時(shí)間：2022-06-18 05:22:45
開(kāi)篇：寫(xiě)作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇包裝機(jī)械設(shè)計(jì)，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過(guò)程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
關(guān)鍵詞：包裝機(jī)械；綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)；可持續(xù)發(fā)展；關(guān)鍵技術(shù)
包裝機(jī)械是伴隨著生產(chǎn)的進(jìn)一步發(fā)展而發(fā)展起來(lái)的現(xiàn)代工業(yè)，通過(guò)自動(dòng)化的方式對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行加工。包裝機(jī)械在生產(chǎn)領(lǐng)域的使用，給生產(chǎn)打來(lái)了很大的方便，也對(duì)環(huán)境造成了不同程度的傷害，造成了大量的垃圾物質(zhì)。隨著社會(huì)的進(jìn)步人們?cè)絹?lái)越關(guān)注環(huán)境保護(hù)問(wèn)題。因此不斷改良包裝機(jī)械設(shè)備對(duì)于提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益起到很大的作用。不斷改進(jìn)技術(shù)，完善傳統(tǒng)的落后的技術(shù)需要從多個(gè)方面進(jìn)行努力，無(wú)論在包裝機(jī)器的管理、工藝運(yùn)行、后期維護(hù)，還是后期的廢氣排放都需要進(jìn)行努力。
1 綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)的內(nèi)涵與特點(diǎn)
1.1 綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)的內(nèi)涵
綠色產(chǎn)品是指在其生命周期過(guò)程中，符合特定的環(huán)境保護(hù)要求，對(duì)生態(tài)環(huán)境無(wú)害或危害極少，資源利用率最高，能源消耗最低的產(chǎn)品。綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)是以環(huán)境資源的保護(hù)為核心的產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程。在產(chǎn)品的整個(gè)生命周期內(nèi)，優(yōu)先考慮產(chǎn)品環(huán)境屬性（自然資源的利用、對(duì)環(huán)境和人的影響、可拆卸性、可回收性、可重復(fù)利用性等），并將其作為設(shè)計(jì)目標(biāo)，在滿(mǎn)足環(huán)境目標(biāo)要求的同時(shí)，考慮并保證產(chǎn)品應(yīng)有的基本功能、使用壽命、經(jīng)濟(jì)性和質(zhì)量等。
1.2 綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)的特點(diǎn)
1.2.1 產(chǎn)品設(shè)計(jì)的閉環(huán)設(shè)計(jì)過(guò)程。在以往的產(chǎn)品生命周期規(guī)律中，產(chǎn)品從生產(chǎn)到銷(xiāo)售，到使用，到廢棄，都被考慮到范圍之內(nèi)，就是沒(méi)有考慮產(chǎn)品。但是考慮到環(huán)境保護(hù)的因素，在綠色產(chǎn)品工藝方面需要考慮到開(kāi)環(huán)的設(shè)計(jì)，這一環(huán)節(jié)被加入到產(chǎn)品生命周期之內(nèi)，包括對(duì)產(chǎn)品的包裝的加工和處理工作流程的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的理念都是在最大限度節(jié)約資源的前提下，提高企業(yè)效益。
1.2.2 節(jié)約資源和能源。在產(chǎn)品生產(chǎn)之中貫徹綠色設(shè)計(jì)理念，對(duì)于提高產(chǎn)品材料的使用率和提高經(jīng)濟(jì)效益具有一定的意義，節(jié)約材料降低成本的目的。因此，環(huán)境保護(hù)理念的落實(shí)可以在很多方面防止污染和浪費(fèi)現(xiàn)象。
1.2.3 從源頭上減少環(huán)境污染。綠色產(chǎn)品在設(shè)計(jì)和加工方面依據(jù)節(jié)約和環(huán)保的理念，從不同的方面對(duì)環(huán)境問(wèn)題進(jìn)行治理，有效的從源頭上解決了設(shè)計(jì)加工中環(huán)境污染問(wèn)題，促進(jìn)產(chǎn)品的高質(zhì)量。
1.2.4 有利于保護(hù)環(huán)境。綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重點(diǎn)就是注重環(huán)境保護(hù)，需要從多個(gè)方面進(jìn)行改善，在加工制作流程上需要考慮到對(duì)產(chǎn)品資源的利用，在廢棄物的制造工作上應(yīng)進(jìn)行控制，并且運(yùn)用各種方法提高產(chǎn)品利用率，不斷提高企業(yè)效率，減少?gòu)U棄物的排放和材料的浪費(fèi)，促進(jìn)生態(tài)平衡。
2 綠色包裝機(jī)械設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)
2.1 包裝機(jī)械的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
目前，包裝產(chǎn)品的發(fā)展非常迅速，在包裝日益專(zhuān)業(yè)化的大背景下，對(duì)于包裝材料的要求也變得越來(lái)越高。在這樣的條件下，提出了綠色包裝機(jī)械的設(shè)計(jì)理念，在資源利用方面，在材料的選擇方面偏向于易于回收利用的質(zhì)料。在資源方面進(jìn)行節(jié)約、選擇容易拆卸的材料和便于回收的包裝性能都是包裝材料方面需要注意的具體問(wèn)題。具體設(shè)計(jì)的要求是，保障使用的材料盡量簡(jiǎn)單，在材料的回收方面方便操作，通過(guò)多方面對(duì)包裝機(jī)械進(jìn)行升級(jí)換代。總之，只有不斷提高包裝產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求，才能夠促進(jìn)包裝的環(huán)保效能的提高。
2.2 面向材料的包裝機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)
在材料的使用方面需要從多方面對(duì)材料進(jìn)行對(duì)比選擇，通過(guò)不同程度的設(shè)計(jì)規(guī)范，促進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)的進(jìn)步。在產(chǎn)品廢棄物的處理方面需要增強(qiáng)技術(shù)含量，不斷提高生產(chǎn)效率，到達(dá)治理環(huán)境污染的目的，在不同方面促進(jìn)生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量的提高。因此，包裝材料的使用非常重要，在具體材料的使用當(dāng)中需要注意以下幾個(gè)方面：
首先，在材料的使用中需要結(jié)合實(shí)際進(jìn)行分析，從各個(gè)方面減少材料使用的難度，不斷將工作貫徹下去。在操作中需要全面考慮到各項(xiàng)材料可能出現(xiàn)的問(wèn)題，將問(wèn)題處理在萌芽中。其次，對(duì)于材料的選擇需要全面進(jìn)行對(duì)比，考慮材料的成本，想方設(shè)法降低材料的支出，提高利用率。再次，對(duì)于污染小的材料需要多投入，污染小的材料對(duì)于促進(jìn)產(chǎn)品的環(huán)保具有很大的作用。最后，因?yàn)榘b機(jī)械有很多種，不同的材料有不同的特點(diǎn)，在材料的使用中需要多方面考慮進(jìn)行區(qū)分，以便做出有利的選擇。
2.3 包裝機(jī)械的制造工藝設(shè)計(jì)
包裝機(jī)械的綠色工藝流程內(nèi)容比較廣泛：（1）對(duì)工藝設(shè)計(jì)各環(huán)節(jié)進(jìn)行審核，對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行綜合考察，制定最佳的工藝方案，降低使用的成本；（2）在生產(chǎn)工藝的選擇方面，需要選擇適合的、對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)有利的方案，減少?gòu)U棄物的排放；（3）在包裝機(jī)械的操作流程中盡量減少包裝材料的浪費(fèi)，減少資源的使用，提高資源利用率。
2.4 模塊化設(shè)計(jì)
模塊化設(shè)計(jì)是對(duì)包裝進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)經(jīng)常使用的方法，也是綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)中需要不斷完善的一種行之有效的辦法。模塊化設(shè)計(jì)需要綜合考慮的因素比較多，具體而言，在具體的模塊選擇上要求盡量節(jié)約資源。具體設(shè)計(jì)的要求是，保障使用的材料盡量要求簡(jiǎn)單，在材料的回收方面方便操作，對(duì)不同情況的使用材料設(shè)計(jì)不同的模塊化方案。
2.5 可拆卸設(shè)計(jì)
良好的可拆卸性是包裝機(jī)械便于維護(hù)、所用零件材料可回收、可再生的重要保證，只有具有良好的可拆卸性才能實(shí)現(xiàn)完全的材料回收和可能的零部件再利用，從而達(dá)到節(jié)省成本、減少污染、保護(hù)環(huán)境的目的。基于此，先應(yīng)從觀(guān)念上重視可拆卸性設(shè)計(jì)。包裝機(jī)械的研發(fā)人員應(yīng)經(jīng)常與使用者、產(chǎn)品維護(hù)及資源回收部門(mén)取得聯(lián)系，獲取包裝機(jī)械的結(jié)構(gòu)在拆卸方面存在的不足，并為可拆卸性設(shè)計(jì)的發(fā)展準(zhǔn)備有關(guān)數(shù)據(jù)資料。其次，為便于拆卸，包裝機(jī)械進(jìn)行整機(jī)的系統(tǒng)規(guī)劃時(shí)，就要從結(jié)構(gòu)上考慮拆卸的難易程度，提出相應(yīng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)、結(jié)構(gòu)方案。
關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì)；虛擬樣機(jī)技術(shù)；應(yīng)用分析
近年來(lái)，在我國(guó)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的過(guò)程中，人們?yōu)榱耸沟脵C(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用效果得到進(jìn)一步的提升，就將許多先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)和設(shè)計(jì)理念應(yīng)用到其中，從而滿(mǎn)足當(dāng)前現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)計(jì)的相關(guān)要求。而虛擬樣機(jī)技術(shù)的運(yùn)用，主要是在計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的基礎(chǔ)向，建立其相關(guān)的數(shù)字化模型，對(duì)其整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，這樣不僅有效的降低了機(jī)械設(shè)計(jì)的成本，優(yōu)化了機(jī)械設(shè)備的工作性能，還使得機(jī)械產(chǎn)品開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的質(zhì)量得到進(jìn)一步的保障，有效的解決了傳統(tǒng)技術(shù)設(shè)計(jì)技術(shù)在使用過(guò)程中存在的問(wèn)題。下面我們就對(duì)虛擬樣機(jī)技術(shù)在保證機(jī)械設(shè)計(jì)中的實(shí)際應(yīng)用情況進(jìn)行介紹。
1. 虛擬樣機(jī)技術(shù)簡(jiǎn)介
1.1虛擬樣機(jī)技術(shù)概述
目前在我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的過(guò)程中，人們也已經(jīng)進(jìn)入到了一個(gè)知識(shí)信息化的時(shí)代，許多先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)也不斷的出現(xiàn)在了人們的生活當(dāng)中，這樣不僅很好的改變了人們的生活方式，還使得社會(huì)生產(chǎn)的質(zhì)量和效率得到了進(jìn)一步的提高。而在我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)發(fā)展的過(guò)程中，人們?yōu)榱耸沟脵C(jī)械產(chǎn)品的工作性能得到進(jìn)一步的提升，使其傳統(tǒng)機(jī)械開(kāi)發(fā)技術(shù)中存在的問(wèn)題得到很好的解決，人們也將許多先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)應(yīng)用其中。而訊樣機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，主要是為了對(duì)機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行相應(yīng)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，并且通過(guò)測(cè)試和評(píng)估的方法來(lái)對(duì)機(jī)械設(shè)備的質(zhì)量和性能進(jìn)行優(yōu)化，盡可能的降低人們?cè)跈C(jī)械產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中所設(shè)計(jì)到的成本消耗，從而促進(jìn)我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)的發(fā)展。目前，在我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)當(dāng)中，虛擬樣機(jī)技術(shù)也被人們稱(chēng)之為機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)態(tài)技術(shù)，被人們應(yīng)用到各種機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)當(dāng)中。
而仿真技術(shù)作為虛擬樣機(jī)技術(shù)中的一種，人們?cè)缭谏蟼€(gè)世紀(jì)80年代，都已經(jīng)將其應(yīng)用到機(jī)械行業(yè)當(dāng)中。并且隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，也將許多先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念和科學(xué)技術(shù)應(yīng)用到其中，從而使得方針技術(shù)的應(yīng)用效果得到了進(jìn)一步的提升。這樣使得人們機(jī)械設(shè)計(jì)的過(guò)程中，通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，來(lái)對(duì)其樣機(jī)實(shí)踐進(jìn)行分析，從而保障機(jī)械產(chǎn)品性能的最優(yōu)化，有效的解決了人們?cè)趥鹘y(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中，存在的相關(guān)的問(wèn)題，從而促進(jìn)我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)的發(fā)展，滿(mǎn)足現(xiàn)代化社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展建設(shè)的相關(guān)要求。
1.2虛擬樣機(jī)技術(shù)的優(yōu)越性
本質(zhì)上，虛擬樣機(jī)技術(shù)是一種模擬仿真技術(shù)，涉及到多體系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)建模理論及其技術(shù)實(shí)現(xiàn)等方面，是在先進(jìn)的建模技術(shù)、信息管理技術(shù)、多領(lǐng)域仿真技術(shù)、交互式用戶(hù)界面介紹和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基礎(chǔ)上的綜合應(yīng)用技術(shù)。虛擬樣機(jī)其實(shí)就是實(shí)際產(chǎn)品在計(jì)算機(jī)上顯現(xiàn)出的模型，又稱(chēng)為數(shù)字化樣機(jī)。虛擬樣機(jī)的智能性是實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的一種機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)，是計(jì)算機(jī)輔助工程師進(jìn)行設(shè)計(jì)，而不是完全由計(jì)算機(jī)程式化的進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)分析。虛擬樣機(jī)并不會(huì)因其虛擬性而在功能方面與物力樣機(jī)存在差距，而是在一定程度上擁有與物力樣機(jī)相似的功能，其檢測(cè)的真實(shí)度具有可信性。利用相關(guān)分析軟件，結(jié)合機(jī)械設(shè)計(jì)等方面知識(shí)，可通過(guò)分析產(chǎn)品虛擬模型，預(yù)測(cè)產(chǎn)品性能，包括運(yùn)動(dòng)學(xué)特性、動(dòng)力學(xué)特性、強(qiáng)度分析、疲勞壽命等，為優(yōu)化產(chǎn)品提供依據(jù)。
2. 虛擬樣機(jī)技術(shù)相關(guān)軟件
2.1 Pro/Engineer（Pro/E）
三維建模工具的出現(xiàn)和應(yīng)用改變了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和過(guò)程。相比二維繪圖軟件，三維建模工具所獨(dú)具的優(yōu)點(diǎn)使得其正越來(lái)越多地得到應(yīng)用。就目前市場(chǎng)上存在的三維建模軟件來(lái)說(shuō)，Pro/E軟件，尤其是第三代產(chǎn)品Pro/E wildfire版本，其所具有的強(qiáng)大的參數(shù)化特征造型功能（現(xiàn)代CAD技術(shù)的一個(gè)主要發(fā)展方向）而受到企業(yè)界的一致認(rèn)同。通過(guò)Pro/E 設(shè)計(jì)出來(lái)的與物理樣機(jī)完全相同的虛擬樣機(jī)，其零部件之間的裝配和嵌合一目了然，而且通過(guò)它的運(yùn)動(dòng)仿真分析功能可以把設(shè)計(jì)錯(cuò)誤消滅在設(shè)計(jì)的初始階段，還可以簡(jiǎn)化復(fù)雜的設(shè)計(jì)工作，把設(shè)計(jì)人員從繁瑣的工作中解放出來(lái)，使設(shè)計(jì)人員把精力放在機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)優(yōu)化和創(chuàng)新上。
2.2 ADAMS
虛擬樣機(jī)技術(shù)的典型應(yīng)用軟件是ADAMS軟件。ADAMS是美國(guó)Mechanical Dynamics Inc公司開(kāi)發(fā)的虛擬樣機(jī)分析軟件，使用交互式圖形環(huán)境和零件庫(kù)、約束庫(kù)、力庫(kù)，創(chuàng)建完全參數(shù)化的機(jī)械系統(tǒng)幾何模型，其求解器采用多剛體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論中的拉格郎日方程方法，建立系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程，對(duì)虛擬機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析，輸出移、速度、加速度和反作用力曲線(xiàn)。ADAMS一方面是虛擬樣機(jī)分析的應(yīng)用軟件，用戶(hù)可以運(yùn)用該軟件非常方便地對(duì)虛擬機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析。另外，又是虛擬樣機(jī)分析開(kāi)發(fā)工具，其開(kāi)放性的程序結(jié)構(gòu)和多種接口，可以成為特殊行業(yè)用戶(hù)進(jìn)行特殊類(lèi)型虛擬樣機(jī)分析的二次開(kāi)發(fā)工具平臺(tái)。
3. 包裝機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中虛擬樣機(jī)的應(yīng)用
設(shè)計(jì)初期直接在計(jì)算機(jī)環(huán)境中創(chuàng)建虛擬樣機(jī)，并進(jìn)行各項(xiàng)仿真實(shí)驗(yàn)和分析，如此不僅可以使機(jī)械的結(jié)構(gòu)和功能得到模擬，還能檢測(cè)出機(jī)械產(chǎn)品的缺陷，使缺陷在最初的設(shè)計(jì)階段就能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并加以改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)與完善同步進(jìn)行。虛擬樣機(jī)技術(shù)的興起，不僅使復(fù)雜的機(jī)械設(shè)計(jì)工序簡(jiǎn)單化，也為機(jī)械設(shè)計(jì)提供了全新的設(shè)計(jì)理念。本文將以機(jī)械中的減速器為例闡述虛擬樣機(jī)給機(jī)械設(shè)計(jì)帶來(lái)的巨大作用。減速器主要涉及到ADAMS和Pro/Engineer兩種軟件。設(shè)計(jì)者可以使用虛擬樣機(jī)技術(shù)，通過(guò)三維建模、動(dòng)力學(xué)仿真分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)等三個(gè)過(guò)程，研究零部件參數(shù)對(duì)減速器性能的影響并對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析，依照分析結(jié)果優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)設(shè)計(jì)。在建模過(guò)程中，設(shè)計(jì)者首先應(yīng)用Pro/E軟件建立減速器的帶有質(zhì)量、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等物理特征的各個(gè)部件，并裝配好零部件。減速器Pro/E模型建立以后，利用IGES接口輸?shù)饺雽?shí)體模型ADAMS軟件中，添加相應(yīng)的約束與驅(qū)動(dòng)后，設(shè)置仿真平臺(tái)相應(yīng)的輸入輸出參數(shù)，即可進(jìn)行減速器動(dòng)力學(xué)性能參數(shù)的分析與求解。在仿真的基礎(chǔ)上就可以得到相關(guān)的數(shù)據(jù)，分析后進(jìn)一步對(duì)所設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化，進(jìn)而得到更為完善的減速器。由以上分析可以看出，ADAMS和Pro/Engineer軟件可以圖形的方式在計(jì)算機(jī)上顯示出減速器，很方便的幫助設(shè)計(jì)者評(píng)估出產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案的優(yōu)劣，并能把虛擬樣機(jī)中存在的缺陷及時(shí)發(fā)現(xiàn)并優(yōu)化。有了這些參數(shù)，我們就可以快速、準(zhǔn)確為完成物理樣機(jī)設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。
4. 結(jié)束語(yǔ)
總而言之，目前我們?cè)诎b機(jī)械設(shè)計(jì)的過(guò)程中，已經(jīng)將虛擬樣機(jī)技術(shù)應(yīng)用到其中，這就使得機(jī)械設(shè)備的工作性能得到進(jìn)一步的優(yōu)化，從而有效的經(jīng)濟(jì)了傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，存在的相關(guān)問(wèn)題。而且隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們?yōu)榱耸沟锰摂M樣機(jī)技術(shù)的應(yīng)用效果得到明顯的增長(zhǎng)，也將許多先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)應(yīng)用到其中，這就有效的促進(jìn)我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)的發(fā)展，滿(mǎn)足了現(xiàn)代化社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的相關(guān)要求。■
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵字：包裝機(jī)械,運(yùn)動(dòng)控制,嵌入式系統(tǒng)
中圖分類(lèi)號(hào):TP273 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A
Design of embedded OS based motion controller for packaging machinery
HUANG Xiao-hong1CHEN Zhi-ming2
(1Guangdong Industry Technical College, Guangzhou Guangdong, 510300, China
2 Department of Electronic Science, Huizhou University, Guangzhou Guangdong, 516007, China)
Abstract: Motion control is very important for packaging machinery. A design method of embedded Operation System (OS) based motion controller for packaging machinery is proposed in this paper. The overall system structure is presented, and the hardware and software design and implementation of the motion controller and its driver are discussed in detail. This proposed method can promote the application of automation technology for packaging machinery design, and is a referential example.
Key word: packaging machinery; motion control; embedded system
包裝機(jī)械是發(fā)展包裝工業(yè)的基礎(chǔ)，在化工、建材、藥品、食品等包裝工業(yè)中都具有獨(dú)特的作用[1]。雖然近年來(lái)我國(guó)包裝機(jī)械發(fā)展很快，但是還存在著產(chǎn)品單一、能耗高、技術(shù)水平較低等諸多問(wèn)題。要提高我國(guó)包裝機(jī)械水平，就要加速包裝機(jī)械工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，充分利用現(xiàn)代電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展成果，提高包裝機(jī)械設(shè)計(jì)的技術(shù)水平和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。
嵌入式技術(shù)作為一種最新的計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展成果，已經(jīng)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和生活的各個(gè)方面得到廣泛的應(yīng)用[2,3]，它在包裝機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用也必將成為一種趨勢(shì)。而運(yùn)動(dòng)控制在包裝機(jī)械的設(shè)計(jì)中是一個(gè)很重要的方面，本文將介紹一種基于嵌入式操作系統(tǒng)的包裝機(jī)械運(yùn)動(dòng)控制器的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方法。
1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)
本文首先介紹了包裝機(jī)模塊化編程的特點(diǎn)，然后引入國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISA-TR88.00.02-2008中關(guān)于模塊化編程的PackML狀態(tài)模型，最后結(jié)合禮品箱裝箱機(jī)運(yùn)用模塊化編程的實(shí)例，詳細(xì)說(shuō)明在包裝機(jī)編程中如何應(yīng)用模塊化編程。
【關(guān)鍵詞】模塊化編程 包裝機(jī)械 ISA88 PackML狀態(tài)模型
傳統(tǒng)的包裝機(jī)械設(shè)計(jì)方法已經(jīng)無(wú)法適應(yīng)定制化、小批量生產(chǎn)的要求。現(xiàn)在模塊化設(shè)計(jì)成為包裝機(jī)械制造商可以同時(shí)從設(shè)計(jì)和制造兩個(gè)方面解決上述問(wèn)題的較優(yōu)選擇。為了配合模塊化設(shè)計(jì)，使包裝機(jī)械適應(yīng)自動(dòng)化發(fā)展趨勢(shì)，包裝機(jī)電氣控制系統(tǒng)也朝著模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化和智能化方向發(fā)展。
1 包裝機(jī)模塊化編程介紹
1.1 為什么需要模塊化編程
設(shè)備制造商和最終用戶(hù)一樣，要求減少成本，同時(shí)還要求快速的傳輸和啟動(dòng)。應(yīng)用項(xiàng)目工程師必須找到一種方法快速有效的滿(mǎn)足他們的需求。為了完成這項(xiàng)任務(wù)，把機(jī)器拆分成模塊，每個(gè)模塊都需要監(jiān)督實(shí)現(xiàn)同步或異步的運(yùn)行。
目前，許多包裝機(jī)械制造商已成功地將模塊化編程用于產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。
1.2 模塊化編程特點(diǎn)
1.2.1 應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)的快速性和便捷性
提供經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的軟件編程技術(shù)和編程風(fēng)格的實(shí)例，程序員可將其應(yīng)用于自己的代碼中，從而可以使程序員能夠?qū)Ｗ⒂诖a模塊的功能性而非程序執(zhí)行技巧。
1.2.2 改善應(yīng)用軟件的維護(hù)和操作
如果代碼是模塊化的，軟件人員可以在一個(gè)代碼中作出改變，而減少對(duì)系統(tǒng)中其他代碼模塊的影響。
1.2.3 應(yīng)用軟件更高的可靠性
使用模塊化編程不僅能增加程序的可重用性，還能使程序更容易閱讀。
2 PackML狀態(tài)模型
同一OEM制造商都沒(méi)有統(tǒng)一的軟件開(kāi)發(fā)標(biāo)準(zhǔn)，因此造成操作者和技術(shù)人員的面臨著培訓(xùn)和支持的挑戰(zhàn)，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜度和時(shí)間。這造成了很多PLC軟件同時(shí)存在，缺乏一致性，因此OMAC（the Organization for Machine Automation and Control）包裝工作組發(fā)展了PackML（Packing Machinery Language）狀態(tài)模型，提高了機(jī)器與機(jī)器間的集成，擴(kuò)展了操作者的能力，提高了和管理系統(tǒng)的集成。ISA-TR88.00.02-2008中包含了PackML定義及如何使用的范例。模塊化編程遵循ISA-88標(biāo)準(zhǔn)，ISA88的使用對(duì)開(kāi)發(fā)模塊化編程、集成、診斷和調(diào)試工作起到了積極的影響。
PackML是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，其旨在實(shí)現(xiàn)機(jī)器的狀態(tài)、操作模式和標(biāo)簽名的統(tǒng)一，并以模塊化的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)控制架構(gòu)搭建以及軟件的設(shè)計(jì)。
2.1 ISA88物理分層模型
ISA88物理結(jié)構(gòu)分層有企業(yè)、地點(diǎn)、生產(chǎn)線(xiàn)、機(jī)器、設(shè)備模塊和控制模塊，物理模型表明企業(yè)可以包含多個(gè)地點(diǎn)，每個(gè)地點(diǎn)可以包含多條生產(chǎn)線(xiàn)，每個(gè)生產(chǎn)線(xiàn)可以包含多臺(tái)機(jī)器。
2.2 PackML狀態(tài)模型
PackML主要包含兩個(gè)概念：模式及狀態(tài)和變量
2.2.1 模式及狀態(tài)
狀態(tài)模型主要將機(jī)器分為幾個(gè)模式，如生產(chǎn)，手動(dòng)，維護(hù)等，每個(gè)模式預(yù)定義了17個(gè)狀態(tài)，但是不需要的狀態(tài)可以不使用。模式轉(zhuǎn)換只能在不同模式的相同狀態(tài)下轉(zhuǎn)換。
2.2.2 變量定義
主要分為三類(lèi)：命令變量，狀態(tài)變量和管理變量。
2.3 模塊化編程的基本單元
2.3.1 用糇遠(yuǎn)ㄒ迨據(jù)類(lèi)型
自定義數(shù)據(jù)類(lèi)型可以實(shí)現(xiàn)組織數(shù)據(jù)，將同一對(duì)象的數(shù)據(jù)放在一個(gè)結(jié)構(gòu)體，便于實(shí)現(xiàn)面向?qū)ο蟮木幊獭?/p>
2.3.2 功能塊
功能塊是客戶(hù)化指令，可以設(shè)計(jì)和創(chuàng)建，用來(lái)封裝常用的功能和設(shè)備控制。優(yōu)勢(shì)在于通過(guò)一次性修改指令，就能完成所有引用指令的改變。功能塊可以從應(yīng)用項(xiàng)目中導(dǎo)出，導(dǎo)入到另一個(gè)應(yīng)用項(xiàng)目中，并創(chuàng)建模塊庫(kù)。
3 應(yīng)用實(shí)例
本文以禮品箱裝箱機(jī)為例，介紹應(yīng)用于模塊化編程的步驟。禮品箱裝箱機(jī)主要用于利樂(lè)鉆產(chǎn)品的裝箱，包括進(jìn)包、進(jìn)箱、裝箱1、裝箱2和封箱等部分，實(shí)現(xiàn)鉆石包上下分層裝箱和封箱功能。
3.1 硬件配置
本機(jī)采用羅克韋爾ControlLogix 1756-L72 PLC控制，HMI使用施耐德HMIGTO6310觸摸屏。
3.2 程序結(jié)構(gòu)
程序框架如圖所示，UN01_Machine主要包括PackML功能塊，主要實(shí)現(xiàn)機(jī)器模式和狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，將命令發(fā)到各設(shè)備模塊，接收各設(shè)備模塊的狀態(tài)。FutltHandler子程序中報(bào)警事件分為停機(jī)事件、警告事件和通用事件，同時(shí)HMI上能顯示當(dāng)前發(fā)生的三類(lèi)事任。分解的設(shè)備模塊和控制模塊主要分為進(jìn)包、進(jìn)箱、裝箱1、裝箱2和封箱設(shè)備模塊，每個(gè)設(shè)備模塊各包含數(shù)個(gè)控制模塊。如圖1所示。
3.3 開(kāi)發(fā)步驟
開(kāi)發(fā)程序時(shí)遵循以下步驟：
（1）按照S88物理分層標(biāo)準(zhǔn)將機(jī)器分成單元、設(shè)備模和控制模塊。
（2）定義PackML的模式和狀態(tài)。
（3）定義單元、設(shè)備模和控制模塊在每個(gè)模式的每個(gè)狀態(tài)下的動(dòng)作。
（4）定義用于生產(chǎn)線(xiàn)集成和MES功能的變量。
（5）定義報(bào)警。
（6）編程。
4 結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，采用模塊化編程有利于包裝機(jī)新機(jī)型的研發(fā)，提高了程序一致性和可重用性。PLC和觸摸屏結(jié)合的電氣控制方案，與機(jī)械設(shè)計(jì)模塊化組合，實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。
參考文獻(xiàn)
[1]ISA-TR88.00.02-2008 Machine and Unit States：An Implementation Example of ISA-88.
【關(guān)鍵詞】小型堅(jiān)果包裝機(jī)；夾袋裝置；開(kāi)袋裝置；稱(chēng)重出料裝置；山核桃
0 引言
臨安是中國(guó)最大的山核桃產(chǎn)地，山核桃年產(chǎn)量約在1.1-1.3萬(wàn)噸左右，產(chǎn)值超過(guò)23億元。在臨安，70%的農(nóng)戶(hù)其貨幣收入大部分來(lái)自于山核桃。而隨著臨安市成立了中國(guó)堅(jiān)果炒貨食品城、電商科技園和跨境電子商務(wù)園，越來(lái)越多的農(nóng)民投身于開(kāi)堅(jiān)果網(wǎng)店的行列中，急需能代替人手工包裝山核桃的機(jī)器。雖然國(guó)內(nèi)外已經(jīng)有成熟的大型堅(jiān)果包裝機(jī)，但低成本、緊湊型的全自動(dòng)堅(jiān)果包裝機(jī)卻幾乎空白。本作品在控制成本的基礎(chǔ)上，代替人工操作，將繁瑣的堅(jiān)果包裝動(dòng)作功能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，解決了堅(jiān)果銷(xiāo)售網(wǎng)店存在的人手少、工作量大的問(wèn)題。
1 人工包裝動(dòng)作分析
臨安網(wǎng)商的山核桃經(jīng)過(guò)采摘、脫蒲、篩選、曬干等工序后，自己進(jìn)行炒制或者委托炒貨廠(chǎng)代加工，加工好后再進(jìn)行包裝，最后在網(wǎng)上進(jìn)行售賣(mài)。包裝時(shí)先取一料勺山核桃放入包裝袋，接著把包裝袋放入電子秤上，根據(jù)質(zhì)量顯示，多退少補(bǔ)以達(dá)到所需質(zhì)量，最后利用熱封機(jī)進(jìn)行封袋。
2 機(jī)構(gòu)及結(jié)構(gòu)分析
2.1 夾袋裝置
利用氣缸帶動(dòng)推桿實(shí)現(xiàn)夾持手指打開(kāi)，中心桿上彈簧的復(fù)位來(lái)閉合手指，從而完成袋子的夾緊動(dòng)作。如圖1所示，氣缸1上的推桿2使夾持手指5打開(kāi)，袋子6依靠取袋裝置傳動(dòng)慣性，碰穿夾持手指5后到達(dá)預(yù)定位置，隨即氣缸1與推桿2縮回，壓縮彈簧3復(fù)位使夾持手指5夾緊袋子6。氣缸運(yùn)動(dòng)一次，即手指開(kāi)閉一次，可實(shí)現(xiàn)上一周期包裝好袋子的掉落與下一周期新的包裝袋被夾持。
2.2 袋子輸送裝置
因?yàn)榇有枰趭A袋位置、開(kāi)袋位置以及封袋位置停頓，且定位精度要求高。所以利用電機(jī)帶動(dòng)絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，絲桿螺母推動(dòng)剪叉機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)升降的原理。如圖2所示，即電機(jī)6旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)絲桿5旋轉(zhuǎn)，根據(jù)螺紋傳動(dòng)原理，絲桿螺母4會(huì)隨之軸向移動(dòng)，進(jìn)而推動(dòng)剪叉機(jī)構(gòu)2底端的軸3水平移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)升降平臺(tái)的升降。左右兩個(gè)升降臺(tái)需同步升降，因此設(shè)計(jì)了左旋絲桿5與右旋絲桿7，兩絲桿通過(guò)聯(lián)軸器連接。
2.3 開(kāi)袋裝置
在落料之前需把袋子打開(kāi)。開(kāi)袋裝置運(yùn)用了連桿機(jī)構(gòu)，使用一個(gè)氣缸就實(shí)現(xiàn)兩側(cè)同步運(yùn)動(dòng)。具體如下：氣缸推動(dòng)開(kāi)袋臂，開(kāi)袋臂固定在兩個(gè)箱式直線(xiàn)軸承上。通過(guò)連桿機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)開(kāi)袋臂同時(shí)靠攏或者打開(kāi)。在開(kāi)袋臂上加吸盤(pán)，通過(guò)吸盤(pán)與氣缸的有序運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)袋子開(kāi)合。
2.4 出料、稱(chēng)重及補(bǔ)償裝置
2.4.1 出料裝置
把取一部分堅(jiān)果準(zhǔn)備稱(chēng)重的過(guò)程為出料，把達(dá)到預(yù)期質(zhì)量的堅(jiān)果落入袋子中的過(guò)程為落料。出料是包裝過(guò)程中關(guān)鍵的一步，出料的多少對(duì)補(bǔ)償次數(shù)及包裝效率有較大的影響。主要運(yùn)用容積法進(jìn)行出料。具體原理如下：用氣缸推動(dòng)大容器內(nèi)的物料向上運(yùn)輸，物料會(huì)通過(guò)料倉(cāng)側(cè)面的開(kāi)口落入軌道中，最后落至?xí)捍媪隙贰Ｓ捎诓煌瑘?jiān)果體積不同，要求大容器容積可調(diào)節(jié)，因此在大調(diào)節(jié)板上開(kāi)了槽口，用于調(diào)節(jié)大三角塊與大調(diào)節(jié)板之間的相對(duì)高度，從而達(dá)到目的。
2.4.2 稱(chēng)重裝置
袋裝堅(jiān)果質(zhì)量準(zhǔn)確與否對(duì)于創(chuàng)業(yè)人員和顧客來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。稱(chēng)重方式有機(jī)械方式與電子方式兩種，為了達(dá)到稱(chēng)重精確，我們采用應(yīng)變式壓力傳感器稱(chēng)重方式。
2.4.3 重量補(bǔ)償裝置
稱(chēng)重裝置會(huì)對(duì)暫存料斗內(nèi)的堅(jiān)果進(jìn)行初步測(cè)量，計(jì)算出與所需堅(jiān)果質(zhì)量的差值，計(jì)算好后發(fā)送信號(hào)給單片機(jī)，然后進(jìn)行補(bǔ)償。為了達(dá)到體積小，機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單的目的，提出容積補(bǔ)償方式。重量補(bǔ)償裝置原理與出料方式相同，氣缸從下往上推動(dòng)容器，到達(dá)指定高度后堅(jiān)果從側(cè)面沿著軌道落至?xí)捍媪隙贰Ｅc出料裝置相比只是縮小了容積，從而達(dá)到重量補(bǔ)償。補(bǔ)償裝置安放在落料裝置旁邊，相比其他方式，不需要額外部件，節(jié)約體積與成本。
3 創(chuàng)新點(diǎn)
（1）通過(guò)齒輪雙齒條機(jī)構(gòu)調(diào)整儲(chǔ)袋框大小適應(yīng)袋子總體尺寸的改變，利用螺旋機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)包裝袋夾持手指的中心距和通過(guò)斜頂塊位置調(diào)節(jié)以適應(yīng)袋寬變化；此外，通過(guò)螺旋機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)出料裝置容積達(dá)到適應(yīng)不同包裝重量的要求。
（2）剪叉機(jī)構(gòu)與不同旋向絲桿的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)兩側(cè)升降平臺(tái)的同步升降。
（3）先將堅(jiān)果倒入料倉(cāng)，利用容積控制使堅(jiān)果接近設(shè)定質(zhì)量，再通過(guò)稱(chēng)重反饋對(duì)堅(jiān)果重量進(jìn)行補(bǔ)償，使其最終達(dá)到設(shè)定值。整個(gè)過(guò)程稱(chēng)重準(zhǔn)確，效率高。
4 結(jié)論
該包裝機(jī)自動(dòng)完成一包堅(jiān)果的包裝動(dòng)作需要18秒，包裝效率高于一般人工操作。目前市場(chǎng)上沒(méi)有體積小、價(jià)格低的堅(jiān)果包裝機(jī)存在，該包裝機(jī)的出現(xiàn)滿(mǎn)足了當(dāng)前大量以家庭作坊運(yùn)營(yíng)模式為主的堅(jiān)果類(lèi)網(wǎng)店創(chuàng)業(yè)人員的需求。本作品可以用于不同種類(lèi)、不同規(guī)格堅(jiān)果的包裝，操作簡(jiǎn)單，體積小、搬運(yùn)方便；此外，本作品預(yù)計(jì)售價(jià)4000元，價(jià)格可被網(wǎng)店人員接受，可以室內(nèi)全天候開(kāi)展生產(chǎn)工作，既提高了堅(jiān)果包裝效率、減輕了人工勞動(dòng)強(qiáng)度和降低了包裝成本，又能保證包裝的堅(jiān)果更加衛(wèi)生，具有較好的應(yīng)用價(jià)值和市場(chǎng)前景。
【參考文獻(xiàn)】
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在過(guò)去的25年中，我們已經(jīng)看到工廠(chǎng)發(fā)生了翻天覆地的變化，那么今天我們就來(lái)談?wù)劷酉聛?lái)幾年新型機(jī)械設(shè)計(jì)又將發(fā)生怎樣的變化。
首先浮出水面的一個(gè)主要問(wèn)題就是對(duì)于食品行業(yè)的包裝安全問(wèn)題。人們對(duì)于這個(gè)問(wèn)題的興趣日漸增大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了以往對(duì)一些傳統(tǒng)問(wèn)題的興趣。
正如一些觀(guān)察者所堅(jiān)持的觀(guān)點(diǎn)一樣，如果對(duì)于公路運(yùn)輸綠色足跡問(wèn)題及其對(duì)環(huán)境影響的關(guān)注一直持續(xù)下去，那么勢(shì)必將激起一場(chǎng)歐洲范圍內(nèi)的對(duì)食品生產(chǎn)情況的反思。如此一來(lái)，整個(gè)推進(jìn)過(guò)程將比預(yù)期更短，重大的變革也將愈發(fā)頻繁。
工廠(chǎng)中的生產(chǎn)線(xiàn)數(shù)量正在逐漸減少，但同時(shí)卻在滿(mǎn)足歐洲范圍內(nèi)更大的消費(fèi)需求量。這一現(xiàn)象可以歸咎為廠(chǎng)家正在用范圍更廣但相對(duì)數(shù)量更少的產(chǎn)品來(lái)服務(wù)本地市場(chǎng)。由此帶來(lái)的變化在數(shù)量和頻率上都大幅上升，因此人工失誤和原料不當(dāng)?shù)娘L(fēng)險(xiǎn)也將大大增加。
位于生產(chǎn)線(xiàn)旁的條形碼識(shí)別系統(tǒng)，此前是專(zhuān)為藥品研發(fā)而成的，而今將有可能更廣泛地應(yīng)用到各類(lèi)食品上。Lock檢測(cè)公司的銷(xiāo)售和市場(chǎng)主管西蒙·泰勒說(shuō)，盡管產(chǎn)品的可追蹤性仍被認(rèn)為是一個(gè)“軟”問(wèn)題，但它對(duì)于質(zhì)量管理和消費(fèi)者滿(mǎn)意度卻起到了舉足輕重的作用，而這兩點(diǎn)也是英國(guó)公司考慮的關(guān)鍵問(wèn)題。他補(bǔ)充道，“自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，使數(shù)據(jù)捕捉及傳播能力大大提升，同時(shí)也提高了生產(chǎn)效率。這對(duì)于英國(guó)公司而言，無(wú)疑是一個(gè)進(jìn)行創(chuàng)新的巨大良機(jī)，可以使他們探索自己的新型的解決方案以應(yīng)對(duì)質(zhì)量管理和消費(fèi)者滿(mǎn)的要求”。但問(wèn)題在于是選擇在專(zhuān)用的生產(chǎn)線(xiàn)上安裝一套遠(yuǎn)程、獨(dú)立、安全的系統(tǒng)來(lái)控制讀碼器，還是要冒著運(yùn)營(yíng)商可能由包裝本身進(jìn)入代碼的風(fēng)險(xiǎn)。
與此同時(shí)，能源和用水也變得愈發(fā)重要，使得機(jī)械行業(yè)不得不去滿(mǎn)足這一系列新的標(biāo)準(zhǔn)。
馬肯依瑪士的集成商及原始設(shè)備制造商的全球戰(zhàn)略客戶(hù)經(jīng)理蒂姆·保羅相信可持續(xù)性是公司的發(fā)展目標(biāo)，這一目標(biāo)與全球許多終端用戶(hù)密切聯(lián)系，而這一趨勢(shì)也將在未來(lái)幾年滲透到中小型企業(yè)中。他認(rèn)為“如果你想將自己的產(chǎn)品銷(xiāo)售給全球的一些大公司，那么你的機(jī)器就需要盡可能節(jié)省空間、減少浪費(fèi)、降低能耗。PPMA（英國(guó)加工與包裝機(jī)械協(xié)會(huì)）的會(huì)員有的將此視為一個(gè)威脅，但我卻認(rèn)為這對(duì)于工程師們是一個(gè)不可多得的機(jī)遇，他們可以通過(guò)這個(gè)關(guān)鍵性的機(jī)會(huì)來(lái)展示他們的機(jī)器在其領(lǐng)域中的優(yōu)勢(shì)。”
Fortress科技公司的營(yíng)銷(xiāo)主管莎拉·凱瑟?jiǎng)t相信企業(yè)的社會(huì)責(zé)任感將影響到機(jī)械行業(yè)的未來(lái)，甚至?xí)绊懙綄?shí)際套件的制造原料。她評(píng)論道：“機(jī)械行業(yè)的客戶(hù)正在盡力減少他們的碳足跡，減少他們對(duì)于環(huán)境的影響。這一點(diǎn)理所當(dāng)然將影響到未來(lái)機(jī)械供應(yīng)商的發(fā)展。”
英國(guó)Aetna公司的總經(jīng)理科林·巴克認(rèn)為社會(huì)對(duì)機(jī)械性能的期望程度無(wú)時(shí)無(wú)刻不在提高，而將來(lái)決定機(jī)械設(shè)計(jì)的關(guān)鍵性因素會(huì)是包裝原材料成本。“原材料的成本和方式隨時(shí)都在改變”，改變就取決于機(jī)械制造商如何應(yīng)對(duì)這個(gè)問(wèn)題。這也正是為什么他認(rèn)為制造商需要時(shí)刻關(guān)注消費(fèi)者的發(fā)展趨勢(shì)，因?yàn)檫@將最終決定消費(fèi)者需求。他總結(jié)道：“機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)融入更多的智慧，產(chǎn)出更多，消耗更少，并減少碳足跡。”
自動(dòng)化將是未來(lái)為數(shù)不多的可能增長(zhǎng)的領(lǐng)域中的一個(gè)。Lock檢測(cè)公司的西蒙·泰勒說(shuō)，“英國(guó)自動(dòng)化起步較晚，在保證制造成本維持在一個(gè)具有競(jìng)爭(zhēng)力的水平的情況下，追趕上先進(jìn)水平的需要是非常迫切的。”P(pán)acePacker服務(wù)公司的商業(yè)發(fā)展經(jīng)理保羅·威爾金森十分贊同他的觀(guān)點(diǎn)。他解釋道“從我們近來(lái)的觀(guān)察可以發(fā)現(xiàn)，客戶(hù)希望他們的生產(chǎn)系統(tǒng)盡可能的自動(dòng)化，但同時(shí)又需要保證其靈活性來(lái)應(yīng)對(duì)趨勢(shì)和需求的變化。”
[關(guān)鍵詞]模塊化設(shè)計(jì)；機(jī)械設(shè)計(jì)；應(yīng)用
中圖分類(lèi)號(hào)：U462 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1009-914X（2014）18-0392-01
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，機(jī)械用戶(hù)群體由原來(lái)的集中式變?yōu)閭€(gè)體戶(hù)，這樣就要求機(jī)械制造商在制造的時(shí)候要減少成本，然而傳統(tǒng)的機(jī)械包裝的方法已經(jīng)不再適用于現(xiàn)在要求。從設(shè)計(jì)層面上看，模塊化在技術(shù)上的轉(zhuǎn)變已經(jīng)基本完成了。通過(guò)對(duì)劃分和組合來(lái)完成不同的種類(lèi)的機(jī)械包裝，這樣就可以縮短工期，這樣能夠減少制造需要的成本。所以說(shuō)模塊化從設(shè)計(jì)上還是制造上都是機(jī)械制造商最后的選擇。
1 模塊化的設(shè)計(jì)方法
對(duì)模塊的劃分和可互換性等方面劃分的好壞可以直接影響模塊的實(shí)際能否成功。在進(jìn)行劃分的時(shí)候不僅僅要考慮在制作的時(shí)候的方便性、同時(shí)也應(yīng)該考慮到在進(jìn)行組合的時(shí)候是否能夠輕易的組合。所以，在設(shè)計(jì)模塊的時(shí)候，一定要進(jìn)行詳細(xì)的劃分。同時(shí)，在進(jìn)行模塊劃分時(shí)，應(yīng)該考慮到在系統(tǒng)中的可更換性；同時(shí)也要保證模塊在功能方面要有其獨(dú)立性；模塊之間的結(jié)合應(yīng)該方面分離等等。
在進(jìn)行模塊設(shè)計(jì)的時(shí)候應(yīng)該注意模塊的組合，也就是模塊之間的結(jié)合面。為了能夠使，模塊之間進(jìn)行更換，當(dāng)然不同的模塊之間也要保證其能夠進(jìn)行更換。所以，在設(shè)計(jì)模塊的時(shí)候，應(yīng)該保證模塊具有可更換性。同時(shí)也必須增加接口處的的規(guī)格化和標(biāo)準(zhǔn)化。
2 模塊設(shè)計(jì)的內(nèi)涵及特點(diǎn)
2.1 模塊化設(shè)計(jì)內(nèi)涵
模塊化包裝的機(jī)械產(chǎn)品，是指由特定的模塊在一定的范圍內(nèi)，組成不同種類(lèi)和不同功能的包裝機(jī)械。在對(duì)模塊化進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，有以下幾種內(nèi)涵：
1）縱向設(shè)計(jì)；
2）橫向設(shè)計(jì)。也就是在保證參數(shù)的情況下，通過(guò)不同的模塊之間的轉(zhuǎn)換完成產(chǎn)品的變化；
3）全系列的設(shè)計(jì)。其包括以上兩種設(shè)計(jì)方式。
2.2 設(shè)計(jì)的特點(diǎn)
2.2.1便于維修
在使用模塊化設(shè)計(jì)的時(shí)候，由于模塊具有可更換的特點(diǎn)，所以如果在機(jī)械包裝的過(guò)程中發(fā)生故障的話(huà)，只需要將不合適的模塊更換就可以。這樣省去了在設(shè)計(jì)的時(shí)間，以及方便維修。
2.2.2簡(jiǎn)化包裝設(shè)計(jì)
在過(guò)去的包裝中，進(jìn)行設(shè)計(jì)的人主要根據(jù)產(chǎn)品的特點(diǎn)進(jìn)行指定的包裝，所以設(shè)計(jì)出來(lái)的包裝只能使用于相同系列的產(chǎn)品，而對(duì)其他系列的產(chǎn)品不能夠應(yīng)用。采用模塊化設(shè)計(jì)之后，可以使一種設(shè)計(jì)滿(mǎn)足許多的系列的產(chǎn)品，只要在客戶(hù)提貨的時(shí)候進(jìn)行模塊之間的更換即可在對(duì)傳統(tǒng)的機(jī)械化包裝進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候要對(duì)每一個(gè)零件的設(shè)計(jì)進(jìn)行考慮，這樣就需要人員掌握的知識(shí)面廣，這樣不單單浪費(fèi)時(shí)間，同時(shí)也消耗了人員的精力，這樣就導(dǎo)致機(jī)械的生產(chǎn)周期短，然而，在采用了模塊化之后，技術(shù)人員不用再考慮每一個(gè)零件的設(shè)計(jì)，只需要使用現(xiàn)有的模塊即可。
2.2.3模塊化包裝的成本低
在進(jìn)行模塊化包裝的時(shí)候，可以根據(jù)模塊特有的功能進(jìn)行。同時(shí)也可以通過(guò)對(duì)模塊的不斷研究，不斷的完善其質(zhì)量和性能，以此來(lái)增加模塊化產(chǎn)品的數(shù)量。這樣就可以用較少的模塊組合成最多的機(jī)械包裝。在減少設(shè)計(jì)時(shí)候的同時(shí)，也減少了設(shè)計(jì)成本。
3 模塊化設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
3.1 模塊化技術(shù)和成組技術(shù)在對(duì)機(jī)械的包裝處理上有著一定的共同點(diǎn)。
它們提出的依據(jù)都是現(xiàn)代產(chǎn)品的多樣化。進(jìn)行成組的時(shí)候都是依據(jù)零件特點(diǎn)等因素，主要是利用物體之間的相似性，并且將這些相似的事物進(jìn)行組合，通過(guò)對(duì)相似零件規(guī)范化的處理，達(dá)到小批產(chǎn)品也具有流水作業(yè)的情況。而模塊化追求的是小產(chǎn)品和中產(chǎn)品以及大批量零件之間的效果，也是利用它們之間的相似度，把一些零件劃分，最后制成模塊。它們之間的共同點(diǎn)主要表現(xiàn)是，對(duì)相似的零件進(jìn)行集中處理。
3.2 模塊化技術(shù)的應(yīng)用
數(shù)控機(jī)床對(duì)模塊化的劃分是指對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)分析和結(jié)構(gòu)分析得出的結(jié)構(gòu)，將具有同樣功能的結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的劃分。所以說(shuō)，模塊化劃分的好壞之間影響著模塊化設(shè)計(jì)的成敗。
3.3 數(shù)控機(jī)床在進(jìn)行模塊劃分時(shí)的原則
首先應(yīng)該根據(jù)現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)上的要求進(jìn)行劃分，其主要原則如下：
3.3.1 將具有獨(dú)立功能的單位作為模塊，也就是說(shuō)對(duì)已經(jīng)分解的單元結(jié)構(gòu)上的劃分盡可能的做到其獨(dú)立性，這樣方便不同模塊之間的進(jìn)行組合，能夠拼湊出多種產(chǎn)品。
3.3.2 部件作為模塊。在進(jìn)行劃分的時(shí)候，以部件作為模塊，這樣能夠保證模塊的完整性，而且也能夠保證拼湊的產(chǎn)品的質(zhì)量。
3.3.3 利用組件的方式作模塊。設(shè)計(jì)人員對(duì)模塊分解之后，還可以將模塊進(jìn)行組件，通過(guò)不斷的試驗(yàn)更換某些零件，可以使部件的用途增加，這樣比更換整個(gè)零件更具有經(jīng)濟(jì)效益。
3.3.4 在進(jìn)行模塊劃分的時(shí)候，還要考慮到機(jī)床中大件的劃分，保證其規(guī)范性，還要使其便于分離和結(jié)合。同時(shí)也要考慮到模塊的發(fā)展空間，定時(shí)的進(jìn)行升級(jí)。
3.4 數(shù)控機(jī)床的功能分解。
在對(duì)模塊進(jìn)行劃分的時(shí)候，必須要考慮到整個(gè)車(chē)床的功能。把數(shù)控車(chē)床的總功能進(jìn)行模塊的劃分，使其成為一個(gè)個(gè)獨(dú)立的功能，接著設(shè)計(jì)人員就可以進(jìn)行模塊的劃分。
當(dāng)然，設(shè)計(jì)人員進(jìn)行分解時(shí)，首先應(yīng)該考慮的就是用戶(hù)需求。由于用戶(hù)之間的條件存在差異，所以會(huì)所在確定機(jī)床規(guī)格時(shí)候也要不同，也就是說(shuō)在模塊的組成中也會(huì)存在差異。對(duì)單柱的數(shù)控來(lái)說(shuō)，其總功能是車(chē)削。在將其進(jìn)行劃分的時(shí)候，可以講車(chē)削的溝槽和旋轉(zhuǎn)面等方面進(jìn)行。除此之外，還要將其的銑鏜功能進(jìn)行劃分，這些功能可以按其的執(zhí)行功能和監(jiān)測(cè)等方面進(jìn)行劃分。
4 結(jié)論
綜上所述，模塊化可以說(shuō)是迄今為止機(jī)械包裝中最好的設(shè)計(jì)方法，其開(kāi)創(chuàng)了機(jī)械包裝的設(shè)計(jì)的開(kāi)放化和標(biāo)準(zhǔn)化。從而提高了機(jī)械制造商在競(jìng)爭(zhēng)如此激烈的市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力，同時(shí)也推進(jìn)了我國(guó)機(jī)械化的水平。
參考文獻(xiàn)
[1]劉小鵬，張衛(wèi)國(guó)，鐘毅芳.機(jī)床模塊化設(shè)計(jì)中的模塊創(chuàng)建及應(yīng)用[J].華中理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2009（5）.
關(guān)鍵詞：機(jī)械；設(shè)計(jì)；新理念
近年來(lái)對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)的要求越來(lái)越高，這與市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和相關(guān)企業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)有緊密的聯(lián)系，促使機(jī)械設(shè)計(jì)的質(zhì)量的產(chǎn)量都處于不斷提高的發(fā)展趨勢(shì)中，因此傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)方法就會(huì)遭到淘汰，取而代之的是融入了機(jī)械設(shè)計(jì)新理念的設(shè)計(jì)方法。機(jī)械設(shè)計(jì)新理念與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念相比具有非常多十分顯著的優(yōu)點(diǎn)，體現(xiàn)在很多方面，本文針對(duì)這些問(wèn)題都進(jìn)行了較為詳細(xì)的介紹。在越來(lái)越重視發(fā)展與創(chuàng)新的當(dāng)今時(shí)代，一成不變就會(huì)遭到淘汰，而且也不能夠滿(mǎn)足時(shí)展的需求。機(jī)械設(shè)計(jì)作為機(jī)械行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵步驟，直接影響著機(jī)械的質(zhì)量，從而影響其使用情況，所以必須嚴(yán)格把控機(jī)械設(shè)計(jì)的質(zhì)量，對(duì)于其中所存在的不足要做到及時(shí)改正，只有這樣才能夠保障機(jī)械設(shè)計(jì)與制造行業(yè)的共同協(xié)調(diào)發(fā)展。
1傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)所存在的不足之處
1.1機(jī)械零件的質(zhì)量較差。機(jī)械零件的設(shè)計(jì)以及制造，到最后的使用階段中，最為重要的就是機(jī)械零件的質(zhì)量，因?yàn)榱慵馁|(zhì)量會(huì)影響到拼接之后的機(jī)械整體的質(zhì)量，所以嚴(yán)格把控機(jī)械零件的質(zhì)量是非常重要的。機(jī)械零件的質(zhì)量問(wèn)題除了發(fā)生在生產(chǎn)制造過(guò)程中之外，還最容易出現(xiàn)在其設(shè)計(jì)過(guò)程中，制造人員一般是按照設(shè)計(jì)圖紙或者是設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行零件的制造，所以設(shè)計(jì)出現(xiàn)問(wèn)題必然會(huì)引起制造后的零件質(zhì)量出現(xiàn)問(wèn)題。近年來(lái)全球化經(jīng)濟(jì)發(fā)展尤為迅猛，所以需要我國(guó)的各個(gè)企業(yè)的發(fā)展速度都呈現(xiàn)逐漸加快的趨勢(shì)，不但對(duì)機(jī)械行業(yè)的發(fā)展提出了很高的要求，而且對(duì)機(jī)械零件的設(shè)計(jì)質(zhì)量也提出了非常高的要求。但是使用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法致使機(jī)械零件在質(zhì)量方面存在許多的問(wèn)題，有一些是機(jī)械設(shè)備的原因所導(dǎo)致的，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期使用的機(jī)械設(shè)備在功能上出現(xiàn)問(wèn)題，從而影響到機(jī)械設(shè)計(jì)的質(zhì)量。還有人為因素，由于技術(shù)人員的工作能力不足或者是工作失誤所導(dǎo)致的，無(wú)論是哪一種原因，最終都導(dǎo)致機(jī)械零件的質(zhì)量不合格，這都是需要解決的問(wèn)題。1.2環(huán)保理念較差。在全球都提倡節(jié)約環(huán)保的當(dāng)下，我國(guó)也要響響應(yīng)節(jié)能環(huán)保的號(hào)召，這體現(xiàn)在人們工作生活中的諸多小事上，也體現(xiàn)在許多行業(yè)的發(fā)展過(guò)程中，其中機(jī)械設(shè)計(jì)中就體現(xiàn)出了環(huán)保理念，主要是在材料的選擇使用以及產(chǎn)品的使用性能上。使用傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)方法所設(shè)計(jì)出的零件往往不具有環(huán)保理念，首先所選擇的原材料就是不合理的，原材料是機(jī)械設(shè)計(jì)和制造的基礎(chǔ)，所以對(duì)原材料的選擇和使用要求十分嚴(yán)格。傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)方法所選用的原材料在環(huán)保理念上就存在不足，原材料的回收性能較差，會(huì)造成材料的浪費(fèi)，不能夠進(jìn)行回收的原材料也會(huì)污染到環(huán)境。另外，原材料還會(huì)決定機(jī)械質(zhì)量，如果選擇了性能或者質(zhì)量較差的原材料，所生產(chǎn)出的零件在質(zhì)量上或者使用性能上必然會(huì)出現(xiàn)非常嚴(yán)重的問(wèn)題。由此可見(jiàn)，對(duì)原材料的選擇占據(jù)著重要的位置，相關(guān)人員應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)其的注意，從而保障機(jī)械設(shè)計(jì)的整體質(zhì)量。1.3機(jī)械的實(shí)用性能存在問(wèn)題。機(jī)械設(shè)計(jì)中非常容易出現(xiàn)的一個(gè)問(wèn)題就是具有使用性能，但是實(shí)用性能卻較差，使用性能和實(shí)用性能是兩個(gè)不同的概念。使用性能強(qiáng)調(diào)的是該種產(chǎn)品能夠進(jìn)行使用，而實(shí)用性能強(qiáng)調(diào)的則是在使用的基礎(chǔ)上能夠使人感覺(jué)到方便，后者更加重視人的感受。任何一項(xiàng)由人來(lái)進(jìn)行操作使用的產(chǎn)品都需要考慮到其實(shí)用性能，但是往往一些傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)理念所設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品的實(shí)用性能是較差的，要想取得發(fā)展，機(jī)械設(shè)計(jì)中就需要融入以人為本的新理念，從而在保障其使用性能的基礎(chǔ)上增強(qiáng)其實(shí)用性能。
2機(jī)械設(shè)計(jì)新理念所具備的優(yōu)點(diǎn)
2.1增強(qiáng)了機(jī)械零件的整體質(zhì)量。相比于傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)理念，現(xiàn)如今的機(jī)械設(shè)計(jì)新理念更加符合人們的需求，也能夠適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，滿(mǎn)足相關(guān)行業(yè)的發(fā)展需求，具有非常重要的作用和意義，為此將新理念融入到機(jī)械設(shè)計(jì)中是機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)和制造企業(yè)發(fā)展所必須采取的有效措施。目前的機(jī)械設(shè)計(jì)非常注重質(zhì)量問(wèn)題，并且將這一因素作為機(jī)械設(shè)計(jì)中最為關(guān)鍵的因素，用來(lái)衡量機(jī)械設(shè)計(jì)是否合理。提高機(jī)械設(shè)計(jì)的質(zhì)量體現(xiàn)在許多方面，首先是設(shè)計(jì)人員的技術(shù)上和一些相關(guān)技術(shù)上，由于社會(huì)的發(fā)展與需求是在以很快的速度進(jìn)行增長(zhǎng)的，所以就需要不斷有新型的技術(shù)所產(chǎn)生，并且被應(yīng)用到實(shí)際中去，從而提高機(jī)械設(shè)計(jì)的質(zhì)量。另外，設(shè)計(jì)人員必須具有足夠的能力，這些都是機(jī)械設(shè)計(jì)新理念中的重要內(nèi)容，設(shè)計(jì)所追求的是不斷創(chuàng)新，所以融入了新理念的機(jī)械設(shè)計(jì)也應(yīng)當(dāng)是不斷創(chuàng)新和發(fā)展的。2.2設(shè)計(jì)中環(huán)保理念較強(qiáng)。在機(jī)械設(shè)計(jì)新理念中要注重環(huán)保，使其符合當(dāng)今的環(huán)境狀況，所以需要將環(huán)保理念融入到機(jī)械設(shè)計(jì)中去。主要是體現(xiàn)在原材料的選擇上，所選用的原材料首先在質(zhì)量上要是合格的，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)的要求，使得產(chǎn)品不出現(xiàn)質(zhì)量上的問(wèn)題。然后還需原材料具有環(huán)保的功能，所選擇的原材料能夠進(jìn)行長(zhǎng)期使用，減少資金上的浪費(fèi)。另外，原材料在使用之后可以回收，不僅節(jié)省資金，還能夠降低對(duì)環(huán)境的污染。環(huán)保理念是機(jī)械設(shè)計(jì)新理念中的重要內(nèi)容，也非常符合當(dāng)今時(shí)代的發(fā)展和需求，所以在機(jī)械設(shè)計(jì)中加入環(huán)保理念是非常顯著的優(yōu)點(diǎn)，值得推廣采用。2.3機(jī)械設(shè)計(jì)注重以人為本的理念。機(jī)械設(shè)計(jì)不能單單考慮到質(zhì)量問(wèn)題和環(huán)保問(wèn)題，主要還是需要考慮其實(shí)用情況，在設(shè)計(jì)時(shí)需要了解使用者的需求，對(duì)其進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，要做到以人為本，一個(gè)產(chǎn)品只有使用者能夠?qū)ζ溥M(jìn)行有效的使用，并且覺(jué)得非常舒適和便捷，這個(gè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)才是成功的，因此機(jī)械設(shè)計(jì)也需要具備這一點(diǎn)，這也完全符合現(xiàn)代設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，是機(jī)械設(shè)計(jì)新理念的重要表現(xiàn)。
3結(jié)論
由于國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及綜合實(shí)力等各方面的發(fā)展，給中國(guó)的機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)帶來(lái)了較為嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。在這種情況下，傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足國(guó)家發(fā)展的需求，針對(duì)傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)中所存在的不足之處進(jìn)行了介紹，并且結(jié)合機(jī)械設(shè)計(jì)新理念對(duì)其進(jìn)行了相應(yīng)的解決，介紹了機(jī)械設(shè)計(jì)新理念所具有的一些優(yōu)點(diǎn)。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞：扎把機(jī)；打印機(jī)；紙幣捆扎設(shè)備；
引言
隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的飛速發(fā)展及金融行業(yè)的進(jìn)一步改革開(kāi)放，無(wú)論是金融行業(yè)還是大型商業(yè)、銀行機(jī)構(gòu)雖盡力推廣電子交易，但大宗的紙幣交易仍不可避免。扎把機(jī)是銀行和其它金融系統(tǒng)完成捆扎紙幣作業(yè)所必不可少的設(shè)備，主要用于將小疊的紙幣，如100張，捆扎成把。在扎把紙幣的流轉(zhuǎn)過(guò)程中，為了便于問(wèn)題追溯，有必要將銀行、操作員、操作時(shí)間、地點(diǎn)等信息打印在每把鈔票的扎把帶子上，對(duì)每把紙幣流轉(zhuǎn)進(jìn)行記錄、追蹤，明確責(zé)任歸屬。目前市場(chǎng)帶有打印功能的扎把一體機(jī)主要有兩種類(lèi)型，一種是扎把機(jī)構(gòu)與打印機(jī)構(gòu)并排設(shè)置，打印機(jī)構(gòu)設(shè)置在扎把機(jī)構(gòu)的前端，使用時(shí)，先將信息預(yù)打印到扎把帶上，然后再進(jìn)入扎把工位，這樣的設(shè)計(jì)體型龐大，僅僅將打印機(jī)與扎把機(jī)簡(jiǎn)單組合在一起，體積是普通自動(dòng)扎把機(jī)的兩倍，并且是預(yù)打印，不能進(jìn)行實(shí)時(shí)打印，信息的準(zhǔn)確性及時(shí)效很難把握，無(wú)法做到有效溯源；另一種是打印機(jī)構(gòu)與扎把機(jī)構(gòu)一體化設(shè)計(jì)，打印機(jī)構(gòu)固定，扎把完成后、在紙幣撤出的過(guò)程中、借助紙幣的移動(dòng)、將信息展開(kāi)打印到扎把帶上，該結(jié)構(gòu)雖然實(shí)時(shí)打印，體積小巧，但是對(duì)于操作者要求比較高，因?yàn)榇蛴∵^(guò)程中操作人員用手取紙幣時(shí)必須勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，否則打印效果不清晰，而人工操作達(dá)到勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)很難控制，且需要占用節(jié)拍、速度較慢。本產(chǎn)品集扎把、打印功能于一體，巧妙的在扎把的同時(shí)進(jìn)行打印，大大減輕了操作人員捆扎物體時(shí)的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率。
1.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1.1 工作原理
本設(shè)備將紙帶卷放置于帶盒內(nèi)通過(guò)進(jìn)帶口進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部從而進(jìn)行紙幣的扎把。整個(gè)扎把打印過(guò)程中在切燙紙帶的同時(shí)打印驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)墨盒左右移動(dòng)，從而將信息打印在扎把紙帶上。考慮到紙幣捆扎時(shí)需要放在帶圈內(nèi)部所以待機(jī)狀態(tài)下打印驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)隱藏在右?guī)У纼?nèi)，不影響帶圈的形成，和錢(qián)幣的捆扎。
1. 紙帶卷 2.帶盒 3.進(jìn)帶口 4.前門(mén) 5.紙幣 6. 操作面板7.打印機(jī)構(gòu)8.右?guī)У?9.帶圈
1.2 動(dòng)作設(shè)計(jì)
為實(shí)現(xiàn)整個(gè)工作過(guò)程，全程拆分為7個(gè)運(yùn)動(dòng)組件，通過(guò)它們相互緊密而有序的配合來(lái)完成整個(gè)動(dòng)作。紙幣放在帶圈內(nèi)部的擋幣板上，觸發(fā)光電開(kāi)關(guān)，凸輪組件開(kāi)始驅(qū)動(dòng)各個(gè)運(yùn)動(dòng)組件。隔離臂組件夾緊紙帶左端頭后，抽送帶電機(jī)正轉(zhuǎn)，抽緊紙帶后壓帶尾壓緊紙帶右端頭。整個(gè)紙幣被捆扎固定后，切燙組件向上運(yùn)動(dòng)對(duì)紙帶左端頭和右端頭進(jìn)行燙合。在此同時(shí)打印組件開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，完成在扎緊紙帶上的打印任務(wù)，紙幣的扎把打印整體完成。取走紙幣后，夾紙組件翻轉(zhuǎn)切斷的紙帶頭，抽送帶電機(jī)反轉(zhuǎn)，形成帶圈，為下個(gè)工作做好準(zhǔn)備。
凸輪軸組件：電機(jī)帶動(dòng)凸輪軸上各個(gè)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，擺桿將運(yùn)動(dòng)傳遞到各個(gè)組件。
隔離臂組件：完成夾緊帶頭和隔離捆扎物。
送帶組件：通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，完成送帶和抽帶動(dòng)作。
壓帶尾組件：完成帶子的夾緊，保證順利切斷帶子。
左壓帶組件：完成帶子的夾緊和松開(kāi)，保證順利切斷帶子和進(jìn)退帶通暢。
打印組件：電機(jī)帶動(dòng)同步帶實(shí)現(xiàn)噴墨裝置的左右移動(dòng)和前后移動(dòng)
切燙組件：完成帶子的切斷、燙合動(dòng)作。
夾紙組件：完成帶子的夾緊和翻轉(zhuǎn)動(dòng)作。
1.3 即時(shí)登錄的管控方法
本設(shè)備還包含了一種打印機(jī)扎把即時(shí)登錄的管控方法，該方法基于上述基本結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)紙帶的輸送與抽緊、夾持帶頭與環(huán)繞成型、壓帶尾與燙合和切斷、和即時(shí)信息的同步打印，關(guān)鍵在于：同步操作信息即時(shí)登錄的管控步驟如下：①開(kāi)機(jī)、輸入操作人員操作碼、驗(yàn)證后將只讀存儲(chǔ)器模塊與檔案存儲(chǔ)模塊通向CPU數(shù)據(jù)總線(xiàn)的第一和第二可控電子開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，②將開(kāi)機(jī)后的隨機(jī)操作信息，即時(shí)記入暫存器模塊，③接到同步啟動(dòng)指令后，噴墨打印頭管理程序從只讀存儲(chǔ)器模塊讀入CPU內(nèi)存、調(diào)出操作信息、打印在捆扎帶對(duì)應(yīng)位置上，④將打印信息登錄在檔案模塊中、并記錄時(shí)間信息，⑤暫存器模塊清零，⑥等待下一次同步啟動(dòng)指令后重復(fù)執(zhí)行步驟③-⑤。
上述技術(shù)方案，只有經(jīng)過(guò)授權(quán)的操作人員能夠進(jìn)行扎把、打印，且信息為即時(shí)輸入的實(shí)時(shí)信息，避免預(yù)打印造成打印信息與實(shí)時(shí)信息不匹配，有利于信息的追蹤溯源。
2.結(jié)語(yǔ)
本設(shè)備優(yōu)點(diǎn)在于：（1）打印、扎把一體化設(shè)計(jì)，其體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、打印
速度快、不占用額外的節(jié)拍；（2）實(shí)時(shí)打印，有利于扎把紙幣的追蹤溯源；（3）紙幣是固定的，通過(guò)驅(qū)動(dòng)噴墨打印組件，對(duì)操作者要求低，打印效果清晰；（4）噴墨打印組件可以實(shí)現(xiàn)往返雙行打印，增加了打印的信息量。綜上所述打印扎把一體機(jī)具有很強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
參考文獻(xiàn)：
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關(guān)鍵詞：機(jī)械工程；設(shè)計(jì)；虛擬樣機(jī)；技術(shù)分析
隨著經(jīng)濟(jì)和科技的迅猛發(fā)展，企業(yè)在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中要想謀求長(zhǎng)期穩(wěn)定的發(fā)展，就要不斷研發(fā)適應(yīng)市場(chǎng)需求的新產(chǎn)品，并縮短研發(fā)周期、優(yōu)化設(shè)計(jì)性能、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低開(kāi)發(fā)成本。虛擬樣機(jī)技術(shù)相較于傳統(tǒng)的物理樣機(jī)技術(shù)而言，以其卓越的性能受到企業(yè)和研發(fā)者的青睞。以虛擬樣機(jī)取代物理樣機(jī)進(jìn)行新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中的前期設(shè)計(jì)和測(cè)試評(píng)估，可有效縮短開(kāi)發(fā)周期和降低開(kāi)發(fā)成本，同時(shí)能優(yōu)化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)效果，尤其在機(jī)械工程設(shè)計(jì)中發(fā)揮著舉足輕重的作用。
1虛擬樣機(jī)技術(shù)的概念及其特點(diǎn)
虛擬樣機(jī)技術(shù)相對(duì)傳統(tǒng)物理樣機(jī)而言的顯著特點(diǎn)是；虛擬，即通過(guò)計(jì)算機(jī)借助特定的軟件程序幫助工程師建立三維模型，依靠先進(jìn)的仿真模擬系統(tǒng)實(shí)施仿真模擬實(shí)驗(yàn)，對(duì)機(jī)械在實(shí)際運(yùn)行中的情況加以分析和評(píng)估，幫助工程師及時(shí)找出設(shè)計(jì)不足和缺陷，并采取針對(duì)性的措施加以改進(jìn)，提高機(jī)械設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量[1]。簡(jiǎn)單地講，該技術(shù)是在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)上，運(yùn)用CAD等設(shè)計(jì)制圖模型，借助仿真模擬技術(shù)進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)的一種新技術(shù)。該技術(shù)的特點(diǎn)是：在機(jī)械設(shè)計(jì)整個(gè)過(guò)程中借助高科技的設(shè)計(jì)和管理技術(shù)實(shí)施開(kāi)發(fā)、分析和設(shè)計(jì)，極大地縮短了研發(fā)設(shè)計(jì)周期，提高了機(jī)械設(shè)計(jì)的質(zhì)量和效率，同時(shí)也降低了設(shè)計(jì)成本，有助于提高企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
2機(jī)械工程設(shè)計(jì)中虛擬樣機(jī)技術(shù)的應(yīng)用
2.1模型建立
2.1.1三維模型的建立建立三維的實(shí)體模型是運(yùn)用虛擬樣機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)和前提，后續(xù)的仿真實(shí)驗(yàn)都要在這個(gè)基礎(chǔ)上進(jìn)行[2]。建立數(shù)字化的三維模型過(guò)程極其繁雜，除了對(duì)諸如齒輪、扇葉等外形復(fù)雜的零部件進(jìn)行詳細(xì)的細(xì)部設(shè)計(jì)，還要對(duì)各種機(jī)械內(nèi)部的每種部件間的相關(guān)驅(qū)動(dòng)聯(lián)系予以充分考慮，以此為基礎(chǔ)再借助CAD等軟件程序搭建完整的機(jī)械系統(tǒng)的虛擬樣機(jī)。早期的CAD以二維為主，這種方式的設(shè)計(jì)過(guò)程復(fù)雜且不容易操控，在生產(chǎn)中不具有優(yōu)勢(shì)，科技發(fā)展使得當(dāng)前的三維CAD得到了普遍推廣，機(jī)械產(chǎn)品內(nèi)部的每個(gè)部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、質(zhì)心位置和搭接的細(xì)節(jié)都能得到詳盡的設(shè)計(jì)和明確表述，設(shè)計(jì)深度和效率都得到了顯著提高，軟件應(yīng)用更加便捷人性化。
2.1.2添加約束建成數(shù)字三維模型后，為了規(guī)范和限制物體之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，在對(duì)各個(gè)部件進(jìn)行連接時(shí)要添加適當(dāng)?shù)募s束。添加約束時(shí)，要從實(shí)際情況出發(fā)注意所添加約束條件的合理性。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)使用的三維CAD設(shè)計(jì)軟件多配有相關(guān)的動(dòng)力學(xué)插件，通過(guò)這些插件對(duì)約束關(guān)系和裝配關(guān)系加以映射，可實(shí)現(xiàn)對(duì)虛擬裝配和添加約束的過(guò)程相統(tǒng)一。另一種方式是，借助三維CAD軟件進(jìn)行預(yù)裝配，繼而在ADAMS運(yùn)動(dòng)分析軟件中導(dǎo)入已經(jīng)完成的數(shù)據(jù)模型，通過(guò)ADAMS實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品運(yùn)動(dòng)情況的如實(shí)分析[3]。
2.1.3對(duì)模型施加驅(qū)動(dòng)通過(guò)設(shè)置合理的約束在模型的各零部件之間實(shí)現(xiàn)連接，在確定各種機(jī)械運(yùn)用的情況后，對(duì)模型施加驅(qū)動(dòng)力及驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，以使模型能夠按照預(yù)先設(shè)計(jì)好的運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。
2.1.4虛擬樣機(jī)仿真驅(qū)動(dòng)施加完成后，模型已基本建成，已經(jīng)具備仿真模擬的實(shí)驗(yàn)條件。進(jìn)一步，對(duì)產(chǎn)品模型實(shí)施模擬仿真的實(shí)驗(yàn)操作，分析計(jì)算各項(xiàng)物理指標(biāo)，如速度和加速度、作用力和反作用力以及位移等，為后續(xù)有限元的分析做準(zhǔn)備。
2.2有限元分析
有限元的分析方法能對(duì)機(jī)械內(nèi)部各構(gòu)件的強(qiáng)度和運(yùn)動(dòng)特性指標(biāo)等進(jìn)行全面、精準(zhǔn)的分析，其顯著特點(diǎn)是通用性強(qiáng)[4]。另外，有限元的分析方法還能實(shí)現(xiàn)對(duì)諸如邊界條件和結(jié)構(gòu)形狀等力學(xué)問(wèn)題的專(zhuān)業(yè)解答，目前在機(jī)械設(shè)計(jì)中得到了比較廣泛的應(yīng)用。有限元的分析方法運(yùn)算速度和可靠性都比較高，在虛擬樣機(jī)技術(shù)中是不可或缺的設(shè)計(jì)工具。
2.3優(yōu)化設(shè)計(jì)
為提高機(jī)械使用的工作效率，在對(duì)機(jī)械模型進(jìn)行必要的校驗(yàn)后，還要對(duì)其設(shè)計(jì)進(jìn)一步優(yōu)化。目前，國(guó)內(nèi)在對(duì)機(jī)械模型進(jìn)行優(yōu)化時(shí)主要方法包括：在滿(mǎn)足各項(xiàng)機(jī)械設(shè)計(jì)的條件、變量的變化區(qū)間也適宜的基礎(chǔ)上，通過(guò)自動(dòng)選擇系統(tǒng)來(lái)選擇機(jī)械模型設(shè)計(jì)中涉及的變量；在求解目標(biāo)函數(shù)的最大值時(shí)可以通過(guò)分析函數(shù)進(jìn)行計(jì)算；通過(guò)計(jì)算機(jī)計(jì)算系統(tǒng)改變?cè)O(shè)計(jì)參數(shù)的變量范圍并加以求解，并可進(jìn)行多次仿真[5]。特別是在每一次的仿真模擬完成后，要對(duì)模型的參數(shù)變量進(jìn)行多次更改，通過(guò)反復(fù)的模擬實(shí)驗(yàn)，求得待求物理量的最優(yōu)解。
2.4控制、機(jī)械系統(tǒng)聯(lián)合仿真
在機(jī)械開(kāi)發(fā)的傳統(tǒng)模式中，機(jī)械系統(tǒng)和控制系統(tǒng)不管是在設(shè)計(jì)還是測(cè)試上都是相互獨(dú)立的，二者之間并沒(méi)有有效的互動(dòng)，從而導(dǎo)致機(jī)械設(shè)計(jì)的實(shí)際效果并不理想。虛擬樣機(jī)技術(shù)可將機(jī)械系統(tǒng)和控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)一體化控制，將二者進(jìn)行有效融合和統(tǒng)一，切實(shí)解決了傳統(tǒng)的機(jī)械開(kāi)發(fā)中控制效能低下等問(wèn)題。虛擬樣機(jī)技術(shù)中機(jī)械和控制系統(tǒng)的聯(lián)合仿真思路具體如下：借助仿真軟件分析三維模型的力學(xué)及動(dòng)力學(xué)特性，再利用矩陣實(shí)驗(yàn)室等控制軟件加以控制計(jì)算。這種設(shè)計(jì)思路中，控制軟件將控制命令作用于運(yùn)動(dòng)學(xué)的仿真軟件，后者將作用結(jié)果的反饋信息發(fā)送到虛擬的位置傳感器，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)控制系統(tǒng)的有效控制。兩者綜合，機(jī)械系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的聯(lián)合就能順利實(shí)現(xiàn)。
3例證分析
目前，虛擬樣機(jī)技術(shù)應(yīng)用的范圍和領(lǐng)域非常廣，例如船舶加工、武器制造和包裝機(jī)械設(shè)計(jì)及農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)等。下面以其在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用為例加以分析。一方面是仿真技術(shù)和多柔體的系統(tǒng)建模相結(jié)合。由于多柔體系統(tǒng)中的動(dòng)力學(xué)重在研究剛體運(yùn)動(dòng)和彈性變形之間的耦合性，所包含的運(yùn)動(dòng)形式復(fù)雜多樣，動(dòng)力學(xué)方面的計(jì)算難度大，借助虛擬樣機(jī)進(jìn)行仿真研究是當(dāng)下的一個(gè)重點(diǎn)。比如在聯(lián)合收割機(jī)的改良實(shí)驗(yàn)中，比較成熟的是對(duì)收割機(jī)的內(nèi)部各種零件等剛體的建模和仿真技術(shù)，而針對(duì)小麥、水稻和玉米等柔體作物進(jìn)行完整模型的建立以及柔體模型與收割機(jī)內(nèi)部各部件的綜合仿真模擬則是研發(fā)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。另一方面是協(xié)同仿真技術(shù)，即將各個(gè)學(xué)科的模擬仿真工具加以結(jié)合，進(jìn)而構(gòu)建復(fù)雜多樣的模擬仿真系統(tǒng)，在充分發(fā)揮各模擬仿真系統(tǒng)的單獨(dú)作用時(shí)，協(xié)調(diào)不同領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)人員進(jìn)行高效配合，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品研發(fā)的多元化和復(fù)合化。現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)機(jī)械越來(lái)越注重減輕農(nóng)民的操作難度，也越來(lái)越注重多種作用的綜合和集中，農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中所涉及的學(xué)科及領(lǐng)域也越來(lái)越多、越來(lái)越廣，比如，如何把農(nóng)用拖拉機(jī)的控制系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)加以高效綜合的系統(tǒng)模擬仿真一直是技術(shù)研發(fā)的重點(diǎn)。
4結(jié)束語(yǔ)
綜上，虛擬樣機(jī)技術(shù)在長(zhǎng)期的研發(fā)和應(yīng)用過(guò)程中以其設(shè)計(jì)周期短、效率高和產(chǎn)品性能穩(wěn)定等優(yōu)勢(shì)在機(jī)械工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域得到了普遍推廣和普及，但仍需進(jìn)一步完善和改進(jìn)，從而更好地為機(jī)械工程設(shè)計(jì)及其他學(xué)科和領(lǐng)域提供更大的便捷和更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。
參考文獻(xiàn)
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[關(guān)鍵詞]儀表視區(qū)可見(jiàn)性 H 點(diǎn)設(shè)計(jì) 眼橢圓 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù) 2D 人體模型
中圖分類(lèi)號(hào)：TD504 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2014）13-0265-01
一、引言：
汽車(chē)是非常復(fù)雜的產(chǎn)品并需滿(mǎn)足各方面的性能要求，其設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程也由許多不同的工作階段組成，而各工作階段又需要使用多種不同的設(shè)計(jì)驗(yàn)證技術(shù)。只有采用新技術(shù)將整個(gè)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)過(guò)程及其不同的工作方式進(jìn)行全面的集成才能達(dá)到加速和優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的。
數(shù)字化虛擬技術(shù)就是通過(guò)集成各種計(jì)算機(jī)技術(shù)，并充分發(fā)揮其應(yīng)用潛能，使產(chǎn)品開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)能夠可靠地在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)，以數(shù)字化模型方式完成產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證。在汽車(chē)開(kāi)發(fā)中，虛擬技術(shù)有助于決策層及早對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行決策和進(jìn)行跟蹤管理；有助于加強(qiáng)異地的合作，共同解決技術(shù)難題；有助于在制造樣車(chē)前進(jìn)行反復(fù)驗(yàn)證和校核，從而及早發(fā)現(xiàn)和避免設(shè)計(jì)錯(cuò)誤；有助于在產(chǎn)品投產(chǎn)前及早獲取產(chǎn)品信息以進(jìn)行市場(chǎng)調(diào)查。貫穿于產(chǎn)品開(kāi)發(fā)全過(guò)程的數(shù)字化虛擬技術(shù)可使產(chǎn)品特性得到全面系統(tǒng)的優(yōu)化，使開(kāi)發(fā)周期大大縮短，開(kāi)發(fā)費(fèi)用大大減少，提高產(chǎn)品質(zhì)量，最終提高企業(yè)在市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。
儀表的視野設(shè)計(jì)是汽車(chē)內(nèi)飾設(shè)計(jì)的重要組成部分，其設(shè)計(jì)重點(diǎn)在于儀表的布置、儀表盲區(qū)求作及儀表的防眩校核，而儀表盲區(qū)的求作則是重中之重。隸屬于人機(jī)工程領(lǐng)域的儀表盲區(qū)校核在國(guó)外相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)中均有詳細(xì)的論述。
我國(guó)人體工程學(xué)的研究起步較晚，至目前為止，尚沒(méi)有視野盲區(qū)求作的詳細(xì)標(biāo)準(zhǔn)，以往的這部分設(shè)計(jì)，由于沒(méi)有系統(tǒng)的總結(jié)歸納，設(shè)計(jì)人員往往只憑借經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，難免造成儀表視野的不合理性。
在卡車(chē)駕駛室全新內(nèi)飾儀表視野的設(shè)計(jì)中，我們突破了以往的設(shè)計(jì)模式，在消化理解并科學(xué)應(yīng)用SAE相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，對(duì)全新內(nèi)飾儀表的視野進(jìn)行了校核。本文結(jié)合實(shí)際進(jìn)行了詳細(xì)論述。
二、概述
在汽車(chē)設(shè)計(jì)中，駕駛員視野直接影響汽車(chē)的使用和安全等，在進(jìn)行布置設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮視野是否符合法規(guī)要求，是否能夠滿(mǎn)足使用要求。
視野校核必須根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況，所采用的數(shù)據(jù)必須和原車(chē)參數(shù)一致，同時(shí)要結(jié)合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定，下面我們結(jié)合我們一款輕卡（中體車(chē)）的組合儀表視野校核來(lái)探討視野校核的原理和方法。5z
_GU；q中國(guó)機(jī)械論壇
三、組合儀表視野基本要求
在車(chē)身布置圖上，確定了代表駕駛員眼睛分布位置的眼橢圓后，即可作出駕駛員的實(shí)際視野范圍，進(jìn)行駕駛室組合儀表視野的視野校核。
根據(jù)相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)汽車(chē)外后視鏡視野的基本要求如下：
1.駕駛員在行車(chē)過(guò)程中，不必經(jīng)常移動(dòng)身軀或轉(zhuǎn)動(dòng)頭部就能讀識(shí)儀表和顯示裝置，即需要
對(duì)組合儀表進(jìn)行盲區(qū)校核；
2.組合儀表罩能夠避免由前風(fēng)窗反射光線(xiàn)對(duì)人眼產(chǎn)生的干擾，或外界陽(yáng)光入射至車(chē)內(nèi)后經(jīng)組
合儀表面反射后對(duì)人眼產(chǎn)生的干擾，即需要對(duì)組合儀表罩進(jìn)行避光性校核。
四、組合儀表視野校核
在進(jìn)行組合儀表的視野校核之前，我們要結(jié)合實(shí)際車(chē)型進(jìn)行汽車(chē)總布置，首先就要考慮人機(jī)工程。人機(jī)工程設(shè)計(jì)的一般步驟如下：.rK$CXHXx1^
第一個(gè)步驟選定設(shè)計(jì)用的百分位人體，設(shè)計(jì)中一般使用的百分位人體為中國(guó)5%女性、50%男性、95%男性人體尺寸，另外也可以使用其他國(guó)家人體尺寸（如SAE標(biāo)準(zhǔn)SAEJ826）；
第二個(gè)步驟選定H點(diǎn)，設(shè)計(jì)中根據(jù)加速踏板及地板及方向盤(pán)位置選擇合適的人體坐姿可以初步確定H點(diǎn)。通過(guò)不同百分位的人體來(lái)確定前排座椅的前后及上下調(diào)節(jié)尺寸。根據(jù)車(chē)身空間通過(guò)對(duì)選定的人體布置及相關(guān)校核初步確定后排乘客的坐姿及H點(diǎn)。前后排座椅布置時(shí)還應(yīng)對(duì)頭部空間、肩部及肘部空間等方面進(jìn)行校核。
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4.1 引用標(biāo)準(zhǔn)
GB/T 11563-1995 汽車(chē)H點(diǎn)確定程序
GB/T 11559-1989 汽車(chē)室內(nèi)尺寸測(cè)量用三維H點(diǎn)裝置
SAE J1050 （R） Describing and Measuring the Driver’s Field of View 2002
SAE J941 （R）Motor Vehicle Driver’s Eye Locations 2002
4.2 眼橢圓制作
眼橢圓指不同身材的駕駛員根據(jù)自己的意愿將座椅調(diào)整到舒適位置后，以正常的駕駛姿勢(shì)入座后，在不轉(zhuǎn)動(dòng)頭部的前提下，其眼睛位置在車(chē)身坐標(biāo)系中的統(tǒng)計(jì)分布圖形。
經(jīng)過(guò)人體坐姿布置后，相關(guān)數(shù)據(jù)輸入如下：
汽車(chē)實(shí)際H點(diǎn)：三維人體模型按規(guī)定的步驟安放于汽車(chē)座椅中時(shí)，人體模型上左右兩H點(diǎn)標(biāo)記連接線(xiàn)的中點(diǎn)。它表示人體在汽車(chē)上的實(shí)際位置。它是汽車(chē)內(nèi)飾布置人機(jī)工程布置設(shè)計(jì)的基準(zhǔn)點(diǎn)。
R點(diǎn)：座椅調(diào)整至正常駕駛位置范圍的最后、最下時(shí)的胯點(diǎn)。是整車(chē)內(nèi)飾布置設(shè)計(jì)的開(kāi)始。
AHp：踵點(diǎn)，腳跟的著地點(diǎn)。
根據(jù)我們的中體卡車(chē)的實(shí)際數(shù)據(jù)，得出以下參數(shù)：
R點(diǎn)坐標(biāo)：L31=148.4 W20=-469 H70=533.7
座椅靠背角：A40=16° AHP：X=-563.7＼Z=118.2
4.3 校核分析
根據(jù)SAE J1050，做轉(zhuǎn)向盤(pán)邊緣的視野線(xiàn)
4.4 組合儀表盲區(qū)校核
雙眼盲區(qū)：指駕駛員用左右眼同時(shí)觀(guān)察時(shí)，由于方向盤(pán)對(duì)視線(xiàn)的阻擋而形成的雙眼都看不到的區(qū)域，即左右單眼盲區(qū)的公共部分。
結(jié)論：
從上述具體校核可以看出，組合儀表的雙目盲區(qū)均沒(méi)有對(duì)儀表顯示區(qū)構(gòu)成障礙，均滿(mǎn)足法規(guī)要求。
4.5 組合儀表罩避光性校核
組合儀表罩避光性校核主要是測(cè)量出光線(xiàn)可能的入射角的射出角，避免反射線(xiàn)與眼橢圓相交。
一：外部光線(xiàn)校核
二：由夜間儀表發(fā)光面的最下端發(fā)出的光線(xiàn)，經(jīng)前風(fēng)窗內(nèi)表面反射，反射線(xiàn)在眼橢圓的上方，表明儀表板遮光罩能防止夜間儀表的照明燈光映射到前風(fēng)窗內(nèi)表面反射后造成的炫目。
結(jié)論：中體車(chē)組合儀表罩的避光性滿(mǎn)足法規(guī)要求。
五、總結(jié)
通過(guò)校核， 中體車(chē)組合儀表視野能夠滿(mǎn)足相關(guān)法規(guī)的規(guī)定。
[關(guān)鍵詞]實(shí)踐創(chuàng)新;機(jī)械原理;教學(xué)方法
[中圖分類(lèi)號(hào)] G642 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2016）11-0111-03
機(jī)械原理是一門(mén)介紹機(jī)械中常用機(jī)構(gòu)和一般工作條件下常用參數(shù)范圍內(nèi)的通用零部件設(shè)計(jì)的基本知識(shí)、基本理論和基本方法的重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，是機(jī)械類(lèi)及相關(guān)工程類(lèi)專(zhuān)業(yè)的必修課程。在機(jī)械原理這門(mén)課程中，學(xué)生要掌握“三大機(jī)構(gòu)”和“三大分析”。“三大分析”即機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析、機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析和機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)分析的基本知識(shí);“三大機(jī)構(gòu)”即連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)和齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與綜合。機(jī)械原理課程的培養(yǎng)目標(biāo)是使學(xué)生具有創(chuàng)新機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案的設(shè)計(jì)能力，即針對(duì)不同的設(shè)計(jì)任務(wù)，綜合運(yùn)用多學(xué)科的相關(guān)知識(shí)，提出多種機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案，并進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)確定最優(yōu)方案。因此，它又是一門(mén)多學(xué)科、實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科。[1]
一、機(jī)械原理教學(xué)中存在的問(wèn)題
當(dāng)今世界，科技發(fā)展日新月異，技術(shù)快速發(fā)展，而我們的教材一直是經(jīng)典教材，課程的內(nèi)容跟不上科學(xué)研究的發(fā)展，也跟不上技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用，甚至存在有些知識(shí)點(diǎn)是實(shí)際應(yīng)用中多年棄之不用的技術(shù)等問(wèn)題。結(jié)合這幾年授課經(jīng)驗(yàn)，筆者發(fā)現(xiàn)，機(jī)械原理教學(xué)中存在如下幾點(diǎn)不足：
第一，缺少實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，缺少學(xué)生創(chuàng)造性思維能力和實(shí)際設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)。
第二，重理論知識(shí)系統(tǒng)性而輕工程應(yīng)用背景的介紹。如連桿機(jī)構(gòu)中轉(zhuǎn)動(dòng)副（鉸鏈），學(xué)生從書(shū)本上見(jiàn)到的只是桿是直線(xiàn)和鉸鏈?zhǔn)菆A組成的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，對(duì)于現(xiàn)實(shí)生活的機(jī)械產(chǎn)品難有較好的感性認(rèn)識(shí)。特別是在大四做畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，構(gòu)件與構(gòu)件之間的實(shí)際的鉸鏈的裝配關(guān)系容易出錯(cuò)。
第三，缺少對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)新技術(shù)、新發(fā)展和新成果介紹，以及機(jī)構(gòu)解析法設(shè)計(jì)的內(nèi)容。
第四，與其他課程聯(lián)系少，往往是就機(jī)構(gòu)分析而機(jī)構(gòu)分析，可通過(guò)設(shè)立綜合性強(qiáng)的課題，將機(jī)械原理與工程力學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)結(jié)合進(jìn)行綜合性設(shè)計(jì)，或結(jié)合設(shè)計(jì)比賽進(jìn)行串接。
第五，在實(shí)踐環(huán)節(jié)，每年都做同一個(gè)題目“減速器的課程設(shè)計(jì)”，只是每個(gè)學(xué)生的數(shù)據(jù)不同而已，沒(méi)有體現(xiàn)“以學(xué)生為中心”的教育理念，使得該環(huán)節(jié)程序化，制約了學(xué)生的創(chuàng)新能力。
以上問(wèn)題的存在，使得本來(lái)是創(chuàng)新性強(qiáng)、思維發(fā)散靈活、創(chuàng)作激情澎湃的機(jī)械原理教學(xué)，有可能變成理論實(shí)際脫節(jié)、教學(xué)過(guò)程枯燥、學(xué)習(xí)目標(biāo)盲目、學(xué)習(xí)激情減退、教學(xué)質(zhì)量下降的灌輸式教學(xué)。[1]
二、要善于提出問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考
在教學(xué)過(guò)程中，需要將學(xué)生的地位至于教學(xué)的核心。讓學(xué)生參與到教學(xué)活動(dòng)里，在進(jìn)行教學(xué)之前可以設(shè)置多重問(wèn)題，讓學(xué)生在問(wèn)題的引導(dǎo)下層層深入，自主進(jìn)行深入學(xué)習(xí)，提高學(xué)習(xí)的興趣和效率。
機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算是機(jī)械原理教學(xué)中的重點(diǎn)內(nèi)容之一，教師要做到深入淺出地講授構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副產(chǎn)生約束作用，由此自然給出平面機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算公式。不僅加入了理論知識(shí)，還使用一些簡(jiǎn)短視頻和動(dòng)態(tài)圖，讓學(xué)生了解各個(gè)運(yùn)動(dòng)副之間的關(guān)系，便于理解和識(shí)別復(fù)合鉸鏈、虛約束等特殊情況。增加一些趣味性和實(shí)際生活中常見(jiàn)并且熟悉的機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析，或者對(duì)看起來(lái)復(fù)雜的機(jī)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)化。引領(lǐng)學(xué)生在計(jì)算自由度的時(shí)候建立對(duì)機(jī)械原理的最初理解以及興趣。鼓勵(lì)學(xué)生將學(xué)到的機(jī)構(gòu)進(jìn)行應(yīng)用。建立簡(jiǎn)化機(jī)構(gòu)和對(duì)機(jī)構(gòu)原動(dòng)件到從動(dòng)件進(jìn)行順序分析的解題思路。提出機(jī)構(gòu)，讓學(xué)生自由分析和進(jìn)行計(jì)算，再進(jìn)行講解。培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力。
齒輪機(jī)構(gòu)在各種機(jī)器中應(yīng)用廣泛，在講授這部分知識(shí)時(shí)，利用在實(shí)驗(yàn)室不同類(lèi)型齒輪機(jī)構(gòu)的模型和視頻、聯(lián)系實(shí)際進(jìn)行理論知識(shí)的講解，可以加強(qiáng)學(xué)生知識(shí)的理解。首先要建立對(duì)一般齒輪類(lèi)型的認(rèn)知。了解齒輪傳動(dòng)在實(shí)際應(yīng)用中的重要性，再提取最普通的直齒圓柱齒輪進(jìn)行分析。可以讓學(xué)生自己探索分度圓，齒根圓，模數(shù)等的意義。通過(guò)對(duì)齒廓的研究了解漸開(kāi)線(xiàn)各個(gè)參數(shù)的意義，了解為什么漸開(kāi)線(xiàn)是最常用的齒廓，從而了解漸開(kāi)線(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)。再通過(guò)實(shí)際嚙合狀態(tài)，提出嚙合相關(guān)的問(wèn)題，包括嚙合規(guī)律、傳動(dòng)比、重合度等疑問(wèn)。在研究斜齒輪、蝸輪蝸桿傳動(dòng)時(shí)，讓學(xué)生類(lèi)比齒輪的公式，進(jìn)行公式的推斷，從而了解其與漸開(kāi)線(xiàn)直齒圓柱齒輪的異同。通過(guò)讓學(xué)生研究對(duì)不同齒輪加工方法的異同，了解齒輪的加工過(guò)程。按照從實(shí)際到理論，從設(shè)計(jì)到制造的順序，提出不同階段的問(wèn)題，引領(lǐng)學(xué)生建立系統(tǒng)的齒輪方面的知識(shí)。了解不同階段不同的公式以及公式的來(lái)源。[2]
三、注重實(shí)踐創(chuàng)新
我校教師帶領(lǐng)學(xué)生連續(xù)參加第四、五、六、七屆全國(guó)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽（慧魚(yú)組）。2014年我校學(xué)子一舉斬獲一等獎(jiǎng)，不僅取得了我校在此項(xiàng)賽事中的最好成績(jī)，還實(shí)現(xiàn)了我校在該賽事一等獎(jiǎng)獎(jiǎng)項(xiàng)的零的突破，為學(xué)校贏得了榮譽(yù)。還帶領(lǐng)學(xué)生參加了江蘇省第五屆機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽暨第六屆全國(guó)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽獲省二等獎(jiǎng)，不僅要求學(xué)生設(shè)計(jì)出作品，并且要做出實(shí)物，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)模擬。據(jù)悉，全省獨(dú)立學(xué)院獲得的最高獎(jiǎng)項(xiàng)為二等獎(jiǎng)，且只有三項(xiàng)，我校即占其中之一。今年我們爭(zhēng)取再接再厲取得好名次。
第七屆（2016年）全國(guó)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽的主題為“服務(wù)社會(huì)――高效、便利、個(gè)性化”;內(nèi)容為“錢(qián)幣的分類(lèi)、清點(diǎn)、整理機(jī)械裝置;不同材質(zhì)、形狀和尺寸商品的包裝機(jī)械裝置;商品載運(yùn)及助力機(jī)械裝置”。我們選擇關(guān)于錢(qián)幣的分類(lèi)、清點(diǎn)、整理機(jī)械裝置的設(shè)計(jì)。
在當(dāng)今的社會(huì)生活中，人們?cè)桨l(fā)注重綠色出行，因此公交車(chē)出行越來(lái)越成為人們優(yōu)先選擇的公共交通設(shè)備。然而，現(xiàn)如今公交車(chē)上錢(qián)幣分類(lèi)主要依靠人工或者簡(jiǎn)易的投幣裝置，這樣的方式成本高并且效率低下。這都預(yù)示著新型的多功能投幣機(jī)械將會(huì)被人們廣泛使用，其需求量將會(huì)越來(lái)越大。作品一設(shè)計(jì)的是新型公交車(chē)投幣箱。利用簡(jiǎn)單的滑道及杠桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行紙幣及硬幣的分離，再以簡(jiǎn)單的滑道機(jī)置對(duì)不同面值的硬幣進(jìn)行分類(lèi)，如圖1所示。由兩個(gè)滑道構(gòu)成主要結(jié)構(gòu)，上面一個(gè)滑道兩點(diǎn)固定，主要是給硬幣和紙幣一個(gè)下落的初速度，下面的滑道是一個(gè)杠桿結(jié)構(gòu)，硬幣的質(zhì)量完全可以壓下杠桿落入硬幣箱，人們把硬幣從投幣口投入，經(jīng)過(guò)一系列物理反應(yīng)，達(dá)到分離的目的。此結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不需要能源輸入，只需要小小的改動(dòng)就能更便利。主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)：1.沒(méi)有科幻元素，處處體現(xiàn)實(shí)用化。簡(jiǎn)單的機(jī)械結(jié)構(gòu)容易制造，并且出現(xiàn)故障容易修理。2.無(wú)須通電和供能，因此投幣機(jī)十分安全并且節(jié)能、受到的使用限制也會(huì)大大縮小。3.設(shè)計(jì)制造成本低，可批量生產(chǎn)，便于推廣。此設(shè)計(jì)不僅功能齊全、可靠性高，并且機(jī)械裝置簡(jiǎn)單，大大降低了公交公司的生產(chǎn)成本，價(jià)格的低廉也將會(huì)贏得廣泛的客戶(hù)群。由于成本低，可以批量生產(chǎn)，具有廣泛的市場(chǎng)性和實(shí)用性。
作品二是根據(jù)公交車(chē)上的投幣特點(diǎn)（需要人們一個(gè)一個(gè)投）設(shè)計(jì)了該產(chǎn)品，如圖2所示。我們根據(jù)硬幣的直徑不同，給它們?cè)谲壍郎习才帕瞬煌某鰩趴冢沟貌煌骖~的硬幣進(jìn)入不同的空間內(nèi)。由于目前我國(guó)新版人民幣有三種圓形硬幣，其直徑依次為：一元硬幣25mm、5角硬幣22.5mm、1角硬幣20.5mm。所以我們將第一個(gè)出口處的擋板與軌道的間距設(shè)置為21mm（先將一角錢(qián)分出），將第二個(gè)出口處的間距設(shè)置為23mm（再將五角錢(qián)分離），最后的出口的間距設(shè)置為26mm。這樣，不同的硬幣就會(huì)不同的出口處落出，原理如圖3所示。我們?cè)诿恳粋€(gè)出幣口搭建了一個(gè)容器，使它的開(kāi)口直徑不超過(guò)它所盛裝的硬幣的直徑（裝一元的容器直徑為40mm，五角的為40mm，一角的為30mm）的兩倍;我們又測(cè)量出每一種硬幣的厚度（一元為1.85mm，五角為1.65mm，一角為1.67mm），然后根據(jù)計(jì)算，在容器外表面標(biāo)出刻度（不同的高度對(duì)應(yīng)不同的數(shù)量，如：在一元容器外，每隔18.5mm，畫(huà)一刻度線(xiàn)，標(biāo)出數(shù)字十;在五角容器外，每隔16.5mm，畫(huà)一刻度線(xiàn)，標(biāo)出數(shù)字十;在一角容器外，每隔16.7mm，畫(huà)一刻度線(xiàn)，標(biāo)出數(shù)字十）。主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)： 1.可進(jìn)行硬幣的分類(lèi)。2.可計(jì)數(shù)根據(jù)測(cè)量硬幣堆積的厚度，從而計(jì)算出硬幣的數(shù)量。3.將軌道分段銜接。4.原理簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。5.系統(tǒng)還具備升級(jí)和擴(kuò)展的潛能。本作品結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可后續(xù)添加其他功能，較好地滿(mǎn)足了硬幣發(fā)展的需求。
作品制作歷時(shí)四個(gè)月，經(jīng)過(guò)多次改造。從剛開(kāi)始產(chǎn)品設(shè)計(jì)的構(gòu)思到最后整個(gè)作品的制作完成都充分發(fā)揮了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，培養(yǎng)了學(xué)生綜合設(shè)計(jì)能力與團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，提高了學(xué)生針對(duì)實(shí)際需求進(jìn)行機(jī)械創(chuàng)新、設(shè)計(jì)、制作的實(shí)踐能力。[3]
四、總結(jié)
通過(guò)這次研究課題的實(shí)踐，不僅讓學(xué)生學(xué)到了許多了專(zhuān)業(yè)知識(shí)，而且培養(yǎng)了其解決問(wèn)題的能力。其次，團(tuán)隊(duì)管理也是很重要的，一個(gè)團(tuán)隊(duì)核心就是通過(guò)合作去開(kāi)展工作，這樣才能發(fā)揮最大的效益。合作就需要良好的管理，對(duì)于不同的問(wèn)題需要設(shè)立討論小組，對(duì)問(wèn)題進(jìn)行研究，集眾人之力去解決問(wèn)題。最后筆者認(rèn)為，本次研究關(guān)鍵就是不斷反思問(wèn)題，從反思中取得突破。研究是個(gè)連續(xù)的過(guò)程，在每個(gè)階段發(fā)現(xiàn)問(wèn)題才能確定接下來(lái)工作的方向，這樣不斷進(jìn)行反思總結(jié)，才能取得突破，取得最后的勝利。
[ 參 考 文 獻(xiàn) ]
[1] 孫亮波.在機(jī)械原理教學(xué)中引入機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)項(xiàng)目的研究與實(shí)踐[J].機(jī)械，2010（12）：21-23，33.
[2] 殷勇輝，高志，章蘭珠.提高機(jī)械原理課程教學(xué)質(zhì)量的思考與實(shí)踐[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2014（6）：57-59.
