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時(shí)間：2023-03-06 16:06:12
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機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)通過(guò)運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)及控制，從而完成運(yùn)動(dòng)、能量流和機(jī)械力等各項(xiàng)動(dòng)力學(xué)相關(guān)的任務(wù)，同時(shí)其各個(gè)機(jī)電部件相互聯(lián)系、相互配合和相互協(xié)調(diào)，組成完整的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)?；谠撓到y(tǒng)結(jié)構(gòu)的程序性和任務(wù)性，在機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究上應(yīng)該站在“系統(tǒng)”的相關(guān)角度，以便進(jìn)行有效科學(xué)的安排設(shè)計(jì)。
1機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求
1．1保證較高的精確性
機(jī)電相關(guān)產(chǎn)品的精確程度直接關(guān)系著系統(tǒng)整體的質(zhì)量和效益，機(jī)電一體化機(jī)械的技術(shù)性能、工藝水平及功能都要求選擇優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，也就是說(shuō)，機(jī)電一體化產(chǎn)品的首要標(biāo)準(zhǔn)和要求便是高精確度。
1．2反應(yīng)性能要強(qiáng)
機(jī)電系統(tǒng)具有良好的反應(yīng)性能，即在系統(tǒng)接受某一指令后，能夠較短時(shí)間內(nèi)對(duì)該指令進(jìn)行任務(wù)的執(zhí)行，從而保證系統(tǒng)能夠更加精確地完成任務(wù)。另外根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，做好準(zhǔn)確、及時(shí)獲得相應(yīng)指令的控制，能夠增加任務(wù)完成和執(zhí)行的準(zhǔn)確性。
1．3具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性
在機(jī)電一體化機(jī)械設(shè)計(jì)中，為了保證更好的系統(tǒng)精確度和反應(yīng)性能，往往會(huì)在無(wú)間隙、低摩擦、高剛度和高諧振頻率等方面對(duì)系統(tǒng)提出較高的要求。另一方面，還要求機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)有壽命長(zhǎng)、體積小、重量輕和可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。
2機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)的構(gòu)成
機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)通常是由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)三部分構(gòu)成。
2．1傳動(dòng)機(jī)構(gòu)
機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)中的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，不僅僅是轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)換器，耗時(shí)伺服系統(tǒng)中的重要組成部分，因此，在機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求中，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)首先要具有較高的精確度，同時(shí)必須滿足重量輕、噪音低、體積小、運(yùn)轉(zhuǎn)速度高和可靠性高等方面的要求和特點(diǎn)，結(jié)合機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)中對(duì)伺服控制的要求和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)研究，以便更好地提升系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)中的伺服性能。
2．2導(dǎo)向機(jī)構(gòu)
導(dǎo)向機(jī)構(gòu)在機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)中主要起到的是導(dǎo)向作用和支撐作用，一般包括導(dǎo)軌和軸承等。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的正常作用的發(fā)揮可以有效保證機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)中的組成部分和各個(gè)裝置能夠安全、準(zhǔn)確完成指定的任務(wù)運(yùn)動(dòng)。
2．3執(zhí)行機(jī)構(gòu)
執(zhí)行機(jī)構(gòu)，是指在機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)中直接完成任務(wù)指令的操作裝置和部分，一般情況下，執(zhí)行機(jī)構(gòu)所具備的高靈敏度和精確度以及高重復(fù)性能和可靠性，可以保證其根據(jù)不同的任務(wù)指令和相關(guān)要求，在動(dòng)力源的推動(dòng)下完成預(yù)先設(shè)定的各種操作任務(wù)。在目前經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的社會(huì)，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用能通過(guò)其強(qiáng)大有效的功能，使傳統(tǒng)機(jī)電的動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換成為可變速、動(dòng)力和執(zhí)行的多功能發(fā)動(dòng)機(jī)，從而使得執(zhí)行機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)得到進(jìn)一步的簡(jiǎn)化。
3機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想
3．1動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)思想
在機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，通過(guò)靜態(tài)設(shè)計(jì)的有效協(xié)助，為了更好的研究整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的頻率特點(diǎn)和性質(zhì)，完成各個(gè)系統(tǒng)環(huán)節(jié)數(shù)字模型的建立，推動(dòng)促進(jìn)機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，必須充分有效地通過(guò)自控方法進(jìn)行頻率特性的計(jì)算，這便是動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)。機(jī)械系統(tǒng)的頻率特性，在一定程度上不但能夠反映出整個(gè)系統(tǒng)在不同信號(hào)頻率下的相應(yīng)反應(yīng)，還決定了系統(tǒng)的工作最大頻率、抗干擾性和穩(wěn)定性。
3．2靜態(tài)設(shè)計(jì)思想
靜態(tài)設(shè)計(jì)是指按照機(jī)電一體化各個(gè)機(jī)械系統(tǒng)的功能要求，通過(guò)相關(guān)的研究和經(jīng)驗(yàn)初步、大體上制定出機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟及方案。方案中主要涉及整個(gè)系統(tǒng)部件之間的控制、連接以及部件的種類和對(duì)能源的需求等。基本方案設(shè)計(jì)完成后，應(yīng)以技術(shù)手段為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)出系統(tǒng)中各部件的運(yùn)動(dòng)關(guān)系、參數(shù)及結(jié)構(gòu)，確定部件及相應(yīng)零件的材料、精確度和結(jié)構(gòu)方式，并對(duì)執(zhí)行元件發(fā)電功率、參數(shù)和過(guò)載能力進(jìn)行驗(yàn)算，對(duì)其他相關(guān)的元件和部件進(jìn)行配置系統(tǒng)的選擇等等。
4機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)的性能分析
想要使機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)良好的伺服性能得到保證，不但需要從機(jī)械系統(tǒng)的靜態(tài)特征方面得到更好的滿足，同時(shí)還要充分的運(yùn)用理論研究和自動(dòng)化的控制方法對(duì)整個(gè)系統(tǒng)體系進(jìn)行動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)和分析。另外，機(jī)械系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)應(yīng)該以系統(tǒng)靜態(tài)的數(shù)字模型為基礎(chǔ)，根據(jù)自動(dòng)化控制的要求和方法研究分析系統(tǒng)的整個(gè)頻率特性，并通過(guò)調(diào)整相應(yīng)的頻率，改善系統(tǒng)整體的伺服性能。
4．1數(shù)字模型的建立
機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)數(shù)字模型的建立和電氣系統(tǒng)的數(shù)字模型的建立在一定程度上基本相似，即都是通過(guò)折算將比較負(fù)責(zé)的結(jié)構(gòu)裝置簡(jiǎn)單化，轉(zhuǎn)為等效的數(shù)學(xué)函數(shù)關(guān)系，并用數(shù)學(xué)中的線性微分方程表達(dá)式將其表達(dá)出來(lái)。機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)的數(shù)字模型分析通常情況下都是輸入與輸出的聯(lián)系。比如，把比較復(fù)雜的系統(tǒng)機(jī)械參數(shù)，彈性模量、阻尼和系統(tǒng)慣量等統(tǒng)一進(jìn)行處理，并對(duì)各個(gè)機(jī)械參數(shù)進(jìn)行數(shù)學(xué)方式的分析，從而得出它們對(duì)整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)的影響。在數(shù)字模型的建立之前，需要先對(duì)機(jī)械系統(tǒng)中的不同物理量進(jìn)行折算，使它們直接轉(zhuǎn)化到某個(gè)元件上，從而把多變、復(fù)雜的多軸傳動(dòng)變?yōu)閱屋S傳動(dòng)，在此過(guò)程中，必須嚴(yán)格按照總機(jī)械系統(tǒng)性能不變的原則。這樣，以單軸為基礎(chǔ)的輸入量和輸出量的關(guān)系，就能夠建立相關(guān)的數(shù)學(xué)表達(dá)式，從中反應(yīng)出機(jī)械的相應(yīng)性能，從而應(yīng)用并指導(dǎo)實(shí)際中的設(shè)計(jì)。
4．2性能參數(shù)的影響
機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求必須要工作可靠、精確度高、運(yùn)行平穩(wěn)等，既是靜態(tài)設(shè)計(jì)中的研究問(wèn)題，也是動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)對(duì)伺服機(jī)構(gòu)的要求，這就應(yīng)該通過(guò)對(duì)有關(guān)參數(shù)的調(diào)整，優(yōu)化整體系統(tǒng)的性能。
5結(jié)語(yǔ)
通過(guò)以上論述，從機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)的性質(zhì)、概念等方面進(jìn)行相關(guān)分析，分別從機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求、基本構(gòu)成、設(shè)計(jì)思想和性能分析四個(gè)方面進(jìn)行了研究分析，機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究進(jìn)行了詳細(xì)的論述。
作者:朱翔宇 王玉樂(lè) 單位:聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院 青島科技大學(xué)自動(dòng)化與電子工程學(xué)院
參考文獻(xiàn):
［1］農(nóng)明武．技校生參加"機(jī)電一體化"技能競(jìng)賽的指導(dǎo)策略［J］．中小企業(yè)管理與科技(下旬刊)，2016(01)．
2機(jī)械臂控制系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)
采摘機(jī)械臂要實(shí)現(xiàn)其特定的動(dòng)作離不開控制系統(tǒng)的支持，其控制系統(tǒng)主要由AVR主控板和舵機(jī)控制擴(kuò)展板組成，此外還有一些輔助的硬件模塊。例如，使其系統(tǒng)穩(wěn)定工作的開關(guān)電源模塊、調(diào)整工作姿態(tài)的鍵盤模塊、實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話的顯示模塊和語(yǔ)音播報(bào)模塊。同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)在上位機(jī)上的監(jiān)控，設(shè)計(jì)了基于MAX232的串行通信接口。
3機(jī)械臂控制系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)
機(jī)械臂控制系統(tǒng)軟件主要由主控板控制程序和上位機(jī)監(jiān)控程序兩部分組成。采摘機(jī)械臂主程序流程如圖8所示。整個(gè)程序主要是通過(guò)鍵盤模塊上按鍵的控制來(lái)切換操作模式，也可以在上位機(jī)設(shè)計(jì)的監(jiān)控軟件中來(lái)進(jìn)行模式的選擇判斷。主程序主要由單自由度功能模式、多自由度功能模式、軌跡規(guī)劃功能模式這3種工作模式組成，通過(guò)這3種工作模式，可以完整的展示采摘機(jī)械臂的整體自由度配合情況。為了在上位機(jī)上實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械臂的監(jiān)控，借助于Labview軟件設(shè)計(jì)了機(jī)械臂上位機(jī)控制系統(tǒng)。Labview使用的是圖形化編輯語(yǔ)言G編寫程序，產(chǎn)生的程序是框圖的形式［6］。根據(jù)需求選擇合適的控件并進(jìn)行合理的布局，就可以構(gòu)建一個(gè)美觀的儀器儀表界面。設(shè)計(jì)的控制界面如圖9所示，該界面包含有六個(gè)舵機(jī)的數(shù)據(jù)監(jiān)控轉(zhuǎn)盤、串口通訊設(shè)置、速度調(diào)節(jié)滑塊、按鍵模塊。通過(guò)RS232通信協(xié)議該監(jiān)控軟件可以實(shí)時(shí)的實(shí)現(xiàn)對(duì)六個(gè)自由度轉(zhuǎn)角和方向的控制，其中舵機(jī)轉(zhuǎn)盤上的數(shù)值代表脈寬值，其可調(diào)整的范圍為500～2500μs，代表舵機(jī)相應(yīng)的角度為0°～180°。在上位機(jī)上的控制信號(hào)發(fā)送給AVR主控制板，主控制板對(duì)接收到的上位機(jī)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，將需要的運(yùn)動(dòng)形式及參數(shù)發(fā)送給舵機(jī)控制板，各個(gè)舵機(jī)根據(jù)接收到的控制數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作響應(yīng)。
二、機(jī)械設(shè)計(jì)系統(tǒng)教學(xué)法實(shí)踐
“系統(tǒng)教學(xué)法”的核心是一臺(tái)具體機(jī)械設(shè)備，具體如何實(shí)施教學(xué)，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(diǎn)，與傳統(tǒng)教學(xué)中的舉例有本質(zhì)的區(qū)別，是把整個(gè)課程知識(shí)作為一個(gè)系統(tǒng)，而系統(tǒng)又是以一臺(tái)具體設(shè)備而體現(xiàn)的，各章節(jié)的知識(shí)通過(guò)設(shè)備零部件的設(shè)計(jì)和選型來(lái)學(xué)習(xí)。設(shè)備零部件具有形象化、具體化的特點(diǎn)，以提升絞車作為一臺(tái)具體設(shè)備實(shí)例教學(xué)。課程教學(xué)前，學(xué)生首先通過(guò)視頻了解這臺(tái)設(shè)備的用途，然后到實(shí)驗(yàn)室參觀，讓學(xué)生確實(shí)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(gè)部件的功能和作用，讓學(xué)生清楚認(rèn)識(shí)到學(xué)習(xí)這門課程的目的就是要學(xué)會(huì)這臺(tái)機(jī)器的設(shè)計(jì)。在教學(xué)中要始終貫穿“使用場(chǎng)合—失效形式—受力分析—強(qiáng)度計(jì)算—結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”這一主線，本課程的學(xué)習(xí)分成三個(gè)單元進(jìn)行，機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)和主要零部件，諸如齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算、軸的設(shè)計(jì)、滾動(dòng)軸承的選擇及組合設(shè)計(jì)、螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算及螺栓組連接的受力分析等內(nèi)容列為重點(diǎn)內(nèi)容作為減速器的重要組成部分，作為第一單元知識(shí)，在課堂上重點(diǎn)講授；而把比較易于理解的某些章節(jié)，如機(jī)械零件常用材料和選擇原則、過(guò)盈連接、摩擦輪傳動(dòng)等列為一般性內(nèi)容，安排學(xué)生自學(xué)。第一單元———減速器。①減速器原理。強(qiáng)調(diào)是原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間的獨(dú)立的閉式傳動(dòng)裝置，是一種相對(duì)精密的機(jī)械，用來(lái)降低轉(zhuǎn)速和增大轉(zhuǎn)矩，以滿足工作需要。設(shè)計(jì)減速器時(shí)，應(yīng)根據(jù)工作機(jī)的選用條件、技術(shù)參數(shù)、動(dòng)力機(jī)的性能、經(jīng)濟(jì)性等因素。②齒輪。通過(guò)視頻和圖片，讓學(xué)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(qiáng)度計(jì)算、齒輪的加工精度和效率、齒輪的和齒輪的設(shè)計(jì)、材料、加工熱處理。③軸。根據(jù)減速器中軸具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行教學(xué)，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(duì)軸的設(shè)計(jì)、材料、加工工藝、熱處理和精度公差要結(jié)合實(shí)際詳細(xì)講解，并對(duì)軸的失效形式和國(guó)內(nèi)外最新維修方法進(jìn)行介紹。④鍵連接。結(jié)合減速器的齒輪和軸進(jìn)行教學(xué)，解釋鍵的作用，重點(diǎn)學(xué)習(xí)平鍵和花鍵的選型計(jì)算和實(shí)效形式，其他類型的鍵作為擴(kuò)展知識(shí)進(jìn)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(diǎn)學(xué)習(xí)軸承的選型計(jì)算；結(jié)合減速器的工作特點(diǎn)學(xué)習(xí)軸承的和實(shí)效失效形式。⑥螺栓連接。以減速器箱體的各種螺栓為例，學(xué)習(xí)螺栓連接的種類、應(yīng)用特點(diǎn)和使用場(chǎng)合、預(yù)緊力的作用、防松的措施、引伸學(xué)習(xí)螺栓的強(qiáng)度計(jì)算和提高強(qiáng)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(gè)聯(lián)軸器的作用，重點(diǎn)學(xué)習(xí)聯(lián)軸器的選型設(shè)計(jì)，聯(lián)軸器的種類以自學(xué)和課堂討論為主。②剎車器。教師簡(jiǎn)單介紹提升絞車中剎車器的作用和類型。第三單元———機(jī)械其他知識(shí)。①帶、鏈和蝸輪蝸桿傳動(dòng)。學(xué)習(xí)這部分知識(shí)時(shí)，要把這三章內(nèi)容進(jìn)行整合，改變過(guò)去按章節(jié)分別教學(xué)的方式。首先采用對(duì)比法進(jìn)行教學(xué)，就是以齒輪傳動(dòng)為參照物，重點(diǎn)介紹三種傳動(dòng)的特點(diǎn)、應(yīng)用場(chǎng)合，然后再分開單獨(dú)學(xué)習(xí)。②摩擦、磨損及。學(xué)習(xí)時(shí)以減速器為例，講解摩擦和磨損的危害以及的作用。重點(diǎn)學(xué)習(xí)劑的選用和方式。③機(jī)械零件強(qiáng)度。結(jié)合齒輪、軸和軸承的失效形式，學(xué)習(xí)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(xué)習(xí)交變應(yīng)力特性。要通過(guò)具體減速器齒輪、軸和軸承的失效案例，使學(xué)生掌握零件疲勞破壞的危害。
中圖分類號(hào)：U463.1文獻(xiàn)標(biāo)文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文獻(xiàn)標(biāo)DOI：10.3969/j.issn.2095-1469.2014.01.04
Abstract：Electric wheel-drive system is a promising driving system for electric cars. With the installation of an anti-roll bar， lateral stiffness of the car could be increased while the vertical stiffness was no any change. As a result， the handling performance would improve while the driving comfort was guaranteed. Due to the unique design of the monoclinic arm suspension in the electric wheel-drive unit， it was necessary to conduct a formula derivation and modeling simulation based on the literature survey. In this paper， the structural parameters of the anti-roll bar were determined at the premise of none-interference in space， based on which designs with different kinds of stiffness were compared and discussed. With the Matlab/Simulink， a step signal of the steering wheel angle was used as an input， and the time-domain and frequency-domain responses of the vehicle system were presented and analyzed respectively. The research method in this paper is also valuable in design of anti-roll bars in other electric wheel-drive systems.
Key words：electric wheel-drive system； anti-roll bar； handling stability； Matlab/Simulink
輪邊電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是電動(dòng)汽車的一種重要驅(qū)動(dòng)形式。它利用獨(dú)立電機(jī)驅(qū)動(dòng)單個(gè)車輪，省略了變速器、主減速器、萬(wàn)向節(jié)等傳動(dòng)裝置，傳動(dòng)鏈短、傳動(dòng)效率高，同時(shí)能夠?qū)γ總€(gè)電機(jī)獨(dú)立控制，從而通過(guò)精確的電控以實(shí)現(xiàn)理想的車輛穩(wěn)定性控制（如ABS、TCS等），提高車輛行駛性能。輪邊電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的非簧載質(zhì)量較傳統(tǒng)汽車有所增加，影響整車的接地性和平順性[1-3]。為提高行駛舒適性，可匹配剛度較小的螺旋彈簧，以降低汽車偏頻、減小懸架垂直剛度。但這導(dǎo)致汽車的側(cè)傾角剛度降低，車輛轉(zhuǎn)向時(shí)產(chǎn)生較大的車身側(cè)傾角，影響行駛穩(wěn)定性。要解決該問(wèn)題，需在不影響行駛平順性的前提下提高車輛側(cè)傾穩(wěn)定性，因此安裝橫向穩(wěn)定桿[4]。筆者在文獻(xiàn)[5]中提出一種一體化單斜臂懸架輪邊電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其將電機(jī)固定在懸架擺臂上，通過(guò)兩級(jí)齒輪減速傳動(dòng)將電機(jī)動(dòng)力輸出至車輪，并將齒輪減速器殼體和懸架擺臂集成設(shè)計(jì)為一體，通過(guò)空間結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計(jì)優(yōu)化以改善懸架運(yùn)動(dòng)特性。本文即以該一體化單斜臂懸架輪邊電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為研究對(duì)象。
國(guó)內(nèi)外已有大量橫向穩(wěn)定桿的理論和研究。文獻(xiàn)[6]指出橫向穩(wěn)定桿對(duì)側(cè)傾角剛度和側(cè)傾中心高度的影響，文獻(xiàn)[7]用3種不同的方法建模，探究其在多體動(dòng)力學(xué)軟件中的影響。現(xiàn)有的研究手段大都通過(guò)ADAMS軟件進(jìn)行仿真分析。由于輪邊電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是創(chuàng)新性的懸架總成，其結(jié)構(gòu)和參數(shù)區(qū)別于任何一種現(xiàn)有的傳統(tǒng)懸架形式，因此有必要根據(jù)其結(jié)構(gòu)特征推導(dǎo)公式和建模。本文在現(xiàn)有文獻(xiàn)資料基礎(chǔ)上推導(dǎo)出理論公式，并根據(jù)整車操縱穩(wěn)定性的需要設(shè)計(jì)了橫向穩(wěn)定桿的方案，再利用Matlab/Simulink對(duì)方案進(jìn)行建模仿真，從時(shí)域和頻域角度分析整車系統(tǒng)對(duì)方向盤轉(zhuǎn)角的階躍響應(yīng)特性。本文的研究方法對(duì)于其它形式（如麥弗遜懸架、雙橫臂懸架等）的輪邊電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)橫向穩(wěn)定桿的設(shè)計(jì)亦具有價(jià)值。
1 單斜臂懸架輪邊電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理
單斜臂懸架輪邊電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)。其中，橡膠鉸鏈1聯(lián)接該系統(tǒng)總成與車架，永磁同步電機(jī)2為動(dòng)力源。其輸出動(dòng)力經(jīng)過(guò)兩級(jí)定軸斜齒輪3、4驅(qū)動(dòng)車輪，減速器殼體8同時(shí)充當(dāng)單斜臂懸架的擺臂。單斜臂懸架可視為單縱臂懸架和橫臂懸架的結(jié)合體。合理設(shè)計(jì)擺臂幾何參數(shù)，可得到理想的行駛動(dòng)力學(xué)特性[8]。
輪邊電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)使懸架簧下質(zhì)量增大。為提高整車行駛平順性，所匹配的螺旋彈簧剛度較小，導(dǎo)致汽車行駛穩(wěn)定性降低。為懸架系統(tǒng)匹配設(shè)計(jì)橫向穩(wěn)定桿，可在不影響行駛平順性的前提下提高車輛側(cè)傾穩(wěn)定性。由于單斜臂懸架輪邊電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特殊性，需要研究橫向穩(wěn)定桿與懸架運(yùn)動(dòng)特性參數(shù)的匹配與設(shè)計(jì)。
2 橫向穩(wěn)定桿的設(shè)計(jì)計(jì)算
橫向穩(wěn)定桿的基本結(jié)構(gòu)是一根扭桿彈簧，其兩端分別與左右兩側(cè)車輪聯(lián)接（通常通過(guò)橡膠支承或球鉸與懸架擺臂相聯(lián)）。當(dāng)車身出現(xiàn)純粹沿垂直方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，左右兩側(cè)車輪同時(shí)做垂向運(yùn)動(dòng)，兩者之間沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，此時(shí)橫向穩(wěn)定桿不工作，因而不改變車輛的垂向剛度。當(dāng)車身出現(xiàn)側(cè)傾運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩側(cè)車輪存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，此時(shí)橫向穩(wěn)定桿被扭轉(zhuǎn)，產(chǎn)生一個(gè)繞側(cè)傾軸線的回復(fù)力矩，從而提高車輛側(cè)傾角剛度，減小車身側(cè)傾[9]。
3 仿真分析
針對(duì)某電動(dòng)汽車整車平臺(tái)，通過(guò)建模仿真考察不同匹配方案對(duì)整車性能的影響，對(duì)后懸架橫向穩(wěn)定桿進(jìn)行設(shè)計(jì)?？紤]不裝橫向穩(wěn)定桿，安裝外徑Ф18 mm實(shí)心桿，安裝外徑Ф24 mm實(shí)心桿，安裝外徑Ф24 mm內(nèi)徑Ф16 mm空心桿4種方案，計(jì)算出相關(guān)參數(shù)，并根據(jù)二自由度整車模型在Matlab/Simulink軟件平臺(tái)中建模仿真，分析各方案對(duì)整車性能的影響。
3.1 整車模型建立
電動(dòng)汽車整車三維模型如圖4所示。該電動(dòng)汽車采用分布式電驅(qū)動(dòng)形式，前輪架為雙橫臂懸架輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)，后輪為單斜臂懸架輪邊電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)。在Simulink軟件平臺(tái)中搭建模型，其中整車模型研究對(duì)象即為3.1節(jié)所述電動(dòng)汽車，仿真參數(shù)見(jiàn)表2。輸入轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角階躍信號(hào)以研究整車轉(zhuǎn)向瞬態(tài)響應(yīng)試驗(yàn)，如圖7所示。
車輛仿真涉及輪胎側(cè)偏角剛度，其值隨輪胎垂向載荷的變化而變化，因而輪胎模型的精度將影響仿真結(jié)果。根據(jù)文獻(xiàn)[14]，采用魔術(shù)公式，相關(guān)擬合曲線如圖8所示。
圖9為車身側(cè)傾角-側(cè)向加速度間的關(guān)系曲線。結(jié)果表明帶有橫向穩(wěn)定桿的3種方案其車身側(cè)傾角明顯小于不帶橫向穩(wěn)定桿的方案，且隨著側(cè)傾角剛度的遞增，Ф18 mm實(shí)心桿、Ф24 mm空心桿、Ф24 mm實(shí)心桿的車身側(cè)傾角逐次減小。
4 結(jié)論
本文以某電動(dòng)汽車整車為研究對(duì)象，針對(duì)其后懸架所采用的一體化單斜臂懸架輪邊電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)，根據(jù)其整車操縱穩(wěn)定性的需要設(shè)計(jì)橫向穩(wěn)定桿的方案，并利用Matlab/Simulink進(jìn)行建模仿真，各方案的仿真結(jié)果分析如下。
（1）不安裝橫向穩(wěn)定桿，該方案在相同側(cè)向加速度情況下其車身側(cè)傾角明顯較其它三者大，不利于行駛穩(wěn)定性。該方案的車輛轉(zhuǎn)向特性呈不足轉(zhuǎn)向，且其不足轉(zhuǎn)向裕量最大，轉(zhuǎn)向靈敏度最低，整車動(dòng)態(tài)特性趨于保守。
（2）安裝外徑Ф18 mm實(shí)心桿，該方案明顯改進(jìn)了方案1的車身側(cè)傾現(xiàn)象，但其在相同側(cè)向加速度情況下的車身側(cè)傾角大于方案3和方案4。該方案的車輛轉(zhuǎn)向特性呈不足轉(zhuǎn)向，不足轉(zhuǎn)向裕量較大。
（3）安裝外徑Ф24 mm實(shí)心桿，該方案將車身側(cè)傾角控制在最小，行駛最穩(wěn)定。該方案的車輛轉(zhuǎn)向不足轉(zhuǎn)向裕量最小，最接近于中性轉(zhuǎn)向。
（4）安裝外徑Ф24 mm、內(nèi)徑Ф14 mm空心桿，該方案的車身側(cè)傾角大于方案3而小于方案1和方案2，行駛較穩(wěn)定。該方案轉(zhuǎn)向不足轉(zhuǎn)向裕量大于方案3而小于方案1和方案2。該方案具有輕量化的優(yōu)勢(shì)，穩(wěn)定桿重量為各方案中最輕。同時(shí)該方案的制造成本最高。參考文獻(xiàn)（References）
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作者介紹
責(zé)任作者：丁曉宇（1988-），男，江蘇儀征人。碩士研究生，研究方向?yàn)樾履茉雌噭?dòng)力總成。
Tel：18721920015
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發(fā)泡機(jī)是利用塑料顆粒作為發(fā)泡包裝的原料,可以對(duì)精密儀器、電子類產(chǎn)品、工藝品、插花等多類怕震、怕壓的產(chǎn)品進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的發(fā)泡包裝。發(fā)泡機(jī)作為一種機(jī)電一體化產(chǎn)品,在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化控制中占有重要的地位。高壓發(fā)泡機(jī)廣泛用在各種行業(yè),可用于汽車裝飾、保溫墻噴涂、保溫管道制造、自行車和摩托車車座海綿的加工等等。
如果將水電站輔助水力機(jī)械系統(tǒng)詳細(xì)劃分，其主要包括了油、氣、水、量測(cè)等不同的結(jié)構(gòu)形式組成，整個(gè)系統(tǒng)最大的功能則是向主體設(shè)備創(chuàng)新良好的運(yùn)行服務(wù)，維持整個(gè)電力設(shè)備的正常運(yùn)行，提高水電站的使用效率。從長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行情況分析，水電站輔助水力機(jī)械系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過(guò)程中，其方案形式、產(chǎn)品好壞、技術(shù)高低對(duì)于水電站的經(jīng)濟(jì)效益有很大的影響。
1 中水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
1.1 供水方式部分
我國(guó)國(guó)內(nèi)當(dāng)前的水泵使用性能常常達(dá)不到理想狀況，其主要是因?yàn)橹圃旒庸すに囘_(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品質(zhì)量不合格，無(wú)法維持系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，且大部分的水泵在質(zhì)量、強(qiáng)度上與標(biāo)準(zhǔn)明顯不符。檢查中則發(fā)現(xiàn)了大部分電站的技術(shù)供水泵因制造方法、技術(shù)落后等各類因素造成其運(yùn)行出現(xiàn)異常，對(duì)于設(shè)備的正常性能發(fā)揮起到阻礙作用。鑒于我國(guó)的減壓閥技術(shù)運(yùn)用廣泛，其成本消耗也大大降低，在電站凈水頭處于120-300m范圍內(nèi)時(shí)最好選擇自流(減壓)供水當(dāng)成機(jī)組技術(shù)供水方式。遇到泥沙較多的電站時(shí)，需綜合分析運(yùn)用正、反向的雙向供水方式，且做好定期切換實(shí)現(xiàn)反沖洗，避免出現(xiàn)堵塞。對(duì)于部分中小型的水電站在設(shè)計(jì)時(shí)可選擇循環(huán)供水方式，此形式運(yùn)用在封河的寒冷地區(qū)時(shí)則會(huì)出現(xiàn)異常，這是由于冷卻器處于尾水渠時(shí)將會(huì)受到低溫影響而出現(xiàn)損壞。
1.2 排水系統(tǒng)部分
開始設(shè)計(jì)水電站排水系統(tǒng)時(shí)需根據(jù)不同的情況針對(duì)處理，若遇到中小型電站或尾水位過(guò)高的電站時(shí)，則要設(shè)計(jì)直接的排水方式。通過(guò)這種設(shè)計(jì)，不僅降低了水淹廠房的可能性，還能給設(shè)計(jì)者的工作帶來(lái)方便。這是由于集水井井蓋若要求密封時(shí)，其設(shè)計(jì)將會(huì)遇到不同的困難。而滲漏集水井、檢修集水井則需結(jié)合不同情況布置，這是現(xiàn)代設(shè)計(jì)理念中必須的標(biāo)準(zhǔn)。然而實(shí)際情況卻是，大部分電站的業(yè)主都提出把兩井之間進(jìn)行打通處理，設(shè)計(jì)時(shí)則要求對(duì)連通管上添加常閉閥門進(jìn)行調(diào)節(jié)，閥門安裝時(shí)必須具備較強(qiáng)的穩(wěn)固性，這樣則能避免造成洪水沖垮廠房的危險(xiǎn)。
1.3 管道閥門部分
考慮到全面增強(qiáng)電力系統(tǒng)的可靠性，避免系統(tǒng)運(yùn)用中工作量過(guò)大，在設(shè)計(jì)方案時(shí)要對(duì)每個(gè)部位合理規(guī)劃，以此來(lái)降低操作人員的工作量。對(duì)于技術(shù)供水選擇自流供水的形式時(shí)，供水管中的第1道閥門的壓力承載要更強(qiáng)一級(jí)。例：當(dāng)調(diào)保升壓值達(dá)0.9MPa則需要采取1.6MPa的閥門，若依舊選擇1.0MPa的閥門則壓力承載上達(dá)不到要求；當(dāng)技術(shù)維修操作的難度較大時(shí)，最好可采取2道閥門，其材質(zhì)最好選用不銹鋼閥門。
1.4 蝸殼排水部分
設(shè)計(jì)時(shí)需要注意的包括：1）尺寸的選擇，對(duì)于相關(guān)機(jī)械設(shè)備的尺寸大小要嚴(yán)格把握，特別是對(duì)于蝸殼排水及尾水管排水閥口徑要嚴(yán)格參照標(biāo)準(zhǔn)，一般控制在壓力鋼管及蝸殼進(jìn)口公稱直徑9%為最佳。2）閥門設(shè)置。國(guó)內(nèi)很多的設(shè)計(jì)者對(duì)每套機(jī)組設(shè)置了1個(gè)尾水管排水閥，由于閥門在使用時(shí)極為關(guān)鍵，可以對(duì)每套機(jī)組添加2個(gè)水閥，從而大大增強(qiáng)設(shè)備的使用性能。
1.5 濾水器設(shè)置部分
設(shè)計(jì)自流供水形式時(shí)，要想維持減壓閥的有效性能，在分布裝置時(shí)則需要對(duì)濾水器進(jìn)行合理設(shè)置，以使得技術(shù)供水系統(tǒng)在常規(guī)狀態(tài)下運(yùn)行，也可把濾水器放置在減壓閥前來(lái)保證性能發(fā)揮。盡管濾水器壓力的等級(jí)上升會(huì)加大投資成本，但其增加的范圍最多在15%，水電站完全能夠接受，此方案的運(yùn)用范圍甚廣，且運(yùn)用起來(lái)效果理想。
1.6 滲漏排水泵部分
選擇滲漏排水泵需根據(jù)具體的情況而定，水電站尾水位變化較大時(shí)，選用的滲漏排水泵要符合揚(yáng)程的要求，這些要依據(jù)水泵自身的性能而定。若水位達(dá)不到理想狀態(tài)則會(huì)造成水泵長(zhǎng)期無(wú)法正常工作，其必將導(dǎo)致水泵效率低、軸承溫度過(guò)高，軸承容易燒壞掉。處理該故障時(shí)要結(jié)合水泵的揚(yáng)程情況，根據(jù)具體水位的高低加以處理，或者運(yùn)用變頻的方式操作即可。
2 中氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
1）水電站氣系統(tǒng)一般包括中壓氣系統(tǒng)和低壓氣系統(tǒng)，由于目前氣體介質(zhì)減壓閥尚未達(dá)到成熟階段，因此這2個(gè)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)不考慮合用，應(yīng)盡可能分開設(shè)置。2）由于供氣管路往往較長(zhǎng)有一定的管路損失，使氣體到達(dá)供氣設(shè)備時(shí)壓力達(dá)不到設(shè)備的額定操作壓力，因此在選擇空壓機(jī)時(shí)其額定排氣壓力宜比設(shè)備的額定操作壓力略高一些，相應(yīng)的貯氣罐設(shè)計(jì)壓力也要提高。3）低壓氣系統(tǒng)中吹掃及檢修供氣單元與機(jī)組制動(dòng)供氣單元盡可能分開設(shè)置，并分別設(shè)置相應(yīng)容積的貯氣罐；另外，吹掃及檢修供氣單元可作為制動(dòng)供氣的備用氣源，以保證制動(dòng)供氣的可靠性及供氣質(zhì)量；制動(dòng)供氣應(yīng)盡可能干燥、清潔，而吹掃及檢修供氣干燥、清潔度可適當(dāng)放寬。
3 中油系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
3.1 透平油系統(tǒng)
1）中小水電站。對(duì)于管路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)調(diào)整，盡量簡(jiǎn)化系統(tǒng)內(nèi)部組織，例：對(duì)用油部位周圍、供排油總管適當(dāng)添加活接頭，需要時(shí)結(jié)合軟管過(guò)渡等，盡可能采取少量的不銹鋼管、埋管進(jìn)行布置。2）梯級(jí)電站。其透平油的設(shè)計(jì)需根據(jù)水電站的組成判斷，如：用油分析、化驗(yàn)設(shè)備等等。
3.2 絕緣油系統(tǒng)
水電站的主變壓器基本上達(dá)到20～30年免維護(hù)要求，沒(méi)有大型事故則基本不要修理，通常無(wú)需更換絕緣油。對(duì)中小型水電站的絕緣油系統(tǒng)時(shí)可把供排油管路去掉。而梯級(jí)電站只要找到合適的站點(diǎn)對(duì)絕緣油系統(tǒng)設(shè)置，則能把絕緣油系統(tǒng)去除。
4 中水力量測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
1）為了實(shí)現(xiàn)對(duì)集水井液位的實(shí)時(shí)監(jiān)控，設(shè)計(jì)時(shí)要添加2種不同類型的液位控制器，可采取壓力傳感式及浮子式等以互相轉(zhuǎn)換作用。2）對(duì)用于監(jiān)測(cè)尾水管壓力脈動(dòng)的傳感器，不得經(jīng)過(guò)測(cè)壓管后再設(shè)置傳感器，以避免精度受到影響。3）對(duì)水位計(jì)部位采取防止水倒灌的裝置。
5 結(jié)束語(yǔ)
水電站輔助水力機(jī)械系統(tǒng)在水電站中占有重要地位，其直接影響了水電站的正常運(yùn)行。設(shè)計(jì)者必須結(jié)合具體的性能需要、維修要求、成本消耗等因素，采取正確的設(shè)計(jì)方法來(lái)保證輔助水利機(jī)械系統(tǒng)作用的發(fā)揮。
2校內(nèi)實(shí)踐基地硬件平臺(tái)的構(gòu)建
與課堂理論教學(xué)不同，實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)需要依賴于儀器設(shè)備等硬件條件，因此需要結(jié)合學(xué)科的特點(diǎn)來(lái)構(gòu)建完成預(yù)定實(shí)踐教育功能的硬件平臺(tái)組成。哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程一級(jí)學(xué)科包含機(jī)械電子工程、機(jī)械制造及其自動(dòng)化、機(jī)械設(shè)計(jì)及理論、車輛工程、工業(yè)工程、精密與微納制造和航空宇航制造工程7376個(gè)二級(jí)學(xué)科，年招收碩士生350人，其中應(yīng)用型碩士研究生和全日制工程碩士240人左右。機(jī)械工程學(xué)科覆蓋的各個(gè)二級(jí)學(xué)科各具內(nèi)涵，互相獨(dú)立而又互為支撐，形成了各具特色的研究方向。機(jī)械工程領(lǐng)域工程碩士研究生的應(yīng)用能力培養(yǎng)主要體現(xiàn)在以下方面:①大型/復(fù)雜/先進(jìn)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力;②各種傳動(dòng)及其檢測(cè)、控制技術(shù)應(yīng)用能力;③先進(jìn)制造技術(shù)應(yīng)用能力;④機(jī)電融合應(yīng)用能力;⑤科技協(xié)作能力。這些能力的培養(yǎng)需要一系列超出單個(gè)課程的綜合實(shí)踐平臺(tái)來(lái)提供學(xué)生從實(shí)踐中鍛煉和掌握工程技術(shù)能力的實(shí)踐機(jī)會(huì)。依托校內(nèi)實(shí)踐基地，建設(shè)一個(gè)獨(dú)立于課程教學(xué)之外，支撐全院研究生工程實(shí)踐能力培養(yǎng)的工程實(shí)踐平臺(tái)具有重要意義。對(duì)于應(yīng)用型碩士研究生，應(yīng)該在機(jī)械工程一級(jí)學(xué)科的框架下，培養(yǎng)其對(duì)各相關(guān)研究方向的了解和掌握，培養(yǎng)出知識(shí)面廣博、適應(yīng)性廣的交叉復(fù)合型人才，因此，校內(nèi)實(shí)踐基地所建設(shè)的教學(xué)平臺(tái)應(yīng)體現(xiàn)出綜合性，并具有一定的輻射性，加強(qiáng)碩士研究生對(duì)機(jī)械工程領(lǐng)域相關(guān)研究方向的了解，拓展知識(shí)面，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力。所建立的校內(nèi)實(shí)踐基地硬件平臺(tái)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖1校內(nèi)實(shí)踐基地硬件平臺(tái)的總體結(jié)構(gòu)校內(nèi)實(shí)踐基地硬件平臺(tái)包括實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和實(shí)踐平臺(tái)兩個(gè)部分，其中實(shí)驗(yàn)平臺(tái)用來(lái)支撐培養(yǎng)計(jì)劃中的實(shí)踐學(xué)分，由傳感及測(cè)試技術(shù)實(shí)驗(yàn)子平臺(tái)、數(shù)字化制造技術(shù)實(shí)驗(yàn)子平臺(tái)、機(jī)器人技術(shù)實(shí)驗(yàn)子平臺(tái)和微納米測(cè)量技術(shù)實(shí)驗(yàn)子平臺(tái)組成;實(shí)踐平臺(tái)用來(lái)為學(xué)生提供一個(gè)實(shí)現(xiàn)自主創(chuàng)新、自由探索的實(shí)踐環(huán)境，由金屬零件少無(wú)切削制造技術(shù)工程實(shí)踐子平臺(tái)、空間機(jī)構(gòu)及機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)踐子平臺(tái)、數(shù)控運(yùn)動(dòng)控制綜合實(shí)踐子平臺(tái)和液壓伺服傳動(dòng)與氣壓傳動(dòng)綜合應(yīng)用實(shí)踐子平臺(tái)組成。
2．1傳感及測(cè)試技術(shù)實(shí)驗(yàn)子平臺(tái)傳感及測(cè)試技術(shù)是機(jī)械工程學(xué)科研究生必須掌握的一門偏重于基礎(chǔ)的技術(shù)，并且是其它眾多技術(shù)的基礎(chǔ)，因此該實(shí)驗(yàn)子平臺(tái)的建設(shè)側(cè)重訓(xùn)練研究生對(duì)常用傳感器的基本原理及其典型應(yīng)用，使學(xué)生不但對(duì)傳感技術(shù)中所涉及的各種傳感器的測(cè)量原理和性能指標(biāo)有深入具體的認(rèn)識(shí)，而且還能夠針對(duì)具體的問(wèn)題，選擇合適的傳感器完成相應(yīng)的檢測(cè)任務(wù)，為將來(lái)的學(xué)習(xí)和工作奠定實(shí)踐基礎(chǔ)，提高應(yīng)用型研究生對(duì)相關(guān)專業(yè)理論的認(rèn)知、加強(qiáng)對(duì)專業(yè)技術(shù)工作適應(yīng)能力和開發(fā)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
2．2數(shù)字化制造技術(shù)實(shí)驗(yàn)子平臺(tái)該實(shí)驗(yàn)子平臺(tái)以對(duì)數(shù)字化制造技術(shù)的原理和核心技術(shù)的理解為主，以校園網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，建立數(shù)字化、集成化、網(wǎng)絡(luò)化的設(shè)計(jì)和加工子系統(tǒng)，兩個(gè)子系統(tǒng)共享一個(gè)服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)信息共享。以現(xiàn)有的CAD/CAM軟件和自行開發(fā)的數(shù)控技術(shù)、數(shù)字化加工、數(shù)字化裝配等軟件為基礎(chǔ)，為數(shù)字化設(shè)計(jì)、建模和仿真、加工技術(shù)的研究提供基本的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境和條件。使學(xué)生掌握數(shù)字化制造技術(shù)在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、分析、制造、制造系統(tǒng)規(guī)劃等方面的應(yīng)用。
2．3機(jī)器人技術(shù)實(shí)驗(yàn)子平臺(tái)該實(shí)驗(yàn)子平臺(tái)是一個(gè)具有一定規(guī)模的、模塊化的、可擴(kuò)展的機(jī)器人系統(tǒng)開放實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，子平臺(tái)的建設(shè)以常規(guī)機(jī)器人技術(shù)教學(xué)為主，并兼顧機(jī)器人智能運(yùn)動(dòng)控制和機(jī)構(gòu)空間復(fù)雜軌跡的實(shí)現(xiàn)等相關(guān)教學(xué)實(shí)驗(yàn)。能夠進(jìn)行14個(gè)機(jī)器人技術(shù)方面的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，各實(shí)驗(yàn)間既可以獨(dú)立進(jìn)行，也可以聯(lián)合進(jìn)行;能根據(jù)教學(xué)的需求及課程的變化需求進(jìn)行迅速調(diào)整，以適應(yīng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需要。這些實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)、編程和實(shí)施，培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)、分析和動(dòng)手能力，促進(jìn)機(jī)器人技術(shù)教學(xué)水平的提高，培養(yǎng)機(jī)械工程學(xué)科研究生的綜合技能和創(chuàng)新能力。
2．4微納米測(cè)量技術(shù)實(shí)驗(yàn)子平臺(tái)隨著超精密加工技術(shù)和納米加工技術(shù)的發(fā)展，對(duì)機(jī)械加工表面形貌的微觀檢測(cè)提出了越來(lái)越高的要求。因此微納米檢測(cè)技術(shù)成為機(jī)械工程學(xué)科新的研究熱點(diǎn)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使學(xué)生掌握原子力顯微鏡測(cè)量原理、測(cè)試參數(shù)的選擇，數(shù)據(jù)處理知識(shí)。掌握利用原子力顯微鏡獲得力曲線，根據(jù)納米壓痕法的理論基礎(chǔ)及彈性接觸理論計(jì)算材料的機(jī)械力學(xué)特性，分析研究測(cè)量?jī)x器的原理、精度、誤差及適用范圍。
2．5金屬零件少無(wú)切削制造技術(shù)工程實(shí)踐子平臺(tái)本子平臺(tái)對(duì)學(xué)生進(jìn)行金屬零件少無(wú)切削制造技術(shù)的實(shí)踐訓(xùn)練。學(xué)生通過(guò)設(shè)計(jì)制造零件的實(shí)踐，培養(yǎng)研究生:先進(jìn)綠色制造技術(shù)運(yùn)用能能力;產(chǎn)品制造生產(chǎn)線管理與運(yùn)用能力;數(shù)控等先進(jìn)裝備控制與運(yùn)用能力。
2．6空間機(jī)構(gòu)及機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)踐子平臺(tái)通過(guò)先進(jìn)傳動(dòng)裝置的學(xué)習(xí)和拆裝，使學(xué)生了解、學(xué)習(xí)高性能諧波減速器等國(guó)外先進(jìn)傳動(dòng)裝置的原理、設(shè)計(jì)方法、結(jié)構(gòu)和工藝;由學(xué)生利用基本元部件設(shè)計(jì)并構(gòu)建機(jī)械系統(tǒng)，如多自由度關(guān)節(jié)串聯(lián)機(jī)構(gòu)和行走機(jī)構(gòu)等。根據(jù)學(xué)生自己構(gòu)建的機(jī)械系統(tǒng)，運(yùn)用機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與動(dòng)力分析軟件建立虛擬樣機(jī)，進(jìn)行仿真。學(xué)生為自己構(gòu)建的機(jī)械系統(tǒng)配備運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，利用計(jì)算機(jī)和PID控制來(lái)控制交、直流伺服系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)其構(gòu)建的機(jī)械系統(tǒng)的預(yù)期運(yùn)動(dòng)目標(biāo)。
2．7數(shù)控運(yùn)動(dòng)控制綜合實(shí)踐子平臺(tái)以機(jī)床運(yùn)動(dòng)形式為主要控制目標(biāo)，運(yùn)動(dòng)控制為主，順序控制為輔，訓(xùn)練學(xué)生機(jī)電系統(tǒng)計(jì)算機(jī)控制能力。實(shí)踐子平臺(tái)以單軸運(yùn)動(dòng)模塊為基本單元，可搭建一軸、兩軸和三軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)采用PC-Base運(yùn)動(dòng)控制控制器為核心，交流伺服系統(tǒng)為基礎(chǔ)，形成一個(gè)開放式的、學(xué)生可實(shí)際搭建的(包括內(nèi)部控制軟件)實(shí)踐系統(tǒng)。
2．8液壓伺服傳動(dòng)與氣壓傳動(dòng)綜合應(yīng)用實(shí)踐子平臺(tái)該實(shí)踐子平臺(tái)對(duì)學(xué)生進(jìn)行流體傳動(dòng)與控制重要基礎(chǔ)和綜合應(yīng)用的訓(xùn)練。平臺(tái)包含豎直液壓伺服搬運(yùn)、水平液壓傳動(dòng)搬運(yùn)、氣動(dòng)插拔銷三套子系統(tǒng)，訓(xùn)練學(xué)生:流體傳動(dòng)與控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)能力、液壓伺服系統(tǒng)(位置和力及其切換)設(shè)計(jì)調(diào)試能力、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)調(diào)試能力、氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)調(diào)試能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。
3校內(nèi)實(shí)踐基地的實(shí)踐教學(xué)體系
在校內(nèi)實(shí)踐基地硬件平臺(tái)構(gòu)建的基礎(chǔ)上，結(jié)合應(yīng)用型研究生培養(yǎng)方案，構(gòu)建了校內(nèi)實(shí)踐基地的實(shí)踐教學(xué)體系，根據(jù)兩類平臺(tái)的特點(diǎn)，結(jié)合培養(yǎng)目標(biāo)，依托實(shí)驗(yàn)平臺(tái)下設(shè)的4個(gè)子平臺(tái)建設(shè)了一門具有特色的實(shí)驗(yàn)課程“機(jī)械工程學(xué)科應(yīng)用型研究生綜合實(shí)驗(yàn)”，綜合實(shí)驗(yàn)課程在內(nèi)容設(shè)置上立足機(jī)械工程學(xué)科的主干課程，從機(jī)械工程一級(jí)學(xué)科的角度去組織實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容，規(guī)劃建設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目既是對(duì)若干門學(xué)位課程內(nèi)容的深化和提升，又是對(duì)某門課程課內(nèi)實(shí)驗(yàn)的強(qiáng)化，支撐研究生培養(yǎng)計(jì)劃中2學(xué)分的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，可以完成總計(jì)66學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，根據(jù)課程的設(shè)置和培養(yǎng)計(jì)劃，要求研究生從中選擇22學(xué)時(shí)進(jìn)行本門課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，以加強(qiáng)碩士研究生現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)方法和技能的訓(xùn)練和提高。在教學(xué)體系的建設(shè)上，實(shí)踐平臺(tái)是對(duì)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的進(jìn)一步深化和運(yùn)用，目的是注重學(xué)生自主實(shí)踐能力的訓(xùn)練和培養(yǎng)，實(shí)踐內(nèi)容的設(shè)計(jì)充分體現(xiàn)出開放性和探索性，學(xué)生利用平臺(tái)所提供的基本元件和模塊，根據(jù)給定的技術(shù)參數(shù)和指標(biāo)，自行搭建系統(tǒng)，獨(dú)立完成相應(yīng)的實(shí)踐訓(xùn)練項(xiàng)目。結(jié)合實(shí)踐平臺(tái)的硬件設(shè)備，建設(shè)了一門面向全院碩士生的實(shí)踐課程“機(jī)械工程綜合實(shí)踐”，以獨(dú)立實(shí)踐課程的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)校內(nèi)實(shí)踐基地的實(shí)踐教學(xué)功能，使本領(lǐng)域的應(yīng)用型研究生能夠經(jīng)歷一個(gè)相對(duì)完整的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)、制造、檢測(cè)和控制的工程應(yīng)用過(guò)程的基本訓(xùn)練，支撐研究生培養(yǎng)計(jì)劃中的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，根據(jù)課程的設(shè)置和培養(yǎng)計(jì)劃，要求研究生從中選擇若干實(shí)踐項(xiàng)目進(jìn)行實(shí)訓(xùn)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力。依托校內(nèi)實(shí)踐基地開設(shè)的兩門實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課程，初步確定了機(jī)械工程領(lǐng)域應(yīng)用型研究生的實(shí)踐教學(xué)體系。解決了應(yīng)用型研究生培養(yǎng)方案中實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)薄弱的問(wèn)題;確立了實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的主體地位，以獨(dú)立的課程形式來(lái)加深課堂理論知識(shí)的理解，提高創(chuàng)新實(shí)踐的能力，滿足機(jī)械工程學(xué)科研究生培養(yǎng)方案中實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)計(jì)劃，為進(jìn)一步的分類培養(yǎng)模式改革提供實(shí)踐。
2機(jī)械設(shè)計(jì)類課程教學(xué)及課內(nèi)實(shí)驗(yàn)
課程教學(xué)及課內(nèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)分為機(jī)械原理和機(jī)械設(shè)計(jì)兩個(gè)部分，每部分。含課內(nèi)實(shí)驗(yàn)，課程內(nèi)容及培養(yǎng)目標(biāo)如下：機(jī)械原理課程是一門培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)與分析的技術(shù)基礎(chǔ)課，主要研究機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析、運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力分析，常用機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本理論和方法，機(jī)械系統(tǒng)傳動(dòng)方案的規(guī)劃與設(shè)計(jì)，其主要任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生：第一，理論聯(lián)系實(shí)際的學(xué)風(fēng)，設(shè)計(jì)實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神。第二，掌握機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)的能力。第三，具有機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制，計(jì)算機(jī)輔助機(jī)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)的能力。機(jī)械原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)是機(jī)械原理課程教學(xué)中的實(shí)踐環(huán)節(jié)。在實(shí)驗(yàn)中通過(guò)安排部分課程基本理論的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生進(jìn)一步加深對(duì)課堂教學(xué)內(nèi)容的理解。通過(guò)增設(shè)一些綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生基本知識(shí)、基礎(chǔ)理論與實(shí)際項(xiàng)目需求的理論知識(shí)應(yīng)用能力，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和能力。通過(guò)設(shè)立較多的選修實(shí)驗(yàn)，促進(jìn)學(xué)生的個(gè)性發(fā)展。機(jī)械設(shè)計(jì)課程是一門培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械設(shè)計(jì)能力的技術(shù)基礎(chǔ)課，在教學(xué)內(nèi)容方面著重掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的基本知識(shí)、基本理論、基本方法和創(chuàng)新思維，通過(guò)對(duì)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握常用機(jī)構(gòu)和機(jī)器中各種通用零件的基本理論和基本知識(shí)，初步具有機(jī)械結(jié)構(gòu)方面的分析、設(shè)計(jì)能力，同時(shí)注意培養(yǎng)學(xué)生正確的設(shè)計(jì)思想和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)。機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)通過(guò)設(shè)立部分驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生進(jìn)一步加深理解課堂教學(xué)的內(nèi)容；通過(guò)設(shè)立一些綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力及機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力；通過(guò)強(qiáng)調(diào)學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的全過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手操作能力；通過(guò)設(shè)立較多的選做實(shí)驗(yàn)，滿足學(xué)生的求知欲，促進(jìn)學(xué)生的個(gè)性發(fā)展。
3基礎(chǔ)設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)類課程的重要實(shí)踐性環(huán)節(jié)，通過(guò)對(duì)機(jī)械傳動(dòng)裝置和簡(jiǎn)單機(jī)械的設(shè)計(jì)，使學(xué)生綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)課程和其他先修課程的理論和實(shí)際知識(shí)，熟悉機(jī)械設(shè)計(jì)的一般規(guī)律，掌握機(jī)械通用零部件及簡(jiǎn)單機(jī)械的設(shè)計(jì)理論及設(shè)計(jì)方法。培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的正確設(shè)計(jì)思想，樹立工程意識(shí)，培養(yǎng)獨(dú)立分析和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力，為畢業(yè)設(shè)計(jì)和以后從事工程設(shè)計(jì)工作打下良好的基礎(chǔ)。課程的教學(xué)目的：第一，學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)的一般方法、步驟，掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的一般規(guī)律。第二，學(xué)會(huì)從機(jī)器的功能要求出發(fā)，合理選擇傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的類型，制定傳動(dòng)設(shè)計(jì)方案，正確計(jì)算零件的工作能力，確定它的結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸及材料，并考慮制造工藝、使用、維護(hù)、經(jīng)濟(jì)和安全等問(wèn)題，培養(yǎng)機(jī)械設(shè)計(jì)能力。第三，進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)基本技能訓(xùn)練，例如計(jì)算、繪圖，運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊(cè)、圖冊(cè)和設(shè)計(jì)資料，以及使用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)等。第四，通過(guò)編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書，提高學(xué)生文字表達(dá)能力，掌握撰寫技術(shù)文件的有關(guān)要求；培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用計(jì)算機(jī)撰寫論文的能力。第五，訓(xùn)練學(xué)生用CAD繪圖的能力。機(jī)械綜合課程設(shè)計(jì)是形成機(jī)械裝備設(shè)計(jì)能力的重要實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。內(nèi)容以車床或銑床的主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)為主線，以所學(xué)過(guò)的機(jī)械制造裝備的基礎(chǔ)知識(shí)為支撐，完成主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、操縱裝置布置、工程分析計(jì)算等環(huán)節(jié)的訓(xùn)練。其目的是在相關(guān)先修課程學(xué)習(xí)后，進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)綜合訓(xùn)練，使學(xué)生掌握機(jī)械系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)的基本步驟和方法，培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力。
4創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)
學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)包括機(jī)械產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)與仿真和機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)與制作兩個(gè)環(huán)節(jié)：機(jī)械產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)與仿真是學(xué)生以項(xiàng)目組的形式自主開展的為期一年的研發(fā)與制作項(xiàng)目，在學(xué)院的統(tǒng)一命題下完成一項(xiàng)任務(wù)。提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)、問(wèn)題求解、團(tuán)隊(duì)協(xié)作、項(xiàng)目管理、綜合創(chuàng)新等方面的能力和素質(zhì)。機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)與制作是結(jié)合學(xué)生已有的知識(shí)儲(chǔ)備，充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)思維，通過(guò)機(jī)構(gòu)綜合模擬現(xiàn)實(shí)自然界生物的動(dòng)作行為，并輔以相應(yīng)的控制系統(tǒng)達(dá)到機(jī)構(gòu)的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)。在教師的啟發(fā)和指導(dǎo)下，學(xué)生以組為單位自主地進(jìn)行相關(guān)內(nèi)容科技文獻(xiàn)檢索、方案設(shè)計(jì)、虛擬仿真、繪制加工圖紙、撰寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書并進(jìn)行答辯，通過(guò)工程實(shí)踐培養(yǎng)學(xué)生靈活運(yùn)用所學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)知識(shí)的能力。
柔性機(jī)械臂作為柔性多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析與控制理論研究最直接的應(yīng)用對(duì)象，由于其具有簡(jiǎn)明的物理模型以及易于計(jì)算機(jī)和實(shí)物模型試驗(yàn)實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)，已成為發(fā)展新1代機(jī)器人和航空航天技術(shù)的關(guān)鍵性課題。
本文主要討論了旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)柔性梁實(shí)驗(yàn)平臺(tái)機(jī)械系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。對(duì)于機(jī)械部分，組建了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)總體結(jié)構(gòu)，進(jìn)行了支架的設(shè)計(jì)，并將旋轉(zhuǎn)軸和安裝盤設(shè)計(jì)成1體。在控制部分，簡(jiǎn)略介紹了振動(dòng)控制系統(tǒng)的硬件構(gòu)成，詳細(xì)介紹了運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)。在運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)硬件部分，主控機(jī)采用PC機(jī)，選用交流伺服電機(jī)，并用DSP運(yùn)動(dòng)控制卡將其與計(jì)算機(jī)連接。運(yùn)動(dòng)控制卡采用PID控制原理、面向控制軸的命令并使柔性梁運(yùn)行于T曲線模式。在運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)軟件部分采用Microsoft公司的Microsoft Visual C++ 6.0應(yīng)用程序作為開發(fā)工具。并繪制了運(yùn)動(dòng)控制程序流程圖，闡明了程序的原理。最后通過(guò)機(jī)械和控制系統(tǒng)集成，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制信號(hào)和振動(dòng)控制信號(hào)的共享，完成柔性梁的精確定位和振動(dòng)控制。
關(guān)鍵詞：柔性多體動(dòng)力學(xué)；柔性梁;運(yùn)動(dòng)控制;PID控制; DSP
The motion control system design of experiment platform
for the rotating flexible beam
Abstract：Flexible manipulator has been the most direct application for flexible multi-body system dynamics analysis and control theory.Because of it had simple physical model and easy to computer models and physical tests to achieve the characteristics, it has become a key subject of the development of the next generation robot, and aviation and aerospace technology.
This paper discusses the machinery and the control system design of the flexible beam experiment platform. In mechanical parts, formed a platform structure.The stent designed, rotation axis and installation disk designed into one. In Control part, briefly introduces the vibration control system hardware, introduces the movement of the control system hardware and software design carefully . In hardware part of the control system, using PC 、AC servo motor and DSP Motion Control Card to connect the two. Using PID control principles, the axis-oriented control orders enable flexible beam running on the T-curve model. In part of system software using Microsoft software companies Microsoft Visual C + + 6.0 application as development tool. And then painted the main computer control procedures frame, clarifying the principles of the program. At last, through machinery and control systems integration, the signal of motion control and vibration control shared each other. And then the flexible beam got precision position and vibration controlled in time.
姓名：XXX 性別：男
出身年月：1979.11. 籍貫：寧夏青銅峽
學(xué)歷：工學(xué)碩士 畢業(yè)時(shí)間：2003.4
健康狀況: 良好 婚姻狀況：未婚
聯(lián)系： 0571-8793*****(H) 135********（MP）
E-mail:
求職意向：
硬件開發(fā)工程師
機(jī)電一體化工程師
技術(shù)支持工程師
受教育情況：
u 2000.9－2003.3 浙江大學(xué) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)專業(yè) 碩士
研究方向：計(jì)算機(jī)安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)；智能化控制；
u 1994.9－1998.7 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 檢測(cè)技術(shù)及儀器儀表專業(yè) 本科
畢業(yè)論文：智能齒輪檢測(cè)儀設(shè)計(jì)
工作經(jīng)歷：
u 1998.8－2000.8 寧夏太西集團(tuán)公司機(jī)械廠技術(shù)部
機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)，任助理工程師。
u 2000.8――2002.10 浙江大學(xué)機(jī)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)學(xué)院
從事微計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全系統(tǒng)和智能化控制的研究，開發(fā)了一種基于RS-485總線的實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室多種實(shí)驗(yàn)臺(tái)的聯(lián)網(wǎng)，使多實(shí)驗(yàn)臺(tái)的數(shù)據(jù)可以共享，提高了實(shí)驗(yàn)臺(tái)智能化水平；該系統(tǒng)還具有多項(xiàng)參數(shù)測(cè)量功能和方便的擴(kuò)充性能，滿足了實(shí)驗(yàn)的不同要求。
u 2002.7――2002.9 浙江通信管理局
通信行業(yè)職工職業(yè)培訓(xùn)教材的編寫；計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全維護(hù)。
專業(yè)技能：
u 精通MCS51/96,PIC系列單片機(jī)原理，有兩年單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)經(jīng)驗(yàn)。有較扎實(shí)的模電和數(shù)電基礎(chǔ)，熟悉PLC和DSP；
u 熟練運(yùn)用PROTEL進(jìn)行電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)；
u 熟練運(yùn)用匯編語(yǔ)言、C51、C/C++、VC進(jìn)行編程；了解VHDL；
u 熟悉機(jī)械設(shè)計(jì)的原理與過(guò)程，熟練運(yùn)用AUTOCAD進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，有兩年的工作經(jīng)驗(yàn)；
u 熟悉計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和TCP/IP協(xié)議，了解GSM、GPRS和CDMA通信原理；
u 有熟練的英語(yǔ)閱讀能力，對(duì)于本專業(yè)相關(guān)的英文技術(shù)資料更是順手，有較好的聽(tīng)，說(shuō)，寫能力，能用英語(yǔ)進(jìn)行基本的交流和溝通；
u 學(xué)習(xí)日語(yǔ)兩年的時(shí)間，可進(jìn)行簡(jiǎn)單的口語(yǔ)對(duì)話。
自我評(píng)價(jià)
誠(chéng)信，勤勞，冷靜，善于思考，有較強(qiáng)的計(jì)算能力和動(dòng)手能力，有很好的團(tuán)隊(duì)精神；
論文列表：
1. A net laboratory system based on fieldbus, Proceeding of 2002 international fieldbus control and management intergration conference and exhibition, 2002.5
2. Linux環(huán)境下銀稅聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn), 計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究2002.8
3. 基于特征功能模塊的MD-MKS系統(tǒng)研究,農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào) 2003.2
Personal Information:
Name: ********** Sex: Male
Date of Birth: Nov.23th, 1973 Native Place: Ningxia , P.R.China
Health: Good Marital Status: Single
Address: P.O.Box1152# Zhejiang University Hangzhou P.R.China 310027,
Tel: (0571) 8793 **** (H) 1358******** (MP)
E-mail:
Objective:
Hardware Engineer； Mechatronic Engineer；
Technical Support Specialist；
Education:
2000.9――2003.3 Zhejiang University Master in machine design
Research direction：microprocessor system design and intelligent control
1994.9――1998.7 China University of Mining and Technology Bachelor in inspectional technology and instruments
Work Experiences:
1998.8――2008.8 Taixi group company of Ningxia Machine design engineer
2000.9――present Mechanical design instate of zhejiang university
Engaged in the study of the microprocessor system design and intelligent control. A net lab system based on microprocessor has been exploited.
2002.7――2002.9 Zhejiang Communication Administration
In charge of compiling teaching material for training employee
Abilities:
Be accomplished in microprocessor of MCS51/96、PIC and have two years experiences of studying microprocessor system. Be familiar with PLC and DSP;
Be skilled enough in PROTEL to have circuit design;
Can program with assemble language、C51、C/C++ and VC. Know VHDL;
Be skilled in machine design and can used AUTOCAD to design the machine system;
Be accomplished in computer network and protocol of TCP/IP. Know theory of GSM、GPRS and CDMA;
Fluent in English (reading/writing/listening/speaking), and have studied Japanese for two years.
Publication list：
中圖分類號(hào)：TP391.9；TD672 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2014）33-0225-02
一、引言
三維游戲由于引擎技術(shù)在建模技術(shù)、物理引擎技術(shù)、復(fù)雜環(huán)境的高質(zhì)量實(shí)時(shí)渲染技術(shù)、動(dòng)畫技術(shù)、人工智能技術(shù)、對(duì)象的行為控制技術(shù)等各方面不斷的完善和強(qiáng)大，已經(jīng)極大地引起了人們的關(guān)注和重視。游戲引擎不再僅用于游戲娛樂(lè)產(chǎn)業(yè)的開發(fā)，更多的滲透到了教育軟件開發(fā)、虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用、動(dòng)畫影視（特技）制作、軍事訓(xùn)練、實(shí)時(shí)模擬等人類生活的各個(gè)領(lǐng)域。極大地改變了人們的生活方式和思維方式。
游戲引擎技術(shù)尤其物理引擎技術(shù)不斷的研究發(fā)展，讓我們意識(shí)到仿真虛擬機(jī)械動(dòng)力的可能性。利用游戲引擎虛擬機(jī)械運(yùn)動(dòng)，將為開發(fā)教育游戲中的虛擬物理實(shí)驗(yàn)、網(wǎng)上數(shù)字科技館、娛樂(lè)型游戲中的機(jī)械道具和多樣化游戲任務(wù)等具有重要的應(yīng)用價(jià)值和研究意義。
傳統(tǒng)的機(jī)械動(dòng)力仿真技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)雖然在一定程度上也能虛擬機(jī)械的運(yùn)動(dòng)，但是由于那些技術(shù)不可避免的弊端對(duì)機(jī)械動(dòng)力仿真技術(shù)應(yīng)用在其他領(lǐng)域形成了瓶頸。傳統(tǒng)的機(jī)械工業(yè)仿真技術(shù)缺乏交互性，設(shè)計(jì)復(fù)雜，表現(xiàn)單調(diào)。隨著多媒體技術(shù)、計(jì)算機(jī)動(dòng)畫技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等技術(shù)的滲入，以VRML（Virtual Reality Modeling Language虛擬現(xiàn)實(shí)造型語(yǔ)言）或Cult3D為代表的技術(shù)給機(jī)械仿真領(lǐng)域帶來(lái)了交互性，但是由于傳統(tǒng)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)固有的特性，如運(yùn)動(dòng)行為的硬編碼、交互性差、畫面不流暢、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜等，使得基于游戲引擎技術(shù)虛擬機(jī)械動(dòng)力的技術(shù)具有很大的優(yōu)勢(shì)和更大的發(fā)展前景。
本論文研究的技術(shù)充分利用了游戲平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)，它不僅具有傳統(tǒng)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)所有的優(yōu)點(diǎn)，而且具有3D游戲般的交互性和逼真的動(dòng)力學(xué)模擬。從開發(fā)角度而言，游戲引擎的實(shí)時(shí)渲染能力、快速的計(jì)算能力、組件化、可重用性以及面向?qū)ο蟮木幊谭绞降龋际沟脩?yīng)用游戲引擎成為一種非常便捷和有效的仿真技術(shù)手段。本文描述了利用游戲引擎模擬簡(jiǎn)單的機(jī)械動(dòng)力實(shí)例的核心技術(shù)。
二、機(jī)械動(dòng)力仿真技術(shù)研究背景
概念設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中的最初階段，主要目的是獲得產(chǎn)品的本質(zhì)形狀。[3]機(jī)械仿真技術(shù)的發(fā)展為機(jī)械工業(yè)概念設(shè)計(jì)注入了新的活力。計(jì)算機(jī)運(yùn)算處理能力的提高為機(jī)械系統(tǒng)的仿真提供了更好的基礎(chǔ)。
我國(guó)機(jī)械系統(tǒng)傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助工具多數(shù)是AutoCAD， Pro/E， Solid Works， Solid Edge， 3D MAX等2D和3D軟件，此類建模軟件含有大量的圖形文件，容量較大，不利于網(wǎng)上傳輸和遠(yuǎn)程控制。同時(shí)這種方式建立的三維模型是靜態(tài)的，動(dòng)畫是設(shè)計(jì)者事先設(shè)計(jì)好的一副副二維動(dòng)畫，用戶只是被動(dòng)的接受，而不能按照自己的意愿進(jìn)行實(shí)時(shí)交互式仿真。
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為一種更為人性化的交互技術(shù)，近幾年來(lái)逐漸滲透到各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的沉浸特征、交互特征和構(gòu)想特征，剛好彌補(bǔ)了上述傳統(tǒng)方法的不足。因此，運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)的方法實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)系統(tǒng)成為必然。傳統(tǒng)的機(jī)械仿真都是代碼編寫控制的運(yùn)動(dòng)效果，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)通過(guò)物體間力的作用而讓物體產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，所以不免比較生硬，不能具有可復(fù)用性和柔性。
綜上可知，機(jī)械工業(yè)虛擬仿真技術(shù)由于其復(fù)雜性、綜合性決定了開發(fā)的困難，因此勢(shì)必需要一些工具來(lái)輔助開發(fā)，游戲引擎由于其本身的特點(diǎn)，成為開發(fā)機(jī)械工業(yè)虛擬系統(tǒng)的有力工具。
三、游戲引擎技術(shù)
1.三維游戲引擎
一般而言，三維游戲引擎包括：引擎內(nèi)核、三維圖形引擎、物理引擎、人工智能系統(tǒng)、3D模型和圖像庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)引擎、輸入系統(tǒng)。三維游戲引擎中各子系統(tǒng)關(guān)系可由（圖1）表示。
2.游戲引擎技術(shù)的優(yōu)勢(shì)
（1）利用游戲引擎可以簡(jiǎn)化系統(tǒng)制作的復(fù)雜度，縮短開發(fā)時(shí)間，降低制作成本。
（2）游戲引擎中強(qiáng)大的物理引擎為該機(jī)械動(dòng)力仿真系統(tǒng)提供了保障，這也是不同于其他虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的閃光點(diǎn)。
（3）該游戲引擎能快速嵌入到網(wǎng)頁(yè)中運(yùn)行，因此，極大的活躍了網(wǎng)頁(yè)式三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的三維網(wǎng)頁(yè)虛擬技術(shù)在WEB中運(yùn)行效果不是很好，運(yùn)行緩慢，效果單調(diào)，交互性差，游戲引擎技術(shù)的支持在一定程度上可彌補(bǔ)這些不足。
（4）游戲引擎的最大特點(diǎn)是可以實(shí)時(shí)渲染，這樣使得開發(fā)者可以及時(shí)瀏覽和調(diào)整系統(tǒng)。Unity3D游戲引擎甚至可以支持在程序運(yùn)行時(shí)改動(dòng)場(chǎng)景中物體的屬性。這樣的實(shí)時(shí)性改變，使得開發(fā)者能迅速獲得最佳的設(shè)置效果值。
（5）基于游戲引擎技術(shù)開發(fā)的機(jī)械動(dòng)力仿真系統(tǒng)，具有游戲般的交互能力，活躍了機(jī)械展示的表達(dá)方式。
（6）在游戲引擎平臺(tái)上的二次編程代碼被稱為“腳本”，大多數(shù)腳本語(yǔ)言都是面向?qū)ο蟮木幊烫攸c(diǎn)，具有封裝、多態(tài)、可復(fù)用性等特性。簡(jiǎn)單易學(xué)，使虛擬系統(tǒng)設(shè)計(jì)者易于開發(fā)應(yīng)用。
四、主要結(jié)論
3D游戲引擎技術(shù)最大的特點(diǎn)就是它把一個(gè)程序中可以重復(fù)利用的部分，以精巧的模塊組織起來(lái)，將其規(guī)格化、最佳化，以利于程序重用技術(shù)。利用引擎不僅可以開發(fā)出“景物真實(shí)、動(dòng)作真實(shí)、感覺(jué)真實(shí)”的三維系統(tǒng)，更重要的是利用它我們可以節(jié)省大量的人員和資金，簡(jiǎn)化系統(tǒng)制作的復(fù)雜度，縮短開發(fā)時(shí)間，降低制作成本，并且游戲引擎普遍具有的FPS（First Person Shooting第一人稱射擊游戲）特性，這一特點(diǎn)可以巧妙的應(yīng)用于交互設(shè)計(jì)中。游戲引擎的實(shí)時(shí)渲染、動(dòng)態(tài)編譯和可視化編輯功能有效解決了傳統(tǒng)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中存在的渲染耗費(fèi)時(shí)間和硬件成本的問(wèn)題。
3D游戲引擎最吸引人的是它的強(qiáng)大的PhysX物理引擎和真實(shí)的圖形渲染引擎。強(qiáng)大的功能會(huì)提升研究的成功性。從開發(fā)方面考慮，該引擎的腳本語(yǔ)言近似c#或javascript，使得開發(fā)輕車熟路，而且腳本是動(dòng)態(tài)編譯的，運(yùn)行速度和匯編接近，不會(huì)因?yàn)槟_本的問(wèn)題而影響系統(tǒng)的執(zhí)行效率。從方面考慮，該引擎支持跨平臺(tái)，而且用該引擎開發(fā)的作品可以通過(guò)網(wǎng)頁(yè)直接運(yùn)行，是3D虛擬現(xiàn)實(shí)作品輕松實(shí)現(xiàn)網(wǎng)頁(yè)漫游的良好解決方案。
參考文獻(xiàn)
[1] 楊紅娟，周以齊，石柏成，陳成軍.機(jī)械系統(tǒng)虛擬現(xiàn)實(shí)建模方法的研究.中國(guó)圖像圖形學(xué)會(huì).642～646.
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