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• 1、機械設計開題報告范文
• 2、機械設計創(chuàng)新論文
• 3、機械創(chuàng)新設計論文

機械設計開題報告范文

開題報告題目是畢業(yè)論文中心思想的高度概括，我為大家整理了一些機械設計開題報告范文，希望對你有用!

機械設計開題報告范文篇1

論文題目：左接頭鍛造工藝分析與模具設計

一、選題意義:

1、理論意義:(1)學習模具設計的一般方法，了解和掌握常用模具整體設計、零部件的設計過程和計算方法，培養(yǎng)正確的設計思想和分析問題、解決問題的能力，特別是總體設計和計算的能力.

(2)綜合運用熱鍛模課程和其它有關選修課程的理論及生產(chǎn)實踐的知識去分析和解決模具設計問題，并使所學專業(yè)知識得到進一步鞏固和深化.

(3)通過計算和繪圖，學會運用標準、規(guī)范、手冊、圖冊和查閱有關技術資料等，培養(yǎng)模具設計的基本技能

(4)可以掌握鍛造工藝，熟悉各種鍛造各種鍛造設備，熟悉掌握計算機操作以及了解DEFORM軟件的應用，并具有機械設計及制造等綜合知識.

2、現(xiàn)實意義:隨著科學技術的不斷進步和工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，許多新技術，新工藝，新設備，新材料不斷涌現(xiàn)，進一步提高鍛件的性能指標;同時縮短了生產(chǎn)周期，降低了成本，使之在競爭中處于優(yōu)勢地位.

鍛造是一種借助工具或模具在沖擊作用下加工金屬機械零件或零件毛坯的方法.鍛件的最大優(yōu)勢是韌性高、纖維組織合理，件與件之間性能變化小;鍛件內(nèi)部質(zhì)量與加工歷史有關，不會被任何一種金屬加工工藝超過.

鍛件的優(yōu)勢是由于金屬材料通過塑性變形后，消除了內(nèi)部缺陷，如鍛(焊)合空洞，壓實疏松，打碎碳化物，非金屬夾雜并使之沿變形方向分布，改善或消除成分偏析等，得到了均勻、細小的低倍和高倍組織.而鑄造工藝得到的鍛件，盡管能獲得較準確的尺寸和比鍛件更為復雜的形狀，但難以消除疏松、空洞、成分偏析、非金屬夾雜等缺陷;機械加工方法獲得的零件，尺寸精度較高，表面光滑，但金屬內(nèi)部流線往往被切斷，容易造成應力腐蝕，承載拉壓交變應力的能力較差.

這幾年，我國火車不斷提速，動車、高鐵相繼投入運營，這也代表著以后的發(fā)展方向，這要求我們必須保證火車導軌的安全可靠行，為保證高速列車運行的平穩(wěn)性和旅客的舒適性，高速鐵路的平順性是很重要的指標，國外高速鐵路采用斷面尺寸公差和平直度要求很高的長定尺鋼軌并焊接成超長無縫線路.接頭作為連接導軌的關鍵部件起著至關重要的作用.

模具制造技術現(xiàn)代化是模具工業(yè)發(fā)展的基礎，性能良好的鍛造設備是提高鍛造生產(chǎn)技術水平的基本條件，高精度、高壽命、高效率的鍛模模需要高精度高自動化的鍛造設備相匹配.為了滿足大批量高速生產(chǎn)的需要，目前鍛造設備也由單工位、單功能、低速壓力機朝著多工位、多功能、高速和數(shù)控方向發(fā)展，加之機械手乃至機器人的大量使用，使鍛造生產(chǎn)效率得到大幅度的提高，各式各樣的鍛造自動線和高速自動壓力機紛紛投入使用.

二、課題關鍵問題及難點

本課題以鍛造工序的數(shù)目確定、預成形設計為重點，對比不同形狀預制坯的成形過程，給出了合理的制坯工序布排和設計，實現(xiàn)了一火鍛造.同時，開發(fā)了封閉飛邊閉式鍛造預鍛工序，提高了材料利用率.最后，對鍛造過程進行了三維有限元模擬，在40MN熱模鍛壓力機上進行了試驗和試生產(chǎn)，模擬和試驗結果證明鍛造設計符合生產(chǎn)要求.該鍛件形狀復雜，材料分布非常不均勻，其鍛造工序編排和模具設計難度更大.

本課題的難點在于應用三維繪圖軟件和deform軟件對其進行應力應變分析，通過軟件規(guī)范初設數(shù)據(jù)并反復進行修改，直到得到最優(yōu)的設計方案..

三、調(diào)研報告(或文獻綜述)

我國的經(jīng)濟體制發(fā)生了根本的變化，由過去的計劃經(jīng)濟過度到現(xiàn)在的市場經(jīng)濟.鍛壓生產(chǎn)雖然生產(chǎn)效率高，節(jié)約原材料和機械加工工時;但生產(chǎn)周期較長，成本較高，處于不利的競爭地位.鑄造、焊接、機械加工豆加入了競爭.鍛造生產(chǎn)要跟上當代科學技術的發(fā)展，需不斷改進技術，采用新工藝、新技術，進一步提高鍛件的性能指標;同時要縮短生產(chǎn)周期，降低成本，使之在競爭中處于優(yōu)勢地位.模具的技術水平明顯有了提高，一些國產(chǎn)優(yōu)質(zhì)模具的性能已接近國外同類產(chǎn)品的先進水平，但由于我國起步晚，許多模具不得不依賴進口，與發(fā)達國家相比差距還非常大.

當代科學技術的發(fā)展對鍛壓技術本身的完善和發(fā)展有著重大的影響，這主要表現(xiàn)在一下幾個方面:

1. 對機械零件的性能要求更高.現(xiàn)代交通工具如汽車、飛機、機車的速度越來越高，負荷越來越大.出更換強度更高的材料外，研究和開發(fā)新的鍛造技術.挖掘原有材料的潛力也是一條出路.

2 .模具計算輔助設計、制造與分析(CAD/CAM/CAE)的研究和應用將極大地提高模具制造效率，提高模具質(zhì)量，使模具設計與制造技術實現(xiàn)一體化.

3. 模具的標準化、商品化、機械化及專業(yè)化自動生產(chǎn).

4. 工藝分析計算的現(xiàn)代化.它將與現(xiàn)代數(shù)學、計算機技術聯(lián)姻，對加工零件進行計算機模擬和有限元分析，達到預測某一工藝方案對零件成形的可能性與成形過程中可能會發(fā)生的問題，供設計人員修改和選擇.

目前鍛造業(yè)面臨的問題大概可以歸納為一下幾個方面:

1.裝備水平低，其主要表現(xiàn)是設備老化、精確度低.

2.管理體制亟待理順，生產(chǎn)廠點過多，力量分散.

3.機械制造廠家封閉式經(jīng)營生產(chǎn)，是產(chǎn)品缺乏競爭力.

4.科學研究投入少，接受新技術新工藝遲緩，其結果導致搞科研也搞生產(chǎn)，生產(chǎn)廠家的問題無人去解決.

四、參考文獻

【1】姚澤坤主編. 鍛造工藝學與模具設計 西北工業(yè)大學出版社 2008.6

【2】盧秉恒. 機械制造技術基礎. 北京: 機械工業(yè)出版社，1999.8

【3】王先奎. 機械制造工藝學. 北京:機械工業(yè)出版社，2002

【4】吳宗澤 機械零件設計手冊. 北京:機械工業(yè)出版社，2004.4

【5】鄭家驤 劉永田. 畫法幾何與機械制圖. 內(nèi)蒙古科技出版社，2002.8

【6】鍛壓手冊(設備) 北京:機械工業(yè)出版社，2002

【7】鍛模設計手冊 北京:機械工業(yè)出版社，1991

五、研究內(nèi)容及確定方案各步驟

1、研究內(nèi)容:

(1)模具整體方案設計，包括零件的工藝分析、設計繪制鍛件圖、模具類型的確定、確定變形工步及中間坯料尺寸，壓力中心計算、壓力機選擇、計算原坯料尺寸的確定等;

(2)模具整裝配圖和模具主要零件的設計;

(3)編寫設計畢業(yè)論文

2、基本設計方案

本零件是屬于大型鍛件，首先根據(jù)相關尺寸確定其鍛造工步，通過計算/r以及H/d的相關數(shù)值， 基本步驟設計如下:

1、計算毛坯尺寸

2、選擇成型設備及其參數(shù)

3、用DEFORM模擬軟件進行有限元模擬并分析缺陷并加以改進

4、模具工作部分尺寸的計算

5、模具的總體設計

6、下料

7、加熱

8、彎曲

9、預鍛

10、終鍛

11、切邊

六、進度安排

第5-6周 畢業(yè)實習，撰寫實習報告

第7-8周 寫出不少于3000字的文獻綜述;根據(jù)參考文獻和課題要求，提出自己擬定的可行方案;

第9-10周 寫出開題報告，開題;進行總體設計

第11-12周 外文文獻翻譯，完成詳細方案設計

第13-14周 完成結構優(yōu)化設計

第15-16周 繪制圖紙，列出論文編寫大綱，設計計算說明書的編寫

第17周，整理設計資料，進行畢業(yè)答辯

機械設計開題報告范文篇2

課題名稱：淺談盒蓋注塑模設計

專業(yè)：機械設計制造及其自動化

班級:xxx

姓名：yjbys

學號：xxx

指導老師：黃xx

一、選題的目的與意義

塑料相對金屬，密度小，但強度比較高，絕緣性能優(yōu)良，具有非常好的抗化學腐蝕性，在機械、化工、汽車、航空航天等領域，塑料已經(jīng)大規(guī)模的取代了金屬。目前塑料制件在工業(yè)、日常生活各領域幾乎無處不在。所以掌握模具設計這一門技巧，對于未來從事相關行業(yè)的我們極其重要。在本課題的制做過程中，我們還鍛煉使用UG、AUTOCAD等CAD,CAE繪圖軟件的技巧。使我們在塑件結構設計、塑料成型工藝分析、塑料模具數(shù)字化設計、塑料模具零件的選材、熱處理、塑料模具零件的制造，以及資料檢索、英文翻譯等方面獲得綜合訓練，為未來工作適應期奠定堅實的基礎。

二、我國模具工業(yè)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

80年代以來，在國家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列國家經(jīng)濟政策的支持和引導下，我國模具工業(yè)發(fā)展迅速，年均增速均為13%，1999年我國模具工業(yè)產(chǎn)值為245億，至2002年我國模具總產(chǎn)值約為360億元，其中塑料模約30%左右。在未來的模具市場中，塑料模在模具總量中的比例還將逐步提高。

我國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)半個多世紀，有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。成型工藝方面，多材質(zhì)塑料成型模、高效多色注射模、鑲件互換結構和抽芯脫模機構的創(chuàng)新方面也取得較大進展。

在制造技術方面，CAD/CAM/CAE技術的應用水平上了一個新臺階，以生產(chǎn)家用電器的企業(yè)為代表，陸續(xù)引進了相當數(shù)量的CAD/CAM系統(tǒng)，如美國EDS的UGⅡ、美國ParametricTechnology公司的Pro/Emgineer、美國CV公司的CADS5、英國Deltacam公司的DOCT5、日本HZS公司的CRADE、以色列公司的Cimatron、美國AC-Tech公司的C-Mold及澳大利亞Moldflow公司的MPA塑模分析軟件等等。這些系統(tǒng)和軟件的引進，雖花費了大量資金，但在我國模具行業(yè)中，實現(xiàn)了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技術對成型過程，取得了一定的技術經(jīng)濟效益，促進和推動了我國模具CAD/CAM技術的發(fā)展。

目前，國內(nèi)市場對中高檔模具的需求量很大，但要求國產(chǎn)模具必須在質(zhì)量、交貨期等方面滿足用戶的需求。另外，隨著近年來工業(yè)發(fā)達國家的人工費用增加，其模具生產(chǎn)正向發(fā)展中國家特別是東南亞國家轉移。因此，只要國產(chǎn)模具的質(zhì)量能夠有提高，交貨期能夠保證，模具出口的前景是十分樂觀的。

未來我國的模具將呈現(xiàn)十大發(fā)展趨勢：一是模具日趨大型化。二是模具的精度越來越高。三是多功能復合模具將進一步發(fā)展。新型多功能復合模具除了沖壓成型零件外，還擔負疊壓、攻絲、鉚接和鎖緊等組裝任務，對鋼材的性能要求也越來越高。四、是熱流道模具在塑料模具中的比重逐漸提高。五、是隨著塑料成型工藝的不斷改進與發(fā)展，氣輔模具及適應高壓注射成型等工藝的模具將隨之發(fā)展。六、是標準件的應用將日漸廣泛。七、是快速經(jīng)濟模具的前景十分廣闊。八、是隨著車輛和電機等產(chǎn)品向輕量化發(fā)展，壓鑄模的比例將不斷提高，同時對壓鑄模的壽命和復雜程度也將提出越來越高的要求。九、是以塑代鋼、以塑代木的進程進一步加快，塑料模具的比例將不斷增大。十、是模具技術含量將不斷提高，中、高檔模具比例將不斷增大，這也是產(chǎn)品結構調(diào)整所導致模具市場走勢的變化。

三、課題關鍵問題及難點

1.明確塑件設計要求

仔細閱讀塑件制品零件圖，從制品的塑料品種，塑件形狀，尺寸精度，表面粗糙度等各方面考慮注塑成型工藝的可行性和經(jīng)濟性，必要時，要與產(chǎn)品設計者探討塑件的材料種類與結構修改的可能性。

2、運用UG及CAD軟件完成模具設計。

分型面應選在塑件外形最大輪廓處。滿足塑件的外觀質(zhì)量要求:注塑時分型面處不可避免地要在塑件上留下溢料或拼合縫的痕跡，因此分型面最好不要選在塑件光亮的外表面或帶圓弧的轉角處。其中分模是最重要的一環(huán)。

3、模具結構設計

1).塑件成型位置及分型面選擇;

2).模具型腔數(shù)的確定，型腔的排列和流道布局以及澆口位置設置;

3).模具工作零件的結構設計;

4).頂出機構設計;

5).拉料桿的形式選擇;

6).排氣方式設計。

4、模具總體尺寸的確定，選購模架

模架已逐漸標準化，根據(jù)生產(chǎn)廠家提供的模架圖冊，選定模架在以上模具零部件設計基礎上初步繪出模具的完整結構圖。

5、模具結構總裝圖和零件工作圖的繪制

模具總圖繪制必須符合機械制圖國家標準，其畫法與一般機械圖畫法原則上沒有區(qū)別，只是為了更清楚地表達模具中成型制品的形狀，澆口位置的設置，在模具總圖的俯視圖上，可將定模拿掉，而只畫動模部分的俯視圖。

模具總裝圖應該包括必要尺寸，如模具閉合尺寸，外形尺寸，特征尺寸(與注塑機配合的定位環(huán)尺寸)，裝配尺寸，極限尺寸(活動零件移動起止點)及技術條件，編寫零件明細表等。

通常主要工作零件加工周期較長，加工精度較高，因此應首先認真繪制，而其余零部件應盡量采用標準件。

四、課題研究進程規(guī)劃

1、支座三維模型的設計:根據(jù)盒蓋零件的尺寸，設計出它的三維模型，并分析模型的具體特征，確定注塑模的基本結構。

2、分型面的設計:根據(jù)盒蓋零件的結構進行拆模，設計型芯、模及定模的分型面。

3、創(chuàng)建塑模模具元件:生成型芯、動模、定模等模具的成型零件。

4、模具的充模、開模仿真:通過充模仿真，檢查該模具注塑出的具有單一實體特征的塑件是否符合設計要求;通過開模仿真，檢查開模是否能夠順利進行，開模是否發(fā)生干涉，從而確定模具設計的合理性。

五、參考文獻：

1.張維合編著，注塑模具設計實用教程[M],化學工業(yè)出版社，2007.9

2.屈華昌主編，塑料成型工藝與模具設計[M],機械工業(yè)出版社，2000.4

3.屈華昌.塑料成型工藝與模具設計.北京:機械工業(yè)出版社，1996,1-3

4.劉際澤.塑料制品內(nèi)與模具設計提案.北京:中國輕工業(yè)出版社，2001,4

5.李得群.國外注射模CAD/CAM/CAE發(fā)展概況.模具工業(yè)，1994,(9):47-53

6.劉躍軍，翟金平.聚合物注射成型的過程控制[[J].工程塑料應用，2001,29(9):41-42

7.益小蘇.高分子材料的制備與加工.杭州:浙江大學出版社，1997,4-8

8.刑海濤.精品模具申城展風采高水平設備薈萃上海[[J].機械工人/冷加工，2002,(4):1

六、指導教師意見

指導教師簽名：

機械設計開題報告范文篇3

院(系)名稱：機電工程系

專業(yè)名稱：機電一體化

年級：09機電三班

學生姓名：夏**

學號：******

指導教師姓名：袁**

設計題目：電梯控制系統(tǒng)的PLC原理圖及梯形圖設計

電梯的國內(nèi)外研究動向及意義

從1887年美國奧的斯公司制造出世界上第一臺電梯，到中國最早的一部電梯在上海出現(xiàn)，電梯行業(yè)在中國迅速發(fā)展，由此電梯變成了高層賓館、商店、住宅、多層廠房和倉庫等高層建筑不可缺少的垂直方向的交通工具。隨著社會的發(fā)展，建筑物規(guī)模越來越大，樓層越來越多，對電梯也提出了更高的要求。

隨著科技的進步，電梯也更加安全、舒適。然而，人們的追求并沒有就此停止下來，仍在不斷地進行研究改進。21世紀開始國際開始強調(diào)“綠色”，綠色和平，綠色天然，綠色和諧。電梯是載人的機電設備，要實現(xiàn)綠色，也就是強調(diào)電梯更舒適、更安全地為人類的生產(chǎn)和生活服務，強調(diào)電梯與環(huán)境的協(xié)調(diào)與和諧。

目前意義上的“綠色”，一般是強調(diào)“天然”的一面，強調(diào)與環(huán)境的協(xié)調(diào)與和諧。電梯屬于純粹的工業(yè)產(chǎn)品，其天然性應表現(xiàn)為對環(huán)境影響的盡可能小，與環(huán)境的協(xié)調(diào)與平衡，以及電梯本身的人性化。這也應是綠色電梯的發(fā)展方向。

(1)智能化。我們這所說的智能化電梯是傳統(tǒng)的人工智能是無法勝任的。傳統(tǒng)的智能控制是一種技術的事先安排，說到底是一種程序控制，是一種周期性的系統(tǒng)自動控制，實際上還算不上智能。而真正的智能電梯應更具人性化特點，不僅具有傳統(tǒng)的人工智能的所有優(yōu)點，而且還有傳統(tǒng)的人工智能無法比擬的東西，具有動念和隨機處理各種問題的能力，諸如能根據(jù)轎廂內(nèi)的情況和各層的候梯信息，自動地制定每次最優(yōu)的運動速度和停車政策;自動選擇運動方面;雙向語音交流;到達目的層的語音提示等，讓乘客有更多的主動性，使大樓交通運輸實現(xiàn)真正的人機對話。智能化要求電梯有自動安全檢測功能，讓電梯自己能夠檢測到電梯的故障所在，并及時報警予以排除。

(2)安全。運行安全是電梯的根本和關鍵?？梢哉f，電梯的全部其他工作都是以此為中心展開的，使電梯安全運行更有保障。運行安全不僅要消除電梯啟動時較強的電磁輻射，使用安全材料和運行穩(wěn)定，而且要有一種良好的視覺效果，讓每一位乘客在寬敞、明亮轎廂內(nèi)有安全、舒適的好心情。同時，電梯運行安全也要求電梯在運行中發(fā)生故障時，不但要使乘客容易與外界溝通聯(lián)系，而且電梯本身應當能自動播放讓乘客感到放松的音樂，徹底消除產(chǎn)生緊張不安的情緒。當小孩和老人乘坐時，電梯對他們應給予一種如同家人般的照顧，不但讓老人和孩子感到方便和舒適，而且更讓其家人感到放心。電梯運行安全還要求電梯有自動休眠功能，使電梯在保證運行效率最高的同時，使電梯能最大限度地得到休眠。

(3)與環(huán)境的協(xié)調(diào)和平衡，包括以下幾個方面：

①視覺協(xié)調(diào)。有人曾經(jīng)做過環(huán)境色彩是否對人有影響的研究。該研究發(fā)展：視覺不協(xié)調(diào)的環(huán)境色彩對人的情緒、精神影響非常大。色彩宜人，格調(diào)高雅，制作精良的電梯，乘客自然會有一種安全的感覺，有一種視覺上的舒適。用料低廉，款式陳舊，色彩沉悶，甚至破破爛爛的電梯，乘客視覺協(xié)調(diào)無從談起，乘坐電梯的第一感覺就是不安全。國內(nèi)的許多電梯公司對此的重視是遠遠不夠的，甚至不少通過引進國外技術國產(chǎn)化的電梯也顯露出一副土生土長的容貌。

②消除電磁輻射。如前所述，由于電梯是大樓里頻繁起制動的大容量電器是電磁干擾的元兇，所以綠色電梯必須是一個達到自身對大樓電磁干擾最小，而又不被其他電磁干擾影響的建筑機電設備。這樣不僅可以保證乘客的身心健康，而且也可以保證大樓、大廈中的大樓的辦公自動化、樓宇自動化、通訊自動化的正常運轉。

③舒適感。通過采用高載頻波矢量靜音變頻器，可降低噪聲變換頻率及電壓。以CPU控制電壓及頻率的連續(xù)變換方式，按人體生理適應要求，利用計算機優(yōu)化設計而成的理想運行曲線，實現(xiàn)更穩(wěn)定、更舒適的運行。

對現(xiàn)代化電梯性能的衡量，主要著重于可靠性、安全性和乘坐的舒適性。此外，對經(jīng)濟性、能耗、噪聲等級和電磁干擾程度等方面也有相應要求。隨著時代的發(fā)展，相信電梯行業(yè)會越來越貼近生活。

研究的主要內(nèi)容及所解決的問題

目前，在電梯的控制方式上，主要有繼電器控制、PLC控制和微型計算機控制三種。而PlC實際上是一種專用計算機，它采用巡回掃描的方式分時處理各項任務，而且依靠程序運行，這就保證只有正確的程序才能運行，否則電梯不會工作;又由于PLC中的內(nèi)部輔助繼電器及保持繼電器等實際上是PLC系統(tǒng)內(nèi)存工作單元，即無線圈又無觸點，使用次數(shù)不受限制，屬無觸點運行，因此，它比繼電器控制有著明顯的優(yōu)越性，運行壽命更長，工作更加可靠安全，自動化水平更高。PLC控制是三種控制方式中最具有可靠性、實用性和靈活性的控制方式，它更適合于用在電梯的技術改造和控制系統(tǒng)的更新?lián)Q代，是電梯控制系統(tǒng)中理想的控制新技術。

電梯的控制是比較復雜的，可編程控制器的使用為電梯的控制提供了廣闊的空間，隨著PLC應用技術的不斷發(fā)展，將使得它的體積大大減小，功能不斷完善，過程的控制更平穩(wěn)、可靠，抗干擾性能增強、機械與電氣部件有機地結合在一個設備內(nèi)，把儀表、電子和計算機的功能綜合在一起。它已經(jīng)成為電梯運行中的關鍵技術。因此，研究plc技術更具有了戰(zhàn)略性的意義。

Plc的研究內(nèi)容及措施

對于電梯的控制，可選用繼電-接觸系統(tǒng)或可編程控制器來完成，但是二者有各自的特點：

a:繼電-接觸系統(tǒng)：它的優(yōu)點是線路直觀，大部分電器均為常用電器，更換方便，價格較便宜。但是他觸點繁多，線路復雜，電器的電磁機構及觸點動作較慢，能耗高，機械動作噪音大，而且可靠性差。

b:PLC在設計和制造上采取了許多抗干擾措施，使用方便，擴展容易。它使用了梯形圖和可編程指令，易于掌握?？傊?，PLC取代繼電-接觸系統(tǒng)已經(jīng)成為大的趨勢。

基于上述原因，我選擇用可編程控制器來完成對電梯的控制。

設計的內(nèi)容與要求：

概述：

隨著時代的發(fā)展，工業(yè)自動化程度的不斷提高，PLC行業(yè)已經(jīng)在工業(yè)市場上占有一大片領地。在此次設計中，我將利用PLC來實現(xiàn)對電梯的控制。其中包括對PLC硬件的設計，軟件設計，駐點路的設計，控制柜的設計，以及電梯惦記和其他設備的選擇，還有原理分析等。相信此次設計后，我對電梯的實際運行能有初步的了解。

控制要求：

1.電梯轎箱的控制要求：

a：選向：根據(jù)電梯各層內(nèi)選外呼信號的先后和停止時轎箱所在的樓曾位置決定電梯的運行方向。

b：選層換速：指電梯能夠根據(jù)轎內(nèi)所選層而決定運行方向，而且遵守或一直向上，或一直向下的原則。并且在每次平層的時候都能夠換速。

c：樓層位置的指示：選用了數(shù)碼管顯示的方法。由于FX2N系列已有內(nèi)部計數(shù)-譯碼驅動模塊，所以只要外部加上LED七段顯示管和電源就可以顯示樓層了。

2.電梯門的控制要求：

要求當電梯平層的時候，電梯門自動打開，經(jīng)過10秒鐘后電梯門自動關上。如果遇到有人在門中間的情況，電梯會因為光電開關的作用而自動開門。

3.補充要求：

除了上述兩個要求以外，還要注意的一點就是備用電梯電機的使用，一但曳引電機出現(xiàn)故障，備用電機將手動控制轉入運行狀態(tài)，避免因曳引電機出故障而引發(fā)的不必要的麻煩。

機械設計創(chuàng)新論文

機械創(chuàng)新設計是一個極其重要而又困難的實踐性較強的研究課題。目前創(chuàng)新設計方法研究雖然已取得一些成果，但創(chuàng)新學還處于發(fā)展初期，各種不同理論及工具不斷涌現(xiàn)，遠沒有形成普遍可以接受的統(tǒng)一的理論體系。

本文認為，要進行機械創(chuàng)新設計要有兩個必要條件：一是充分獲取適用的知識；二是要使用符合創(chuàng)新設計思維并能激發(fā)創(chuàng)新思維的設計系統(tǒng)。設計過程充滿了矛盾，所獲取的知識應有助于矛盾的迅速解決，這就要求知識獲取工具緊密集成到設計過程中，因此要統(tǒng)一研究知識獲取工具與設計系統(tǒng)。另外，人類的創(chuàng)新設計思維模式是在長期的成功設計經(jīng)驗中總結形成的，因此設計系統(tǒng)必需符合創(chuàng)新設計思維規(guī)律。創(chuàng)新設計思維規(guī)律應作為算機輔助創(chuàng)新設計系統(tǒng)的理論基礎。

基于上述考慮，本文從創(chuàng)新設計思維的研究出發(fā)，融合知識獲取方法，研究創(chuàng)新設計理論，進而開發(fā)機械產(chǎn)品創(chuàng)新設計系統(tǒng)。

1 機械創(chuàng)新設計思維規(guī)律

我們常把思維的過程稱為“思路”，是因為可用路徑問題來說明人類思維過程。本文提出兩個機械創(chuàng)新設計思維原則：

一是最短路徑原則。設計者得到產(chǎn)品的功能要求后，往往首先檢索出最佳設計實例，這樣可以最迅速接近目標，然后運用價值工程方法，找出價值較低的極少數(shù)組件作為研究對象，再分析所得對象存在的矛盾，嘗試作最小變動以解決矛盾，如矛盾沒有解決則擬作更大變動或擴大研究對象范圍，最后得出最優(yōu)結果。通過這樣途徑所消耗的能量最少，體現(xiàn)了最短路徑原則。

二是相似性聯(lián)想。湯川秀樹的定同理論認為，聯(lián)想能力就是找出事物彼此相似性的創(chuàng)造力，相似性是指事物間的內(nèi)在聯(lián)系。

要用計算機系統(tǒng)來輔助設計師從自然界中發(fā)現(xiàn)形態(tài)各異的事物的相似性是很困難的，因此本文只研究從機械產(chǎn)品實例中挖掘相似性，以促進機械創(chuàng)新設計。

機械設計過程是從功能要求到作用原理，再到物理結構的映射過程[1]。在CBR系統(tǒng)中，功能要求、作用原理與物理結構可作為實例索引，因此可統(tǒng)稱它們?yōu)樗饕椖?。同一索引的不同類索引項目之間的聯(lián)想可稱為縱向聯(lián)想，而不同索引的同類索引的聯(lián)想可稱為橫向聯(lián)想。

判斷聯(lián)想是否合理的依據(jù)是相似性，相似性由已有產(chǎn)品實例確定。比如，“超聲波研磨機產(chǎn)品實例”使“超聲波振動”作用原理與“研磨”功能要求縱向地產(chǎn)生了內(nèi)在聯(lián)系；又如，多種產(chǎn)品實例可滿足同一功能要求，那么它們用于實現(xiàn)該功能的作用原理及物理結構具有相似性。

功能要求是聯(lián)想的起點，經(jīng)驗豐富的設計師通常記憶有大量的設計實例，因而掌握縱向及橫向相似性，所以能迅速地進行橫向及縱向的聯(lián)想，能觸類旁通，得出具有相似作用原理及物理結構的實例（簡稱相似實例）并進行組合優(yōu)化，最后得到最優(yōu)解。

這兩項原則已被多種設計方法不自覺地采用了，基于實例推理不但能迅速接近最優(yōu)解，體現(xiàn)最短路徑原則；物場分析法（簡稱TRIZ）分析了上百萬設計實例，確定功能要求與作用原理及物理載體的內(nèi)在聯(lián)系，以及不同作用原理或物理載體的可替代關系，使設計師可根據(jù)功能要求找到適當?shù)淖饔迷砑拔锢磔d體，體現(xiàn)相似性聯(lián)想原則。

2 計算機輔助創(chuàng)新設計系統(tǒng)

兩項創(chuàng)新設計思維原則充分體現(xiàn)在計算機輔助創(chuàng)新設計系統(tǒng)的設計中，系統(tǒng)還利用了多種創(chuàng)新設計方法及人工智能技術。計算機輔助創(chuàng)新設計系統(tǒng)的流程如圖1所示，它包含如下關鍵技術：

2.1 實例檢索

利用基于實例推理（CBR）技術時首先要深入研究它的優(yōu)缺點。CBR是一種以實例為知識載體的知識供應方法。當前它仍有如下不足：首先，系統(tǒng)為了達到實用通常建立龐大的實例庫，這導致管理困難，系統(tǒng)運行效率低；其次，通過檢索得到的只是一個或很少實例，而其它不符合檢索要求但含有適用知識的實例沒有利用，支持創(chuàng)新的力度不夠；最后，實例調(diào)整嚴重依賴領域知識，難度大，所以很多CBR系統(tǒng)簡化為實例檢索系統(tǒng)[2]。導致這三項缺點的深層原因是實例是獨立的，不同實例所蘊含的知識難以組合利用。為了克服這個矛盾本文提出通過相似性聯(lián)想找出相似實例，并利用遺傳算法進行組合優(yōu)化，實現(xiàn)實例知識的重用。

本系統(tǒng)的實例檢索功能用商品化PDM系統(tǒng)IMAN中的產(chǎn)品結構與配置管理功能及搜索功能來實現(xiàn)，實例的可視化表示與管理依靠IMAN的產(chǎn)品結構樹功能實現(xiàn)。

2.2可視化的實例模型表達及矛盾分析

概念設計技術的發(fā)展方向為研究一種統(tǒng)一的設計方案表達方法[3]。文獻[4]對日本學者吉川弘之提出的FBS圖進行擴充，使用兩個框架分別描述一個設計方案的功能層次與結構層次，并存儲功能單元與結構單元的對應關系，使計算機理解產(chǎn)品的結構及其功能。這種方法的缺點是結構與功能的關系不夠直觀，因此本系統(tǒng)在功能層次圖與結構層次圖的基礎上增加功能關系圖，以語義網(wǎng)絡的方式描述結構及之間的作用關系，使結構與功能處于同一張圖中，設計者可直觀地理解產(chǎn)品原理，根據(jù)功能關系圖并運用價值工程方法分析實例存在的矛盾。

實現(xiàn)創(chuàng)新的關鍵是正確分析產(chǎn)品中所存在的矛盾[5]。產(chǎn)品設計中的基本矛盾是產(chǎn)品功能成本比不能滿足用戶要求，它有兩種表現(xiàn)形式，一是未能實現(xiàn)某些產(chǎn)品功能質(zhì)量目標；二是某些功能質(zhì)量得到改善而某些功能質(zhì)量卻惡化。

矛盾分析結果用于指導新作用原理、新物理結構的聯(lián)想，進而找出相似實例。

2.3基于WEB的創(chuàng)新設計知識庫

本系統(tǒng)的創(chuàng)新設計知識庫包括作用原理庫、物理結構庫與實例庫。當系統(tǒng)根據(jù)相似性搜索到新作用原理或物理結構后，相應的實例自動調(diào)出。

作用原理庫與物理結構庫的開發(fā)借鑒了TRIZ的成果，再針對機械領域補充整理出二百四十余種作用原理（其中包括五十余種基本措施）。在每種作用原理下分別存儲多種物理結構，形成物理結構庫。實例庫主要針對幾種常見的家電產(chǎn)品進行開發(fā)。

創(chuàng)新設計知識庫是創(chuàng)新設計系統(tǒng)的核心部件，它是一種WEB文本知識庫，文本經(jīng)過筆者開發(fā)的機械知識XML標記處理，使知識庫建立在國際標準XML文本之上，因此可實現(xiàn)知識資源的異地共享，并且在此知識庫之上可建立基于WEB的機械產(chǎn)品計算機輔助創(chuàng)新設計系統(tǒng)，滿足異地協(xié)同設計的需要。

2.4相似性的量化方法及改進的遺傳算法

每種產(chǎn)品的結構不同，需要不定相同的遺傳算法編碼。本系統(tǒng)為了提高運行效率，采用浮點數(shù)編碼方式。

在傳統(tǒng)的遺傳算法中，初始群體是通過用隨機的方法來產(chǎn)生的[6]，這具有一定的盲目性。因此本文提出利用實例的作用原理或物理結構的相似性作為篩選實例產(chǎn)生初始群體的依據(jù)。

實現(xiàn)該途徑的關鍵在于相似性的量化也即相似度的計算方法。相似度實質(zhì)是實例的關聯(lián)知識，必須以一定的算法在實例集合中挖掘得到?？v向聯(lián)想的相似度實質(zhì)是功能目標與實現(xiàn)手段的關系程度，橫向聯(lián)想的相似度實質(zhì)是實現(xiàn)手段的可替代關系程度。相似度越高意味著得到已有產(chǎn)品實例的更多支持。根據(jù)相似度來篩選初始群體就等于利用以前的設計經(jīng)歷，使初始群體的產(chǎn)生有合理的基礎，因此能加快遺傳算法的收斂。本文根據(jù)相似性聯(lián)想原理提出如下縱向及橫向聯(lián)想的相似度計算方法。

設產(chǎn)品實例集合為C，功能元素集合為F，作用原理或物理結構元素集合為G。分別記為：C={Ci|i=1,2,…,n}; F={Fj|j=1,2,…,m}; G={Gk|k=1,2,…,q}。實例集合中的實例Ci以不同的隸屬度uij及uik分別隸屬于Fj及Gk。 設元素Gk到元素Fj的縱向聯(lián)想相似度為rkj，則：

rkj =

又設G空間中有元素Gk和Gm。實例Cji分別以隸屬度uik和uim隸屬于元素Gk和Gm，設從Gk到Gm的橫向聯(lián)想相似度為rkm，則：

rkm =

隸屬度作為實例對象的一項屬性來存儲。系統(tǒng)根據(jù)以上算法從實例集合中挖掘相似度知識，輔助設計師從相似度較高的方向進行聯(lián)想，并用于指導遺傳算法初始群體的產(chǎn)生，從而促進設計創(chuàng)新。

3 結論

本文研究創(chuàng)新設計思維規(guī)律并用于指導機械產(chǎn)品創(chuàng)新設計系統(tǒng)的開發(fā)，系統(tǒng)的成功應用證明了關于創(chuàng)新設計思維規(guī)律論斷的正確性以及多種新技術的可行性。系統(tǒng)可通過矛盾分析與聯(lián)想，搜索到適用的作用原理、措施、物理結構及實例以解決矛盾，完成概念設計階段的功能優(yōu)化與原理優(yōu)化，是實現(xiàn)機械廣義優(yōu)化設計方法的新成果。

機械創(chuàng)新設計論文

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