科技期刊數據庫”這一平臺，通過對2003～2012年10年期間與虛擬樣機技術相關的期刊論文的檢索，采用論文計量學方法，對虛擬樣機技術的應用研究論文進行統計分析，概括和總結我國虛擬樣機技術的應用研究狀況，以期為虛擬樣機技術今后在我國更廣泛地推廣應用提供參考。

1 數據來源及分析方法

本文以維普中文科技期刊數據庫收錄的期刊論文為統計分析源，以2003～2012年為時間條件，以“全部期刊”為期刊范圍，以“虛擬樣機”為題名或關鍵詞進行全部專業論文的檢索，經過整理匯總，刪除重復論文后共計2508篇。通過EXCEL將整理后的論文數據套錄成數據庫，采用論文計量學方法對論文的發表年份、涉及領域、研究機構以及第一作者等四個方面進行統計分析，概括和總結近10年來我國虛擬樣機技術的應用研究狀況[3]。

2 統計分析結果

2.1 虛擬樣機技術應用研究論文年份統計分析 從圖1和表1可以看出我國虛擬樣機技術應用研究論文數量的增長態勢。2003年至2009年期間，論文數量逐年增加，2004年和2005年，論文數量增加的幅度最大，之后增加幅度在逐年減小，2009年論文數量達到頂峰。這表明，2003年至2009年，我國虛擬樣機技術應用研究發展得比較快，并取得了大量的研究成果。但是，從2010年開始，論文數量較大幅度減少，特別是2012年，論文數量減少到152篇。產生這種現象的原因有可能是近三年對虛擬樣機技術相關的應用研究力度減小，也有可能是相關研究論文的產出以及中國學術期刊庫的收錄有一定時滯性[4]。

2.2 虛擬樣機技術應用研究涉及領域統計分析 筆者對研究主題涉及到我國航空航天、國防軍工、汽車與發動機、工程機械、礦產機械、農業機械、機器人與機械手、教育等領域的論文數量進行統計，結果顯示，我國虛擬樣機技術應用研究涉及各個領域，部分論文同時涉及多個領域，論文涉及領域分布情況見圖2。論文產出居前三位的領域是汽車、工程機械、機器人，這表明，隨著汽車、工程機械、機器人領域近十年來的迅猛發展，虛擬樣機技術應用研究在這些領域中也取得了不斐的成果。

2.3 虛擬樣機技術應用研究機構統計分析 在2508篇論文中，沒有署名作者單位的共有23篇。筆者將論文作者的工作單位分為本科院校、科研院所、企業和大專院校四類研究機構，統計結果見表2。發文數量最多的機構是本科院校，為2145篇，科研院所、企業和大專院校發文數量分別為419篇、368篇、117篇，其中科研院所、企業、大專院校與本科院校作者合著的論文數量分別為280篇、244篇、46篇，本科院校的發文數量遠遠高于其他機構。這充分顯示，本科院校是虛擬樣機技術應用研究的主要機構。

2.4 虛擬樣機技術應用研究論文作者統計分析 根據論文第一作者發文數量的統計結果可知，無作者數據的論文10篇，大部分作者1至2篇，發文數量排列前10位的作者見表3，其中，七位是本科院校的教授或講師，二位是博士研究生，只有一位是科研院所的高級工程師，由此可見，本科院校的教授和教師是虛擬樣機技術應用研究的中堅力量。

3 結論與建議

從“中國學術期刊網絡出版總庫”檢索及分析結果可以看出，2003～2012年10年期間，我國虛擬樣機技術應用研究發展迅速，至2009年達到頂峰，近年又逐漸回落；應用研究涉及領域極為廣泛，研究成果比較多的是汽車、工程機械、機器人領域；應用研究的主要機構是本科院校，應用研究的主要群體是本科院校的學者和教師。本文的檢索分析結果不一定能夠全面反映我國虛擬樣機技術應用研究狀況，但從一個側面反映了我國虛擬樣機技術的應用研究機構和群體比較單一。

虛擬樣機技術問世之后，得到許多發達國家制造商的高度重視，立即將這一先進制造技術引入企業的產品開發中，取得了很好的經濟效益。我國是一個制造大國，虛擬樣機技術的應用研究，不應僅在本科院校，不應僅有本科院校的學者和教師，更應廣泛推廣到企業和科研院所，讓廣大企業和科研院所的技術人員參與研究和應用。

面對日益激烈的市場競爭，我國企業應積極主動充分利用虛擬樣機技術，減小產品的技術風險，縮短產品的研發周期，降低產品研發的成本，提高產品的性能，從而增強企業的產品開發能力，提高我國企業在世界制造業中的地位和市場競爭力。此外，虛擬樣機技術的研究專家也應加強向企業推廣虛擬樣機技術，推動這一先進制造技術在我國企業和科研院所的普及和應用。

參考文獻：

[1]郭衛東.虛擬樣機技術與ADAMS應用實例教程[M].北京：北京航空航天大學出版社，2003.

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為了使自身在市場上立于不敗之地，很多企業都對產品的模式進行了更新，其目的是提高產品的效率及收益。隨著社會的發展和經濟水平的提高，競爭也愈發激烈，除了要減少成本以外，還要提高產品的質量和使用價值。

1 什么是虛擬樣機

所謂的虛擬樣機，指的是產品的多領域數字化模型的集合體，它包含了真實產品的所有特點。運用這種技術，可以對機器的零件進行模擬制造，從而在設計階段提高產品的使用性能和質量。

用這種技術來對機械產品進行設計，對零件、結構、裝配等部分進行分析，使機械產品的設計更加具有直觀性和可視性。

2 基于虛擬樣機技術的機械產品設計與建模方法

2.1 利用CAD軟件建模仿真

在對機械產品進行設計的時候，必須要運用一系列的軟件來對機械零件的設計尺寸進行分析，并且對機械零件開始進行一個一個的建模。這樣就可以得到一個三維的圖片，然后再對零件模型的表面、材質、質量、性能等進行虛擬的設計，從而進行仿真分析。

建模完成以后，再利用三維軟件，將需要調入的零件模型進行裝配，裝配的時候要充分的利用平衡、垂直、重合等。裝配還必須按照順序來進行，比如先裝配部件，然后再將部件模擬裝配成樣機。此外，可以通過運動集成模塊來進行優化設計，這些模塊有很多的優點，比如能夠矯正機械的運行，能夠注意到機械的位置、運行速度、性能是否正常。另外，這些模塊還能夠通過對尺寸的計算，優化整個機械的性能。

2.2 對產品結構件進行分析和仿真

在對機械產品進行設計的過程當中，除了必須要考慮設計中的運動以外，還要考慮所設計的零件是否有一定的承載能力，或者強度和性能是否符合要求。進行了建模以后，因為軟件有一個比較好的接口，因此可以采用這種軟件對機械的各個部分進行強度分析，分析的時候還要計算有限元，這樣才能夠使設計更加的合理。另外還要分析設計要求是否符合機械的使用要求，如果得出的數據證明虛擬樣機的一部分不符合機械使用要求，那么，就只能重新進行修改。同時，這也是一個系統而繁雜的過程。

2.3 對行星架進行分析

行星架是機械的承載構建，如果機械的行星架設計不合理，就會影響到整個機械的使用。同時，行星架也是非常復雜的一部分，很容易出現軸的強度過低，而計算應力又會顯得比較復雜。首先要在軟件中創建幾何模型，其次要導入其中，導入之后可以添加材料信息了，然后要根據裝配體的情況，來設置接觸選項，最后再根據參數來設計網格，施加載荷，并且求出結果。

3 虛擬樣機技術在機械產品設計中的應用

我國對機械產品的設計經歷了很多個歷程，最先開始是二維技術，利用計算機來生成零件，或者是整機的二維圖形，然后是三維技術，最后才是現在的虛擬樣機技術。筆者總結了虛擬樣機技術在機械產品設計中的應用，具體為以下幾點。

3.1 采用ADAMS軟件對運動仿真進行分析

這種方法比較準確可靠，而且還可以使數據無縫連接，但是建模功能卻不好。我國很早就采用ADAMS軟件應用到農業機械當中，最普遍的是用收割機、深耕機。同時，在不同機械系統工作的參數下，油菜物料在清選袋置中的運動規律也不同。

3.2 ADAMS軟件和造型軟件的聯合仿真

這種方法是首先在軟件中建模，然后再把建的模導入ADAMS中，這種方法的建模功能非常的好，而且仿真功能也很強大，但是在導入模型的過程當中，很容易丟失一些信息。20世紀90年代末，運用這種技術設計了播種機，實現了自動化和科學化的播種。此外，這種技術還被運用在馬鈴薯收獲機當中。

3.3 ADAMS和控制系統分析軟件的聯合仿真

機械系統和控制系統是現代機械的主要發展方向，兩者結合可以降低機械設計的復雜性，還能提高機械運動的效率。幾年前，我國通過將ADAMS與控制系統的聯合，研制出了彈性軸軸承系統在徑向正弦載荷作用下的動力學特征。在農業機械方面，還研制出了馬鈴薯聯合收獲機輸送臂，對輸送臂的整個運行進行了分析和研究，提高了其使用性能。

4 虛擬樣機技術的優點

4.1 縮短了產品的設計周期

虛擬樣機技術在傳統機械設計的基礎上進行了改善，從不同角度、不同使用需求出發，縮短了產品的設計周期。此外，還提高了機械運行的性能。

4.2 降低了產品的開發成本

因為機械設計是一項復雜而系統的工作，需要耗費大量的人力、物力、財力，而虛擬樣機技術雖然對計算機軟件、硬件的要求很高，卻降低了機械設計的總體成本。

4.3 提高了零件的設計效率

與傳統的機械設計相比，虛擬樣機技術只需要輸入一個基本模型，便可以導出精確的幾何，對于形狀大致相似的一系列零件，只需要稍微修改一下，就能夠生成新的零件，這樣就提高了零件的設計效率。

5 總結與體會

現在，虛擬樣機在機械設計中的運用越來越廣泛，從過去的二維、三維發展到CAD建模，再到如今的虛擬樣機技術。不但提高了設計效率，還降低了設計成本，整個設計過程也大大的被簡化，使得機械產品本身的操作也變得簡單易懂。

參考文獻

[1]徐海枝.我國虛擬樣機技術應用研究論文計量分析[J].價值工程，2013，32（9）：312-313.

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一、前言

隨著科技的快速發展，世界經濟已由原來的賣方市場轉化為買方市場。現代企業要在激烈的市場競爭中占有一席之地，必須解決TQCSE難題，即以快速交貨T（Time）、高質量Q（Quality）、低成本C（Cost）、優質服務S（Service）和保護環境E（Environment）來滿足不同客戶的需求，快速響應市場需求。

虛擬樣機技術是20世紀80年展起來的現代設計方法，是以虛擬樣機模型代替物理樣機，在計算機模擬物理樣機的運行。近年來，虛擬樣機技術飛速發展，現已成為機械專業方向研究生以上層次人才的必修課程。用戶可以利用ADAMS軟件或使用其他三維軟件建立虛擬樣機模型后，導入ADAMS軟件，通過添加各種約束、驅動或接觸力進行動態仿真，模擬物理樣機的運行。通過ADAMS強大的后處理功能生成各種曲線、動畫等，進而了解設計的復雜機械運動性能，為物理樣機的試制提供理論依據。在大學本科教學中開展ADAMS的教學工作，采用ADAMS多體動力學仿真軟件對機械原理中各種機構進行三維運動仿真后驗證機構設計的合理性，觀察主要機構的運動軌跡、運動速度、加速度等數據變化情況，可以使學生更好地理解機械原理、機械設計中的相關機構運動原理，在進行畢業設計時，能運用ADAMS軟件對其所設計的各種機構進行驗證，培養和提高學生的設計分析能力，為畢業后能盡快適應專業技術工作打下良好的基礎。

二、面向產業需求，開設專業導論課程

機械設計制造及其自動化專業是桂林理工大學機械工程與控制工程學院重點發展的優勢和核心專業。每年大學新生入學時，都需要進行專業導論課程教育。為了將一些現代設計方法及理論傳授給新生，面向裝備制造業的發展需求，教師在講授專業導論的相關內容時，會將歷年學生所做的優秀仿真作品進行動畫演示。為了進一步加深學生對虛擬樣機技術的理解，相關教師還會組織學生參觀桂林市內在虛擬仿真技術使用較多、較為成功的行業領頭企業，如桂林大宇客車有限公司、桂林橡膠機械廠等大型企業。企業工程師會結合行業特點，將一些典型案例采用虛擬仿真技術進行現場演示，極大地激發學生學習虛擬樣機的興趣，為后續課程的學習打下良好的專業基礎。

三、學習ADAMS動力學仿真軟件，貫穿專業課程教學過程

我校機械專業在專業基礎課的教學中，利用ADAMS軟件三維建模技術、形象的動畫展示功能以及強大的后處理功能，將機械原理課程中一些常用機構，如平面四桿機構、凸輪機構、齒輪機構的組成和運動情況進行動態仿真，彌補學生實踐經驗不足帶來的問題。此外，學生在學習過程中還可以了解到現代設計方法高效、快捷的特點，并從中感受到ADAMS軟件在機械系統設計中的魅力。以凸輪設計為例，教師講授凸輪廓線的傳統設計方法通常是圖解法和解析法。傳統的圖解法作圖過程煩瑣、精度不高；解析法雖能獲得很高精度，但須花費大量的時間與精力建立精確的數學模型及編制計算程序。顯然，上述兩種方法都存在難以實際操作的缺點，使得學生很難真正理解。通過ADAMS，則可以直接模擬凸輪的實際運動狀態，設計簡單、直觀，還可以使凸輪運動起來。通過ADAMS的強大的后處理功能，可測量出從動件的運動規律與給定運動規律的擬合程度，圖1是采用直接法設計凸輪的全過程。現代設計方法的引入，可讓學生體會到先進設計技術的優越性，提高學生的學習積極性。

四、利用ADAMS搭建虛擬仿真實驗平臺

為加深學生對枯燥無味的理論知識的理解，提高學生的工程實踐能力、動手能力和創新能力，實驗教學活動提供了一個真實直觀、可以動手操作的平臺。工程技術人員利用虛擬仿真技術，可以在虛擬環境中模擬真實的機器運行，觀測各構件的相互運動及受力情況，不斷調整設計方案后進行仿真試驗，對整個系統進行優化，直到獲得較為滿意的優化設計方案以后再投入人力和物力制造物理樣機，從而大幅降低新產品的開發費用，提高產品開發效率及縮短產品的研發生產周期。為了進一步提高學生學習ADAMS的積極性，如在大學生科技競賽、創新大賽、機器人大賽、學院組織的ADAMS大賽等一系列競賽活動中，在指導教師的指導下，在計算機上利用ADAMS動力學仿真軟件對機構的運動軌跡、速度變化規律、加速度變化規律及受力分析等做一個前期試驗，并在虛擬試驗的基礎上對整個系統進行優化后再加工出物理樣機進行相應的實驗。利用ADAMS強大的后處理功能，將實驗數據導入計算機中，與計算機仿真得到的結果進行對比分析，找出實驗數據、理論數值和仿真結果之間的差距，改進虛擬樣機模型或調整實驗方案，并對一些優秀作品給予物質獎勵。通過上述一系列活動，可加深學生對常用機械機構的構造和運動原理的掌握，提高分析問題和解決問題的能力。

五、熟練使用ADAMS仿真軟件，提高畢業設計質量

畢業設計是學生即將結束大學學習生涯的最后在校學習環節，是對大學四年所學的基礎知識、專業知識的一次全面檢驗。在畢業設計的過程中，學生將機械原理、機械設計、力學和數學等相關知識綜合運用于設計過程中，經過畢I設計的磨煉，他們的工程實踐能力、分析問題和解決問題的能力有了提高，學校的辦學水平和人才的培養能力也得到了提升。畢業設計是學生即將走上新工作崗位的一個重要過渡。為了進一步提高學生使用ADAMS軟件的能力，根據學生畢業設計課題選題實際情況，教師可在學生的畢業設計論文中增加ADAMS虛擬仿真分析技術，提升畢業論文的檔次。

W生在開始進行畢業設計的初期，可在指導教師的指導下查閱相關文獻，運用已掌握的相關專業知識，通過原理構思進行初步設計后，利用相關軟件建立一個粗略的虛擬樣機模型，利用ADAMS軟件對方案進行動態仿真，將機構的運動軌跡、速度（角速度）、加速度（角加速度）或機構運動過程中所受的力（力矩）與理論計算值進行比較，通過對仿真結果和理論值的比較，找出問題的癥結，對模型或理論分析進行修正，并再次進行仿真。之后，在仿真的基礎上，對各設計參數進行優化并確定最終方案，最后采用三維CAD軟件對模型進行進一步的細化，導出二維圖紙。通過這樣一個設計、仿真、分析的過程，較為真實地模擬了機械新產品開發的全過程，學生按照這個模式進行畢業設計，其設計能力和畢業設計質量可以有較大提高，為即將走上工作崗位打下良好基礎。

六、結束語

虛擬樣機技術在現代產品設計中不斷地體現了優越性。為提升學生的工程實踐能力和綜合素質，通過專業導論課程教育、創新大賽、專業學習和畢業設計等一系列活動，可將ADAMS仿真技術融入系列的教學活動中，讓學生在學習機械專業理論知識的同時，能熟練使用ADAMS軟件解決一些具體工程實際問題。并在畢業設計過程中使用ADAMS模擬機械新產品開發的全過程，使學生的設計能力和畢業設計質量有了較大提高，增強就業核心競爭力。

參考文獻：

[1]郭衛東.Adams的教學探索與實踐[J].計算機輔助工程，2013，5，22（增刊1）：439-444.

[2]劉曉敏，趙云偉.ADAMS軟件實踐教學方法研究[J].高教學刊，2015，（16）：165-167.

Application of ADAMS in Practice-Teaching Reform of Mechanical Professional

SHEN Zhong-hua1，2，CHEN Jing1，2

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作者簡介：伊紀斌（1994-），男，山東淄博人，山東理工大學國防教育學院學生，研究方向：機械設計

隨著知識經濟和工業制造的快速發展，現代化的市場要求產品生產廠商要以最快的速度、最優的品質、最短的研發時間、最低的成本消耗和最佳的服務來滿足顧客的需求。傳統設計一般是在圖紙結合產品的特性和設計的具體要求進行的，在機械設計的過程中需要提前對設計中的設備裝配的干擾因素的不確定進行考慮，但是產品在裝配中的缺陷只有在產品開發的后期才能暴露出來或者在產品的試制階段和裝配中顯現出來。如果設計的零件已經開始投入生產了，那么損失就更加嚴重了。產品的質量在傳統的設計和制造方式上不能得到很好的保證，并且傳統設計的工藝比較粗糙、開發的效率低、花費時間比較長、耗費的資金比較大。在變化速度快、持續性發展和不可預測性市場中難以適應。因此，企業的生產活動需要具備高度的柔性和快速的反應，與此同時信息技術的飛速發展保證了機械制造的先進性，信息化的使用對于現代機械工程設計十分重要。

1虛擬機械制造技術

以往傳統的機械設計技術的設備條件比較差，設計技術性不強，傳統的設計觀念比較保守，設計的手段主要依靠的是粗略的計算和估算，主要是在較多的簡化和靜止化假設中完成機械工程的設計，傳統設計具有較大的隨意性，并且設計的關鍵過程還對設計者的經驗和設計習慣具有很大的依賴性。設計的過程很難實現合理、高效和準確。但是在現代化虛擬設計的相關技術可以很好地實現設計經驗依賴性強、設計過程靜態性和設計理念隨意性向現代化設計精確性、以數據知識工程和專家系統為保證的設計方式的發展，虛擬計算機技術需要對必要的信息進行檢索、分析和收集。最終找出最優的設計方案和數值運算的方式，當然也會對CAD技術和人工智能技術、數據庫技術等進行大量的應用。虛擬機械制造技術主要是在虛擬環境下對計算機的模型進行虛擬分析的一種計算機設計技術。該技術集成并綜合應用了綜合性的機械制造環境，主要包括了各種仿真、分析、應用等工具以及信息模型和控制工具等。虛擬制造需要經歷的主要階段有裝配產品的概念設計、動態仿真、回收利用。依靠虛擬制造技術，機械設計人員不需要將所有的零件設備生產制造出來，可以通過對零件模型的建立，隨后對零件進行虛擬裝配，并對各零件部位之間的裝配間隙進行干涉、對裝配的狀態實現檢查，對零件設計中的錯誤及時發現，如果零件不符合設計要求，可以依靠計算機技術方便及時更改模型，最后形成新的零部件設計圖和裝配圖，達到設計、裝配和制造檢驗的協調。

2虛擬制造技術的關鍵

虛擬制造技術包含了許多方面，主要有設計技術的提出、產品制造過程的抽取、原模型的建立、集成基礎結構、建模仿真等。下面就對虛擬制造技術中的關鍵技術進行詳細的介紹：

2.1虛擬技術中的建模技術

虛擬指的是在系統中將現實制造系統映射到虛擬環境下，主要涉及了RMS的模型化、形式化、計算機化的抽象描述和表示。VMS建模的主要內容有生產模型建立、產品模型建立、工藝模型建立的信息化體系結構的建立。生產模型中有靜態描述和動態描述兩種。靜態描述主要是關于對系統生產能力和生產特性。動態描述是在已經被得知的系統狀態和需求的性質上對產品的整個過程進行全面的預測。在制造過程中我們將種種實體對象總的稱之為產品模型。在產品的模型建立中需要對產品的明細、形狀特征等方面進行描述。對于VMS而言，要實現產品實施過程的全部繼承必須具備完整的產品模型。因此在虛擬制造中的產品模型不再是單一和靜止的，它可以運用抽象的技術實現各種模型面貌的提取。工藝模型主要指的是在制造過程中對產品的工藝參數和關于產品功能的各種因素進行聯系，最終實現對產品模型和生產模型之間相互作用的反映。

2.2虛擬制造技術中的仿真技術

仿真指的是通過計算機實現復雜現實系統的抽象化和簡潔化最終形成的系統模型，并且在仿真的基礎上對模型進行應用，最終得到相應的系統性性能分析。仿真主要以系統模型為主體的研究方法，它對實際的生產系統沒有直接的干擾作用，并且仿真系統可以對計算機的計算能力進行應用，實現在短時間內完成在實際工作中需要很長時間的工作，有效縮短了生產決策的時間，最大化地避免了對人力、物力和資金的投入以及浪費。計算機技術還有很好的仿真修復功能，最大化地保證了方案的最優。仿真技術過程的主要步驟有系統研究、數據收集、系統模型建立、仿真算法的確定、仿真模型的計算、仿真模型的運行、結果的輸出和分析。仿真在產品的制造過程主要被分為制造的仿真和加工的仿真。在系統產品的開發中主要涉及的是產品建模、設計交互行為仿真等。方便對設計結果的評價，及時進行反饋，降低產品設計中的錯誤。加工過程的仿真主要有切削、裝配、檢驗及焊接、壓力加工和鑄造等。以上兩種仿真過程是相對獨立的，兩者不能實現集成，而VM中應建立全面過程的統一仿真。

2.3虛擬制造中的虛擬現實技術

虛擬現實技術的目的是改善計算機的交互方式，提高計算機的可操作性，它是在對計算機圖形系統和多種顯示以及控制等接口設備的基礎上，以交互的三維環境為人提供沉浸體驗的技術。虛擬現實技術主要由圖形系統和多種接口設備組成，使人在虛擬環境中感受到真實的沉浸感覺，交互性計算機系統是虛擬現實系統的基礎。虛擬現實系統中有操作者、機器和人機接口。它幫助提升人和計算機間的和諧度，同時也是最有力的仿真工具。在VRS的作用下實現對真實世界的模擬。在用戶交互輸入以及輸出修改虛擬環境的條件下，使人達到身臨其境的沉浸感覺。VM的關鍵技術之一就是虛擬現實技術。

3機械虛擬樣機技術介紹

虛擬樣機技術在機械工程設計中被稱作機械系統動態仿真技術，它是20世紀80年代在計算機技術的快速發展中發展起來的一種計算機輔助技術。在計算機建立樣機模型后，對模型的多種動態性能進行具體的分析，最后對樣機方案實現改進。用數字化模型代替物理性的樣機。通過虛擬樣機技術的作用，簡化了機械產品的設計開發過程，有效縮短產品開發的時間，最大程度降低產品的開發成本和費用，實現產品質量和系統性能的提升，使設計產品實現最優化和最具創新性。綜合以上優勢，該技術一經出現就受到了眾多工業發達和高等院校及設計和生產企業的重視，許多著名的產品開發設計者都對該技術進行了引入并運用在自身產品的開發中，并且取得了極好的經濟和生產效益。在機械工程設計

中應用仿真技術對零件進行設計、生產工序等方面的選用以及工藝參數、加工工藝、裝配工藝等構件的運動性等均可以實現建模仿真。

4虛擬制造技術在機械工程中發揮的優勢

4.1強大的通用性和分析處理復雜問題的能力

虛擬樣機技術建立和發展的基礎是分析力學和多體運動力學，該技術的關鍵是對復雜機械系統進行自動建模。因此，大多數的虛擬樣機技術軟件主要運用的是帶約束乘子的微分代數混合方程。令每個構件都有六個自由度是它的核心，還要要求其對多余的自由度進行限制，實現其具有良好的通用性，達到適用性強的目的。與此同時，虛擬樣機技術還對機械系統的詳細環節進行考慮，具體指彈性、接觸和摩擦等因素。

4.2為機械系統建模帶來便利

傳統的機械系統建模中要先建立運動分析，隨后在運動分析的基礎上進行動力分析，這中間需要許多的圖形分析和公式推導。但是圖形的分析和公式的推導過程往往比較復雜，并且錯誤率高。同樣的建模過程中設計人員只需要將機械的構成方式和連接方法以及相應的物理參數實施輸入，其后的建模和求解只需要計算來完成就可以了，極大地幫助設計人員承擔了許多的設計難度。

4.3強大的后期處理能力

在傳統的分析方法上通常得出的是大量的數據，數據的理解還要依靠豐富的經驗和理論。但是運用虛擬樣機計算軟件為復雜性的數據提供了可視化技術，使得設計人員直觀地看到機械設計的性能和運動效果。

5結語

虛擬制造技術實現了現代工程機械工程設計領域中的設計、試制等一系列過程的直觀性。實現了在產品真正制造出來前，可以在虛擬的制造環境中生成產品的原型，更好地替代現實中的硬件產品，更方便地對設計產品的性能和可生產性進行評估，極大地縮短了產品的設計和生產周期，最大化地節約了產品開發的成本，保證產品的開發和設計可以適應市場的靈活性的變化。虛擬制造技術是現實技術和計算機仿真技術在機械制造中的綜合應用。在現代化計算機虛擬設計技術的幫助下實現對眾多產品的開發和設計，不僅不會造成實際物質的浪費，并且還能更直觀地了解產品生產的具體情況，打開了機械制造和設計的全新局面。

參考文獻

[1]李銳．虛擬制造技術在現代機械工程設計領域中的應用[J]．河南科技，2013，（13）．

[2]劉玲娣．淺談虛擬制造技術在農機設計制造中的應用[J]．河北農機，2013，（2）．

[3]孫福臻，閻勤勞，單忠德，等．機械虛擬現實技術的應用與發展[J]．機械設計與制造，2010，（5）．

[4]郝虎．虛擬樣機技術在采煤機械設計中的應用[J]．城市建設理論研究（電子版），2011，（25）．

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是否有數據處理要求：否

您的國家：北京

您的學校背景：北京理工大學

要求字數：6000 (開題報告)

論文用途：碩士畢業論文

是否需要盲審(博士或碩士生有這個需要)：否

補充要求和說明：先要一個開題報告! 正式畢業論文的要求 學校還沒通知 開題報告要求 見 附件 題目方向是 三維制造工藝 對機加企業(車間) 的影響 或 數字化制造 對機加企業(車間)的影響 (最好是針對航天制造企業)

北京理工大學研究生院工程碩士學位論文開題報告：基于三維模型的工藝對技術對航天制造企業生產效率的影響

一、學位論文選題的目的和意義

1.1 選題背景

進入21世紀,數字化設計制造技術在國際航空制造業新產品研制中發展迅猛,傳統的以模擬量傳遞為基礎的設計制造手段，已經逐漸被以數字量傳遞為基礎的數字化手段所代替,通過全面采用數字化產品定義、數字化預裝配、產品數據管理、并行工程和虛擬制造技術,極大縮短了機型研制周期、提高了產品質量。

二、本選題研究領域歷史、現狀、發展趨勢分析

三、研究方案

四、研究計劃進度表

五、經費預算

六、參考文獻

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篇6

根據對目前壓實度檢測系統的研究，要實現振動壓路機對壓實度的實時檢測技術一般需要利用壓路機振動輪的某一動態響應值來間接反映路基壓實度的變化。此次仿真研究的目的就是利用虛擬樣機技術模擬垂直振動壓路機的振動壓實試驗，測量振動輪在碾壓代表不同壓實度路基模型時的垂直振動加速度幅值，為建立路基壓實度和振動輪加速度幅值之間的對應關系提供數據支持。

1 垂直振動壓實技術的特點

（1）垂直振動壓路機的振動輪在激振機構的帶動下產生的垂直方向上的定向振動，對被壓實材料不會產生水平方向上的干擾力。垂直振動壓路機施工過程中不會在振動輪的行駛方向上產出擁土，道路的表面沒有松散層和裂紋出現，因此避免了傳統振動壓實之后還需要使用靜碾壓路機進行碾壓的施工環節，施工效率在同等條件下提高了 3 倍。

（2）垂直振動壓實之后，得到的鋪層材料壓實度均勻，質量穩定，密封性好。垂直振動還能夠確保瀝青和骨料混合物具有更好的均勻性和良好的道路表面粗糙度。

（3）垂直振動壓路機適用于各種壓實材料及工況，廣泛應用于砂土、土石填方、瀝青混合料以及水泥混凝土的混合料，其作業時的擊實能量沿道路的表面垂直向下傳遞，具有很小的道路表面波動，因此施工過程中對周圍的環境影響較小，具有一定的環保意義。

2垂直振動壓實仿真的理論分析

垂直振動壓路機壓實路基數學模型的建立是基于以下假設的：

（1）振動壓路機的減振系統和隨振的壓實材料被認為是彈簧—阻尼單元，而且彈簧--阻尼認為是沒有質量的；

（2）假設垂直振動壓路機的振動輪和所有相關的機架均為剛性體，而且將它們看成是具有一定質量的集中質量塊；

垂直振動壓路機在高頻低幅或者低頻高幅下進行工作時，其它機械參數是不變的，只有路基材料的結構和物理性質發生變化，從振動輪垂直振動加速度的推導結果也可以看出壓路機在工作時振動輪的垂直加速度和代表壓實材料的剛度和阻尼有關。

振動輪在壓實過程中的動力學響應與被壓實材料的壓實度有著緊密的聯系，振動輪在垂直方向的振動加速度響應和壓實材料的剛度正相關，與阻尼負相關。隨著壓實度的增加，代表壓實材料的剛度增大，阻尼減小，因此垂直振動壓路機振動輪的垂直振動加速度和壓實度是正相關的，而且這種規律具有普遍性不因為被壓實材料的改變而不同。因此，在ADAMS 利用虛擬樣機模擬振動壓實試驗，以測量振動輪垂直振動加速度的基頻幅值來反映壓實材料的壓實度是可行的。

3垂直振動壓路機的壓實仿真模擬

在垂直振動壓路機的施工過程中，壓實材料的物理特性是不斷變化的，而在仿真環境下壓實材料的這種變化是通過材料本構模型物理參數的改變來描述的。振動壓實系統動力學模型中的剛度和阻尼只是壓實材料的模擬參數，其數值是大都是通過經驗來確定，不能通過土工試驗來測定，在描述壓實材料的物理性能上存在很多的不足。而在 ANSYS 中以本構模型為理論基礎建立起的路基仿真模型更接近于路基真實的物理性能。

通過改變路基材料在不同壓實度下本構模型中物理參數的值建立起同種路基材料的不同仿真模型，構成多組振動壓實仿真模型模擬實際的振動壓實試驗。每一組模型完成一次仿真之后即可獲得在不同壓實度下的振動輪垂直振動加速度，通過幅頻變換得到其在基頻下的加速度幅值。垂直振動壓路機的虛擬樣機工作參數為振幅 2mm，激振頻率為 29Hz，行走速度為 3km/s。某路基材料不同壓實度下本構模型的基本物理參數如表 1 所示。

表1 路基材料的基本物理參數

利用 ADAMS/View 的后處理模塊采集垂直振動壓路機的虛擬樣機在碾壓壓實度為67%的路基模型時振動輪的垂直振動加速度信號波形如圖 1~圖 2 所示。

圖 1 碾壓壓實度為 67%的路基模型時振動輪垂直振動加速度信號

圖 2振動輪垂直振動加速度信號的頻譜圖

從振動輪加速度信號的波形圖可以看出：隨著路基模型壓實度的不斷增加，振動輪的垂直振動加速度信號的幅值也在不斷增大，這與理論分析和相關文獻的論述是相符合的；從圖 5-8 振動輪垂直振動加速度信號的頻譜圖可知讀取振動輪振動的基頻為 29Hz，這與振動輪的激振頻率是一致的，說明 ADAMS/View的后處理模塊能對虛擬振動壓實的振動信號進行準確的采集，所建立的仿真系統也是可行的，采集的仿真數據具有一定的研究價值。

4 垂直振動壓路機的路基壓實狀態分析

垂直振動壓路機在代表不同壓實度的路基模型上進行振動碾壓時其振動輪將會有不同垂直振動加速度響應。表2為垂直振動壓路機虛擬樣機在碾壓不同壓實度路基模型時獲取的振動輪垂直振動加速度信號在基頻下的響應幅值。利用基頻下振動輪垂直振動加速度的幅值對路基模型的壓實度進行標定50，從而實現利用振動輪的動態響應來反推路基壓實度的目的。

表2 不同壓實度下振動輪垂直振動加速度的幅值

圖6 為振動輪的垂直振動加速度和路基壓實度之間的對應關系，振動輪垂直振動加速度在基頻下的幅值和路基壓實度之間通過數據擬合建立起的線性關系式為：

Y=2.617x-65.821；R2=0.9731 （1）

式中：y—路基壓實度；x—振動輪垂直振動加速度幅值；R—相關系數。

這種檢測方法實現了對路基壓實度更全面的檢測，能夠更好的控制施工質量，隨時發現被壓實路段存在的缺陷，避免了人工檢測工作量大和測點不足容易出現漏檢的問題。

5結束語

論文實現了垂直振動壓路機壓實路基的仿真過程，測得了振動壓路機的振動輪在碾壓不同壓實度的路基模型時在垂直方向上的振動加速度，并根據數學模型計算的結論建立起了振動輪垂直振動加速度和路基模型壓實度之間的線性關系式，為建立振動輪動態響應和路基壓實度之間的關系提供了一種仿真方法。

參考文獻

篇7

隨著人類社會進步的加快，科學技術水平的不斷提高，人們對產品的要求也越來越高。這就需要提高產品質量，同時縮短開發周期。此時以仿真技術和系統建模為核心的虛擬樣機技術得到了的廣泛應用，在真實的產品沒有真正生產出以前就對它進行仿真模擬，這樣的話防止各種設計缺陷的存在。其中一款具有代表性的軟件系統：機械系統動態仿真軟件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軟件來對機械系統的結構進行分析，在物理樣機設計之前就可以對數控玻璃磨邊機產品的各種性能進行測評，不僅能夠降低開發費用，而且能夠減少開發周期，很大的提高了機械系統仿真的效率。ADAMS在機械系統運動學、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軟件結合來開發復雜的機械系統的虛擬樣機。

1 UG軟件和ADAMS軟件的介紹

UG（Unigraphics NX）是一個產品工程的解決方案，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品設計提供了數字化模型和檢驗的手段。UG Unigraphics NX根據用戶的工藝設計和虛擬產品設計的要求，提供了解決方案，這種解決方案是經過實踐驗證的。UG具有三個設計層次，即子系統設計、組件設計和結構設計。所有的信息被分布于各子系統之間。

本論文使用的運動仿真軟件是由美國MDI公司進行開發設計的ADAMS軟件，這款軟件是現在最具權威性的機械系統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運動學和動力學方程，對虛擬的機械系統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的運動聯合仿真

在利用ADAMS和UG進行運動聯合仿真設計的時候，通常我們現在先在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進行設定，這樣就產生了參數化的機構模型，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合仿真設計流程。

3 焊接機器人聯合仿真分析

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副。然后給所有旋轉副添加旋轉驅動，肩和手臂之間旋轉副的驅動參數為15d*sin（180d*time-90d）+15d，手臂和手腕之間旋轉副的驅動參數為-15d*sin（180d*time-90d）-15d，底座和軀干之間旋轉副的驅動參數為180d*time，其它旋轉副的驅動參數為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律，說明該機構的整個運動過程平穩無沖擊震蕩現象，通過觀察機構仿真運動并結合曲線，可以證實該機構的運行曲線與實際情況相符。

4 結束語

ADAMS軟件和UG軟件作為動力學仿真分析領域和三維建模領域的優勢產品，二者的聯合仿真廣泛應用于產品開發、工程校驗、機械設計等過程中。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，根據仿真分析的結果，驗證了將UG與ADAMS軟件相結合的建模設計和運動學仿真方法的可行性，不僅提高了數據轉換的可靠性，還大大提高了仿真效率，是虛擬樣機技術研究中的嶄新應用，促進了虛擬仿真的發展，對于教學和實踐具有廣泛的意義。

參考文獻

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

篇8

Design of Virtual Prototype of Multi-purpose Mechanical Transmission

Experiment Platform System Based on Pro/E Platform

GUI Wei， YAO Cenglin， LI Chenglong， SHEN Caixia， ZHENG Mengwei， HAN Qiang

（Wuhan Business University， Wuhan， Hubei 430056）

Abstract In this paper， based on the Pro/E software， with the multipurpose Laboratory of mechanical transmission station as a typical example， the application of virtual design technology， virtual assembly of 3D design， completed the experiment table of all parts of the student movement of mechanical transmission mechanism， teacher movement of mechanical transmission mechanism， clock movement of mechanical transmission mechanism， the classroom door moving mechanical transmission mechanism and the projection screen motion of mechanical transmission mechanism five parts and virtual assembly of the whole experiment platform.

Key words Pro/E; mechanical system; experiment platform; virtual design

0 引言

目前，機械領域的虛擬設計技術是利用三維設計軟件如Pro/E、UG、Solidworks、CATIA等對機械裝置的零部件進行結構設計、虛擬裝配、運動仿真分析。它是基于計算機輔助設計技術，在虛擬環境中對機械產品進行設計，達到縮短研發周期、減少研發成本的目的。

多用途機械系統傳動實驗臺融鏈傳動、直齒圓柱齒輪傳動、直齒圓錐齒輪傳動、平面連桿傳動，蝸輪蝸桿傳動、絲桿螺母傳動以及齒輪齒條傳動等傳動機構于一體。該實驗臺以學生最為熟悉的課堂作為展示機械系統運動的場景，可以起到趣味性教學的目的，增加學生學習機械專業課程的興趣。敞開式的場景，在不用拆開演示臺的前提下就可以讓學生清楚地觀察到內部傳動機構的運動全過程，操作簡單、比較實用。多個傳動機構集中在一個場景展示，可以使學生系統性地認識不同機構的運動傳遞過程，有助于學生對不同的機構進行區別。

本文基于Pro/E平臺的虛擬設計技術，完成多用途機械系統傳動實驗臺各零件的三維建模設計，虛擬樣機裝配干涉檢查、機構運動仿真分析，在仿真中對結構設計進行優化設計，盡可能降低設計風險，避免實際制造中出現問題，從而使實驗臺一次性制造成功。

1 實驗臺典型零件齒輪的三維建模

通常，在Pro/E中每個零件的三維結構設計過程步驟基本相同，如下：（1）依據各個零件的三視圖，想象零件的形狀，為選擇合適的建模方法做好鋪墊。（2）根據零件的結構，選擇建模的方法。（3）根據零件的結構，進行草繪，然后利用拉伸、旋轉等特征操作，以完成零件的三維設計。（4）在已建零件模型上進行輔助特征設計，完成零件三維設計，然后保存。

多用途機械系統傳動實驗臺有多個不同類型的零件，三維設計的過程步驟基本相同，本論文只簡單闡述典型零件齒輪的三維設計過程步驟。

直齒圓柱齒輪由輪齒、鍵槽、軸孔等基本結構特征組成，創建標準直圓柱齒輪的三維參數化模型。主要操作步驟如下：

（1）創建齒輪設計參數：

在Pro/E軟件的產品參數化設置界面中，輸入齒輪的設計參數及相應的初始值，模數m=2，壓力角alpha=20度，齒根圓直徑df，齒頂圓直徑da，基圓直徑db，分度圓直徑d，齒寬b=30，齒數z=56，如圖1，添加完畢后，單擊【確定】按鈕。

（2）使用Pro/E的草繪功能先繪制基準曲線，后繪制四個尺寸任意的同心圓。

（3）調出Pro/E中各參數之間關系設置的對話框，在其中輸入標準直齒圓柱齒輪的關系式，如圖2，添加完畢后，單擊【確定】按鈕。

圖1 齒輪參數對話框

圖2 齒輪關系對話框

（4） 系統進入三維實體模式，單擊【編輯】頡駒偕模型】工具，自動生成滿足一定關系式的齒輪參照圓。

（5）單擊特征工具欄中的【基準曲線】工具，彈出的【曲線選項】菜單，單擊【從方程】―【完成】命令，在工作區選取系統默認的坐標系，單擊對話框中的【確定】按鈕，在彈出的【設置坐標系類型】菜單中，選擇【笛卡爾】坐標系，輸入形成齒輪漸開線的參數化方程，輸入完畢單擊【記事本】主菜單中的【文件】―【保存】命令，最后單擊【確定】按鈕。即可生成漸開線。

（6）創建鏡像漸開線特征。選取已繪制的齒輪漸開線的特征，選擇軟件中【特征】-【鏡像】命令，選擇基準平面DTM2作為鏡像平面，單擊【確定】按鈕。

（7）先進入草繪平面，選擇齒頂輪廓線，拉伸創建成齒輪基本實體。

（8）創建第一個齒槽特征。先進入草繪平面，再根據漸開線以及齒輪參照圓草繪出齒廓外形，然后對其進行拉伸切除，完成齒槽的創建。

（9）創建齒槽陣列特征。創建齒輪槽，選擇軟件征工具欄中的【陣列】命令，選擇軸陣列選項，輸入陣列個數56個，角度為360埃繕杓埔蟮某萋幀？

（10）拉伸切除創建成齒輪軸孔。

（11）拉伸軟件的切除功能畫出成齒輪鍵槽，完成齒輪的參數化設計如圖3所示。

圖3 齒輪參數化設計

2 實驗臺樣機的虛擬裝配

一般說，機械裝置的虛擬裝配是利用三維設計軟件在計算機中，對機械產品的結構進行設計與裝配。多用途機械系統傳動實驗臺主要包括學生運動機械傳動機構、教師運動機械傳動機構、時鐘運動機械傳動機構、教室門運動機械傳動機構以及投影幕布運動機械傳動機構五個部分。虛擬樣機在裝配時，首先把這5個運動機械傳動機構作為一個組件進行虛擬裝配，然后把這5個運動機械傳動機構裝配成整個實驗臺。

2.1 學生運動機械傳動機構虛擬裝配

學生運動機械傳動機構，主要由電動機、曲柄搖桿機構、連桿限位變形機構，以及固定構件課桌、課椅以及電機支架組成。虛擬裝配如圖4所示。小腿在固定在機架上，小手臂與機架在形成固定鉸鏈，小手臂、大手臂、身軀、大腿、小腿之間通過活動鉸鏈鏈接。電機通過曲柄搖桿機構，帶動五連桿限位變形機構運動，完成學生起立和坐下的動作。

圖4 學生運動機械傳動機構虛擬裝配圖

2.2 教師運動機械傳動機構虛擬裝配

教師運動傳動機構主要由：電動機;由16齒的大鏈輪、8齒的小鏈輪和鏈條組成的鏈傳動機構;齒輪齒條傳動機構;螺距6mm，單頭絲桿螺母傳動機構;限位開關、限位板以及講臺等固定構件組成，虛擬裝配如圖5所示。電機啟動，通過鏈傳動傳遞給絲桿，絲桿的旋轉運動轉變成螺母的直線運動，通過螺母上的銷軸帶動放置在螺母上的尺寸做直線移動，實現教師木偶人的移動，通過齒輪齒條機構實現教師旋轉90度面向學生的動作。

圖5 教師運動機械傳動機構虛擬裝配圖

2.3 時鐘運動機械傳動機構虛擬裝配

時鐘運動機械傳動機構主要由：電動機;齒數為35的蝸輪蝸桿傳動機構;每級大齒輪齒數45，小齒輪齒數13，模數1.5的二級直齒圓柱齒輪傳動機構以及電動機架、鐘罩和紅外位置探測器等固定構件組成，虛擬裝配如圖6所示。電機啟動，通過蝸輪蝸桿把運動傳遞給二級直齒圓柱齒輪，與蝸輪連接的第一級圓柱齒輪的小齒輪帶動分針轉動，第二級圓柱齒輪齒輪的大齒輪帶動時針轉動。

2.4 教室門運動機械傳動機構虛擬裝配

教室門運動機械傳動機構主要由：電動機;雙曲柄滑塊機構以及導桿、限位開關、電機機架等固定構件組成，虛擬裝配如圖7所示。電機啟動，帶動雙曲柄滑塊機構中雙曲柄轉動，曲柄通過連桿，帶動教室門在導軌上進行來回往復運動，實現教室門的開關。

圖6 時鐘運動機械傳動機構虛擬裝配圖

圖7 教室門運動機械傳動機構虛擬裝配圖

2.5 投影幕布運動機械傳動機構虛擬裝配

投影幕布運動機械傳動機構主要由：電動機，錐齒輪傳動機構組成，虛擬裝配如圖8所示。電機啟動，帶動大圓錐齒輪轉動，通過小圓錐齒輪帶動幕布上下運動。

圖8 投影幕布運動機械傳動機構虛擬裝配圖

2.6 多用途機械系統傳動實驗臺虛擬裝配

多用途機械系統傳動實驗臺虛擬樣機的主體裝配主要是學生運動機械傳動機構、教師運動機械傳動機構、時鐘運動機械傳動機構、教室門運動機械傳動機構以及投影幕布運動機械傳動機構五個傳動機構之間的裝配。虛擬樣在裝配時，為方便整個樣機的的虛擬裝配，可以把裝置的幾個相關零件組裝成組件，然后再把相關組件裝配在一起構建試實驗臺的整體結構，如圖9所示。

圖9 多用途機械系統傳動實驗臺虛擬裝配圖

3 結束語

多用途機械系統傳動實驗臺的虛擬設計，減少設計物理樣機所需的人力及時間，可以達到降低產品成本，縮短產品生產周期的目的。

基金項目：湖北省高等學校2014年省級大學生創新創業訓練計劃項目《多用途機械系統傳動實驗臺的設計研究》（項目編號：201411654009）、武漢商學院2014年大學生創新創業訓練計劃項目《多用途機械系統傳動實驗臺的設計研究》（項目序號：7）、武漢商學院2014年度教學研究項目《基于學生創新能力培養的課程教學研究―以機械設計基礎課程為例》（項目編號：2014Y013）的階段性研究成果

參考文獻

篇9

維修操作空間定量評價方法

維修是一種需要人參與的活動，適當的維修空間將提高維修效率和維修人員的舒適程度。這一節的主要內容是確定適當的維修操作空間的大小。

在設計產品時，適當的操作空間的具體尺寸需要依據維修人員的身體尺寸和操作姿態來確定。因此維修操作空間應考慮維修人員的影響因素，如實體可達性。人的上肢可以接觸到的空間范圍分為最佳范圍、正常范圍和最大范圍。人體上肢的作業范圍是一個三維空間，維修人員的最大操作空間和舒適度隨著操作高度、手臂延伸線與人體中線的夾角角度的改變而發生變化。為了便于分析人體上肢的操作范圍，建立數學模型描述人體各部分的尺寸和相對位置。

軟件工具設計和案例探究

CATIA是法達索公司（Dassault Systemes）與IBM公司（International Business Machines Corporation國際商業機器公司）聯合開發的一款CAD/CAE/CAM軟件，主要為客戶提品外形設計、機械零件設計、配合結構設計、組裝、數控加工等功能，并提供大量的標準尺寸零件模型，使得企業可以縮短開發周期，快速迭代設計方案，對市場需求做出敏捷的反應。CATIA是目前應用最廣泛數字樣機設計開發軟件之一，應用范圍涵蓋等航空航天、建筑、船舶、汽車、鐵路等多個領域。DELMIA（Digital Enterprise Lean Manufacturing Interaction Application）是法國達索（Dassault Systemes）公司生產的一款數字化企業的互動制造應用軟件，是PLM（Product Life Management）系列產品之一。該軟件與CATIA互為補充，呈現上下游關系，共同貫穿產品的設計周期。利用CATIA制作數字樣機后，可在DELMIA中進行物流過程分析、維修、裝配、工藝規劃、與機器人配合等多種功能的虛擬演示和模擬，是一個面向設計、制造、維護、人機過程的“數字化工廠”仿真平臺。便于用戶檢查設計方案的缺陷和漏洞，及時更改設計方案，降低研發成本，縮短研發時間，實現快速上市的目的。DELMIA中含有一個Human Task Simulation模塊，包含虛擬人模型、人體動作模型、維修工具等內容，用于模擬人機交互過程，實現虛擬維修、虛擬拆卸、虛擬裝配等功能，也是本研究中重點使用的模塊，包含本研究中所需要的大部分數據。本研究基于CATIA與DELMIA現有的軟件功能和數據庫進行二次開發，研究目標是在客戶已經完成產品設計和數字樣機的制作的情況下，根據已制作好的虛擬維修仿真動畫，針對產品的維修操作空間的完成定量評估。

軟件的二次開發是在現有軟件產品的基礎上，對軟件功能進行延伸和擴展，或實現和其他軟件的對接并實現數據的交換和傳輸。二次開發一般針對某一類特定的用戶，通過添加更個性化、專業化的功能和模塊，使得軟件功能更具有針對性，用戶的需求得以實現，工作效率得以提高。DELMIA為不開源的軟件，為實現二次開發必須利用軟件開發商為用戶專門準備的二次開發接口。為靈活地滿足不同客戶的需要，DELMIA提供了多種二次開發的接口：一是CAD格式接口，方便客戶加載在CAD環境下設計的數字樣機，實現模型結構、尺寸、顏色渲染等數據的導入導出；二是知識工程，這是DELMIA的一個專門模塊，知識工程利用參數化定義的方法對人體模型和基礎動作單元進行了建模，建立一個標準模型庫，用戶可以通過關鍵參數調用標準模型庫中的模塊，從而實現快速建模，完成設計任務；三是采用自動化對象編程的接口Automation API（Application Programming Interface），能夠實現宏指令的編寫，或利用宏與VB開發語言（Visual Basic）相結合編寫簡易程序；四是開放的基于構件的應用編程接口CAA（Component Application Architecture，應用組件架構），這是DELMIA的一套C++函數庫，這一接口主要用于與C++開發語言鏈接，方便客戶使用C++編寫所需程序，用戶可通過快速應用研發環境RADE（Rapid Application Development Environment）和不同的API（Application Programming Interface）接口完成從DELMIA數據庫中調取數據到C++程序中的過程。

該案例為針對拆卸某型號大型客機APU上六角螺母的維修空間定量評估。目的是利用所提出的方法和開發的軟件工具，對維修操作空間進行定量評價，以展示方法的靈活性和有效性以及軟件的可用性和可靠性。該大型客機APU的虛擬維修操作動畫截圖如圖1所示。該大型客機APU上有12顆六角螺母，選取123號螺母作為典型案例，三顆螺母的位置如圖2所示。

這三顆螺母中，顯然3號周圍的障礙物少，對扳手的使用影響較少，同時位置較低，距離肩膀較近，手臂只需微微向上伸出即可接觸到，因而上肢舒適度較高。該螺母周圍的空間無需定量評估，定性評估即可確定等級為優秀。1號螺母雖然位置很高，但是周圍的障礙物少，手部可達到1200旋轉。2號螺母位置較高且周圍障礙物較多，維修人員手部只能達到600旋轉。本案例中選取2號螺母進行分析。

第一步打開程序，連接虛擬環境，選定虛擬人并連接。第二步選定關鍵幀，抓取扳手之后，選取手部攜工具接近、旋轉卸下六角螺母、手部攜工具離開這三幀內容。第三步系統提示選取第一幀的維修活動單元類型，為平移，此時軟件自動計算第一幀的掃掠舒適度PV、上肢舒適度r和該幀總舒適度s，x=0，y=0，z=1，但不在界面中顯示。第四步系統提示選取第二幀的維修活動單元類型，為旋轉，如圖3所示，此后軟件自動計算第一幀的掃掠舒適度Pv、上肢舒適度r和該幀總舒適度s，x=0，y=1，z=1，但不在界面中顯示。第五步系統提示選取第三幀的維修活動單元類型，為平移，此時軟件自動計算第三幀的掃掠舒適度Pv、上肢舒適度r和該幀總舒適度s，x=0，y=1，z=2，但不在界面中顯示。第六步系統自動根據已有的x、y、z，計算s的評價標準，（0.8x+0.75y+0.9z）為優秀閾值，（0 5x+0.25y+0.7z）為差閾值，該部分不在界面中顯示。第七步系統輸出三幀中每一幀的s值，并與s的優秀閾值和差閾值比較，給出空間評價結論。該案例中具體數據截圖如圖4所示。得出結論該部分操作空間維修性差，必須加以改進。

篇10

隨著數控機床的普及，采用數控機床己成為機械制造業改革的主要方向，如何能高質量、高效率、低費用的培訓操作人員成為亟待解決的問題之一。由于數控機床的教學比較抽象需要借助實驗來加深對課堂知識的理解，生產用的數控機床一般價格都比較昂貴，軟件也不是開放式的結構，無法用于學生的實驗教學。因此設計一種功能齊全，結構簡單，軟件結構開放，低成本，且具有代表性的教學實驗型微型數控機床可以滿足教學實驗的要求。

1　總體方案的確定

實驗型微型數控銑床以開放式CNC體系為指導思想，在Windows98下開發系統的硬件、軟件。本研究將用Delphi語言、Solidworks及Protel軟件完成對該數控銑床整體結構的設計和控制系統的接口電路(IO/TIMER控制板)、驅動電路、有關外圍電路、相應控制軟件的設計。繪制出試驗型數控銑床的虛擬樣機，根據零件圖，設計零件制造的工藝；在零件加工完成后，進行裝配調試，完成微型數控銑床的制作。

2　機械部分設計

微型銑床的機械部分是機床的主體部分，其設計計算主要包括：總體傳動方案的確定，電機、主軸、絲杠的選取等。機械部分Solidworks虛擬制圖如圖1所示

圖1 銑床的機械部分虛擬制圖

2.1 機床總體傳動方案的確定

本機床可以實現X軸、Y軸和Z軸三坐標聯動。X軸、Y軸的進給是通過電機帶動絲杠，絲杠又與螺母傳動來實現。電機與絲杠的連接可以通過銷釘來實現。在傳動過程中電機帶動絲杠做旋轉運動，螺母沿導軌做水平移動，從而帶動工作臺運動。論文參考網。Z軸的進給也是通過電機帶動絲杠，絲杠又與Z軸螺母傳動來實現。主軸套與Z軸螺母相連，在傳動過程中電機帶動絲杠做旋轉運動，螺母沿導軌做上下移動，從而帶動主軸做上下運動。

2.2 設計計算部分

2.2.1 主軸的選取和校核

1）主軸選取

立式銑削切削力的計算:

由機械設計手冊[1],對高速鋼圓柱銑刀:

其參數按實際加工過程中平均銑削條件為準選取:

對圓柱銑刀逆加工:

主軸材料為 40Cr 鋼取C=102

2）主軸校核

2.2.2 滾珠絲杠的選取

由最大動載荷Q值和導程P可以選擇滾珠絲杠的型號為：CWM165-2.5-P3。

3機床控制部分設計

3.1系統硬件組成

經過分析，本三坐標數控系統決定采用單CPU結構(采用的控制PC機主頻達到797MHz)。本三坐標數控銑床主要用于教學演示故對精度要求不是特別高，采用開環控制方式，用步進電機驅動輸出，設計數控接口電路進行定時中斷、脈沖輸出以及其它開關量的輸入輸出。論文參考網。論文參考網。其數控系統硬件組成如圖2所示[2－4]

3.1.1接口電路設計

本數控接口電路主要完成外部開關量的輸入和步進電機的控制以及一些機床輔助功能的實現，性能優良、工作可靠。接口電路的結構如圖3所示[5－6]。

3.1.2步進電機驅動器輸出控制電路

為了輸出脈沖去控制三個方向的步進電機，以及接收機床行程開關等開關量信號，在電路設計中設計了兩片可編程接口芯片8255，可以對48點數字量進行I/O操作。但本微型數控銑床三坐標數控系統中僅用到了一片8255，另一片暫時未用，用于以后的功能擴展。使用的8255的 PA口、PB口、PC口均工作在基本輸入輸出方式。8255控制字格式如下：

D7：1，D6：0，D5：0，D4：0，D3：0，D2：0，D1：0，D0:0,

即控制字為80H

用Delphi編寫CNC程序，初始化8255：

procedure TForm1.FormCreate(Sender: Object);

begin

asm

mov al,80H

mov dx,0213H

out dx,al

……

end；

在實時中斷服務程序中，用8255經光電隔離向三個方向的步進電機驅動器輸出控制信號，進而控制三個方向步進電機的運動，如圖4所示。

4　結束語

型微型數控銑床具有體積小，價格低，功能完善，安全系數高，是三坐標驅動和生產型數控銑床工作原理相同，且具有開放的軟硬件結構，基于以上的優點微型數控銑床將具有廣泛的應用前景。

參考文獻：

[1] 邱宣懷．機械設計[M]．北京.高等教育出版社，1997：324-373

[2] 趙玉剛，宋現春．數控技術[M]．機械工業出版社，2003：200-206

[3] 趙國勇，趙玉剛，趙福玲等．基于Windows98磁粒光整加工CNC系統的開發研究[J]．大連理工大學學報，2005,(1)：75-78

[4] 趙玉剛，王敏．基于IPC和Windows的激光加工CNC系統[J]．機電一體化，1999,(5)：24-27

[5] 鄭學堅，周斌．微型計算機原理及應用[M]．清華大學出版社，2001：200-223

篇11

傳統榫卯工藝是傳統文化中的瑰寶[1]，在現代家具設計中迫切需要對其進行深入學習與研究。但是由于榫卯工藝結構復雜，在教學中此類物理教具制作困難，不能進行批量的機械化生產。并且內部榫卯結構不能通過物理教具直接觀察到，學習者不能直觀的理解其結構，這造成學習榫卯結構的過程非常困難[2]。針對榫卯工藝在研究過程中存在的此類問題，本文提出引入數字化設計中的新方法、新技術，將數字化仿真設計與榫卯工藝相結合，以“有束腰方凳”為例，進行虛擬仿真設計。利用仿真技術對榫卯結構進行數字化模型的構建，并利用虛擬裝配技術對其進行裝配和構建。這樣避免了物理教具的批量制造，降低教學成本，提升了教學效率，為榫卯結構的教學研究提供了一條新的思路，本文主要研究的是通過仿真模擬技術對傳統榫卯工藝進行研究及其數據庫的建立。

二、數字化仿真構建方法

1、數字化仿真技術含義

數字化仿真技術是以虛擬現實和仿真技術為基礎，對產品的設計過程統一建模，在計算機上實現產品從設計、加工和裝配、檢驗、整個生命周期的模擬和仿真。這樣可以在產品的設計階段就模擬出產品及其性能和制造過程，以此來優化產品的設計質量和制造過程。與傳統的工業設計相比，數字化設計技術在設計方法、設計過程、設計質量和效率等各方面都發生了質的變化，數字化工業設計將主要包括數字化建模，數字化裝配，數字化評價，數字化制造，以及數字化信息交換等幾方面。

2、數字化仿真設計流程

在現實家具榫卯工藝研究的方法是：把已有的家具進行拆解，對拆解后的榫卯結構進行測量、記錄與學習。而在Pro/E系統中，學習研究榫卯結構的方法是：首先通過對榫卯家具進行拆解，并對其結構進行精細測量；然后通過數字化設計技術，并采用數字化樣機來代替原來的物理原型，在數字狀態下進行仿真分析，對原設計進行裝配重組。這樣不需要實物原型，就可以讓更多的設計人員在不同時間不同的地點在計算機上進行榫卯結構的學習和研究。

三、數字化仿真實例

首先是建模平臺的選取，考慮到數據格式的通用性、三維模型建設的便捷性，以及數據管理方式的先進性，最終選用了軟件Pro/E作為三維建模平臺。對結構件和零件用軟件Pro/E進行建模來更直觀的展示傳統結構，以此來系統闡述榫卯結構制圖和模型制作的現代工藝流程。由于凳子是明清家具中最基本的單品，其結構也是桌、案、幾等家具的本源。本文將具有榫卯結構的束腰凳進行拆解，并對拆解后的結構進行仿真模擬。

1、定義初步產品結構

在進行詳細設計之前要對產品進行初步結構分析：首先采用自頂向下設計方法規劃出束腰凳的整體造型結構關系，即產品結構包含了一系列的子裝配件，以及它們所繼承的設計意圖。產品結構由各層次裝配和元件清單組成，在定義設計意圖時，有許多子裝配是預先確定下來的：比如對本例束腰凳進行結構分析，可以看到本例凳子一共使用了攢邊打槽裝板、抱肩榫、格肩榫這三種榫卯裝配結構。

2、數字化樣機詳細設計

在明確了設計意圖并定義了“有束腰凳”產品基本結構和框架前提下，將圍繞設計意圖和基本框架展開零件和子裝配的詳細設計。首先是子裝配件的確定，通過對基本框架的研究分析得出產品共分為三個子裝配體：攢邊打槽裝板結構子裝配體、抱肩榫結構子裝配體、格肩榫子裝配體。當子裝配體確定下來，設計基準傳遞下去之后，可以進行單個的零件設計。

2.1凳面榫卯結構仿真

從拆解圖二可以看出，凳面采用的是攢邊打槽裝板連接方式。我們將攢邊打槽裝板連接方式定義為子裝配件，在子裝配件下進行板心及邊框的詳細設計。趲邊打槽裝板的裝配結構是首先將板心裝納在四根邊框之中，然后將裝板的邊框裝配起來[3]。這種裝配結構的優點在于邊框伸縮性不大，使得整個家具的結構不至由于面板的脹縮而受影響，起到了穩定堅實的作用。

趲邊打槽裝板裝配結構定義完之后開始進行零部件的詳細設計，由圖四可以看出此裝配零部件由凳面的帶榫頭的兩根大邊和兩條帶榫眼的抹頭組成。這四根木框兩根長而出榫的叫“大邊”，兩根短而鑿眼的叫“抹頭”。經過以上分析，在Pro/E環境中建立這四根帶有榫卯結構的木框零部件。

2.2腿足的抱肩榫結構仿真

從圖三可以看出，凳面與腿足及其束腰采用的是抱肩榫連接方式，將抱肩榫連接方式定義為子裝配件，抱肩榫是束腰家具的腿足與束腰、牙條相結合時使用的榫卯結構。首先通過測繪獲得各種數據為基礎，在獲得詳細的數據基礎上，通過三維仿真建模技術，對抱肩榫結構進行子裝配件的建立。之后在子裝配件下進行牙條與腿足的詳細設計。通過對三維仿真模型的拆解可以看出來，抱肩榫子裝配件的詳細結構是在腿足上挖出肩，將牙條插掛在上面來固定四方的框架。同時掛銷進一步定位橫材和豎材，將面受到的壓力均勻傳遞到四足上，腿足上端的長短榫通過抹頭的插接固定了承重面。

2.3.腳檔的格肩榫模型仿真

通過下圖對束腰凳的拆解可以看出，數字化模型中腳檔與腿足的連接方式為格肩榫，將格肩榫裝配方式定義為子裝配體，然后分析其詳細零部件。本實例束腰凳的腿足是方形豎材，此家具用的是大格肩榫結構，肩部為尖角，格肩部分和長方形的陽榫貼實在一起的，為不帶夾皮的格肩榫，又叫“實肩”。詳細零部件構成為：格肩榫榫頭在中間，兩邊為榫肩，格肩部分和長方形的陽榫貼實在一起的，為不帶夾皮的格肩榫，又叫“實肩”。 齊頭碰在形式上有透榫。

3、數字化樣機虛擬裝配

假如在榫卯結構的物理教具裝配演示過程中，需要將裝配的各個零部件拿到裝配現場進行裝配[4]。而在Pro/E虛擬系統中，只需要在計算機屏幕上裝配零部件，查看和分析零件的配合情況，這樣可減少對物理樣機的依賴。

具體的虛擬裝配的方法是：首先是裝配建模體系結構的建立，根據有束腰凳裝配給定的功能要求和設計約束，先確定產品的大致組成和形狀，確定各組成零部件之間的裝配關系和約束關系。然后再把束腰凳分解成若干個零部件，在總體裝配關系的約束下，同步根據裝配關系對這些零部件進行設計。

其次是裝配體層次關系的定義，束腰凳的裝配體分解成不同層次的子裝配體，子裝配體又可分解成若干子裝配體和各個零件。通常將零件、子裝配體、裝配體之間的這種層次關系直觀地表示成裝配樹，樹的根節點是裝配體，子節點是組成裝配體的各個零件，中間節點則是子裝配體。裝配樹的的關系體現了實際形成裝配體的裝配順序，同時也表達了裝配體、子裝配體及零件之間的父、子從屬關系。圖6是有束腰凳的仿真裝配結果。

四、 結語

傳統榫卯結構是我國寶貴的傳統工藝非物質文化遺產，同時明式家具榫卯結構工藝也是當今學習榫卯結構的難點，所以有必要對傳統榫卯結構進行三維數字模型的仿真研究，使學習和掌握榫卯結構的過程更快捷。通過三維模型的仿真研究和實踐，探索出一套學習榫卯工藝的學習方法，為當今家具設計提供有益的參考，同時也促進了明式家具的深入研究，有助于傳統文化的廣泛傳播和發展。

本文為天津市高等學校人文社會科學研究一般項目資助 課題號：20112303

參考文獻

[1] 胡中艷，曹陽.中國古代家具設計的繼承與發展[J].包裝工程，2009，30（1）158-160

篇12

主要專業實驗：現代制造技術綜合實驗、測試與信息處理實驗。

專業選修課：機械動力學、軟件工程、網絡技術、多媒體技術及應用、數據庫原理及應用、機械創新設計、工業機器人基礎、機械故障診斷學、文獻檢索、專業外語、有限元方法、機械優化設計、工藝過程自動化、先進制造技術、特種加工、成組技術與CAPP、智能機械概論、微小機械概論、虛擬樣機技術、市場營銷學、在線檢測與控制、實用控制系統設計、數控機床與編程。

機械設計制造及自動化專業就業前景如何

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一、 開題報告的撰寫方法及基本要求

1、 如何選題、開題

選題、開題必須要考慮以下幾個方面的因素：

1）課題有沒有價值，從為什么要選這個課題？選取這個課題有什么背景，這個課題的研究，從理論上看有什么價值，從實踐上看，有什么價值。

2）從實際出發，根據自身的知識結構、實驗條件、資金等方面的情況選取適合自己研究的課題。

3）課題要與所學專業相關，且忌選擇與所學專業相差太大的題目。作為過程裝備與控制工程專業的本科生，所選課題最好與過程裝備的工程設計、技術開發、生產制造及工程科學研究有關，盡量選擇結合生產和科研單位的實際任務，也可以是教師科研或研究生課題的一部分； 或者是同本專業、學科內容密切相關，符合教學要求的自擬課題。

2、開題報告一般包括哪些內容

開題報告一般包括：

1）課題的名稱。課題名稱是所要研究內容的高度概括，要簡練，一般不要超過20字；

2）問題的提出。從為什么要選這個課題？選取這個課題有什么理論的價值，實踐的價值，預計從幾方面來完成。

3）這個問題研究的現狀。國內研究到什么程度，國際研究到什么程度，主要通過文獻綜述來闡述。

4）確定自己要研究的主要內容。

5）確定研究擬采用的方法和步驟。就是采用什么樣的方法來對這個課題進行研究，研究這個課題具體分哪幾個步驟進行。

6）對研究課題的可行性進行分析。如自己具備哪些條件、研究路線是否行得通等。

7）列出時間安排。

8）列出參考文獻。

3、如何查閱文獻資料、怎樣寫文獻綜述查閱文獻資料可根據如下步驟進行：

1）課題確定后，要根據課題的研究的內涵確定課題的中英文關鍵詞；

2）根據中英文關鍵詞檢索該課題領域的期刊、學位論文、專利、國際會議、經典著作或專職部門的研究報告。建議從以下幾條途徑入手：一是通過檢索學校圖書館的電子資源，如維普中文科技期刊數據庫、萬方數據資源系統、超星數字圖書館、Elsevier數據庫等，一般能查到較新的文獻，找到幾篇“經典”的文章后“順藤摸瓜”，留意它們的參考文獻。質量較高的學術文章，通常是不會忽略該領域的主流、經典文獻的。二是利用學校圖書館的外文過刊閱覽室，能夠查到一些較為早期的經典文獻。三是利用國家或省市圖書館或一些科技情報檢索機構，也能夠查到一些相關文獻。四是利用互聯網，從一些專門的網站上也能獲取一些信息。

在寫文獻綜述時，可參照以下步驟：

1）首先要將與你課題題目相關的國內外研究認真介紹一下（先客觀介紹情況，要如實陳述別人的觀點），從而了解到國內外目前研究的現狀如何，別人都采用了什么方法進行了研究；

2）然后進行評述（后主觀議論，加以評估），評述目前研究的水平，研究方法的適用性或其不足；

3）最后評述一下自己擬研究課題有何意義，目前處在什么水平，自己擬采用的研究方法是否科學合理。

4、如何合理的安排時間進度

根據擬定的研究內容及擬采用的研究方法、手段，詳細列出進行課題研究所需的工作（工作劃分得越細，越容易統籌安排）根據總的課題時間進行統籌安排，合理分配。

有的研究內容相互之間關聯性較強、則需要分步進行；而有的研究內容關聯性不是很強，則可以齊頭并進，同時展開研究。例如，很多課題需要實驗分析且往往需要在理論分析或數值模擬分析之后進行，但是實驗分析往往需要較長的時間，如果按部就班地進行研究，往往會拖很長的時間，這種情況下，就需要將實驗分析的內容進一步細化，如可分為試樣制備、實驗條件準備、實驗、檢驗或標定等，可以將試樣制備和實驗條件準備等實驗工作提前，在進行理論分析時就開展這些工作，這樣就節省了時間。

合理安排時間進度與具體的課題有關，此處只給出了指導性原則，建議同學們可參照企業施工或維修計劃圖的方法，將細化的工作排列在時間進度表中，找出最優工作進度安排路線。

5、參考文獻

參考文獻包括書籍、期刊、專利、會議論文等，總數一般不少于10篇，其中外文文獻一般不少于3篇，參考文獻要能體現相關研究領域科技發展的新進展。

二、畢業論文撰寫基本要求及方法

1、畢業論文的基本要求

論文篇幅為1.5萬字左右，一般不少于30頁。

主要內容及編排順序如下：

1）摘要；

2）目錄；

3）前言或緒論（包括研究課題的目的意義、相關情況的介紹、前人工作等、課題研究內容等）；

4）按研究的內在邏輯關系給出理論分析、數值分析、程序或實驗等研究過程中的步驟、數據、結果等的描述；

5）結論與展望；

6）參考文獻，參考文獻不少于10篇，其中英文不少于5篇，需要在正文部分引用出處。

2、畢業論文撰寫的方法

畢業論文是在完成各項研究內容的基礎上，按上述內容闡述研究的目的、過程、成果及結論。

在撰寫論文過程中，理論依據要充分，數據要準確，公式推導要正確，能將所學的知識和技能應用于畢業論文中。另外，要注意論文結構的合理性；數學模型建立的正確、合理性；實驗方案的合理性，實驗數據的準確性；社會調查的客觀性和科學性。是否有自己獨特的見解或者創新。

另外，撰寫論文時要概念清楚，內容正確，結構嚴謹，文字通暢，用語符合技術專業規范，各種標準資料的運用符合學科、專業國家標準的規定，圖表清楚，圖面質量符合要求，書寫格式規范。

三、畢業設計的要求

1、 設計說明書內容

1）文獻綜述（研究課題的意義與作用、研究方案確定的原則與說明）；

2）總體結構設計、技術方案依據及原理說明（有實驗的應包括實驗流程示意圖）；

3）技術實施過程、工藝計算、機械設計和強度設計、零部件結構設計；

4）材料的選用和說明、機器或設備的制造、安裝或檢修；

5）結論、總結或專題討論。

2、設計圖紙的內容、圖紙量的要求

設計說明書篇幅為1.5萬字左右，一般不少于30頁。

設計圖紙：指機械設計標準所指的圖紙，圖紙繪制的規范及標準優先采用國家標準。設計圖紙的總量不少于2張A0或4張A1的圖紙。對于大紙畫小圖的現象應予避免或進行適當的折扣計數。

所有圖紙須有圖框和標題欄。圖紙要有人審核并在“審核”一欄上簽名，學生在設計一欄上簽名。原理圖、程序框圖和流程圖以及其它一些拋去文字就失去

意義的圖不計其內。圖紙可以用計算機繪制；任何人不得拷貝或抄襲他人的圖紙，一旦發現則以作弊論處。

四、論文（設計）選題方向

1、產品設計

2、創新設計

3、表面工程

4、機械設計技術研究

5、機械設計

6、機器人設計

7、動畫設計

8、振動控制及減振材料

9、逆向工程

10、圖形處理網頁設計