时间：2022-06-09 22:04:44
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇机械优化设计论文，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
作者简介：王林军（1982-），男，湖北黄冈人，三峡大学机械与材料学院，讲师；吴海华（1970-），男，湖北黄冈人，三峡大学机械与材料学院，教授。（湖北 宜昌 443002）
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）04-0104-01
双语教学不仅在美国、加拿大、卢森堡、新西兰等双语国家或多语国家获得了成功，而且在俄罗斯、日本、澳大利亚、保加利亚、匈牙利等单语国家实施也获得了良好的效果。反思国内的双语教学情况，虽然英语教师非常努力地教，学生也非常认真地学，但所取得的效果十分不理想。[1-2]国内一些211和985重点院校（如浙江大学、北京大学等）的双语教学工作开展顺利，已在双语教学教材、师资队伍建设以及教学内容和教学方法方面取得许多研究成果。但地方本科院校的机械工程类双语教学工作进展十分缓慢，尤其是针对本科生开设的“机械优化设计”双语教学在教学内容与体系、英语教学环境、教学队伍建设、考核方式等方面严重不足，其主要原因是学生英语基础差、自学能力较弱，“机械优化设计”双语教学师资也相对薄弱。[3]上述差异决定了地方本科院校难以照搬重点院校的机械工程类双语教学模式，因此探索一条适合于地方本科院校的“机械优化设计”双语教学模式极为重要。
一、“机械优化设计”双语课程现状
“机械优化设计”是一门把机械设计与优化设计理论及方法相结合、实践性很强的课程，而双语教学主要是指教师采用英语或第二语言进行课堂教学。但如何有系统有组织地开展符合三峡大学（以下简称“我校”）特点的“机械优化设计”双语教学，如何处理教材的问题、如何在学时数原本紧张的前提下开展双语教学、双语教学方法和教学手段该如何改进、如何建立双语教学考核体系、如何提高学生的学习兴趣等等，这些都是在开展“机械优化设计”双语教学时所需要研究的问题。虽然目前不少地方本科院校已经开设了机械优化设计双语课程教学，但大学生英语水平良莠不齐，不少教师的英语水平同样还没有达到能真正像汉语一样熟练地运用英语教学的地步，这使得双语教学在“机械优化设计”课程中的研究与实践中碰到以下问题：[4-6]
1.双语教学效果差
目前国内英语教育主要以应试为目标，大学生的英语听说能力普遍较弱。“机械优化设计”双语教学中涉及许多专业词汇和复杂的句型，如果采用比较单一的授课方式，学生既无兴趣，又感到难以接受，无法准确理解该课程专业知识。
2.教学内容单一
我校该课程双语教学的对象是机械制造及其自动化专业三年级学生，他们虽然已具备一定的数理基础，但许多同学依然对机械优化设计过程和内容无法真正理解，甚至产生厌学情绪。这就要求双语教师在进行教学内容的设计时应更加丰富多彩。
3.教学方法问题
在进行“机械优化设计”双语教学时，若还是采用传统的满堂灌教学模式，课程本身的难度和英语的听力障碍将会导致教学效果不理想。而国际上知名大学多数采取的是引导式、启发式、互动式相结合的教学方法，后者更为有效，与“机械优化设计”双语课程教学相适应。
二、双语教学方法的改革与实践
依据机械工程类专业的特殊性，应从以下几方面进行改革和实践：
1.科学合理选择教学内容
考虑到我校机械制造及其自动化专业本科教学培养方案的特点及人才培养需要，对“机械优化设计”双语教学课程内容进行科学设计，主要包括以下教学内容：绪论（介绍机械优化设计的基本概念与发展趋势）；优化设计方法的数学基础（介绍矩阵运算和微积分的基础知识，凸集、凸函数与凸规划的基本理论）；常用的优化设计方法（介绍一维搜索方法、基于导数的优化方法和非导数优化方法等，包括智能优化方法）；约束优化问题的处理；多目标优化方法和优化设计结果的灵敏度分析技术；MATLAB在机械优化设计实例中的应用。这要求学生一方面掌握优化设计基础理论，另一方面应学会运用大型通用优化设计工具软件解决实际工程问题，真正做到学以致用。此外，在双语教学过程中，应安排大学生讲述自己完成机械优化设计过程，以提高大学生英语表达能力，并达到相互启发的作用。
2.努力营造英文教学环境，提高学生英语水平
作为教师，应认真备好每一堂课，板书、考试和作业批改中都要使用英语，采取全英语对学生进行提问，要求学生用英语回答，这样有助于锻炼学生的专业口语能力。同时，教师在给学生布置作业时，最好也是英语的，严格要求学生用英语完成，这样有助于锻炼学生的专业写作能力，为将来可能地进一步深造学习奠定了坚实的论文撰写基础。实际上，教师在双语教学活动中，除了布置一些该课程的课后英语作业外，还应当引导学生查找和阅读与该课程相关的专业英语读物，比如英文论文等，这样有助于增强学生的专业英语使用能力，而且还能培养该专业大三学生用英语思考的良好习惯，为将来的进一步学习和深造打下一定的基础。
3.努力加强我校双语师资队伍建设
为了提高教师的英语水平，每年安排教师参加由我校国际交流学院主办的暑期雅思培训班，取得雅思6.0分及以上成绩的教师才能担任双语教学课程。为了促进教师英文水平的稳步提高，以提升本校教师科研业务水平，学校定期派中青年教师出国交流学习，这势必将会对双语教学和师资队伍建设有一个很大的促进和提升作用。
4.充分利用本校网络教学平台
三峡大学求索学堂为全校提供网络教学服务，网络教学平台包括公共教学平台、多媒体课件制作系统、网络实时交互答疑系统。网络公共教学平台包括学生工作区、教师工作区、管理工作区三大部分，主要功能模块有公告栏、答疑、讨论区、在线自测、在线作业、下载区、资源等。多媒体课件制作系统提供辅助教师教学的多媒体课件制作平台；网络实时交互答疑系统是一个可以在网上传递五种不同模式的电子教学、实时协作和通信的平台，提供网络教学中的教学双边多媒体交互环境。充分利用本校求索学堂，可以促使教师和学生的沟通，同时还可以培养学生的知识获取能力和自主学习能力。
5.对本校传统的考核方式进行科学合理的改革
“机械优化设计”课程是机械设计制造及其自动化专业非常重要的一门专业基础课，属于专业必修课程，该课程考核方式过去经常是采取闭卷形式。这种考核方式有很大的不足，例如学生死记硬背优化公式，而忽略了利用该课程核心内容优化设计方法理论从工程上解决实际问题的能力，从而不能体现本校人才培养的要求。针对以上这些弊端，对该门课程的传统考核方式进行了改革，主要分为以下三个部分：闭卷考试成绩（占40%）：主要是考查学生对优化理论方法的理解和掌握程度；上机实验考试成绩（占40%）：重点考核学生运用计算机对优化方法的编程和实现能力；平时成绩（占20%）：主要是考核学生平时表现和出勤情况。
该课程考核方式的改革，势必将会促使学生更好地理解和掌握该课程的重难点内容，也会提高学生利用计算机编写优化程序解决工程实际问题的能力，同时将会提高机械工程类本科生的综合素质和能力，这也非常符合本校这种“高素质、强能力、应用型”的人才培养目标。
三、结论
双语教学不但能够提高学生的学习兴趣，而且还可以提高教师和学生的双语应用能力，对复合型人才的培养具有非常重要的意义。同时，在进行双语教学的过程中，要根据本校教师的英文水平和学生的认知和接受程度，精心准备和设计教学手段，科学合理安排教学内容，科学而有效地使用评价方法，这样不仅有助于学生及时了解和掌握本专业的前沿动态，还可以培养其直接阅读经典、前沿外文资料的能力。本文在对“机械优化设计”课程双语教学进行了多轮教学实践的基础上，对该课程双语教学的背景、教学内容与体系、英语教学环境、师资队伍建设、考核方式等问题进行了总结和改革，以期望对二本院校机械工程类“机械优化设计”课程双语教学与改革有一定的促进作用。
参考文献：
[1]廖迎春，樊后保，黄荣珍，等.本科院校双语教学改革的思考及建议[J].科技信息，2010，（19）.
[2]张素芳.对高校双语教学若干问题的探讨[J].中国电力教育，
2007，（1）.
[3]刘卓夫，罗中明，李永波.双语教学改革存在的问题与思考[J].黑龙江教育学院学报，2010，29（2）：62-64.
[4]孙靖民.机械优化设计[M].北京：机械工业出版社，2007.
关键词：MATLAB 行星减速器 优化设计
Abstract: this paper researched optimum tool of MATLAB. The paper solves optimum design for planet speed reducer of construction machinery. Through a practical example, it is concluded that using MATLAB can availably solve optimum design for planet speed reducer.
Key word: MATLAB, planet speed reducer,optimum design
中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
工程机械是一种运行缓慢，体积大，承受的载荷也大的设备。它的行走驱动系统有两种方案：一为高速方案，即用高速液压马达和齿轮减速器组合驱动；二是低速方案，即采用低速大扭矩液压马达驱动。后者可省去减速装置，使机构大为简化，但由于低速大扭矩液压马达的成本较高，维修困难，所以一般的工程机械都采用前者。又因行星减速器相对于其它类型的齿轮减速器具有较大减速比，所以工程机械的行驶系统驱动中多采用行星减速器实现减速增扭的目的。
1、MATLAB语言及优化设计简介
MATLAB语言是由美国Mathworks公司开发的集科学计算、数据可视化和程序设计为一体的工程应用软件，现已成为工程学科计算机辅助分析、设计、仿真以至教学等不可缺少的基础软件，它由MATLAB主包、Simulink组件以及功能各异的工具箱组成。MATLAB优化工具箱的应用包括：线性规划和二次规划，求函数的最大值和最小值，多目标优化，约束优化，离散动态规划等，其简洁的表达式、多种优化算法的任意选择、对算法参数的自由设置，可使用户方便地使用优化方法。[1]
通常多目标优化问题在求解时应作适当的处理，一种方法是将多目标优化问题重新构成一个新的函数，即评价函数，从而将多目标优化问题转变为求评价函数的单目标优化问题，如线性加权和法，理想点法，目标达到法等。另一种是将多目标优化转化为一系列单目标优化问题来求解，如分层序列法等。MATLAB优化工具箱采用改进的目标达到法使目标达到问题变为最大最小问题来获取合适的目标函数值。
该论文中，行星减速器的设计就采用将多目标的优化问题转化为单目标，多约束条件的优化问题。
2、行星减速器模型的建立
工程机械使用行星减速器的设计是一项较复杂的工作，一般采用经验设计。经验设计不仅对于一个新的企业很难进行设计，而且往往找到的不是最优方案。
2.1确定优化设计的目标函数
工程机械的体积较大，对其灵活运行带来一定的影响，因此对行星减速器进行最优化设计时，取行星减速器最小重量为优化目标，不但可以减小行星减速器的重量，而且可以改善工程机械的灵活机动性、节约材料和降低成本。
行星减速器由太阳轮、行星轮、行星架和齿圈构成。由于太阳轮和全部行星轮的重量之和能影响和决定齿圈和整个机构的重量，由于太阳轮和全部行星轮的重量与它们的体积成正比，因此可选择太阳轮和全部行星轮的体积为最优化设计的目标函数。
…………………（1）
式中： 为太阳轮的体积； 为行星轮的体积； 为行星轮的个数； 为太阳轮或行星轮模数； 为太阳轮或行星轮齿宽； 为太阳轮齿数； 为行星轮齿数。
2.2约束条件：
（1）传动比条件[2]：
…………………（2）
式中： 为齿圈的齿数。
（2）为了使内外啮合齿轮副强度接近相等，并提高外啮合承载能力，应限制齿轮内外啮合角在给定的范围内，即：
…………………（3）
…………………（4）
式中： 、 为太阳轮和行星论、行星轮和齿圈的啮合角。
（3）齿轮不发生根切的最少齿数为17，但太阳轮的齿数常小于规定的标准齿轮不根切最小齿数17，为保证不根切，太阳轮变位系数应满足以下条件：
…………………（5）
式中： 太阳轮的最小变位系数
（4）各齿轮应满足强度要求，即齿轮的齿面接触强度和弯曲强度的安全系数均大于给定值，亦即
…………………（6）
…………………（7）
式中： 、 ——给定的齿轮接触强度、弯曲强度安全系数；
、 ——各齿轮的接触强度、弯曲强度的安全系数。
（5）为了保证传动连续和平稳性，齿轮的重合度必须大于规定值，即
…………………（8）
…………………（9）
式中： 、 ——分别为太阳轮和行星轮、内齿圈与行星轮的重合度
（6）行星轮根圆直径 不宜过小，以保证在行星轮内孔能安装上符合寿命要求的滚动轴承，即
…………………（10）
式中： ——滚动轴承外径 ;
m——齿轮的模数
（7）模数约束
…………………（11）
（8）齿宽约束
…………………（12）
（9）行星轮个数约束
…………………（13）
（10）变位系数的约束[3]
…………………（14）
…………………（15）
…………………（16）
式中： 、 、 分别为太阳轮、行星轮和齿圈的变位系数
通过以上分析，知以上建立的模型是一个具有7个设计变量，15个约束条件的单目标优化设计。
3、应用举例：
某工程机械的轮边减速器采用行星减速器，其具体要求为：转速： ；功率： ；寿命：10a；工况：中等冲击；日工作时间：14h；年工作天数300天；传动比： ； ；精度：6级；太阳轮：材料为20CrMnTi，热处理为渗氮渗碳；行星轮：材料为20CrMnTi，热处理为渗碳淬碳；内齿轮为40Cr，热处理为调质[4]。
经使用MATLAB程序优化设计后行星减速器的主要参数和采用常规设计的主要参数的比较，如表1。
表1使用MATLAB优化设计和常规设计的参数比较
4、结论
（1）利用MATLAB优化设计的行星减速器的体积比常规设计的少了12%。
（2）建立目标函数时只考虑太阳轮和行星轮的体积，对内齿圈和行星架的体积没有考虑，这样可以减小计算量和提高计算速度。但是也存在着相应的问题，目标函数中没有将齿圈的强度考虑在内，会对设计的结果产生一定的影响。
参考文献
[1]薛定宇，陈阳泉.基于matlab/simulink的系统仿真技术与应用[M].北京：清华大学出版社，2002
[2]徐灏.机械设计手册.[M]北京:机械工业出版社
[3]王永乐.机械优化设计基础.[M]哈尔滨:黑龙江科学技术出版社
关键词：种分槽，IMIG桨叶，优化设计
1前言
拜耳法生产氧化铝的关键工序之一就是晶种分解，在种分槽内将铝酸钠溶液降温并加入氢氧化铝作为晶种进行搅拌，使其析出氢氧化铝[1]。晶种分解过程对产品的产量、质量以及全厂的技术指标有着重大的影响。毕业论文，种分槽。
2桨叶简介
晶种分解溶液为固液悬浮溶液，需借助搅拌器的作用，使固体颗粒均匀悬浮在液体中，要求悬浮物完全离开罐底并均匀悬浮起来，由于不能破坏晶种，所以搅拌转速不能太大。目前分解槽的搅拌一般采用IMIG型多层搅拌的结构。IMIG桨叶内外浆在搅拌转动时所形成内扬、外压的作用，能让晶种均匀悬浮在液体中且长时间不会沉淀[2]。毕业论文，种分槽。目前国内大部分氧化铝分解槽搅拌都采用IMIG型搅拌。
3 优化改造
桨叶主要由轮毂、内浆和外浆三部分组成。以前采用的轮毂为铸件，由于结构的不对称性经常有铸造缺陷。2006年以来通过对中铝河南分公司九组种分槽现场运行情况的分析和对IMIG桨叶结构的不断分析，得出一套适合该桨叶强度计算的方法。通过该方法分别对内桨叶和外桨叶进行优化设计，节省了材料，并对轮毂的结构进行的全面的改进，不仅缩短了制造工期，也大大节约了生产成本。
4桨叶强度的计算
为了保证搅拌过程能正常地运行，搅拌器必须有足够的强度。搅拌器强度的计算主要是用来确定搅拌器桨叶的厚度。为了简化计算首先对运行情况进行假设
a 外桨叶承担该整层桨叶弯矩
b 设计过程中不考虑加强筋的作用，其造成的截面数据也不予以考虑
c 双桨叶搅拌具有两个完全一样的对称桨叶，其桨叶计算功率可看作均匀分配于两个桨叶上，而作用在桨叶上的液体阻力使桨叶产生弯矩，其最大弯矩出现在内桨叶和轮毂的连接处。
4.1外桨叶筋板厚度的确定[3]
图1为IMIG桨叶的受力简图。
图1：IMIG桨叶的受力图
公式中
在计算该断面弯矩时需要找到桨叶上液体阻力的合力作用点。液体阻力合力的作用点x0大小可由下式计算。毕业论文，种分槽。
公式中
M1即是作用于x01处合力对桨叶根部的弯矩。外桨叶端部处断面的弯矩计算应当是由下式求得。
θ是外浆叶和水平面的夹角
外桨叶的抗弯截面系数
外桨叶断面处的弯曲应力，计算应力值应小于许用应力值。
4.2内桨叶管子壁厚的确定
内桨叶管轴抗弯截面模量
内桨叶所受的最大弯矩
内桨叶断面处的弯曲应力，计算应力值应小于许用应力值。
4.3桨叶强度计算中的安全系数
在上述桨叶的强度计算中，没有涉及到的因素还有不少，如液体的阻力的不均衡性、液体对桨叶的冲击，桨叶后表面所受到的气蚀作用等，这些因素都要影响桨叶的强度，所以单从弯曲应力来计算桨叶厚度可能还不够安全。另外制造过程中出现的缺陷也应加以考虑。为了保证桨叶在操作中的安全，采用安全系数的办法来处理这些问题。毕业论文，种分槽。根据桨叶的材料不同，制造工艺不同，桨叶强度计算的安全系数也不同，碳素钢一般取n=3。毕业论文，种分槽。对于底层桨叶，考虑到底层桨叶对整个搅拌的重要性，以及生产过程一旦出现沉槽现象，因此设计底层桨叶时的弯矩应按照电机功率的50%作为液体阻力合力产生的弯矩。
在一般的产能大于40万吨氧化铝的设备中，种分槽直径为14m。电机功率75KW，搅拌转速4.8r/min.桨叶的直径为8400mm。代入公式求得外桨叶的壁厚为16mm时完全满足强度要求，内桨叶管轴壁厚为20也满足强度要求。这样从原来外桨叶24mm的壁厚，内桨叶管壁厚28mm变为现在的壁厚，一台种分槽节省材料约3000Kg。
5连接桨叶用螺栓的计算
机械搅拌中桨叶和轴的联接大部分都是通过螺栓连接的方式来满足结构、制造、运输、检修维护、安装等方面的要求。通过对IMIG在搅拌过程中流体作用的观察得出桨叶的受力情况，以此来计算螺栓的强度。
将桨叶和轴的连接简化为下面结构，如图2所示：
图2：载荷与螺栓的布置
5.1受力分析
5.2初定螺栓直径
由上述公式计算出来的螺栓直径大于16就满足要求。考虑刚度及疲劳强度选用M24的螺栓连接。而原来桨叶和轴的连接采用的是M36的双头螺柱，一台种分槽用在桨叶连接上的螺栓数量约为60个，所以仅此一项的优化就节约标准件上千元的费用。毕业论文，种分槽。
6.结束语
改造后的IMIG桨叶较改造前重量减轻，节约了设备的成本；结构更加合理、简单化，使加工更容易，减轻了工人的劳动强度，同时缩短了加工时间，提高了生产效率，为公司创造了更大的效益。
参考文献
[1]杨重愚.氧化铝生产工艺学[M].北京：冶金工业出版社，1982.
[2]陈聪.氧化铝生产设备[M].北京：冶金工业出版社，2006.
[3]陈志平,章序文,林兴华等.搅拌与混合设备设计选用手册[M].北京：化学工业出版社，2004.
在高考填报志愿选择专业时，很多考生和家长对机械设计制造及自动化专业就业前景如何的问题很关心。下面是由本站编辑为大家整理的“机械设计制造及自动化专业主要课程有哪些 就业前景如何”。
机械设计制造及自动化专业主要课程有哪些
主要课程：工程力学、机械设计基础、电工与电子技术、微型计算机原理应用、机械工程材料、制造技术基础。主要实践性教学环节：包括军训，金工、电工、电子实习，认识实习，生产实习，社会实践，课程设计，毕业设计(论文)等，一般应安排40周以上。
主要专业实验：现代制造技术综合实验、测试与信息处理实验。
专业选修课：机械动力学、软件工程、网络技术、多媒体技术及应用、数据库原理及应用、机械创新设计、工业机器人基础、机械故障诊断学、文献检索、专业外语、有限元方法、机械优化设计、工艺过程自动化、先进制造技术、特种加工、成组技术与CAPP、智能机械概论、微小机械概论、虚拟样机技术、市场营销学、在线检测与控制、实用控制系统设计、数控机床与编程。
机械设计制造及自动化专业就业前景如何
机械设计制造及其自动化专业的学生们将来可以从事科技研发、运行管理、应用研究、销售等机械制造领域的一些职位。该专业的学生们需要具备机械制造方面的一些基础知识，学会运用专业知识解决实际工作中的一些相关问题。毕业生们可以参加到机械制造以及设计、机械、电气、气压、液压等控制设备的维修维护的一些工作中去，为我们国家的机械工程作出自己的贡献。
机械设计制造及其自动化专业报考的学生中，男生占据了大部分。很多男生喜欢机械，该专业也是比较适合男生报考的，需要具备较强的动手能力。报考机械设计制造及其自动化专业的学生需要有一定的绘图兴趣，这个专业时常需要绘图，要是没有兴趣的话，那将会感到乏味。除了要有一定的兴趣之外，还要有创新的思维以及付出一定的努力，这样才能在将来的工作中做到更好。
（来源：文章屋网 ）
关键词：超大型平头塔机；拉杆；优化设计；安装
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.12.258
1 引言
根据建筑市场及工程机械发展趋势，国内工程机械领军企业重点着力于大型超大型平头塔式起重机研制，进而提高产品竞争力。目前国内开发的大型超大型平头塔式起重机虽然能够满足工作要求，但也存在自重大，稳定性差和安装困难等缺点。
2 平衡臂拉杆仿真模型的建立
平衡臂拉杆端部通过销轴与塔头连接，尾部通过销轴与平衡臂臂架连接，其主要作用是在塔机工作过程中，对塔头和平衡臂臂架进行连接，从而平衡起吊重物时吊重的重量。
塔头结构结构采用方钢焊接主体结构，与平衡臂拉杆连接处设置销轴耳板，从而通过销轴与拉杆连接固定。在受力方向上主要是受水平拉力和Q直压力。
平衡臂臂架主要采用工字钢作为弦杆，利用圆钢把弦杆焊接在一起，从而形成臂架结构。在平衡臂臂架尾部放置有平衡重来平衡掉起重臂及吊重的重量。由于平衡臂臂架端部是和塔头通过销轴进行铰接连接，所以臂架必须要通过拉杆与塔头进行连接，从而保持臂架的水平。
平衡臂拉杆采用圆钢制造，在端部和尾部分别设计有销轴耳板，从而完成和塔头及平衡臂臂架的连接。
通过以上分析，利用Creo软件建立平衡臂拉杆安装系统仿真模型。
3 平衡臂拉杆安装方式的分析
一般情况下，大型塔机平衡臂多为多臂节结构，臂节之间通常通过拉杆进行连接。大型塔机平衡臂结构一般如图1 所示，包括平衡臂臂节以及平衡臂尾节，其中平衡臂臂节的下弦杆与平衡臂尾节相连接，平衡臂臂节的上弦杆与平衡臂尾节之间通过拉杆相连接，拉杆在与平衡臂臂节的上弦杆连接时，需要先借助外部设备（如汽车吊）通过吊耳将拉杆的端部抬高，然后缓慢放下使拉杆的销轴孔与上弦杆的销轴孔对正，才能安装连接销轴，使拉杆与平衡臂臂节的上弦杆连接。
安装连接销轴时，一般采用两种方式对正销轴孔，一是采用外部设备（如汽车吊）拉住拉杆，二是采用人工托举方式举起拉杆。采用第一种方法时，外部设备（如汽车吊）的使用费用较高，会增加成本，采用第二种方法时，人员容易疲劳，会导致安全事故。而且，以上两种方法都不能保证拉杆安装过程中的稳定，导致拉杆容易触碰平衡臂其他结构造成损坏，同时对于大型的塔式起重机来说，拉杆重量更大，销轴孔的对正也更加困难。
4 平衡臂拉杆安装方式的优化设计
本研究旨在设计一种平衡臂拉杆安装辅助机构（如图1所示）方案，以解决现有技术中平衡臂拉杆行安装时安装难度大、成本高、销轴安装困难的问题。
本方案研究设计的平衡臂拉杆安装辅助机构，安装拆卸方便，在平衡臂拉杆安装过程中，将平衡臂拉杆9至于U型槽3中，有效避免拉杆的摆动，防止与其他部件的碰撞损坏，便于安装。
在拉杆销轴1安装过程中，通过液压顶升装置5的托举作用，可以调节拉杆9端部销轴孔2的高度，进而方便拉杆销轴孔2和平衡臂上弦杆销轴孔4的对正，方便拉杆固定销轴1的安装。
本方案不需使用外部设备（如汽车吊）提升拉杆9，减少了安装费用；不需人工托举拉杆9，避免了人员安全事故的发生。
由于拉杆安装辅助机构的运用，避免了对塔机其他部件的损伤，延长了塔机的使用寿命。
5 结论
与现有安装技术相比，优化设计后的安装方案具有以下优点：
（1）安全可靠：本方案采用成熟的液压缸技术，操作简单安全，可靠性高。
（2）节省安装费用，提升工作效率：该方案不需使用外部设备，有效降低安装费用；同时极大的提升了销轴孔的对正速度，大大提升了工作效率。
（3）检修方便：本方案采用成熟的液压技术，检修方便。
参考文献：
[1]起重机设计规范GB/T3811-2008[M].中华人民共和国质量监督检验检疫总局，2009.
【论文摘要】：对变频调速器在实践应用中容量的正确选择、传动系统的优化设计以及外接制动电阻等方面的问题，总结了一些经验。
随着电力技术的迅速发展，交流电机变频调速技术取得了突破性的进步，进入了普及应用阶段。在我国，变频调速器也正越来越广泛地被采用，与此同是地，如何正确地选好、用好已成为广大用户十分突出的问题了。
1.关于容量选择
在变频调速器的说明书中，为了帮助用户选择容量，都有"配用电动机容量"一栏，然而，这一栏的含义却不够确切，常导致变频器的误选。
各种生产机械中，电动机的容量主是根据发热原则来选定的。就是说，在电动机带得动的前提下，只要其温升在允许范围内，短时间的过载是允许的。电动机的过载能力一般定为额定转矩的1.8-2.2倍。电动机的温升，所谓"短时间"至少也在十几分钟以上。而变频调速器的过载能力为：150％，l分钟。这个指标，对电动机来说，只有在起动过程才有意义，在运行过程中，实际上是不允许载。
因此，"配用电动机容量"一栏的准确含义是"配用电动机的实际最大容量"。实际选择变频器时，可按电动机在工作过程中的最大电流来进行选择，对于鼓风机和泵类负载，因属于长期恒定负载，可直接按"配用电动机容量"来选择。
2.传动系统进行优化设计
交流异步电动机经变频调速后，其有效转矩和有效功率的范围。配用变频调速器时，必须根据生产机械的机械特性以及对调速范围的要求等因素，对传动系统进行优级化设计，优化设计的主要内容和大致方法如下：
2.1 确定电动机的最高运行频率
（1）鼓风机和泵类负载，这类负载的阻转矩TL与转速n的平方成正比TL=KTn2，输出功率PL与转速的在次方成正比PL=KPn3，（KT和KP为常数），由此可知，如转速超过额定转速，负载的转矩和功率将分别按平方律和立方律增加，因此，在一般情况下，不允许在额定频率以上运行。
（2）一般情况下，各种机械的强度、振动以及耐磨性能等，都是以电动机转速不超过3000r／min为前提设计的。因此，在没有对机械重新进行设计的情况下，2级电机的最高运行频率不要超过额定频率太多。
（3）当异步电机在额定频率以上运行时，由于电源电压是恒定的，其在调到fx时电磁转矩Tx近乎和频率调节比Kf的平方成反比，即T≈TN/Kf2（而TN为额定频率fN时的转矩）。因此，最高运行频率不宜超过额定频率
（4）异步电机在低频下运行时，为了获得足够的转矩，常需进行转矩补偿。而转矩补偿将使电机的磁路趋于饱和，从而增加附加损失，降低了效率，因此，只要情况许可，应尺可能地提高运行频率的上限。
2.2 确定传动系统的传动比并校核电动机的容量
（1）鼓风机和泵类负载，一般均为直接驱动，不必考虑传动比的问题。
（2）恒转矩负载，首先，根据有效转矩线以及所要求的频率调节范围，确定电机运行的最高频率和最低频率。
假设已经确定的电动机最高运行频率为fmax最低运行频率为fmin与此对应的转矩相对值为tTL，则电动机的额定转矩Tn=TL/qTL（TL负载转矩）。如果原选电机并未留有余量的话，则配用变频调速器后，电动机的容量应扩大1/tTL倍。传动系统的传动比入等于电动机在最高运行频率下的转速nDmax负载所需求的最高转速nLmax之比。
（3）恒功率负载：和恒转矩负载类似，首先根据有效功率线和频率调节范围，求出电动机运行频率的上、下限。
同样，在求出最高和最低运行频率的同时，得到对应的功率相对值tPL，而电动机的额定功率PN≥PL／tPL（PL为负载要求功率）。
在设计恒功率负载时，应注意两点：（1）尽量多利用额定频率以上的部分；（2）当调整范围较大时，尽量采用两档传动比。因为当传动比分成两栏时，频率范围αf与αn转速范围之间的关系为 。可见，在转速范围相同的情况下，频率范围将大为减小，从而可减小电动机的容量。 转贴于
负载的机械特性，因是恒功率负载，故曲线上任一点的横坐标与纵坐标的乘积均相等，且与负载功率成正比，即PL=KPTLnL=KPTLmaxLmin 。全部转速都在额定频率以下调节时的有效转矩线，在这种情况下，所需电动机的容量PN=KPTNnLmax>KPTLmaxLmax=αnPL。这说明，所需电动机的容量比负载功率的On倍还要大，是很不经济的。
⑴当最高运行频率为额定频率的2倍，传动比只有一档时的情形。在这种情况下，所需电机的容量PN=KPTN1/2nLmax 1/2αnPL。可见，所需用容量只要大于负载功率的On/2倍就可以了。
⑵ 当最高运行频率为额定频率的2倍，传动比为两档时的情形。这时，所需电机的容量PN1/2 PL。可见，对于恒功率负载，当αn>4时，这种方案是比较理想的。
3.自配外接制动电阻
各种变频调速器都允许外接制动电阻，加快制动速度，外接电阻。但配套的制动电阻价格昂贵，不易买到，自动配置时，其阻值与功率可如下决定：
直流电路的电压值UP= ×380=53V；制动电流Is一般以不超过电机的额定电流IDN为原则，即Is≤IDN，故制动电阻Rs≥UD/Is。
因Rs内通过电流的时间只有几秒钟，故其功率PR可按工其工作时的（1/10-1/8）选择，即PR=(0.1-0.125)UD2/Rs。
因Rs接入电路时，应注意将变频调速器内部的制动电阻切除，如不能切除，则应适当加大Rs的值，以免出现制动电流过大的情形。
在外接制动电路时，为了避免烧毁变频器内部的放电用大功率晶体管（GTR）有时也可以外接整个制动电器（即包括制动电阻和放电晶体管，这时，GTR应选取其VCEX≥700伏；ICN≥（1.2-1.5）IDN安。
参考文献
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[2] 李纪等，煤矿机电事故分析与预防，北京：煤炭工业出版社，1997
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[关键词]转向系统，FSAE赛车，CATIA
中图分类号：U469.696 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）40-0400-01
FSAE方程式赛车设计应遵循《汽车设计》所提出的要求，但其结构，性能，设计要点又区别于民用汽车的转向系统的，下面以宁远车队2015赛季赛车转向系统为例，从理论数据初值确立，数据优化，三维建模，零件选材和加工工艺四个方面，对FSAE方程式赛车转向系统的设计进行概述。
设计目标：①保证赛车在中高速过弯过程四轮最大限度的围绕同一回转中心运动，减少与地面的滑动摩擦，确保赛车行驶平顺性。②转向各零部件稳定牢靠，确保赛车行驶过程中不发生机械故障。③转向灵敏，操作轻便。④方便进行实车调校，改善赛车的操纵稳定性。
一、理论数据初值确立
此部分数据主要包括：转向梯形的选择与布置，最小转弯半径，角传动比，方向盘最大转角，内外轮最大转角，转向齿条总长（即断开点位置），齿条行程，齿条安装高度，齿条偏距，齿轮基本参数（模数，齿数），横拉杆长度，节臂长度与底角，万向节夹角。
（1）根据转向器在和转向梯形相对于前轴的位置不同，有四种布置方式：转向器位于前轴后方，后置梯形；转向器位于前轴后方，前置梯形；转向器位于前轴前方，后置梯形；转向器位于前轴前放，前置梯形。其中梯形的前置与后置是根据节臂相对于前轴的位置提出的。
（2）最小转弯半径，角传动比，方向盘最大转角为经验选取值。根据襄阳赛道的特点，最小转弯半径一般为4--5m。宁远5号赛车设定最小转弯半径3.8m。角传动比一般为4：1--5：1，通常方向盘最大转角在100到135度之间，对于车手操作较为适宜。转角过小，会导致转向沉重，过大则会影响转向灵敏性，且较大转向角度下车手会出现交叉手现象，这是应当避免的。
（3）内外轮转角。根据理想阿克曼几何可算出理论最大内外轮转角。根据悬架参数可知轴距为1580mm，前轮距1230mm。
（4）转向梯形参数。
赛车基本都采用的断开式转向梯形结构，齿轮齿条为中间输入，两端输出结构。若知道齿条长度p，主销间距k，节臂长m，底角μ1μ2，横拉杆长n，齿条偏距e。则转向梯形可唯一确定。C、D点，即断开点，其位置可根据《汽车设计》中的三心定理初步确定。轮胎转角与齿条行程关系也可由几何关系确定。有宁远5号赛车得出的相关数据如下：齿条长421.6mm，节臂78.5mm，梯形底角85°，横拉杆杆长370mm，偏距74.3mm。需要指出的是，节臂越长，越有利于功能的实现，主要体现在后期的实体化后拉杆与节臂实体对转角的影响。
二、数据优化
结合ADAMS优化进行动态仿真，能得到更为理想的参数。主要可用以下几个方面进行。①稳态回转――整个稳态转的试验过程需要测量的有方向盘转角、汽车行驶轨迹、汽车前进速度、横摆角速度、侧向加速度、纵向加速度和车身侧倾角的时间历程曲线。②方向盘角阶跃――汽车受转向盘输入干扰引起的稳态横摆角速度增益，反应时间等。③蛇形仿真――汽车横摆角速度响应、转向盘转角、车身侧倾角、横摆加速度等指标进行评价。④双轮同向（反向）激振试验――外倾，前束，主销内倾角及横向偏移距，主销后倾角及后倾拖距，侧倾中心高度，转向角，悬架刚度，悬架侧倾角刚度，侧倾转向系数。
三、三维建模
此过程是将各参数实体化的过程，建模过程务必要结合车架，悬架模型，确保符合规则，与其他组件进行模型总装后不能发生静态干涉。并可在模型中模拟车轮动态过程，避免潜在干涉的可能性。主要是横拉杆，轮辋，叉臂，车架之间的干涉。零件的建模应本着耐用，精致，轻量化，便于加工，便于装配的原则，不断寻求更好的设计。
四、零件材料选择与加工工艺
（2）快拆器。这是赛车必不可少的装置，便于车手的快速拆卸方向盘，进出座舱。这一般为购买件，国内外都有很多优秀的产品可选。自行设计的快拆，在内外花键处可选用45钢材质，其他部分采用普通铝或优质铝。
（3）转向柱。转向柱分为两部分，一部分与快拆轴直接相连，因为两者须进行焊接，所以材料多为钢质空心轴，外径根据转向柱轴承设计，内径应在壁厚满足力学要求的情况下设计。另一部分连接万向节或齿轮轴，这一部分在满足抗扭刚度的下宜采用钢管或铝管，可减轻重量。
（4）万向节。万向节的选择至关重要。其质量的好坏直接决定了整个车的转向虚程。由于对精度要求较高，基本采用购买件。FSAE赛车多采用十字轴式万向节，根据连接部分不同可分为滑块连接和滚针轴承连接，从自由间隙上评价滚针轴承连接优于滑块连接，但其承受扭矩相对较小。万向节与转向柱的连接方式，切忌选用简单的过盈配合，可用螺纹与定销结合的方式。如有必要可在两者间加以焊接增强连接强度。
总结
FSAE方程式赛车的转向系统将直接影响赛车的操纵稳定性与平顺性以及安全性。所以从设计到实体的每个环节，都应牢牢守住三个原则：转向牢靠，转向灵敏，转向轻便。同时应着眼整车，与其系统协同配合，能够在实车过程方便调校，最大程度将整车性能发挥到极致。
参考文献
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[6] 王润琪，周永军，尹鹏.汽车前轮定位及回正力矩和转向力矩的计算.湖南科技大学学报（自然科学版），2010.
[7] 廖小亮，孙泽海.基于ADAMS的FSAE赛车转向梯形机构的优化设计. 湖北汽车工业学院学报，2011.
[关键词]顶驱；30及40钻机；优化设计
中图分类号：TG333.7 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）20-0202-01
一、30及40钻机应用顶驱的作用
顶驱可从井架上部空间直接旋转钻杆，沿专用导轨向下送进，完成钻杆旋转钻进，循环钻井液，接立柱，上卸扣和倒划眼等多种钻井操作。使用顶驱钻井时，在起下钻具的同时可循环钻井液、转动钻具，有利于钻井中井下复杂情况和事故的处理，对深井、特殊工艺井的钻井施工非常有利。该系统显著提高了钻井作业的能力和效率，并已成为石油钻井行业的标准产品。
近年来大庆油田采用30及40钻机开发的水平井、大位移井、平台井等特殊工艺井逐年增加，该类井如能使用顶驱，将大大提高钻井效率和处理复杂的能力。
二、在30及40钻机应用顶驱应具备的技术特性
1.安装快捷
对于30及40小井架而言，打每口井的时间约为1个月左右，这样就不能把时间过多的浪费在安装顶驱过程中。传统顶驱采用分段式导轨结构，安装时需要一段一段提起，通过销子人工进行连接，这种连接方式在恶劣工况下难以施工。
采用一体式折叠型导轨，安装时只需将导轨提起，导轨受重力在钢丝绳的作用下自动完成安装，省时省力。
2.尺寸小重量轻
齿轮箱作为整个顶驱几何位置的中心，它决定整个顶驱的径向尺寸，常规齿轮箱的规格为1200×1250。如果顶驱的齿轮箱在保证强度的前提下，材料选用上一级材料，使它的大小缩小到80%左右，缩小后的尺寸为1100×1000，既可以减重又可以增大井架与顶驱之间的间隙。
轴向方面，顶驱装置中的防喷器采用一体式，省去了自动式与手动式连接处的防松装置，从而在长度上减小了1/10。采用小尺寸的管子处理系统，从而确保顶驱可使用常规水龙头吊环。
3.主轴精确定位，便于水平井使用
针对水平井，顶驱采用先进的主轴旋转精确定位技术，可通过人机对话界面，输入主轴旋转的角度，进行精确钻进。
4.防碰高度规范要求
通过查看相关标准，“阻拦绳距天车梁下平面距离依据使用说明书或现场设备要求安装”，见《石油钻机现场安装及检验》。在现场使用过程中，若不使用顶驱，阻拦绳安全距离一般为5-6m。在使用顶驱的情况下，50以上井架（净空高度45m以上）阻拦绳安全距离可以到达5m。40井架（净空高度A型42m，K型43m）阻拦绳安全距离一般为4m。30井架（净空高度伸缩式33m，A型40-40.6m，K型41-42m）阻拦绳安全距离进一步受限，具体如下表所示。通过上述分析，在应用一体式游车的前提下，所有40井架以及30井架中的33m2根一柱的井架和伸缩式井架的防碰高度符合规定要求。
三、方便现场应用的一些优化设计
1.简化管子处理系统，采用防溅保护接头
传统方钻杆防溅阀存在着寿命短、通径小、防溅效果不明显等缺陷，DQ30/40BC-JR型顶驱采用了一种耐冲蚀、通径大、防溅预紧力大、适用于顶驱的保护接头，该保护接头同时具备防止顶驱主机接头段因断裂、松脱等原因发生脱落现象的发生。
2.使用管路串联保养点，简化注油流程，方便现场保养
DQ30/40BC-JR型顶驱的滑车滑轮采用串联结构，滑轮之间联通液路，在注油时，只需注入一次油，便可实现滑轮的整体。
3.设计可与主机对接的维修吊篮及马凳，方便现场维修
DQ30/40BC-JR采用可与主机对接的维修吊篮及马凳，方便现场维修。
参考文献
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一、选题意义:
1、理论意义:(1)学习模具设计的一般方法，了解和掌握常用模具整体设计、零部件的设计过程和计算方法，培养正确的设计思想和分析问题、解决问题的能力，特别是总体设计和计算的能力.
(2)综合运用热锻模课程和其它有关选修课程的理论及生产实践的知识去分析和解决模具设计问题，并使所学专业知识得到进一步巩固和深化.
(3)通过计算和绘图，学会运用标准、规范、手册、图册和查阅有关技术资料等，培养模具设计的基本技能
(4)可以掌握锻造工艺，熟悉各种锻造各种锻造设备，熟悉掌握计算机操作以及了解deform软件的应用，并具有机械设计及制造等综合知识.
2、现实意义:随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，许多新技术，新工艺，新设备，新材料不断涌现，进一步提高锻件的性能指标;同时缩短了生产周期，降低了成本，使之在竞争中处于优势地位.
锻造是一种借助工具或模具在冲击作用下加工金属机械零件或零件毛坯的方法.锻件的最大优势是韧性高、纤维组织合理，件与件之间性能变化小;锻件内部质量与加工历史有关，不会被任何一种金属加工工艺超过.
锻件的优势是由于金属材料通过塑性变形后，消除了内部缺陷，如锻(焊)合空洞，压实疏松，打碎碳化物，非金属夹杂并使之沿变形方向分布，改善或消除成分偏析等，得到了均匀、细小的低倍和高倍组织.而铸造工艺得到的锻件，尽管能获得较准确的尺寸和比锻件更为复杂的形状，但难以消除疏松、空洞、成分偏析、非金属夹杂等缺陷;机械加工方法获得的零件，尺寸精度较高，表面光滑，但金属内部流线往往被切断，容易造成应力腐蚀，承载拉压交变应力的能力较差.
这几年，我国火车不断提速，动车、高铁相继投入运营，这也代表着以后的发展方向，这要求我们必须保证火车导轨的安全可靠行，为保证高速列车运行的平稳性和旅客的舒适性，高速铁路的平顺性是很重要的指标，国外高速铁路采用断面尺寸公差和平直度要求很高的长定尺钢轨并焊接成超长无缝线路.接头作为连接导轨的关键部件起着至关重要的作用.
模具制造技术现代化是模具工业发展的基础，性能良好的锻造设备是提高锻造生产技术水平的基本条件，高精度、高寿命、高效率的锻模模需要高精度高自动化的锻造设备相匹配.为了满足大批量高速生产的需要，目前锻造设备也由单工位、单功能、低速压力机朝着多工位、多功能、高速和数控方向发展，加之机械手乃至机器人的大量使用，使锻造生产效率得到大幅度的提高，各式各样的锻造自动线和高速自动压力机纷纷投入使用.
二、课题关键问题及难点
本课题以锻造工序的数目确定、预成形设计为重点，对比不同形状预制坯的成形过程，给出了合理的制坯工序布排和设计，实现了一火锻造.同时，开发了封闭飞边闭式锻造预锻工序，提高了材料利用率.最后，对锻造过程进行了三维有限元模拟，在40mn热模锻压力机上进行了试验和试生产，模拟和试验结果证明锻造设计符合生产要求.该锻件形状复杂，材料分布非常不均匀，其锻造工序编排和模具设计难度更大.
本课题的难点在于应用三维绘图软件和deform软件对其进行应力应变分析，通过软件规范初设数据并反复进行修改，直到得到最优的设计方案..
三、调研报告(或文献综述)
我国的经济体制发生了根本的变化，由过去的计划经济过度到现在的市场经济.锻压生产虽然生产效率高，节约原材料和机械加工工时;但生产周期较长，成本较高，处于不利的竞争地位.铸造、焊接、机械加工豆加入了竞争.锻造生产要跟上当代科学技术的发展，需不断改进技术，采用新工艺、新技术，进一步提高锻件的性能指标;同时要缩短生产周期，降低成本，使之在竞争中处于优势地位.模具的技术水平明显有了提高，一些国产优质模具的性能已接近国外同类产品的先进水平，但由于我国起步晚，许多模具不得不依赖进口，与发达国家相比差距还非常大.
当代科学技术的发展对锻压技术本身的完善和发展有着重大的影响，这主要表现在一下几个方面:
1. 对机械零件的性能要求更高.现代交通工具如汽车、飞机、机车的速度越来越高，负荷越来越大.出更换强度更高的材料外，研究和开发新的锻造技术.挖掘原有材料的潜力也是一条出路.
2 .模具计算辅助设计、制造与分析(cad/cam/cae)的研究和应用将极大地提高模具制造效率，提高模具质量，使模具设计与制造技术实现一体化.
3. 模具的标准化、商品化、机械化及专业化自动生产.
4. 工艺分析计算的现代化.它将与现代数学、计算机技术联姻，对加工零件进行计算机模拟和有限元分析，达到预测某一工艺方案对零件成形的可能性与成形过程中可能会发生的问题，供设计人员修改和选择.
目前锻造业面临的问题大概可以归纳为一下几个方面:
1.装备水平低，其主要表现是设备老化、精确度低.
2.管理体制亟待理顺，生产厂点过多，力量分散.
3.机械制造厂家封闭式经营生产，是产品缺乏竞争力.
4.科学研究投入少，接受新技术新工艺迟缓，其结果导致搞科研也搞生产，生产厂家的问题无人去解决.
四、参考文献
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【6】锻压手册(设备) 北京:机械工业出版社，XX
【7】锻模设计手册 北京:机械工业出版社，1991
五、研究内容及确定方案各步骤
1、研究内容:
(1)模具整体方案设计，包括零件的工艺分析、设计绘制锻件图、模具类型的确定、确定变形工步及中间坯料尺寸，压力中心计算、压力机选择、计算原坯料尺寸的确定等;
(2)模具整装配图和模具主要零件的设计;
(3)编写设计毕业论文
2、基本设计方案
本零件是属于大型锻件，首先根据相关尺寸确定其锻造工步，通过计算/r以及h/d的相关数值， 基本步骤设计如下:
1、计算毛坯尺寸
2、选择成型设备及其参数
3、用deform模拟软件进行有限元模拟并分析缺陷并加以改进
4、模具工作部分尺寸的计算
5、模具的总体设计
6、下料
7、加热
8、弯曲
9、预锻
10、终锻
11、切边
六、进度安排
第5-6周 毕业实习，撰写实习报告
第7-8周 写出不少于3000字的文献综述;根据参考文献和课题要求，提出自己拟定的可行方案;
第9-10周 写出开题报告，开题;进行总体设计
第11-12周 外文文献翻译，完成详细方案设计
第13-14周 完成结构优化设计
关键词：电子秤、荷重元、ADAMS。
一、电子秤的介绍
1.1 电子秤的概述
利用作用于物体上的重力来测量该物体质量（重量）的计量仪器，称为秤；装有电子装置的秤为电子秤。
电子秤是由精密的感测组件和微电脑电路所组成。秤重物品经由装在机构上的重量传感器，将重力转换为电压或电流的类比讯号，经放大及滤波处理后由A/D处理器转换为数位讯号，数位讯号由中央处理器运算处理，而周边所须要的功能及各种接口电路也和中央处理器连接应用，最后由显示屏幕以数字方式显示，如图1所示。
1.2 电子秤的归类
磅秤依原理分为电子式、机械式、机电结合等等，以下仅就电子式功能分别说明：
（1）电子秤-计数秤：藉由总重除以单重而换算成总数量（计数秤可以藉由取样动作求取单重），节省人力及时间。主要用于：电子、塑料射出、仓库盘点、电镀、金属加工等方面，如图2所示。
（2）电子秤-计重秤：单纯的读取重量值（有的机型更具有简易计数功能），主要用于：家庭、仓储、货运、化工、印刷、仓管、纺织、食品加工、油漆业等方面。
（3）电子秤-计价秤：藉由总重乘以单价而换算成总价，商业交易用，一般商店或市场皆可看到。常用于：中药材、市场、摊贩、超市、食品加工。
（4）电子秤-精密天平：需要精确的秤重，通常感量为小数1位～5位（0.1g-0.01mg），最大秤量不超过60公斤，主要常见于纺织、染整、制药、食品、塑化、理化实验室、珠宝业及精密计数用。
（5）电子秤-吊秤：用悬吊方式秤取重量，一般搭配吊车使用为主，常见使用于金属业、电线电缆、屠宰场等地方。
（6）电子秤-小地磅：大型货品秤重，秤重范围约在500公斤到10吨，主要用于：金属加工、电线电缆、化工、货运等场所。
二、分析
2.1荷重元自由振动分析
三、计算机仿真分析
3.1ADAMS简介
计算机辅助设计与制造已经是在现代化产业中的主流趋势，在设计的初期可快速变更修改其设计的产品，以减少设计者的时间与负担，更可以利用虚拟分析的方式来评估其成品所生产出来的结果，藉此达到优化的产品之设计。在本论文中所使用的ADAMS为一套高阶机构模拟分析软体，且为全世界占有率超过70%的机构软件。主要分为前处理器、后处理器与处理器三个部分所组成，分别用来建构与设定系统组件，呈现分析结果与执行分析运算。这套软件可以直接建构虚拟模型，也可以由其它软件（如ANSYS、IDEAS、SOLIDWORKS…等）中汇入。
并可精确计算出任何复杂的机构运动、动力学等之线性与非线以及具有多样化且齐全的分析功能。另外使用者可以快速、方便地建立完全参数化的机械系统和几何模型。不仅如此，还可以改变已设定之材料特性、相关位置、计算动力装置与承载机构的负荷、优化之工作循环、优化运动轨迹、判定是否会发生干涉或碰撞及确保精确之定位。因此，利用软件仿真电子秤实际受力的情形，来分析电子秤受不同负荷所产生的位移即是本论文之主轴。
为了验证理论分析结果，本研究利用虚拟机构模型建构系统（SolidWorks）来建立仿真分析之三维实体模型，而实体模型与实物之尺寸及材料特性愈接近时，其模拟分析结果会愈正确。最后利用高阶机构动态仿真分析软件内建之汇入功能将扩展名为*.x_t的档案汇入，然后在几何模型上施加外力和运动模式，以提供作动态仿真分析，再做优化的设计，如图7所式为本论文之计算机仿真流程图。
3.2ADAMS模块简介
透过ADAMS/Exchanger模块，利用IGES、STEP、STL、DWG/DXF等，资料交换库的标准文件格式完成与其他CAD/CAM/CAE软件之间资料库的双向传输。当用户将在CAD/CAM/CAE软件中建立的模型汇入时，自动将图形文件转换成一组包含外形、标志和曲线的图形要件，通过控制传输实的精度，可得到较精确的几何形。依前处理器、处理器、后处理器可对应到三个基本模块，分述如下：
3.2.1图形接口模块（ADAMS/View）
主要提供模型建构、函数建构器、客户化接口设计、动画控制及输出、实验设计及优化设计。更提供了下列功能：
（1）几何图形库：采用（Parasolid）作为实体建模的核心，给使用者提供了丰富的零件。
（2）函数编辑器：支持布林运算、FORTRAN/77、FORTRAN/90中所有函数及独有的240余种各类函数。
（3）基本接口：采用大众所熟悉的基本接口包含（UNIX系统）和Windows接口（NT系统），提供了相对任意参考坐标系方便定位的功能，方便建模分析。
（4）资料库：提供了犹如使用EXCEL一样方便地编辑模型资料，可将模型参数化方便我们进行灵敏度分析和优化设计。
3.2.2求解程序模块ADAMS/Solver：
是核心模块之一，内含机械系统模型的动力学方程式，提供静力学、运动学和动力学的计算结果且能对刚体和弹性体组成的柔性机械系统进行各种仿真分析。除了要求软件输出位移、速度、加速度和约束反力外，还可要求它输出自己定义的资料，并支持C++、Fortran语言展现其强大的客制化功能。
3.2.3后处理模块ADAMS/PostProcessor
用来展示及处理求解程序在分析完成后得到的基本系统模型运动及动力行为反应数据。展现各数据关系图表、进阶计算、统计分析、
频域分析并可以动画显示真实感，此模块亦可与其他控制或有限元素分析软件进行资料交换，以整合后续回受控制或应力应变分析。
3.3组件模型建立
为了让电子秤动态仿真分析结果越接近实际，本研究利用计算机辅助设计软件来建立仿真分析时之三维实体模型，而实体模型与实务之尺寸及材料特性愈接近时，其模拟分析结果会愈正确。
其机械绘图上功能相当齐全，可以建立与实体相当接近的模型，因此在软件中依照实物尺寸建立秤盘、上支架、下支架及荷重元实体模型。并依电子秤机械结构分解，汇入高阶机构动态仿真分析软件中之完成模型图。在图形接口模块中，以【File-Import】指令将在计算机辅助设计软体中建好的秤盘、上支架、下支架及荷重元原型另存为*.x_t档汇入后，并设定各个组件之材料特性与参数，依序建立下支架固定于地面，再以【Bushing】来仿真电子秤衬垫的弹性系数与阻尼系数，并作为上支架与下支架间的连接，然后秤盘固定于上支架之上，最后藉由标准化坐标施予外力与运动方式于秤盘上，即可进行模拟的运动情形，求得电子秤机械结构位移量之数据，并与相关实际数据比较讨论，为电子秤机构仿真设定图。
3.4模拟结果分析
四、结论与展望
4.1结论
由SoldWorks与ADAMS软件建立且仿真电子秤受不同负荷之动态情形，最后将理论值与模拟值做分析比较，并可归纳成下列几点：
1.系统面如果有阻尼项（c值）的存在，遇到外力的时候将会受力自由振动，直到新的平衡产生，其中受力自由振动的情况是不希望被产生的，于是阻尼项便担任"吸能"的任务，负责将外力给予系统的能量尽量的吸收在最短的时间内达到新的平衡（也就是不再振动）。
2.系统面如果有弹簧系数项（k值）的存在，外力对弹簧所作的功即是弹力位能的变化量，故外力对弹簧所作的功，会增加或减少弹簧的弹力位能。
3.傅立叶级数的基本观念即是以弦波函数来组成信号空间，每个周期函数都可利用弦波函数来组成。任一周期函数可以分解成许多不同振幅，不同频率的正弦谐波与余弦谐波的合成。
4.2展望
关键词：两栖机器人；优化；仿真；动态分析
在现代战争中，水域作战是海洋军队的一块重要领域。在作战中，经常遇到水障碍，目前通过水障碍的方法有很多，例如，在河上建立一座桥梁，或者浮渡，或者直接涉水过河等。其中浮渡是最有效的一种方式，通过浮渡，机械化部队不需要花费太多时间成本和财物成本，甚至不需要考虑气候条件，时间因素等。
作为浮渡的主要工具---水陆两栖车辆，因其具有不可预测性与灵活性，作战时，在一定程度上能起到决定性的作用。因此，在抢滩登陆战中越来越受到广泛的关注。近些年，很多国家都在研究水陆两栖车辆，研究如何将水陆两栖车辆更有效地投入到战斗中使用。
目前，大多数水陆两栖车在进入水中之后，轮胎悬挂在车底下，受到水的阻力，从而限制了两栖车在水中的行驶速度。因此，如何消减轮胎对行驶速度的影响，成为水陆两栖车辆的一大核心研究问题。针对这个问题，此论文设计了一个能将轮胎收回的机构。从而减少轮胎悬挂时对行进速度的影响。
一、水陆两栖汽车轮胎收回机构的结构形式及其工作原理
如图1.1所示，图中43处连接轮胎，连接差速器6 把动力通过动力输出装置7传给转动轴10，然后带动轮胎旋转。动力源通过管29传递到液压缸28，液压缸28通过杆27将转动传递到主传动轴26，主传动轴26两端分别连接杆27及下支杆12，下支杆12一端通过销钉连接到车体2上，另一端通过销钉与支架16底端相连，支架16上端通过销钉20与上支杆11相连，上支架11通过销钉22与车体2相连。[1，2]
因此，当液压缸输出动力通过主传动轴26带动上下支杆将支架16抬起。从而起到把轮胎收回的目的。
为便于分析，先简化模型，根据立体模型，利用ADAMS软件创建一个同等功能的平面模型，以点5为原点，液压缸初始位是竖直的，起到抬起作用的主要部件是支架2、上支杆3、下支杆8 及液压缸4，之后添加约束，创建变量点。如图1.2所示。由于变量点一要与液压缸4保持竖直，所以其X值固定为-250。
车体参数：车重1500KG，载重 500KG，轮胎抬起高度500～700mm， 轮胎最高处倾斜角度450～600。
二、两栖汽车轮胎收回机构的优化设计及分析
对模型进行运动学仿真分析，主要进行抬起试验仿真。进行抬起试验验证所建立的模型是否正确并进行优化设计。根据仿真分析，得到最优化的尺寸。在本设计中，我们所要得到的是液压缸所承受的最小力量，所以，测量部件就为液压缸。设置好后利用ADAMS软件进行模拟仿真，当仿真结束之后，能得出每一次仿真的受力曲线图，如图2.1所示，同时会得出一个列表，在该列表中能清晰反应出每次仿真时的最大受力及每个变量点的值，如图2.2所示
该表也会综合比较出所有仿真值中的最大值及最小值及各值所在的仿真次序。在此轮仿真中，最小受力是在第25次仿真中得出的，其值是3316.4N。查询数据可知第25次仿真时各数值如下：
力值： 3316.4；DV_1： -126.00；DV_2： -270.00；DV_3： 165.00； DV_4： -517.00； DV_5： 81.000。
所以，取在第25次仿真得到的数值，即取变量点一的坐标为（-250，-126）；变量点二的坐标为（-270，165）；变量点三的坐标为（-517，81）。最终确定的结构系统如图2.3
三、液压缸的计算与选择
计算液压缸的主要结构尺寸
液压缸主要设计参数见图3.1，a为液压缸活塞杆工作在受压状态，b为活塞杆工作在受拉状态。
液压缸的缸筒内径D是根据负载大小和选定的工作压力，或运动速度和输入的流量，经过计算之后，再从GB/T 2348―1993（见表3.1）标准中选取最近的标准值而得出D为63mm合适。
一般，液压缸在受压状态下工作，其活塞面积为
A1=（F+ P2A2）/P1
运用上式须事先确定A1与A2的关系，或是活塞杆直径d与活塞直径D的关系，这个可按表3.2来选取d/D。再按表3.3圆整。
本设计选择的工作压力P=1.2MPa
即D=63mm d=32mm
液压缸的行程则由上章中可知为 L=70-（-126）=196 mm
计算液压缸工作时所需流量Q
Q=v×A=v×πD2/4=0.01×3.14×0.0632/4=0.0000312m3=31.2 ml
综上，可选用型号为HSJ-63/32200 最大压力为1.2MPa的液压缸。[3，4]
结论与展望
如今虚拟样机技术在主要的工业领域（通用机械、汽车、航空、机械电子等）得到了广泛的运用，它融合了现代信息技术、先进仿真技术和先进制造技术，将这些技术应用于复杂系统全生命周期和全系统并对它们进行综合管理，从系统的层面来分析复杂系统，支持由上至下的复杂系统开发模式，利用虚拟样机代替物理样机对产品进行创新设计测试和评估，以缩短产品开发周期，降低产品开发成本，改进产品设计质量，提高面向客户与市场需要的能力。
本文仿真研究结果表明，运用虚拟样机技术对水陆两栖汽车轮胎收回机构进行动力学仿真分析可以很好的将机构的各种工况较为真实的反映出来，是一种可行的分析手段，同时也证明使用该项技术为水陆两栖车的设计和实验提供较重要的参考数据，可以大大缩短整机系统的设计周期，节约研制经费。
但是由于水陆两栖车是处于一种新型的产品，虽然在德国有了这种产品，但由于所有真实数据尚处于军事机密当中，该设计只是通过几张实物照片及专利文献来进行模仿研究设计，因此，本文可能会存在一些不足之处，期望有同行校正。
参考文献
[1] Alan Timothy Gibbs， London（GB） ”Amphibious Vehicle，” U.S.，US7027851B1[P]，2007.
[2] Alan Timothy Gibbs， London（GB） ”Amphibious Vehicle，” U.S.，US7214112B2[P]，2007.
[3] 邱宣怀主编.机械设计.第4版. 北京：高等教育出版社，1997.
一、前言
当今世界上，汽车的噪声和有害气体的排放已成为汽车污染环境的首要问题。由于对生存环境的关心，人们力求降低汽车的噪声，而发动机又是汽车最重要的噪声源。因此，汽车发动机的低噪音化研究是很必要的。近年来，随着计算机技术的飞速发展，在汽车产品开发方面，CAE技术已经大量应用。在零部件以及整车尚未制造出来时，使用C AE技术可以对它们的强度、可靠性以及各种特性进行计算分析，在计算机上进行“试验”。
模态分析技术是现代机械产品结构设计、分析的基础，是分析结构系统动态特性强有力的工具。计算模态分析可以预测产品的动态特性，为结构优化设计提供依据。模态分析是研究结构动力特性的一种方法，是系统辨别方法在工程振动领域中的应用。
二、模态分析基本理论
振动模态是弹性结构固有的、整体的特性，通过模态分析方法得到结构各阶模态的主要特性，就可能预知结构在此频段内，在外部或是内部各种振源作用下的实际振动响应，而且一旦通过模态分析知道模态参数并给予验证，就可以将这些参数用于设计过程，优化系统动态性能。
模态分析过程如果是由有限元计算的方法取得的，称为是数值模态分析。结构模态分析是结构动态设计的核心，其目的是利用模态变换矩阵将耦合的复杂自由度系统解耦为一系列单自由度系统振动的线性叠加，为结构系统的振动特性分析，振动故障诊断与预报以及结构动力特性的优化设计提供依据。
1.结构动力学方程
对一个线性多自由度系统，其动力学平衡方程可表示为：
2.结构的自由振动
由此，求解一个多自由度系统的固有频率和振型的问题就归结为求方程组（5）的特征值和特征向量问题。
由于一般情况下，有限元分析中系统的模型较大，且不需要提取全部模态，所以多选用迭代法求解，常用的方法有子空间迭代法（Subspace Method）和兰索斯法（Block Lanczos Method）等。
子空间迭代法采用子空间迭代技术，它内部使用广义的Jacobi算法，由于该法采用完整的[ K]和[M]矩阵，因此精度很高。适用于提取大模型的少数阶模态（40阶以下），且内存有限时。
兰索斯法是用一组向量来实现兰索斯法递归的，这种方法和子空间迭代法一样精确，但速度更快。适用于提取大模型的多阶模态（40阶以上），但对内存要求高。
三、计算模态分析在发动机上的应用
计算模态分析的过程就是通过有限元软件自动求解一个多自由度系统的特征值和特征向量，通过有限元软件的后处理功能，将固有频率和振型数字化和动态显示。
目前，计算模态分析已经大量地应用在了发动机的开发过程中。其中一个主要功用就是分析结构的模态频率与发动机共振频率之间的关系。如果模态分析的结果显示：结构的第一阶模态频率低于发动机的共振频率，则结构必然会被发动机本身的激振力激励从而产生共振。如果连接处进行相应的减震措施或者共振零部件的阻尼较大，则对零部件的寿命影响较小，否则将会产生失效现象。
某发动机在进行台架试验过程中，出现水泵螺栓断裂现象，经过对水泵及其连接零部件进行的组合模态分析后发现，组合模态第一阶频率为237Hz，低于共振频率要求的240H z，导致连接螺栓断裂。然后分析模态阵型，发现第一阶模态阵型为水泵组件向外扩展，向外扩展的阵型本身就容易使连接螺栓内部产生较大的剪切应力。而由于模态频率处在共振范围之内，导致剪切应力变大，最终使螺栓断裂。通过在缸体与水泵之间增加一个连接支架，将整个组件的模态频率提高到了301H z，避开共振频率之后，螺栓断裂的情况就消失了。
计算模态分析的另一个主要功用就是分析结构的模态频率与发动机噪声频率之间的关系。
众所周知，发动机的噪声主要是燃烧噪声和机械噪声，而这两种噪声都是通过零部件的表面向外辐射的。而根据声学理论可以知道，噪声较大的位置必然集中在振动面积和振动速度同时很大的位置上。通过噪声测试之后的频谱分析可以确定噪声最大的频率范围，再通过声源定位确定辐射噪声最大的零件，通过模态分析，可以计算得到零部件在这个频率下的阵型，找到振动面积最大的位置，通过增加加强筋等手段，改变其频率或者减少振动面积，从而达到降低噪声的目的。
四、结语
本文从理论出发，阐述了计算模态分析在理论以及计算手段上已经趋于成熟的计算方法，同时简述了计算模态分析与发动机振动和噪声的相关性。本文同时确定了计算模态分析可以在发动机遇到振动和噪声的问题的时候成为一种可靠的解决手段。
参考文献
[1]方华.柴油机机体及油底壳低噪声结构的数值模拟研究.吉林大学博士学位论文，2003.
[2] 倪振华.振动力学.西安交通大学出版设，1990.
[3] 杨庆佛.内燃机噪声控制.山西人民出版设，1985.
