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

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關(guān)鍵詞：機械設計；模塊化設計；包裝機械；產(chǎn)品模塊；模塊庫

隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，用戶群體逐漸從集中式逐漸過渡到了個體戶，傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)已經(jīng)無法滿足當前的經(jīng)濟模式和生產(chǎn)方式。企業(yè)在更新設備時，如果對所有的設備進行設計更新必然會造成成本的巨額消耗。為了降低成本，可以將機械劃分成類型不同的模塊，并根據(jù)實際的需求對模塊進行更換，從而降低設計成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。

1模塊化設計的基本情況

早在20世紀中期，模塊化設計理論已在國外發(fā)達國家得到了一定的應用，受到了各大廠家的認可。所謂模塊化設計主要指的是針對不同規(guī)格但具備同樣功能或者同一型號而功能不同產(chǎn)品的有效分析，最終設計出一系列的功能模塊產(chǎn)品，借助模塊的組合與有效選擇形成不同的產(chǎn)品類型，以迎合市場的相關(guān)需求。隨著時代的發(fā)展，傳統(tǒng)的產(chǎn)品設計理念已遠遠不能滿足社會發(fā)展之所需，只有創(chuàng)新設計理念，優(yōu)化設計方案才是有效舉措。

2模塊化劃分原則

模塊化設計的基本原則是用最少的模塊數(shù)量通過一系列組合而形成多樣化的產(chǎn)品，所生產(chǎn)的產(chǎn)品不管是在性能方面還是其他層面都是最優(yōu)化的，而且采取模塊化設計能夠最大限度地節(jié)省施工成本。因此在設計初期相關(guān)人員應對模塊類型進行細分。然而縱觀當前我國在該方面的研究還處于起步階段，對模塊的劃分標準仍沒有一個確定依據(jù)，當前所劃分的依據(jù)主要是按照側(cè)重點之間的差異對模塊進行分類的。一般而言，模塊是能組成系統(tǒng)的、獨立的結(jié)構(gòu)單元，通過對產(chǎn)品功能的全面了解，構(gòu)建總功能、子功能等結(jié)構(gòu)單元之間的相關(guān)性，從而為模塊的分類提供一定的依據(jù)。模塊劃分應遵循以下原則：一是所劃分的單個模塊單元應具備一定的獨立性；二是各模塊接口之間要進行有效分離；三是模塊與模塊之間的相關(guān)性應盡可能少，這樣某一模塊存在異常不致影響其他模塊的正常使用。

3模塊設計特點和過程

3.1模塊設計特點

模塊設計的主要特點列舉如下：

3.1.1產(chǎn)品定義的完整化。設計人員通過對市場相關(guān)產(chǎn)品功能的調(diào)查分析進行科學有效的設計，通過模塊之間的有效組合形成特定的產(chǎn)品。此外，模塊體系是可以變更的，按照不同設計要求以及相關(guān)技術(shù)層面的提供創(chuàng)新模塊體系，優(yōu)化模塊設計理念，從而使所生產(chǎn)的產(chǎn)品不管是在結(jié)構(gòu)方面還是功能特性方面都滿足相關(guān)要求。

3.1.2盡可能地減少設計周期。根據(jù)每個用戶的相關(guān)需求，選取有效的模塊對產(chǎn)品進行優(yōu)化設計，以使其用最少的投入獲得較多的產(chǎn)出。該方法主要應用于小規(guī)模生產(chǎn)的制造廠家。

3.1.3產(chǎn)品性能安全穩(wěn)定、維修便捷，而且施工成本低。模塊化設計中所使用到的相關(guān)設備都是經(jīng)過嚴格篩選的，設備的使用率高，這樣可方便加工制造技術(shù)的有效應用，提高產(chǎn)品的功能特性。通過模塊化設計的應用能夠?qū)a(chǎn)品內(nèi)部多樣化盡可能地降低，在滿足用戶個性化需求的基礎上提高產(chǎn)品的使用率。

3.1.4實現(xiàn)知識管理和集成設計。模塊化設計過程不是一蹴而就的，它是一項系統(tǒng)而龐雜的工程，也是對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設計的規(guī)范過程，構(gòu)建模塊接口與產(chǎn)品知識信息是模塊規(guī)劃得以有效實施的根本保障。產(chǎn)品模塊化設計應貫穿設計與管理的整個階段中，通過對產(chǎn)品知識的科學管理，可為設計人員提供一定的便捷，促使其對模塊不斷優(yōu)化與改進，增強生產(chǎn)的實效性。

3.2模塊設計過程

一般而言，模塊設計分為兩大板塊進行：一是系列模塊產(chǎn)品研制階段，此階段主要是按照市場的相關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)對整個研制階段進行模塊的有效設計；二是單個產(chǎn)品的模塊化設計，本階段主要是根據(jù)用戶自身的實際需求對模塊進行選擇，從而設計出符合要求的產(chǎn)品。系列產(chǎn)品與單個產(chǎn)品的模塊化設計過程見圖1所示。通過對圖1的分析得知第一層次是模塊化設計的主要過程也是最為關(guān)鍵的階段，其中模塊的劃分又是整個階段中的核心環(huán)節(jié)，采取科學、合理的劃分方式對模塊化的優(yōu)化設計可起到一定的促進作用，從而有效防止模塊組合時出現(xiàn)錯亂等不良現(xiàn)象的發(fā)生。待第一層設計完成后設計人員需對整個過程進行全面檢查，滿足相關(guān)要求后即可開始第二層次的設計。

4包裝機械的模塊化設計探討分析

4.1包裝機械的基本特征

包裝機械與其他機械存在一定的差異，是一種特殊類型的機械，而且據(jù)調(diào)查大多數(shù)包裝機械都存在這樣一種特點即機械結(jié)構(gòu)復雜多樣化，具有較好的靈活性與柔性。隨著時代在變遷，包裝機械的更新速度也在不斷加快，因此整臺包裝機械采用模塊化設計方案可大大降低包裝機械的研發(fā)周期，增加產(chǎn)品的類型，從而適應瞬息萬變的市場需求。用于完成包裝過程的機械類型有充填機械、標簽機械、干燥機械等11類。對于同種類型的包裝機，在組成成分上基本相吻合，不同的是包裝材料的選擇以及計量方式之間存在一定的出入，在實際包裝中應根據(jù)包裝機的相關(guān)特點采取合理的方式進行包裝施工。

4.2基于功能層次的包裝機械模塊劃分

由于包裝機械具有結(jié)構(gòu)復雜多樣等特征，在進行模塊劃分過程中，應以包裝機械中的主要部件為主進行合理、有效的劃分。按照集合論的相關(guān)特征表述，若功能域與結(jié)構(gòu)域在信息需求與表達方式存在不同時，而從功能表達空間到結(jié)構(gòu)表達空間的映射，則充分說明兩個空間具有一定的函數(shù)關(guān)系。功能域?qū)a(chǎn)品的實際特征進行層層分解，從而形成產(chǎn)品功能結(jié)構(gòu)映射圖，這種結(jié)構(gòu)單元要根據(jù)功能與結(jié)構(gòu)的相關(guān)特點判斷其是否可以作為模塊。對于不同類型的包裝機械，在模塊設計時要根據(jù)機械的功能差異對其進行逐層細分，在細分中要注意劃分層次要根據(jù)不同型號的包裝機械采取合理的分層方式，若分層過多則映射到結(jié)構(gòu)部件的粒度大小在模塊間的接口標準與實際需求不相吻合。但若層次過少則模塊化設計的有效性也不能充分體現(xiàn)出來。通常情況下普通的包裝機械分為兩層左右即可，而特殊的包裝機械則可適當增加，待分層模式完成后借助功能結(jié)構(gòu)映射原理，將各個層次的映射結(jié)果投射到部件上，以明確模塊所屬的類型以及劃分細則。

4.3包裝機械模塊庫的有效建立

經(jīng)過綜合權(quán)衡后產(chǎn)品模塊劃分完成后，進一步對模塊的結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設計，從而形成系統(tǒng)全面的模塊庫。包裝機械模塊庫的有效建立可在一定程度上使用標準的模塊與零部件完成新產(chǎn)品的研發(fā)工作。因此為了使所建立的模塊庫能夠重復使用，在模塊設計中要采用一些先進的技術(shù)理念，比如計算機輔助設計等優(yōu)化設計理念，創(chuàng)新設計方案，并將模塊組織存儲到指定的數(shù)據(jù)庫中。近些年來，隨著科技發(fā)展浪潮的不斷推進，新技術(shù)、新理念層出不窮，電子技術(shù)等新興科技在包裝機械中得到了廣泛的應用，虛擬概念也由此應運而生，按照不同客戶對產(chǎn)品的相關(guān)需求調(diào)用模塊庫中事先存儲的各種虛擬設計方案，然后將實際生產(chǎn)中所使用到的數(shù)據(jù)進行整合處理后輸入計算機系統(tǒng)中，計算機三維模型即可模仿真實的工作場景進行操作，并能根據(jù)客戶所提出的建議進行適當?shù)男薷?，直到達到客戶的認可度。

5結(jié)語

綜上所述，模塊化設計可以提升零部件產(chǎn)品的通用化、標準化程度，可以使這些通用件和標準件保持生產(chǎn)量。降低設計成本，適應市場多變的基本要求，同時模塊化設計還可以實現(xiàn)機械創(chuàng)新，促進我國機械行業(yè)的發(fā)展。

作者:許軍 單位:廣東工業(yè)大學

參考文獻:

[1]浦玉祥，蘇軍，谷傳文．機械的模塊化設計在包裝領域中的應用[J]．包裝與食品機械，2002，20（6）.

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關(guān)鍵詞：機械設計；金屬類；模塊化設計

在工業(yè)發(fā)展中，機械設計是重要的組成，而促進其設計效率提升的重要手段，就是模塊化設計方法。但在實際運用中，模塊化設計方法還有許多缺陷存在。伴隨著迅猛發(fā)展的科技，還需要不斷的創(chuàng)新模塊化設計方式，以更好的促進其程序的簡化。

1模塊化設計的方法與步驟

首先，在機械設計過程中，要注重科學化選擇和應用模塊化的設計方法。既通過綜合產(chǎn)品要素，形成模塊。在通過組合模塊，而最終形成產(chǎn)品。有諸多功能的模塊存在于具體的設計中。為滿足實際的不同需求，通過對組合模塊的選擇，能形成多樣化的產(chǎn)品。在設計模塊化的過程中，應劃分模塊，通過分解功能，使模塊間的耦合性有效降低，對模塊功能的獨立性提供保障。其次。應依據(jù)科學化的步驟，進行模塊化設計。一是將加強重視系列模塊設計。通過對計算機技術(shù)的有效運用，充分調(diào)查和分析市場情況，對用戶需求予以明確，與功能需求相結(jié)合，對參數(shù)進行設計，旨在對產(chǎn)品功能進行科學化的設計。二是在實施這些基礎工作之后，在切分模塊，對模塊結(jié)構(gòu)進行科學設計。通過資料庫的構(gòu)建，而對模塊化的整體功能進行構(gòu)建，進而使機械設計的整體質(zhì)量提升。在模塊化設計步驟中，比較重要的內(nèi)容，就是設計單產(chǎn)品模塊化，其設計與實現(xiàn)，主要是以系列模塊設計為基礎。為此，應立足于實際需求，在設計單產(chǎn)品模塊的過程中，明確參數(shù)，并高度重視模塊的選擇工作。同時，另外一項比較重要的內(nèi)容，就是對模塊的組裝分析和計算環(huán)節(jié)。通過完善以上各項工作，對提升模塊性能提供有效保障。

2機械模塊化設計的作用

相關(guān)設計人員在充分的調(diào)查和分析市場產(chǎn)品功能的基礎上，進行設計，通過組合模塊，以形成特定的產(chǎn)品，充分發(fā)揮模塊化設計的作用。可立足于實際情況變更模塊化體系，也可優(yōu)化模塊設計理念。機械設計中的模塊化設計方法能使設備運行效率提升，在使設計周期減少的同時，能對產(chǎn)品的性能提供保障，真正實現(xiàn)集成設計和知識管理的目標。對于維修工作而言，利用機械設計模塊，能提供很大的便利。無需在進行大面積和大規(guī)模的維修任務，實施工作只需要在具體的部位進行。在機械模塊化設計中，具有相對簡單的模塊結(jié)構(gòu)，拆卸和安裝都非常方便。在模塊化的設計中，更進一步突出了包裝設計的簡化作用。通過引入模塊化技術(shù)，不僅能提供了技術(shù)支持，還能使設計人員的工作效率進一步提升。模塊化設計不單單使包裝流程大大簡化，還使設計成本有效降低，對于成本支出，發(fā)揮有效的促進作用。

3模塊化設計方法的具體應用

首先，在機械設計過程中，應立足于實際需求，應用模塊化設計方法，以真正提升生產(chǎn)效率。在機械設計前，應與生產(chǎn)工藝需求相結(jié)合，用科學化的操作方法和步驟，對模塊進行劃分，便于對模塊的完整性和獨立性提供保障。只有對模塊化設計準確把握，才能使其性能進一步提升。在模塊的設計規(guī)劃中，為了不對其他模塊的正常運行產(chǎn)生影響，應使更換和檢修模塊工作妥善完成，便于對實際應用需求給予滿足。其次，機械設計過程中的模塊化設計，需要合理劃分各個模塊。對于數(shù)控立式車床的設計，應立足于實際生產(chǎn)工藝需求，應用科學的方法，進行規(guī)劃和設計。[1] 陳遙韻.探討機械設計中材料的選擇和應用[J]. 時代農(nóng)機.2017(02).[2] 于彩敏.針對應用型本科教育的“機械設計”課程教學改革與實踐[J].江蘇科技信息.2017(11).[3] 張武.零件倒角在機械設計與制造中的應用[J]. 現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備.2017(04).[4] 王森.模塊化設計方法及其在機械設計中的應用[J]. 現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備.2017(04).[5] 樊小丹,張丹.淺談機械設計標準及制造質(zhì)量控制[J]. 黑龍江科學.2017(06).[6] 張軍,黃福敏.淺談機械設計中材料的選擇和應用[J]. 黑龍江科學.2017(06).為了進一步提升工作效率，在應用模塊化設計方法時，應對構(gòu)造進行合理分析，有效劃分生產(chǎn)環(huán)節(jié)結(jié)構(gòu)。生產(chǎn)模塊的劃分中，為了提高生產(chǎn)效率，需要進一步明確生產(chǎn)功能和生產(chǎn)工藝，通過科學調(diào)度，對更好的完善功能模塊提供保障。

4模塊化與科技的融合

4.1模塊化與成組技術(shù)

成組技術(shù)在模塊化設計方法中，具有很多共通之處，成組技術(shù)主要是通過劃分，對零件及工藝的相似性提供保障，之后為實現(xiàn)生產(chǎn)目標，在標準化的處理相似的零件。在設計模塊化技術(shù)的過程中，其與成組技術(shù)的應用，還存在著很多相同之處，通過結(jié)合相同類型的軟件功能，形成相應的模塊。由此可見，將成組技術(shù)的理念運用在模塊化設計方法中，可使機械設計的效率和質(zhì)量進一步提升，較好地提升了機械設計的質(zhì)量和效率。

4.2柔性制造技術(shù)

因為具有靈活多變的優(yōu)勢，柔性制造技術(shù)實現(xiàn)了生產(chǎn)的優(yōu)化。將柔性制造技術(shù)運用在模塊化的設計中，不僅能使機床的共性問題得到解決，還能機床個性化問題的解決得到有效解決。在此過程中，功能設計所遵循的思想，是運用最少的模塊。通過應用柔性制造技術(shù)，實現(xiàn)一機多用的目標。目前，在機械設計中，柔性制造技術(shù)和模塊化技術(shù)已經(jīng)成為的重要研究項目。

4.3模塊化設計的新技術(shù)結(jié)合

為了將模塊化設計的作用充分發(fā)揮出來，需要有機的結(jié)合當前的一些新技術(shù)，以真正體現(xiàn)模塊化設計的價值。通過綜合同類軟件功能，以形成相應模塊，使之擁有更加強大的技術(shù)。例如，有機的綜合柔性制造技術(shù)和模塊化設計。當前，油柔性制造技術(shù)具有非常廣泛的應用，具有比較的突出的技術(shù)應用的靈活多變特征，能使機械設計中機床的個性化問題得到有效解決。同時，有機結(jié)合計算機輔助技術(shù)和將模塊化設計，通過應用計算機輔助技術(shù)，能使設計實現(xiàn)條理性和穩(wěn)定性，進而使計算機的整體效率得到真正提升。

5結(jié)語

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關(guān)鍵詞：模塊化 包裝機械 仿真與優(yōu)化

市場經(jīng)濟拓寬了發(fā)展規(guī)模，人們生活水平得到改善，促進了食品包裝機械包裝技術(shù)的發(fā)展[1]。包裝工業(yè)支撐了國民經(jīng)濟的發(fā)展，包裝機械是包裝工業(yè)不可缺少的一部分，在開發(fā)及完善包裝產(chǎn)品方面扮演了重要的作用。設計的合理性與制造中的金屬材料用量、生產(chǎn)效率有很大關(guān)系。模塊化設計開發(fā)出各種功能的產(chǎn)品，無需單獨設計各種產(chǎn)品，僅需設計各模塊即可，按照各種方式把這些模塊組合在一起，處理產(chǎn)品規(guī)格與產(chǎn)品制造期間、成本間的問題。 優(yōu)化包裝機械的性能，高效生產(chǎn)包裝機械?；诖?，研究了模塊化包裝機械的設計仿真與優(yōu)化。

一、模塊化下的典型包裝機運動機理分析與優(yōu)化

（一）Adams下的包裝機械運動仿真

Adams具備了多種模型的數(shù)據(jù)接口，用來植入CAD軟件模型，Parasolid就是其中一種格式，其擴展名為*.X_T。該格式的應用，實現(xiàn)數(shù)據(jù)模型的交換。使用Parasolid格式，把簡化的紙箱成型模塊模型存入Adams工作目錄中，以英文字母命名，當名稱中還有漢字抑或特殊字符，植入的Adams 會不正確[2]。為確保植入的Adams模型協(xié)調(diào)坐標軸，便于進行移動與添加約束，需要將斜齒輪中的2條軸線加入Pro/E中，相應平行匹配相應的坐標軸。影響斜齒輪傳動機構(gòu)動力學性能的因素，包括制造誤差、接觸變形、軸受力變形。為更容易研究，假如齒輪傳動剛體模型如下所示：①機構(gòu)均為剛性，溫度與機構(gòu)變形不會產(chǎn)生影響；②機構(gòu)間裝配誤差零時，可不考慮零件制造誤差。

仿真分析輸入的齒輪傳動虛擬樣機模型時，零部件質(zhì)量、轉(zhuǎn)動慣量是分析的對象。轉(zhuǎn)換幾何模型數(shù)據(jù)時，但數(shù)據(jù)文件中有體積信息，將Adams植入零部件后，自動計算零部件的轉(zhuǎn)動慣量與質(zhì)量。抑或使用手工定義零部件的材料類型，由Adams結(jié)合不同零部件的幾何尺寸，自動求解出零部件轉(zhuǎn)動慣量與質(zhì)量。模型數(shù)據(jù)被植入Adams后，在Pro/E中，已經(jīng)構(gòu)建起來的所有零件中的物理屬性參數(shù)與裝配約束關(guān)系等全部不見，考慮到實際情況，在Adams中還要手動加入零件屬性與約束關(guān)系。假設定斜齒輪屬性與其余零件屬性如下表：

下面將對應約束添加到模型中，完零件屬性、約束與載荷添加完畢后，仿真分析模塊，包裝機紙箱成型模塊在斜齒輪的傳動下促使上升機構(gòu)做上下運動，2種不同的紙箱成型機構(gòu)采用Adams，實施分析。構(gòu)件運動分析結(jié)果得知，不同的螺距，上升件質(zhì)心位移與質(zhì)心受力大小也不一樣。也就是螺距選擇影響上升件運動的平穩(wěn)性。

（二）模塊化包裝機的仿真與優(yōu)化

參照包裝機紙箱成型模塊動力學分析，分析了下面五種方案結(jié)果，如下表所示：

從上表中能夠看出，螺距增大的同時，上升件質(zhì)心的相對位移波動變大，上升件質(zhì)心的相對速度波動變大；方案1，位移、速度短時間內(nèi)達至最小值，快速使機構(gòu)平穩(wěn)。下面對螺距為 5mm，轉(zhuǎn)速為 240mm/min 紙箱成型模塊進行進一步的分析，上升件受力和角加速度，無大范圍變化，受力均勻，提示，結(jié)構(gòu)參數(shù)選擇是合理的。

二、模塊化包裝機靜動態(tài)特性優(yōu)化分析

ANSYS結(jié)構(gòu)動力主要用于兩方面問題的解決：一是分析結(jié)構(gòu)動力響應特征，對結(jié)構(gòu)振動中動力響應與動位移大小、變化規(guī)律進行計算；二是找到結(jié)構(gòu)固有頻率與主振型，深入了解了結(jié)構(gòu)振動特性，以更好地使用。

（一）模塊化包裝機靜動態(tài)優(yōu)化方案

前期對包裝機機架模塊進行分析，尤其動態(tài)分析，機架模塊的性能還有提升空間。先要保障機架模塊正常工作，提出了兩種完善方案：方案1，直接對機架結(jié)構(gòu)進行調(diào)整；方案2，基于既有結(jié)構(gòu)，增加衡量與斜梁。

（二）模塊化包裝機靜動態(tài)優(yōu)化

加固處理機架，具體操作步驟是，將橫梁添加在機架上端，主要是為了提升機架靜態(tài)性能，如剛度與強度等。方案一前五階頻率圖、方案二前五階頻率圖分別如下：

結(jié)束語：

研究了裝機紙箱成型模塊，采用Adams軟件，實施了動力學仿真分析。基于此，分析了模塊運動主要影響因素，然后對其進行參數(shù)化仿真，最終確定了模塊參數(shù)優(yōu)化的方案，分析了影響模塊的其他因素，結(jié)果證明這種方案是正確的，最終得出，使用適合的機構(gòu)參數(shù)，使包裝機模塊機構(gòu)具有較高的可靠性與運行平穩(wěn)性。ANSYS軟件應用于包裝機的機架模塊動靜態(tài)分析中。有限元分析下，獲得了機架模塊機構(gòu)的不足之處，對機架靜動態(tài)性能，給出了2種優(yōu)化方案，增加了結(jié)構(gòu)衡梁與斜梁的方案，明顯提升了機架強度與剛度的靜態(tài)性能，產(chǎn)生了良好的動態(tài)性能。通過重新設計的方案有助于提升機架動態(tài)性能。 本研究有有一定局限性，后續(xù)模塊化包裝機械的設計仿真與優(yōu)化的研究還需深入。

參考文獻：

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[關(guān)鍵詞]康復器械；模塊化理論；教學方案

[中圖分類號]G642 [文獻標識碼]A [文章編號]1671-5918（2016）08-0108-03

doi：10.3969/j.issn.1671-5918.2016.08.050[本刊網(wǎng)址]http：//

一、引言

據(jù)2015年人口統(tǒng)計數(shù)據(jù)，我國60周歲以上人口已有22200萬人，占全國人口總數(shù)的16.1%；65周歲以上人口有14386萬人，占總?cè)丝?0.5%；除此之外，我國還有殘障人士近9000萬的。隨著生活水平的提高，我國人民不再滿足基本的溫飽問題，而是對生活質(zhì)量和個人價值體現(xiàn)有了更高的要求。在這樣的需求下，智能假肢、康復機器人、智能輪椅、智能家居等一系列康復輔助產(chǎn)品日益融人的人們的生活中。肢體功能障礙不再是一種疾病，而是看做缺失某個零件，只要適配合適的輔具便可繼續(xù)實現(xiàn)自己的個人價值。隨著社會對康復產(chǎn)品的需求日益增大，康復產(chǎn)業(yè)成為了朝陽中朝陽產(chǎn)業(yè)康復產(chǎn)業(yè)。然而，我國康復產(chǎn)業(yè)的發(fā)展較發(fā)達國家起步較晚，相關(guān)康復人才較少，并且由于我國傳統(tǒng)康復概念，國內(nèi)大部分高校設立的康復相關(guān)專業(yè)絕大多數(shù)為康復治療學；對于工程類人才的培養(yǎng)還十分稀少，如上所述，我國缺少的更多的是具有康復工程背景的專業(yè)人才。上海理工大學根據(jù)人才形勢需要建立了假肢矯形工程（康復工程）本科專業(yè)來滿足社會對康復工程人才的需求。

康復工程技術(shù)是當今先進科學技術(shù)與人體康復需求相結(jié)合的產(chǎn)物，其任務是研究與開發(fā)用于人體功能評估、診斷、恢復、代償以及重殘者護理所需的各種設施。上海理工大學所建立的假肢矯形工程（康復工程）專業(yè)以培養(yǎng)醫(yī)工結(jié)合、機電結(jié)合、兼容管理并具有實踐動手能力的復合型高級工程應用人才為目標，開設了多門具有較強實踐性專業(yè)基礎課程，《人體康復輔助器械》是其中的特色課程之一。

《人體輔助康復器械》主要講授內(nèi)容包括輔助技術(shù)與康復器械兩大部分。輔助技術(shù)是用于輔助技術(shù)裝置（康復器械）或輔助技術(shù)服務的設計技術(shù)；康復器械（根據(jù)ISO標準的定義中文翻譯應為輔助產(chǎn)品，但由于我國文化背景的需求，現(xiàn)在國內(nèi)用輔助器具、康復輔助器具康復器械等名詞，本文統(tǒng)一采用康復器械作為專屬名詞）根據(jù)《ISO 9999 Assistive Products for Per-sons with Disability：Classification and Terminology》，其可分為12大類，132個次類，包括個人醫(yī)療輔助產(chǎn)品、訓練技能輔助產(chǎn)品、矯形器和假肢、個人護理和防護輔助產(chǎn)品、個人移動輔助產(chǎn)品、家務輔助產(chǎn)品、住家和其他場所的家具及其適配件、溝通和信息輔助產(chǎn)品、處理物品和器具的輔助產(chǎn)品、環(huán)境改善輔助產(chǎn)品，工具和機器、職業(yè)康復產(chǎn)品，以及休閑輔助產(chǎn)品，目前已列入國際產(chǎn)品目錄的產(chǎn)品有8000余種。輔助技術(shù)服務是直接幫助功能障礙者來選擇、獲取和使用輔助技術(shù)裝置所做的任何服務?？偟膩碚f，人體輔助康復器械這門課是一個多學科交叉的課程，涵蓋了康復醫(yī)學、生物力學、人因工程學、仿生學、機械工程學、控制工程學、電子工程學、化學工程學、材料工程學及人工智能等多個學科領域。并且，現(xiàn)在康復產(chǎn)業(yè)的發(fā)展更需要能即刻工作，即具有獨立適配各種康復器械的能力、具有獨自設計康復器械的能力，并具有分析和評估康復器械和適配人需求的能力，因此該門課不能只局限于理論的教授，還需要讓學生進行實操訓練，真正做到培養(yǎng)可適應現(xiàn)代康復技術(shù)一線生產(chǎn)及研發(fā)需要的應用型人才。

由此可見，《人體輔助康復器械》這門專業(yè)基礎課較其他課程具有如下特點：

（一）教學內(nèi)容多樣化

本門課程是一門多學科交叉課程，涵蓋了各個學科的基礎知識，但是從本專業(yè)整體的教學計劃上看，學生無法在學習本門課之前把所有需要的基礎知識學完，因此，本門課程在每一部分理論講解的同時需增加部分與該課程相關(guān)的其他學科基礎課。由此可見，本門課的教學內(nèi)容不只包含12大類，132次類的康復器械產(chǎn)品學習與認知、輔助技術(shù)服務（尤其是適配服務）的學習，還要包含涉及到各學科的基礎知識，如機械學科機械設計理論與產(chǎn)品設計理論的學習，電子學科中基本控制電路的設計理論等教學。只有教學內(nèi)容多樣化才能保證該門課的教學目標的實現(xiàn)。

（二）理論與實踐結(jié)合密切性

由于康復器械是與人直接接觸的一種特殊產(chǎn)品，所以從研發(fā)到應用，無論哪一個環(huán)節(jié)都需要技術(shù)人員具有足夠的實踐經(jīng)驗。對于一個剛畢業(yè)的本科生來講，他們的實踐經(jīng)驗來自于課堂，因此本門課必須將理論與實踐相結(jié)合，避免學生在實際操作過程中出現(xiàn)紙上談兵的尷尬情況。

在此背景下，作者基于模塊化理論提出模塊化教學來解決傳統(tǒng)教學方法在這樣應用型課堂教學不足的缺點。

二、模塊化理論

H.Simon最早提出了“模塊”的概念，他將在進化環(huán)境中促使復雜系統(tǒng)均衡動態(tài)演進的特別結(jié)構(gòu)稱為模塊。美國心理學教授Michael Gazzaniga在此基礎上，提出大腦是各個神經(jīng)系統(tǒng)的子系統(tǒng)以模塊形式組織在一起的。自此，一些學者開始對模塊化進行深入研究，將模塊化理論應用到重型設備的設計、手表、自行車、快餐及教育、法律等領域。

模塊化理論在20世紀70年代初被國際勞工組織研究開發(fā)，形成一種以現(xiàn)場教學為主，以技能培訓為核心的教學模式，即模塊式技能培訓。從而形成由若干不同又相互聯(lián)系的功能部件組成動態(tài)的教學過程，通過教學目標貫穿整個教學的新型教學方式。

隨著模塊化教學方式的形成，許多具有實踐性的課程逐漸開始引用這種教學方式來彌補傳統(tǒng)教學中枯燥、理論與實際相脫離等缺點。但是模塊化教學能夠合理的實施卻要注意以下幾點：

（一）模塊的劃分

將一門課程根據(jù)不同的功能劃分成多個模塊是模塊化教學的根本條件。然而一門課程不同于一項產(chǎn)品設計，每節(jié)課的內(nèi)容都有較強的關(guān)聯(lián)性，因此，如何劃分一門課程是模塊化教學成功的關(guān)鍵點之一。

（二）學生的個體差異性

學生學習能力及基礎各不相同，對知識理解的能力也存在差異，學習的主動性也會大不相同。因此，如何設計模塊化內(nèi)教學目標才能滿足不同學生個體學習需求是模塊化教學難點之一。

（三）實踐教學的實施

模塊化教學是實踐性課程進行的必要教學方式，如何結(jié)合知識點的實踐性教學也是模塊化教學的難點之一。

三、《人體輔助康復器械》模塊化教學方案設計

（一）模塊的劃分

教學內(nèi)容多樣化，在規(guī)定課時的限制下，很容易引起教學內(nèi)容過于科普化，前后內(nèi)容不連貫的問題產(chǎn)生。傳統(tǒng)的課堂教學方式主要有講授、提問等兩種方式，將多樣化的教學內(nèi)容通過這兩種方式進行教學，會造成課堂單一、枯燥，調(diào)動不起課堂學習氣氛等問題；除此之外，該門課強調(diào)實踐教學，即需要鍛煉學生的實操能力，因此，該教學方法也無法實現(xiàn)教學目的。因此，結(jié)合這兩點現(xiàn)存的問題，本文提出一例帶全課程的教學方案，一例就是利用一個輪椅適配、設計的例子來貫穿整個教學內(nèi)容。由于多樣化的教學內(nèi)容，本課程必須借用模塊化理論將整門課內(nèi)容進行模塊化劃分，然后再通過實例進行前后貫穿?；诖?，本課程將分為兩大主模塊--理論模塊和實踐模塊。理論模塊根據(jù)知識點分成輔助技術(shù)、輔助技術(shù)服務、康復器械設計三個模塊。其中，輔助技術(shù)再分為人工智能技術(shù)、腦機接口技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)三個子模塊，通過三種先進技術(shù)的教學讓學生了解目前康復器械前沿技術(shù)。輔助技術(shù)服務重點講適配服務，包括以機構(gòu)為主的適配服務模塊和以人為主的適配服務模塊?？祻推餍翟O計包括產(chǎn)品設計、計算機輔助設計、康復器械設計三個子模塊來詮釋康復器械設計的技術(shù)要點內(nèi)容。實踐模塊即為實操模塊，根據(jù)理論模塊的內(nèi)容也分為輔助技術(shù)實踐模塊、輔助技術(shù)服務實踐模塊和康復器械設計實踐模塊三大模塊。如前所述，本課擬通過一個案例貫穿課程始終，因此實踐模塊詳細劃分為：智能輪椅、腦機接口輪椅、物聯(lián)網(wǎng)中的智能輪椅、個人輪椅適配、公共輪椅適配、輪椅個性化設計等六大模塊，將每次課程都分成理論模塊與實踐模塊，使學生能夠做到學到即用到，牢固掌握知識點，學習目標明確。

（二）模塊內(nèi)目標的設計

如前所述，模塊化教學的難點之一是滿足學生的個體差異性，但是如果設立的目標出現(xiàn)等級的劃分，很容易引起學生的抵觸心理，反而不利于教學的開展。因此，本課程將教學目標根據(jù)模塊內(nèi)容設立三個目標，第一個目標為基礎目標，主要是理論模塊內(nèi)容基本概念的掌握與理解；第二個目標為進階目標將理論模塊內(nèi)容在實踐操作中的應用掌握；第三個目標為創(chuàng)新能力培養(yǎng)目標，主要是結(jié)合前面兩個目標，拓展學生的創(chuàng)新思維，提高自身知識應用于創(chuàng)新能力。每個目標的等級不同，學生不僅可以在課堂上完成，也可在課下思考，最終完成三個目標，最大程度的降低學生的個體差異性。

（三）實踐教學的方案設計

實踐教學是本門課程的難點，本課程采用本體感覺方法來讓學生對本課程內(nèi)容有更深入的了解。本體感覺概念來源于康復醫(yī)學，旨在利用患者自身感受來幫助患者恢復器官功能。將“本體感覺”應用在《人體輔助康復器械》課程教學中，一方面讓學生互相適配康復器械，感受現(xiàn)存康復器械優(yōu)缺點，增加其學習興趣，并引導其在設計中所應注意事項，依據(jù)自身本體感受學習并設計或改進康復器械，最終達到設計實踐的目的，該方法還可激發(fā)學生學習的主動性。在本文研究中，實踐模塊根據(jù)理論模塊內(nèi)容分成六大模塊，根據(jù)每個模塊內(nèi)容特點，讓學生真正理解所學內(nèi)容與掌握技能。例如輪椅適配和設計兩大模塊，首先請學生自己操控輪椅，根據(jù)自己對輪椅操控的感受來講解適配原則與理由，再對所操控輪椅提出改進方案，并利用3D建模軟件進行實施，或者利用現(xiàn)有產(chǎn)品進行改進，充分感受適配原則BAD（Buy-Adapt-Design）原則。除此之外，本門課將針對臨床適配和工程設計兩大專題，聘請臨床適配技師和康復器械設計工程師進行專題化教學，從而增加學生的動手能力和實際工作經(jīng)驗。

四、實踐與討論

篇5

【關(guān)鍵詞】大規(guī)模定制設計；模塊化；離心分離機

隨著計算機技術(shù)的快速發(fā)展，CAD技術(shù)同模塊化設計在離心機械得到了充分應用，使得機械設備制造市場競爭越來越激烈，多樣化、個性化的客戶需求為離心分離機實施大規(guī)模定制奠定了市場基礎。

1 國內(nèi)離心機械發(fā)展現(xiàn)狀

我國的離心機分離行業(yè)發(fā)展同國外相比還處于落后狀態(tài)，近年來，隨著社會生產(chǎn)力的快速發(fā)展，通過對引進國外技術(shù)的消化和吸收，我國的離心分離機技術(shù)也得到了發(fā)展，主要表現(xiàn)：一是已經(jīng)形成一個集科研、制造和設計于一體的體系；二是學術(shù)界對該領域有了專項學術(shù)組織；三是理論與應用有了較好的結(jié)合；四是已具備初步的設備生產(chǎn)制造能力，如，三足、上懸、活塞、螺旋、離心卸料；振動、進動卸料、刮刀及虹吸刮刀等離心機；五是自動控制技術(shù)同計算機技術(shù)有了較好結(jié)合；六是制定了相關(guān)的技術(shù)標準。

2 大規(guī)模定制設計的定義

大規(guī)模定制（MC）是新的市場環(huán)境中出現(xiàn)的生產(chǎn)模式，是一種集企業(yè)、用戶、供應商、員工和環(huán)境于一體，在系統(tǒng)思想指導下，運用全局優(yōu)化的觀點，根據(jù)用戶需求，充分利用企業(yè)自身的各種資源、技術(shù)、方法和優(yōu)勢，為用戶大批量生產(chǎn)低成本、高質(zhì)量的定制產(chǎn)品和服務的生產(chǎn)方式。大規(guī)模定制設計（DFMC）主要目的在于如何能夠?qū)⒂惺袌鲂枨蟮膯蝹€產(chǎn)品設計提升到產(chǎn)品族設計。其中，在產(chǎn)品族設計中，模塊化技術(shù)尤為關(guān)鍵。

2.1 模塊化產(chǎn)品族設計

模塊化產(chǎn)品族體系和不同作用域之間的映射關(guān)系相類似，通過客戶域，能準確找到客戶需求和客戶種類；通過功能域，能將產(chǎn)品功能特征化以滿足客戶特定需求；通過物理域，可驗證產(chǎn)品的設計參數(shù)是否合格過關(guān)；通過過程域，過程變量能較好地計算出產(chǎn)品成本。所以，產(chǎn)品族模塊化技術(shù)作為一項系統(tǒng)化工程，將貫穿于產(chǎn)品整個生命周期，為企業(yè)能大量生產(chǎn)出滿足特定用戶個性化需求的產(chǎn)品給予保障。

2.2 模塊化產(chǎn)品族體系組成

模塊化設計中所用模塊須具備互相結(jié)合且派生出復雜產(chǎn)品的特征，模塊組合中的每個單元都必須具備有一項或者更多項功能，模塊之間組合成新產(chǎn)品時應具備更強的功能。所以，模塊化產(chǎn)品族體系中充分地顯示出了產(chǎn)品的分析功能，以及子模塊所具備的分解職能。產(chǎn)品族通常都是來自于同一平臺中系列產(chǎn)品族中的每個產(chǎn)品變量。其中，每個產(chǎn)品變量都具備滿足客戶需求的特性和功能，由于這些產(chǎn)品變量都在共享某些共同的客戶需求價值、結(jié)構(gòu)和技術(shù)，所以，它們構(gòu)成了產(chǎn)品族平臺。通常情況下，構(gòu)建模塊化產(chǎn)品族體系有三個主要條件：公共基、差異使能和配置機制。

2.3 模塊化的不同層次

模塊化產(chǎn)品族體系主要分為三個層次，，自頂向下存在著三種不同的層次。它們分別是：系統(tǒng)層、模塊層和組件層。系統(tǒng)層是由多個不同模塊組合而成的裝配系統(tǒng)，通常情況下，系統(tǒng)層的接口越多，其模塊化程度就越低。模塊層是由組件層中的多個種類不同組件構(gòu)建而成的，如：電氣、機械、液壓和以及化學類。組件層模塊化程度級別最低的層級，它通常都是由一些標準化零配件組合而成。

3 大規(guī)模定制設計在離心機設計中的應用實例

3.1 離心分離機械概述

離心機所采用的分離技術(shù)同其它類型，如：機械、化學、熱分離、電分離等技術(shù)相比較而言，有著設備體積??；停留時間短；不需要助濾劑；密閉性高；放大簡單；過程連續(xù)；處理能力強；分離過程容易控制、調(diào)節(jié)等特點。由于離心機的以上特點，離心分離技術(shù)受到了工業(yè)制造業(yè)普遍關(guān)注。當前，在資源保護開發(fā)、環(huán)保工程、生物技術(shù)工程、國防工業(yè)、石油化工、醫(yī)藥、食品、紡織、汽車以及造船等諸多工業(yè)領域內(nèi)得到了廣泛應用。不同行業(yè)間的多樣化、個性化、規(guī)?；目蛻粜枨鬄殡x心機械大規(guī)模定制奠定了良好的市場需求。隨著工業(yè)制造業(yè)新技術(shù)、新工藝的快速發(fā)展，尤其是在醫(yī)藥生物工程技術(shù)的推動下，離心機分離技術(shù)的高參數(shù)、全自動、多功能、自動化系統(tǒng)和新材料等呈現(xiàn)出新的發(fā)展勢頭。

綜上所述，離心分離機械主要分為三大類型，主要有：過濾型離心機、沉降（分離）型離心機和組合型離心機。其中，過濾型離心機可分為：三足式、平板式、上懸式、刮刀卸料式、活塞推料式、錐籃式、翻袋卸料式、旁濾式等；沉降（分離）型離心機可分為：螺旋卸料式、三足沉降式、平板沉降式、管式分離機式、碟式分離機式；組合型離心機可分為：螺旋卸料沉降過濾組合式離心機、柱錐復合式活塞推料式離心機、碟片螺旋式分離機。

國外對大規(guī)模定制設計在離心分離機械中應用研究、開發(fā)時間較早，如：德國KRAUSS— MAFFEI公司的豎籃離心機、推料式離心機等產(chǎn)品，相比之下，我國內(nèi)的大規(guī)模定制模塊化設計工作起步較晚，在某些領域研究尚處于空白。

3.2 實例介紹

以刮刀下部卸料離心機為例，對大規(guī)模定制在離心機設計應用中進行闡述。

刮刀下部卸料離心機的主要類型有四種：SG三足式手動刮刀下部卸料離心機、SGZ三足式全自動刮刀下部卸料離心機，PG平板式手動刮刀下部卸料離心機和PGZ平板式全自動刮刀下部卸料離心機。刮刀下部卸料離心機產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)（圖1），刮刀下部卸料離心機模塊化的結(jié)構(gòu)層次（圖2）。

4 結(jié)束語

綜上所述，大規(guī)模定制設計技術(shù)的出現(xiàn)推動了機械制造商的產(chǎn)品設計逐步趨向多樣化、個性化的設計策略。大規(guī)模定制設計在提供多種產(chǎn)品滿足客戶需求的同時又大幅度的降低制造企業(yè)的生產(chǎn)成本。所以，離心分離機械為客戶提供更高程度的個性化產(chǎn)品定制服務和設備時，應當繼續(xù)保持大規(guī)模定制設計應用所具備的產(chǎn)品低成本競爭優(yōu)勢，保持低成本所追求的規(guī)模經(jīng)濟。

參考文獻：

[1]俞雷霖，俞如友.GMP離心機和離心分離技術(shù)的進展[J].中國醫(yī)藥工業(yè)雜志，2005（12）.

[2]俞雷霖，俞如友.適用于GMP的新型離心機研制[J].醫(yī)藥工程設計，1997（03）.

[3]俞如友. 離心分離設備的進展及無基礎離心機[J].醫(yī)藥工程設計，1993（03）.

篇6

關(guān)鍵詞：工業(yè)機器人；模塊化編碼；RV減速器

引言

隨著現(xiàn)代化的發(fā)展，工業(yè)機器人有著多規(guī)模、多種類、小批量和復雜化等特點。與現(xiàn)代模塊化工業(yè)機器人相比，傳統(tǒng)機器人的“一種需求，一次設計”會產(chǎn)生多種弊端。模塊化工業(yè)機器人的誕生即能滿足客戶的需求，又能在規(guī)格、品種、設計周期和成本上得到優(yōu)化。因此工業(yè)機器人的模塊化和編碼研究顯得尤為重要[1]。

1 模塊的劃分與編碼原則

1.1 模塊化思想

模塊化最早期思想起源于積木，利用積木原理把整個機器人分成若干個具有獨立功能的模塊，這些相互獨立的模塊根據(jù)不同的組成，來達到設計需要。模塊化理念的運用，在不同程度上可以達到大大縮減整個設計周期（研發(fā)周期、生產(chǎn)周期），降低設計成本，滿足不同機器人的互換性要求，提高機器人設計系統(tǒng)的可靠性[2]。

構(gòu)建模塊化工業(yè)機器人模塊需具備以下幾點功能特性：（1）每個模塊都是一個獨立的個體，可以完成該模塊的特定功能，模塊與模塊之間相互獨立，從而減少整個模塊系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)性，大大降低了工業(yè)機器人的設計周期和設計、制造成本。（2）工業(yè)機器人的模塊化可以分為主動模塊和被動模塊，主動模塊：具有獨立的控制功能和驅(qū)動功能，并可以驅(qū)動被動模塊，使被動模塊完成指定的機械運動。（3）模塊與模塊之間能夠進行有效安裝，各個模塊應達到一定的互換性要求，同時獨立模塊間可以實現(xiàn)獨立的控制和信息的傳遞功能。（4）模塊與模塊之間應滿足在動力學和運動學的獨立性。

1.2 模塊劃分原則

按工業(yè)機器人的不同功能來劃分模塊是目前比較常見的方法之一，首先對工業(yè)機器人系統(tǒng)的不同功能進行合理分析，一般劃分為必要功能模塊和非必要功能模塊。模塊化的設計比較復雜多樣，模塊與模塊之間的本質(zhì)就是相互的耦合關(guān)系，從而滿足模塊化的互換性要求，使組成的工業(yè)機器人系統(tǒng)滿足設計需要[3]。根據(jù)特定的邏輯關(guān)系使工業(yè)機器人系統(tǒng)中的不同功能聯(lián)系在一起，使不同的獨立模塊間擁有不同的獨立功能。盡可能滿足模塊與模塊之間相互獨立、無干涉和無關(guān)聯(lián)等要求。

模塊在劃分時應注意以下問題：（1）模塊劃分種類的總數(shù)不宜過多，過多的模塊組合會降低工業(yè)機器人的模塊化系統(tǒng)的精度，失去模塊化思想的意義。（2）劃分模塊時保證每一個模塊都具有獨立功能，并應考慮完成獨立功能的可行性。（3）模塊在滿足獨立功能的前提下，盡量控制模塊的重量和體積。（4）劃分模塊時，應考慮環(huán)境和經(jīng)濟等因素。

1.3 模塊的劃分

模塊一般根據(jù)機械本體和驅(qū)動裝置來進行劃分，對于機械本體部分，根據(jù)每次零件或者是工業(yè)機器人上的不同位置所完成的不同功能區(qū)劃分模塊。以六自由度工業(yè)機器人為例，一般可以分為：底座模塊、肩關(guān)節(jié)模塊、大臂模塊、肘關(guān)節(jié)模塊、小臂模塊、腕關(guān)節(jié)模塊和功能模塊。其中本體部分由底座模塊、大臂模塊、小臂模塊和功能模塊組成；驅(qū)動裝置部分由肩關(guān)節(jié)模塊、肘關(guān)節(jié)模塊和腕關(guān)節(jié)模塊組成。這些關(guān)節(jié)型模塊是工業(yè)機器人核心的技術(shù)之一，特別是應用在關(guān)節(jié)型模塊中的RV減速器技術(shù)。目前應用在工業(yè)機器人領域的減速器一般分兩種，一種是RV減速器，另一種是諧波減速器。在關(guān)節(jié)模塊中，由于RV減速器具有更高的剛度和回轉(zhuǎn)精度要求，一般放置在肩關(guān)節(jié)模塊和肘關(guān)節(jié)模塊中，用于連接底座模塊和大臂模塊、大臂模塊和小臂模塊等重負載的位置。而諧波減速器一般放置在腕關(guān)節(jié)模塊中，用于連接小臂模塊和功能模塊。

2 RV減速器編碼方法

2.1 模塊編碼的目的、作用和原則

模塊化編碼的目的就是運用特定字母和數(shù)字的組合來代替復雜的機械本體，從而避免了文字或口述上的多樣性、多義性和非標準化等誤區(qū)。模塊化編碼使信息描述代碼化，使信息描述具有唯一性、完整性、簡潔性、易處理性、可擴展性和同位性等要求。

（1）唯一性：模塊的編碼和所指代的模塊間必須滿足一一對應關(guān)系。（2）完整性：模塊編碼要盡可能完整地表達該模塊信息，要能滿足模塊化設計與制造全過程的需要，包括模塊的選擇、組合以及模塊化管理等。（3）簡潔性：編碼的位數(shù)在滿足模塊功能和數(shù)據(jù)的基本描述的前提下盡可能最小。（4）易處理性：使計算機在處理過程中更加快捷有效。（5）擴展性：在編碼時，盡可能的貼近制造工廠的規(guī)定和要求，提高在信息傳遞方面的可行性，方便以后編輯和改動。（6）同位性：編碼要使各個模塊的編碼位數(shù)相同，取位數(shù)最多的模塊編碼設為基礎編碼位數(shù)，位數(shù)少的模塊編碼位數(shù)應該用數(shù)字0來進行補位。

2.2 RV減速器的參數(shù)分析

圖1是RV傳動的機構(gòu)簡圖，它由漸開線行星齒輪傳動和擺線針輪行星傳動兩部分組成。漸開線行星齒輪與曲柄軸連為一體，作為RV減速器的第一級傳動。當漸開線太陽輪順時針方向旋轉(zhuǎn)時，漸開線行星齒輪在公轉(zhuǎn)的同時并逆時針方向自轉(zhuǎn)，通過曲柄軸帶動擺線輪做偏心運動。此時，擺線輪因受與之嚙合的針輪約束，在其繞針輪軸線公轉(zhuǎn)的同時并順時針方向自轉(zhuǎn)。同時將順時針方向轉(zhuǎn)動通過曲柄軸傳遞給行星架輸出機構(gòu)，完成減速輸出。

其中RV減速器的主要參數(shù)分別為：總傳動比i，一級傳動比i1，二級傳動比i2，最大功率KW，輸出轉(zhuǎn)數(shù)n，輸出扭矩M，中心距mm。

在進行RV減速器的模塊化選擇時，除了要對RV減速器的參數(shù)進行選擇，還要對輸入方式、輸出方式和安裝位置進行選擇。RV減速器的輸入形式主要分為：孔輸入（FA）、軸輸入（FB）和法蘭盤輸入（FC）。輸出形式主要分為：單輸出（DZ）、雙輸出（SZ）和法蘭輸出（Z）。RV減速器有六種安裝方式如圖2所示：

2.3 RV減速器編碼的設定

根據(jù)RV減速器的基本參數(shù)、輸出形式和安裝方式，對RV減速器的具體編碼形式如圖3所示。具體實例如圖4所示。

3 結(jié)束語

文章簡單介紹了模塊化和模塊化編碼的概念，對關(guān)節(jié)型機器人進行了簡單的模塊劃分，并對RV減速器模塊進行了參數(shù)分析，設計出一套編碼體系。在對工業(yè)機器人進行設計時，為縮短產(chǎn)品的開發(fā)、生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)成本，提高設計的重復使用性，增加系統(tǒng)的可靠性提供理論依據(jù)。

參考文獻

[1]陳航，殷國富，趙偉，等.工業(yè)機器人模塊化設計研究[J].機械，2009（03）：56-58.

[2]沈允文，郭偉，譚超毅.RV減速器及其在機器人上的應用[J].齒輪，1988（05）：51-54.

篇7

機械工程學科的研究生，大多數(shù)來自機械工程及自動化本科專業(yè)，一般具有較扎實的機械專業(yè)的基礎，在“機械設計、機械制造”領域具備一定的專業(yè)知識，但是電子方面的基礎知識卻比較薄弱，許多研究生連常識性的電子知識都不具備，甚至對“測量”、“控制”領域一無所知。因此需對其在電子技術(shù)、計算機技術(shù)、機電系統(tǒng)集成技術(shù)等方面進行專業(yè)培養(yǎng)。由機械電子系統(tǒng)的構(gòu)成要素可見，機械電子工程技術(shù)一般包括六大共性關(guān)鍵技術(shù)：機械技術(shù)、傳感檢測技術(shù)、計算機與信息技術(shù)、自動控制技術(shù)、伺服傳動技術(shù)、系統(tǒng)集成技術(shù)。如圖1所示。因此，機械電子工程的教學將以機械電子工程的原理與系統(tǒng)設計為主線，在上述各關(guān)鍵技術(shù)為主要模塊深入展開，而在每一關(guān)鍵技術(shù)中，又分別設置三個層次的教學內(nèi)容：基礎要求模塊、較高要求模塊、高要求模塊，形成“一縱三橫”的模塊化結(jié)構(gòu)。模塊化教學設計很好地實現(xiàn)了引導學生根據(jù)自身條件及科研需要有針對性地選擇要學習的內(nèi)容，做到因需施教，因材施教。

2“一縱三橫”的模塊化教學

“一縱”是指按機械電子工程原理與系統(tǒng)設計為主線的縱向結(jié)構(gòu)，具體包括：傳感檢測技術(shù)模塊、計算機與信息技術(shù)模塊、自動控制技術(shù)模塊、伺服傳動技術(shù)模塊、系統(tǒng)集成技術(shù)模塊?！叭龣M”是指在每個技術(shù)模塊中又細分為三個層次的教學內(nèi)容：基礎要求模塊、較高要求模塊、高要求模塊。具體內(nèi)容如下：傳感檢測技術(shù)模塊：基礎要求模塊包括傳感與測試技術(shù)基礎知識（傳感器的基本構(gòu)成、傳感器的靜態(tài)數(shù)學模型及其靜態(tài)特性指標、傳感器的選用），機電系統(tǒng)最常用的位移檢測（光柵傳感器、絕對碼編碼器、增量碼編碼器），力學量檢測（應變式多維測力彈性體、扭矩傳感器等），視覺檢測（線陣CCD和面陣CCD的基本原理）。較高要求模塊包括雙目視覺檢測的基本原理及標定，觸覺傳感器（指端應變式觸覺傳感器、多功能觸覺傳感器）。高要求模塊包括機電測試新技術(shù)，現(xiàn)場總線系統(tǒng)，虛擬儀器技術(shù)，多傳感器數(shù)據(jù)融合等。計算機與信息技術(shù)模塊：基礎要求模塊包括計算機控制技術(shù)基礎，計算機控制系統(tǒng)的組成、分類，及常用控制器（工控機、PLC、單片機），軟件方面要求測量數(shù)據(jù)的預處理，數(shù)字濾波，線性化處理，標度變換。較高要求模塊包括PLC、單片機的應用高級技巧。高要求模塊包括PMAC原理及應用，基于DSP的運動控制及DSP運動控制卡。自動控制技術(shù)模塊：基礎要求模塊包括PID控制算法的基本原理，標準PID算法的改進，數(shù)字PID參數(shù)的選擇。較高要求模塊包括模糊控制，模糊控制的定義及特點，模糊控制系統(tǒng)的組成，模糊控制系統(tǒng)的基本原理，應用模糊控制算法解決實際問題。高要求模塊包括其它先進控制方法，如智能控制、自適應控制、模型預測控制、神經(jīng)控制等。伺服傳動技術(shù)模塊：主要講解直流電動機、交流電動機、步進電機及其控制?；A要求模塊講解三種電機的基本原理、機械特性及最常用的控制方法。較高要求模塊講解更深一層次的原理，如直流電機的電樞電動勢、電磁轉(zhuǎn)矩，交流電機的旋轉(zhuǎn)磁場和定轉(zhuǎn)子的電路分析，變頻控制的原理及實現(xiàn)方法，步進電機的磁阻最小原理等。高要求模塊講解三種電機的先進控制技術(shù)，如直流電機的雙閉環(huán)控制、交流電機的矢量控制等。系統(tǒng)集成技術(shù)模塊：基礎要求模塊主講機電系統(tǒng)各模塊之間的級聯(lián)設計，重點講解模塊之間的電氣性能的相互匹配、信號耦合、時序配合、電平轉(zhuǎn)換接口。較高要求模塊主講機電系統(tǒng)的電磁兼容技術(shù)，重點講解接地技術(shù)、屏蔽技術(shù)、共模干擾的抑制、差模干擾的抑制、供電系統(tǒng)抗干擾、印刷電路板的抗干擾等。高要求模塊重點講解軟件抗干擾技術(shù)，如軟件冗余技術(shù)、軟件陷阱技術(shù)、“看門狗”技術(shù)等。

3以案例為載體，推進模塊化教學設計

針對上述的模塊化教學內(nèi)容，設計了針對不同教學內(nèi)容相應的數(shù)字化資源，建設了課程網(wǎng)站，開發(fā)了多媒體課件，設計了多個教學案例。在典型的機電一體化的應用領域，將“加工中心”、“工業(yè)機器人”、“自動導引車”、“汽車防抱死剎車系統(tǒng)”制作了教學案例，并對一些復雜系統(tǒng)進行了分解設計。采用單片機進行直流電機控制、采用PLC對交流電機進行變頻控制，基于MATLAB的模糊控制仿真等案例模塊在教學中起到了很好的效果。通過這些案例，是將機械電子工程領域的科研成果及前沿技術(shù)引入教學，最大程度地吸引了學生的學習興趣，激發(fā)了研究生的學習動力。

4結(jié)語

篇8

關(guān)鍵詞 數(shù)控機床；機械手；模塊化

中圖分類號TG659 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2013）107-0104-02

1 數(shù)控機床機械手構(gòu)造

數(shù)控機床機械手是由控制系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、執(zhí)行機構(gòu)以及位置檢測系統(tǒng)四大塊組成的，實際工業(yè)應用過程中，需要這四部分共同配合來完成一項任務。這里給出數(shù)控機床機械手的工作圖

1）控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)是機械手的大腦，它決定著機械手的具體運動方式。機械手一個動作的完成首先是由用戶向控制系統(tǒng)發(fā)出指令，控制系統(tǒng)將該指令轉(zhuǎn)化為具體的控制信號，通過程序控制電路、電極控制模塊、機械控制等幾部分來控制機械手實際運動。其次，機械控制模塊還會將機械手實際的運動情況收集起來，轉(zhuǎn)換為相應信號反饋給控制系統(tǒng)，以判斷機械手是否按照用戶要求運動，是否能夠準確的完成用戶所指定的任務。當反饋信號顯示機械手出現(xiàn)運動偏差時，控制系統(tǒng)將發(fā)出警報信號提示用戶。

2）驅(qū)動系統(tǒng)

驅(qū)動系統(tǒng)顧名思義是數(shù)控機床機械手中驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)運動的裝置，該裝置的主要組成部分為控制調(diào)節(jié)器、動力系統(tǒng)、輔助裝置等。我們在工業(yè)生產(chǎn)中所提及的機械傳動、液壓傳動等，均是使用較為廣泛的驅(qū)動系統(tǒng)。

3）執(zhí)行機構(gòu)

數(shù)控機床機械手外型上與人手臂相類似，也是有手腕、手臂、抓手三部分組成，特殊情況下還可以加裝移動行走機構(gòu)，提高機械手運行范圍。抓手的主要作用就是抓取物料，常見的抓取方式為吸附式和手抓式。吸附式抓手是通過所安裝的吸盤來執(zhí)行任務的，電磁式吸盤依靠電磁鐵所產(chǎn)生的磁力來吸附導磁性物質(zhì)，手抓式吸盤就像是人的手一樣抓取物件，所以在實際應用中，主要用來抓取重量較輕，尺寸較小的零件。手腕部分的主要作用是用來調(diào)節(jié)工件的抓舉方位以及角度，它是連接抓手與手臂的關(guān)鍵部分。手臂部分是機械手的主要城中部分，它主要是控制抓手從最佳的角度抓取物件，同時根據(jù)軟件控制系統(tǒng)發(fā)出的信號，按照要求將物件放至準確位置。

4）位置檢測系統(tǒng)

數(shù)控機床機械手位置信號有手臂位置、抓手狀態(tài)、行走位置等幾種，信號檢測系統(tǒng)的主要作用就是用來檢測這幾種信號，然后將信號反饋至主控制系統(tǒng)用來判斷當前各個位置信號是否正確，機械手各部件是否處于正確位置，同時主控制系統(tǒng)向位置檢測系統(tǒng)發(fā)送控制信號，給出機械手下一步操作任務。

2 數(shù)控機床機械手分類

1）按照用途分類

數(shù)控機床機械手可以應用于很多種工業(yè)生產(chǎn)過程中，但是生產(chǎn)內(nèi)容不同所使用的機械手類型也不同。當前數(shù)控機床機械手有專用和通用兩種，所謂專用就是只能夠用于特定的生產(chǎn)過程中，主控系統(tǒng)程序是固定的不能隨意更改的，這種機械手通常情況下用于單一工業(yè)生產(chǎn)過程；所謂通用就是指機械手可以用于不同工業(yè)生產(chǎn)過程，其主控系統(tǒng)程序可以根據(jù)控制需要進行更改調(diào)整，在不同場合提供不同的運動方式。

2）按照驅(qū)動方式分類

驅(qū)動方式?jīng)Q定著機械手的運動方式，它也是區(qū)分機械手類型的重要因素。氣壓機械手是依靠壓縮空氣來驅(qū)動的，這種機械手以空氣為介質(zhì)，制造成本較低，而且能夠廣泛適用于很多高危生產(chǎn)環(huán)境中。此外氣壓機械手的結(jié)構(gòu)相較于其他機械手簡易很多，不需要配備專業(yè)維修人員，所以這種機械手是很多工業(yè)生產(chǎn)控制過程的首選；液壓機械手主要用于質(zhì)量很大的物件抓取，它依靠密封的液壓裝置來提供強大動力，但相應的制造成本也比較高，而且對于維護要求也比較高。

3）按照控制方式分類

現(xiàn)階段數(shù)控機床機械手的控制方式就兩種：點位控制和軌跡控制。點位控制思想就是路徑線段化，將機械手需要運動路徑劃分為規(guī)定距離的細小線段，劃分的線段端點越多，機械手的運動精度就越高，但同時這種控制方式對系統(tǒng)的要求也比較高。這種機械手在當前很多工業(yè)控制過程中被廣泛使用；軌跡控制相較于點位控制而言技術(shù)要求就更高一些，它可以滿足機械手在任意空間范圍內(nèi)的運動，而且運行過程更加的穩(wěn)定準確。這種機械手的控制系統(tǒng)更為復雜，通常情況下需要計算機參與輔助控制。

3 機械手模塊化設計理念

模塊化設計理念是伴隨著工業(yè)制造方式的不斷轉(zhuǎn)變而興起的，它是將一個整體分割成若干個獨立的功能結(jié)構(gòu)，不同部分可以同時設計，然后再組合成一個整體。這種理念簡化了設計過程，優(yōu)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，機構(gòu)中每一個功能及部件都具有較高的獨立性，極大地提高了機構(gòu)的適用范圍。模塊化產(chǎn)品設計中最根本最核心的內(nèi)容就是保證功能結(jié)構(gòu)以及物理結(jié)構(gòu)的相似性，同時相互獨立的功能部件可以可靠協(xié)調(diào)工作。對機構(gòu)進行模塊設計時可以沿著功能體系和構(gòu)造體系兩條主線進行，因為系統(tǒng)能夠體現(xiàn)出來的任何一項功能，都是建立在其他功能基礎之上的，也就是說系統(tǒng)功能具有上下層關(guān)系。此外，系統(tǒng)中還存在著并列功能形式，即一個功能對應著系統(tǒng)可以實現(xiàn)的多個功能。在進行數(shù)控機床機械手模塊化設計時，我們可以根據(jù)實際作業(yè)的要求來劃分機械手的單元模塊。機械手底座是所有功能實現(xiàn)的基礎，所以要將它設定為整體模塊化設計的基礎，然后再根據(jù)不同結(jié)構(gòu)所承擔的不同功能來設計。經(jīng)過實踐證明，模塊化設計能夠大幅度降低機械手的設計成本，縮減整體設計時間，以最快的速度滿足工業(yè)生產(chǎn)控制的需要。

1）模塊化機械手結(jié)構(gòu)及設計流程

從數(shù)控機床機械手各個機構(gòu)功能的角度出發(fā)，可以將其分為手部模塊、腕部模塊以及臂部模塊。

2）機械手模塊組成及功能分析

（1）手部模塊組成及功能分析

機械手手部模塊中最重要的組成部分就是手指，它主要用來抓取待加工工件。氣動機械手氣爪是當前應用最為廣泛的結(jié)構(gòu)，這種手指能夠自動對中，雙向高精度抓取。常見的有2指氣爪、3指氣爪以及多指氣爪。在實際工業(yè)生產(chǎn)應用中，以抓取棒料為主，例如￠80×6Omm圓柱型工件

聯(lián)接件的作用是控制手指抓取直徑，氣爪運動的最大直徑為D2，最小直徑為D1。外夾持氣爪的夾持力方向是從工件表面指向工件圓心。

（2）腕部模塊組成及功能分析

機械手腕部模塊是由擺動氣缸和聯(lián)接件組成的，它可以保證機械手在90°范圍內(nèi)自由旋轉(zhuǎn)。圖中所示聯(lián)接件1是連接高精度頭型調(diào)節(jié)機構(gòu)與擺動氣缸的，聯(lián)接件2是連接擺動氣缸與氣爪的。

通常情況下，聯(lián)接件都設計有槽與軸相對應的孔，并通過鍵聯(lián)接方式將氣缸與孔連通。采用螺釘固定的方式防止鍵的軸向移動。

（3）手臂模塊組成及功能分析

圖1所示為橫臂模塊的結(jié)構(gòu)圖，橫臂是由ML2B氣缸、聯(lián)接件、導軌三部分組成的。這三部分均安裝在門架橫梁上，而且可以在水平方向自由移動。機械手的橫臂與直臂也是通過連接件連接在一起的，而且通過高精度柔性調(diào)節(jié)機構(gòu)來保證機械手氣爪與機床卡盤的對中精度（圖2）。

參考文獻

[1]劉進長.抓住機遇促成飛躍-我國機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干思考[J].機器人技術(shù)與應用，2007（3）：7-9.

篇9

[關(guān)鍵詞]包裝機械 設計 思路

中圖分類號：TB486 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）34-0011-01

引言：包裝機械與普通產(chǎn)品相比有很大的不同，除了產(chǎn)品本身所具有的含義之外，還有隱形產(chǎn)品、形式產(chǎn)品與延伸產(chǎn)品這三種含義。包裝機械行業(yè)屬于技術(shù)型行業(yè)，包裝技術(shù)在這個行業(yè)當中起到了非常重要的作用。隨著經(jīng)濟的迅速發(fā)展，想要使包裝機械行業(yè)得到良好發(fā)展就必須要實現(xiàn)包裝技術(shù)的創(chuàng)新。包裝技術(shù)的不斷進步不但能夠節(jié)省材料成本，而且還能使包裝效率得到很大程度上的提高，真正實現(xiàn)運行智能化、包裝設計模塊化的這一功能。

1.我國包裝機械行業(yè)的現(xiàn)狀

中國包裝機械起步較晚，起于上個世紀70年代，北京市商業(yè)機械研究所在研究了日本的包裝 機械后，制造了中國首臺包裝機。經(jīng)過了20幾年的持續(xù)發(fā)展，包裝機械已經(jīng)成為了機械工業(yè)當中十大行業(yè)的其中之一，這位我國包裝工業(yè)的不斷發(fā)展提供了較為有效的保障。目前在我國所有的包裝企業(yè)行業(yè)當中有1/4的包裝企業(yè)存在著低水平重復生產(chǎn)的情況，造成了資源浪費、包裝機械市場混亂的現(xiàn)象，嚴重阻礙了我國包裝機械行業(yè)的快速發(fā)展。自從改革開放以后，包裝機械就得到了快速發(fā)展，而統(tǒng)計顯示，我國只有1300多個包裝機械的品種，而且很多品種還僅僅只是停留在測試和仿制技術(shù)上。包裝行業(yè)是集機、電、光、聲、磁、化、生、美為一體的高技術(shù)、高智能、高競爭的領域，眾多高科技產(chǎn)品都可以應用這對包裝機械行業(yè)產(chǎn)品的 出口提供了機遇， 同時我國包裝機械也因此面臨著嚴峻的考驗，要想縮小我國與歐美國家之間的差距，就必須將自動化技術(shù)引入到包裝機械中。要嚴格按照產(chǎn)品自動包裝工藝的要求，將智能化包裝技術(shù)與機電一體化技術(shù)結(jié)合在一起，成為一個全自動的包裝機械系統(tǒng)并進行生產(chǎn)，生產(chǎn)過程中的檢測和控制、對故障的診斷和排除都將實現(xiàn)全面自動化，真正實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高速、低耗及安全生產(chǎn)。

2.未來包裝機械設計的主流趨勢

包裝設計已進入了電腦時代。傳統(tǒng)的包裝設計方法因設計速度慢，準確性差，已不能適應競爭激烈的商品經(jīng)濟。

如今，一個新產(chǎn)品的生產(chǎn)周期越來越短，包裝的形式、結(jié)構(gòu)也變得越來越多樣化。很多時候一個產(chǎn)品為了能夠適應各個地區(qū)與各類消費群體，需要各種形式的包裝，從創(chuàng)意、色彩、材質(zhì)、規(guī)格到制作方法，都必須要有各種不同的要求。因此，為了能夠及時把握市場機遇，需要依靠先進手段在第一時間設計出當下市場最需要的包裝產(chǎn)品，而且包裝設計者必須要了解相關(guān)的包裝制作工藝。

總之，未來包裝設計會更多的去利用一些現(xiàn)有包裝或者包裝圖案，在此基礎上進行合理取舍與組合，這與之前傳統(tǒng)包裝設計的從零開始完全不同。未來包裝設計的主流就是借鑒與組合，在此過程中設計人員的欣賞能力直接決定了包裝設計的成功與失敗。

3.現(xiàn)有的包裝機械設計方法

包裝技術(shù)的新思路必然是建立在現(xiàn)在已有的包裝技術(shù)之上，并對其進行不斷完善?，F(xiàn)代機械設計的主要目的是為了加快設計速度并提高設計質(zhì)量。目前可靠性設計方法、模塊化設計方法等等都是我國比較常見的包裝機械設計方法。

3.1 包裝機械的模塊化設計方法

包裝機械設計和現(xiàn)代機械設計在很多方面都有相同之處，但是也有很多不同之處。包裝機械設計的考慮范圍更廣，更側(cè)重于人機交互環(huán)境、系統(tǒng)整體布局與協(xié)調(diào)性。綜合考慮眾多因素，包裝機械設計大多選用模塊化設計方法，該方法側(cè)重于模塊劃分，先把各種不同功能的模塊區(qū)分開來，再按照不同功能進行模塊設計，并在模塊之間建立起連接，促進模塊之間的轉(zhuǎn)化，實現(xiàn)包裝機械的整體設計。該方法的優(yōu)越性：通過劃分使各種不同功能的模塊向?qū)I(yè)化方向發(fā)展，使機械產(chǎn)品的發(fā)展速度得到提高。

3.2 包裝機械的可靠性設計方法

包裝機械的可靠性設計方法很好地結(jié)合了定性設計和定量設計，使得兩者同時發(fā)揮作用。定性設計是在分析故障原因的基礎上，結(jié)合成功設計的相關(guān)經(jīng)驗進行設計，從而保證包裝機械的質(zhì)量；定量設計重在數(shù)據(jù)的獲取，其通過對數(shù)據(jù)的掌握來判斷零件的強弱以及質(zhì)量的好壞。

4.改進包裝機械設計的新思路

4.1 創(chuàng)新設計理念，實現(xiàn)需求導向型包裝

包裝機械行業(yè)在國外的發(fā)展已經(jīng)有一定的時間了，我國可以在國外的發(fā)展經(jīng)歷中提取一些適應我國包裝機械行業(yè)的發(fā)展經(jīng)驗，并在此基礎上發(fā)展并創(chuàng)新，在發(fā)展。因此，應建立需求導向型的包裝機械設計新思路。在具體實踐過程中必須把握的核心是，以客戶及市場需求為核心，采用多樣化的模塊化設計方法，找到適應客戶需求的模塊，通過對其功能的替換或者設計出新的模塊來滿足客戶的需要。這樣的創(chuàng)新設計理念，不僅能夠節(jié)約成本還可以實現(xiàn)產(chǎn)品功能的快速轉(zhuǎn)換，從而更好地服務于客戶。

4.2 包裝機械設計方法的創(chuàng)新

設計方法是創(chuàng)新設計實現(xiàn)的途徑，主要應從以下幾方面進行考慮：在對包裝機械進行設計之前，首先就必須對包裝市場進行相關(guān)的調(diào)研，以此分析該產(chǎn)品的市場需求，在此基礎上提出可行性方案，并確定最后的實行方法；在模塊化設計的基礎上，要盡量做到模塊化功能方面的創(chuàng)新，并爭取在每個小模塊進行創(chuàng)新。在包裝機械設計時，必須與計算機技術(shù)融合在一起，以此擴大服務范圍，這樣就可以使有關(guān)程序的修改更加便捷，從而可以有效節(jié)約維修成本。上面提到的方法都是所謂創(chuàng)新包裝機械設計的思路，企業(yè)在進行包裝機械設計時必須要有預見性，只有這樣才能更好地實現(xiàn)技術(shù)上的創(chuàng)新。

包裝機械企業(yè)應當了解客戶的需要，知道客戶購買產(chǎn)品的偏好和意愿，這樣包裝產(chǎn)品才能夠適銷對路。包裝機械企業(yè)應當將產(chǎn)品設計理念作為出發(fā)點，在設計方法上進行創(chuàng)新。包裝機械設計的創(chuàng)新主要是建立在大量相關(guān)資料與對產(chǎn)品的了解程度這一基礎之上，在選定產(chǎn)品類別時，設計者先要對產(chǎn)品的先進性進行全面分析，再在原材料的選擇與產(chǎn)品工藝上做文章，著重突出產(chǎn)品的創(chuàng)新點與功能性。

4.3 加快包裝機械行業(yè)標準的建立

目前包裝機械行業(yè)已經(jīng)成為了十大機械行業(yè)之一。因此，需要制定相應的行業(yè)標準，實現(xiàn)模塊之間的互換。有了統(tǒng)一的模塊接口，各家企業(yè)可以在其他企業(yè)研究創(chuàng)新的基礎上進行更深層次的探索，從而節(jié)約了創(chuàng)新成本。統(tǒng)一的行業(yè)標準能加快包裝機械技術(shù)研究開發(fā)的速度，使新技術(shù)可以廣泛運用于不同的企業(yè)中，既實現(xiàn)技術(shù)的創(chuàng)新，也做到包裝產(chǎn)品的創(chuàng)新。

結(jié)束語

現(xiàn)代包裝機械設計已經(jīng)融合了當下的設計技術(shù)與設計理念，已經(jīng)向集成化、敏捷化、網(wǎng)絡化、智能化的方向慢慢靠近。在包裝機械設計中融入現(xiàn)代機械設計理念與方法，使得包裝機械的設計周期得到了壓縮，與此同時還提高了產(chǎn)品的性能。隨著包裝機械設計新技術(shù)的日益發(fā)展，產(chǎn)品的開發(fā)能力和設計水平將會進一步得到提高，從而很大程度上增強了市場競爭力。

參考文獻

[1] 包裝機械機電一體化技術(shù)的特點[J].中國包裝工業(yè).2011（01）

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關(guān)鍵詞：起重機械；建筑機械；安裝拆卸；Abstract:With the development of the construction industry, construction equipment emerge in an endless stream, building technology has hitherto unknown progress. In engineering construction, hoisting machinery because it can not only replace the heavy manual labor, but also can effectively accelerate the construction speed, reduce cost, accelerate the construction schedule, so it has been used more and more widely in the modern building industry. This paper introduces the design of heavy machinery, and explores the existence of heavy machinery installation problems, finally put forward to strengthen the installation of safety supervision and management strategies.

Keywords: hoisting machinery; construction machinery; assembly and disassembly;

中圖分類號：TU69文獻標識碼：A 文章編號：

1.起重機現(xiàn)代設計方法

1.1優(yōu)化設計

起重機械優(yōu)化設計一般是非線性規(guī)劃問題，實質(zhì)上是多元非線性函數(shù)的極小化問題。優(yōu)化設計的首要問題是選取目標函數(shù)、設計變量和約束條件，即建立數(shù)學模型?，F(xiàn)以門式起重機門架的設計為例來說明其設計思路：

（1）首先確定目標函數(shù)G(x)，如門架的重量。然后確定設計變量xi(i=1,2,…,n)，即決定或?qū)δ繕撕瘮?shù)有較大影響的各個參數(shù)，如主梁、支腿、端梁、橫梁的重量。

（2）根據(jù)設計變量所受的各種限制確定約束條件，包括等式約束和不等式約束，如跨中最大正應力、跨中腹板最大剪應力等。

（3）建立目標函數(shù)G(x)與設計變量在x約束條件下的數(shù)學表達式，即目標函數(shù)G(x)=G(x1，x2，…，xn)，設計過程就是求目標函數(shù)的最小值。

（4）最后用各種優(yōu)化方法如一維搜索法、梯度法、牛頓法、懲罰函數(shù)法、共軛梯度法等確定設計變量如組成門架的各個部件的結(jié)構(gòu)、尺寸等的最優(yōu)值，完成最優(yōu)設計。

1.2模塊化設計

模塊化設計有兩層含義，即在考慮機械的功能和構(gòu)成的基礎上，同時實現(xiàn)產(chǎn)品的互換性和模塊間接口的標準化。因此在進行模塊化設計時，不但要使模塊滿足設計功能方面的要求，而且要使模塊間能夠自由連接和組合，這樣才能發(fā)揮模塊化的優(yōu)勢，高效完成設計任務。起重機模塊化設計的基本思路是：將起重機進行功能和結(jié)構(gòu)分析，然后根據(jù)分析結(jié)果，劃分并建立具有獨立專有功能的模塊，對模塊進行技術(shù)設計;最后根據(jù)設計要求組合模塊，得到我們所需功能的起重機。模塊化產(chǎn)品的特征就是從功能元素到物理組成的一一對應。起重機采用模塊化設計后，不但可以使其質(zhì)量得到保障，而且還可以大大縮短設計周期和生產(chǎn)周期，增強市場競爭力，還可以實現(xiàn)起重機械零部件的成批生產(chǎn)，從而很大程度的降低生產(chǎn)成本和設計成本，實現(xiàn)其經(jīng)濟價值。

1.3可靠性設計

可靠性設計是指在規(guī)定的時間內(nèi)，規(guī)定的條件下，以概率論和數(shù)理統(tǒng)計為基礎，以失效分析、失效預測及各種可靠性試驗為依據(jù)，以完成產(chǎn)品規(guī)定功能為目標的現(xiàn)代設計方法。起重機械可靠性設計的基本思路為：將引起起重機零部件失效的所有因素統(tǒng)稱為應力S，則S可表示為各種失效因素Si(i=1,2,…,n)的函數(shù)，S=f(s1,s2,…sn)。將起重機抵抗各種失效的因素稱為強度R，則R可表示為各種影響強度的因素ri(i=1,2,…，n)的函數(shù)，R=g(r1,r2,…,rn)。應力S和強度R都是隨機變量，起重機各個零件安全與否，是以R>S所發(fā)生的概率來表示的，即R(t)=P(R>S)[R]。其中，R(t)為各零部件在運行中的安全概率，即可靠度，它是指零部件在工作時間t內(nèi)的一種能力；[R]為零件的許用可靠度，它表示零件在規(guī)定的時間內(nèi)和規(guī)定的條件下實現(xiàn)設計要求的一種能力，即許用安全概率。產(chǎn)品的可靠性是其安全性、可維修性及壽命的重要保證，因此，可靠性設計也越來越成為起重機設計方法的重要組成部分。

2.起重機械安裝拆卸存在的問題

2.1沒有做好安裝前的準備工作

在進行起重機械設備的安裝時首先要綜合考慮起重機械的設計、基礎土質(zhì)及地質(zhì)等情況，這些都能影響起重機械的安裝與拆卸過程，如果這個環(huán)節(jié)沒有做好，起重機械就不能很好的進行安裝拆卸，甚至在安裝與拆卸過程中就會出現(xiàn)設備倒塌的現(xiàn)象。

2.2聘用非專業(yè)的安裝拆卸隊伍

起重機械在安裝與拆卸過程中需要具有專業(yè)資質(zhì)的安裝拆卸隊伍，并嚴格按照標準的、經(jīng)過審批的方案進行安裝拆卸，當聘用非專業(yè)、沒有特種作業(yè)操作資格證的安裝拆卸人員，安裝拆卸作業(yè)不規(guī)范，必然會造成安全隱患。例如在安裝拆卸過程中多次重復使用高強度連接螺栓，并且未認真地對其進行檢查，隨著交變載荷作用次數(shù)的不斷增加,在高強度螺栓的應力集中部位,以及在螺栓制造或使用過程中形成的缺陷部位產(chǎn)生了疲勞裂紋，隨著使用時間的增加,疲勞裂紋不斷擴展,最終螺栓斷裂，造成事故。

2.3租賃陳舊不合格的起重機械

有些施工企業(yè)為了減低施工成本，大多數(shù)都采用起重機械租賃的方式，但是租賃市場本身存在一些問題，例如存有大量陳舊的起重機械，這些陳舊的起重機械由于機械老化等原因，并不適合施工，并且存在很高的機械故障性，為工程施工帶來很大的安全隱患。另一方面施工單位對起重機械的維修監(jiān)管比較少，造成更新滯后、維修滯后。若安裝拆卸這些不合格的起重機械設備，無疑增加起重機械安裝拆卸事故的發(fā)生。

2.4安裝拆卸方案不夠細致、全面

起重機械在安裝與拆卸過程中出現(xiàn)問題有時可能不是設備的原因，而是安裝拆卸方案的原因，與其操作順序有關(guān)，平衡臂、平衡重、起重臂等的安裝拆卸順序很關(guān)鍵，若操作順序錯誤，嚴重的話會出現(xiàn)機械設備倒塌的現(xiàn)象。

3.加強起重機械安裝的安全監(jiān)督管理策略

為了避免起重機械事故的發(fā)生，建設行政主管部門或相關(guān)部門需要對起重機械安裝拆卸過程做好安全監(jiān)督管理。

3.1對安裝拆卸隊伍進行檢查

建設行政主管部門或相關(guān)部門對安裝拆卸單位及其所聘用的安裝拆卸人員資質(zhì)進行檢查，嚴厲打擊非專業(yè)資質(zhì)的安裝拆卸單位及人員進行安裝拆卸作業(yè)。從事起重機械安裝拆卸活動的單位應當依法取得工程管理部門頒發(fā)的起重設備安拆工程專業(yè)承包資質(zhì)和施工企業(yè)安全生產(chǎn)許可證，并在其資質(zhì)許可范圍內(nèi)承攬起重機械安裝拆卸工程。而從事起重機械安裝拆卸作業(yè)的人員必須按照國家規(guī)定經(jīng)過專門安全教育和作業(yè)技能培訓，由建設行政主管部門考核合格，取得起重機械特種作業(yè)操作資格證書，并經(jīng)用人單位對其進行至少3個月的操作技能培訓后，方可獨立上崗作業(yè)。

3.2嚴格審核安裝拆卸方案

建設行政主管部門或相關(guān)部門需要嚴格審核起重機械的安裝拆卸方案，其安裝拆卸方案需要符合工程項目實際情況，只有通過審核的方案才能投入生產(chǎn)中去。

3.2檢查起重機械的設備檢測情況

技術(shù)檢驗部門需要定期對起重機械進行檢測，做到執(zhí)法必嚴、違法必究。對于將要投入施工使用的起重機械進行安全檢測，只有檢測合格的起重機械才能使用，嚴禁使用檢測不合格的起重機械，并嚴禁使用超期的起重機械設備。

3.3建立完善的起重機械安全監(jiān)督管理體制

建立完善的起重機械設備安裝拆卸安全監(jiān)督管理體制，在起重機械的租賃、安裝拆卸、使用管理等過程中，建設行政主管部門等相關(guān)部門需要明確租賃單位、安裝單位等相關(guān)單位的各自安全職責，并強化責任監(jiān)管。此外，建設行政主管部門應當建立本行政區(qū)域內(nèi)的起重機械檔案，根據(jù)相關(guān)法律法規(guī)進行統(tǒng)一編號以及建立抽查制度，并定期反饋起重機械的安全使用情況與安全管理狀況。

建設行政主管部門或有關(guān)部門需要出臺有關(guān)管理辦法，對施工設備租賃市場進行規(guī)范管理，完善起重機械設備的租賃市場?？梢詮囊韵聝煞矫嫒胧郑阂皇亲赓U公司，租賃公司需要建立有上崗證的專業(yè)安裝拆卸隊伍和維修隊伍，定期對起重機械等施工設備進行檢查和維修，提高起重機械工作的可靠性。二是機械安裝拆卸單位，起重機械的安裝拆卸等工作只能由專業(yè)的、具有一定安裝拆卸資質(zhì)的機械安裝拆卸單位負責。

3.4對起重機械進行安全監(jiān)督管理

根據(jù)工程施工不同階段的特點進行相應的安全監(jiān)督管理，不同階段的安全監(jiān)督管理工作具有不同特點，安全監(jiān)督管理人員就要進行有規(guī)劃、有步驟的對起重機械進行定期一次的全面檢查，對機械的技術(shù)狀態(tài)等各個方面進行檢查并記錄，及時發(fā)現(xiàn)存在安全隱患的起重機械設備并給予封停，及時排查整頓安全隱患。此外．安全監(jiān)督管理人員要結(jié)合日常的監(jiān)督巡查工作，對起重機械設備頂升加節(jié)驗收、操作人員持證上崗、使用單位定期檢查情況等進行重點檢查。

4.總結(jié)語

在工程施工過程中，起重機械擔任著重要角色，是重要的工程施工設備。然而在起重機械的安裝拆卸過程中存在著較多的危險因素，稍有不慎，可能會造成起重機械安全事故的發(fā)生。因此相關(guān)單位和工作人員要嚴格按照規(guī)范安裝、使用和拆卸起重設備，確保起重機械的使用安全。

參考文獻：