機械設計方案范文

導語：如何才能寫好一篇機械設計方案，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。

篇1

關鍵詞：機械產品；方案設計方法；發展趨勢

引言

科學技術的飛速發展，產品功能要求的日益增多，復雜性增加，壽命期縮短，更新換代速度加快。然而，產品的設計，尤其是機械產品方案的設計手段，則顯得力不從心，跟不上時展的需要。目前，計算機輔助產品的設計繪圖、設計計算、加工制造、生產規劃已得到了比較廣泛和深入的研究，并初見成效，而產品開發初期方案的計算機輔助設計卻遠遠不能滿足設計的需要。為此，作者在閱讀了大量文獻的基礎上，概括總結了國內外設計學者進行方案設計時采用的方法，并討論了各種方法之間的有機聯系和機械產品方案設計計算機實現的發展趨勢。

根據目前國內外設計學者進行機械產品方案設計所用方法的主要特征，可以將方案的現代設計方法概括為下述四大類型。

1、系統化設計方法

系統化設計方法的主要特點是：將設計看成由若干個設計要素組成的一個系統，每個設計要素具有獨立性，各個要素間存在著有機的聯系，并具有層次性，所有的設計要素結合后，即可實現設計系統所需完成的任務。

系統化設計思想于70年代由德國學者Pahl和Beitz教授提出，他們以系統理論為基礎，制訂了設計的一般模式，倡導設計工作應具備條理性。德國工程師協會在這一設計思想的基礎上，制訂出標準VDI2221“技術系統和產品的開發設計方法。

制定的機械產品方案設計進程模式，基本上沿用了德國標準VDI2221的設計方式。除此之外，我國許多設計學者在進行產品方案設計時還借鑒和引用了其他發達國家的系統化設計思想，其中具有代表性的是：

(1)將用戶需求作為產品功能特征構思、結構設計和零件設計、工藝規劃、作業控制等的基礎，從產品開發的宏觀過程出發，利用質量功能布置方法，系統地將用戶需求信息合理而有效地轉換為產品開發各階段的技術目標和作業控制規程的方法。

(2)將產品看作有機體層次上的生命系統，并借助于生命系統理論，把產品的設計過程劃分成功能需求層次、實現功能要求的概念層次和產品的具體設計層次。同時采用了生命系統圖符抽象地表達產品的功能要求，形成產品功能系統結構。

(3)將機械設計中系統科學的應用歸納為兩個基本問題：一是把要設計的產品作為一個系統處理，最佳地確定其組成部分(單元)及其相互關系；二是將產品設計過程看成一個系統，根據設計目標，正確、合理地確定設計中各個方面的工作和各個不同的設計階段。

由于每個設計者研究問題的角度以及考慮問題的側重點不同，進行方案設計時采用的具體研究方法亦存在差異。下面介紹一些具有代表性的系統化設計方法。

1.1設計元素法

用五個設計元素(功能、效應、效應載體、形狀元素和表面參數)描述“產品解”，認為一個產品的五個設計元素值確定之后，產品的所有特征和特征值即已確定。我國亦有設計學者采用了類似方法描述產品的原理解。

1.2圖形建模法

研制的“設計分析和引導系統”KALEIT，用層次清楚的圖形描述出產品的功能結構及其相關的抽象信息，實現了系統結構、功能關系的圖形化建模，以及功能層之間的聯接。

將設計劃分成輔助方法和信息交換兩個方面，利用Nijssen信息分析方法可以采用圖形符號、具有內容豐富的語義模型結構、可以描述集成條件、可以劃分約束類型、可以實現關系間的任意結合等特點，將設計方法解與信息技術進行集成，實現了設計過程中不同抽象層間信息關系的圖形化建模。

文獻［11］將語義設計網作為設計工具，在其開發的活性語義設計網ASK中，采用結點和線條組成的網絡描述設計，結點表示元件化的單元(如設計任務、功能、構件或加工設備等)，線條用以調整和定義結點間不同的語義關系，由此為設計過程中的所有活動和結果預先建立模型，使早期設計要求的定義到每一個結構的具體描述均可由關系間的定義表達，實現了計算機輔助設計過程由抽象到具體的飛躍。

1.3“構思”—“設計”法

將產品的方案設計分成“構思”和“設計”兩個階段。“構思”階段的任務是尋求、選擇和組合滿足設計任務要求的原理解。“設計”階段的工作則是具體實現構思階段的原理解。

將方案的“構思”具體描述為：根據合適的功能結構，尋求滿足設計任務要求的原理解。即功能結構中的分功能由“結構元素”實現，并將“結構元素”間的物理聯接定義為“功能載體”，“功能載體”和“結構元素”間的相互作用又形成了功能示意圖(機械運動簡圖)。方案的“設計”是根據功能示意圖，先定性地描述所有的“功能載體”和“結構元素”，再定量地描述所有“結構元素”和聯接件(“功能載體”)的形狀及位置，得到結構示意圖。Roper，H.利用圖論理論，借助于由他定義的“總設計單元(GE)”、“結構元素(KE)”、“功能結構元素(FKE)”、“聯接結構元素(VKE)”、“結構零件(KT)”、“結構元素零件(KET)”等概念，以及描述結構元素尺寸、位置和傳動參數間相互關系的若干種簡圖，把設計專家憑直覺設計的方法做了形式化的描述，形成了有效地應用現有知識的方法，并將其應用于“構思”和“設計”階段。

從設計方法學的觀點出發，將明確了設計任務后的設計工作分為三步：1)獲取功能和功能結構(簡稱為“功能”)；2)尋找效應(簡稱為“效應”)；3)尋找結構(簡稱為“構形規則”)。并用下述四種策略描述機械產品構思階段的工作流程：策略1：分別考慮“功能”、“效應”和“構形規則”。因此，可以在各個工作步驟中分別創建變型方案，由此產生廣泛的原理解譜。策略2：“效應”與“構形規則”(包括設計者創建的規則)關聯，單獨考慮功能(通常與設計任務相關)。此時，辨別典型的構形規則及其所屬效應需要有豐富的經驗，產生的方案譜遠遠少于策略1的方案譜。策略3：“功能”、“效應”、“構形規則”三者密切相關。適用于功能、效應和構形規則間沒有選擇余地、具有特殊要求的領域，如超小型機械、特大型機械、價值高的功能零件，以及有特殊功能要求的零部件等等。策略4：針對設計要求進行結構化求解。該策略從已有的零件出發，通過零件間不同的排序和連接，獲得預期功能。

1.4矩陣設計法

在方案設計過程中采用“要求—功能”邏輯樹(“與或”樹)描述要求、功能之間的相互關系，得到滿足要求的功能設計解集，形成不同的設計方案。再根據“要求—功能”邏輯樹建立“要求—功能”關聯矩陣，以描述滿足要求所需功能之間的復雜關系，表示出要求與功能間一一對應的關系。

Kotaetal將矩陣作為機械系統方案設計的基礎，把機械系統的設計空間分解為功能子空間，每個子空間只表示方案設計的一個模塊，在抽象階段的高層，每個設計模塊用運動轉換矩陣和一個可進行操作的約束矢量表示；在抽象階段的低層，每個設計模塊被表示為參數矩陣和一個運動方程。

1.5鍵合圖法

將組成系統元件的功能分成產生能量、消耗能量、轉變能量形式、傳遞能量等各種類型，并借用鍵合圖表達元件的功能解，希望將基于功能的模型與鍵合圖結合，實現功能結構的自動生成和功能結構與鍵合圖之間的自動轉換，尋求由鍵合圖產生多個設計方案的方法。

2、結構模塊化設計方法

從規劃產品的角度提出：定義設計任務時以功能化的產品結構為基礎，引用已有的產品解(如通用零件部件等)描述設計任務，即分解任務時就考慮每個分任務是否存在對應的產品解，這樣，能夠在產品規劃階段就消除設計任務中可能存在的矛盾，早期預測生產能力、費用，以及開發設計過程中計劃的可調整性，由此提高設計效率和設計的可靠性，同時也降低新產品的成本。Feldmann將描述設計任務的功能化產品結構分為四層，(1)產品(2)功能組成(3)主要功能組件(4)功能元件。并采用面向應用的結構化特征目錄，對功能元件進行更為具體的定性和定量描述。同時研制出適合于產品開發早期和設計初期使用的工具軟件STRAT。

認為專用機械中多數功能可以采用已有的產品解，而具有新型解的專用功能只是少數，因此，在專用機械設計中采用功能化的產品結構，對于評價專用機械的設計、制造風險十分有利。

提倡在產品功能分析的基礎上，將產品分解成具有某種功能的一個或幾個模塊化的基本結構，通過選擇和組合這些模塊化基本結構組建成不同的產品。這些基本結構可以是零件、部件，甚至是一個系統。理想的模塊化基本結構應該具有標準化的接口(聯接和配合部)，并且是系列化、通用化、集成化、層次化、靈便化、經濟化，具有互換性、相容性和相關性。我國結合軟件構件技術和CAD技術，將變形設計與組合設計相結合，根據分級模塊化原理，將加工中心機床由大到小分為產品級、部件級、組件級和元件級，并利用專家知識和CAD技術將它們組合成不同品種、不同規格的功能模塊，再由這些功能模塊組合成不同的加工中心總體方案。

以設計為目錄作為選擇變異機械結構的工具，提出將設計的解元素進行完整的、結構化的編排，形成解集設計目錄。并在解集設計目錄中列出評論每一個解的附加信息，非常有利于設計工程師選擇解元素。

根據機械零部件的聯接特征，將其歸納成四種類型：1)元件間直接定位，并具有自調整性的部件；2)結構上具有共性的組合件；3)具有嵌套式結構及嵌套式元件的聯接；4)具有模塊化結構和模塊化元件的聯接。并采用準符號表示典型元件和元件間的連接規則，由此實現元件間聯接的算法化和概念的可視化。

在進行機械系統的方案設計中，用“功能建立”模塊對功能進行分解，并規定功能分解的最佳“粒化”程度是功能與機構型式的一一對應。“結構建立”模塊則作為功能解的選擇對象以便于實現映射算法。

3、基于產品特征知識的設計方法

基于產品特征知識設計方法的主要特點是：用計算機能夠識別的語言描述產品的特征及其設計領域專家的知識和經驗，建立相應的知識庫及推理機，再利用已存儲的領域知識和建立的推理機制實現計算機輔助產品的方案設計。

機械系統的方案設計主要是依據產品所具有的特征，以及設計領域專家的知識和經驗進行推量和決策，完成機構的型、數綜合。欲實現這一階段的計算機輔助設計，必須研究知識的自動獲取、表達、集成、協調、管理和使用。為此，國內外設計學者針對機械系統方案設計知識的自動化處理做了大量的研究工作，采用的方法可歸納為下述幾種。

3.1編碼法

根據“運動轉換”功能(簡稱功能元)將機構進行分類，并利用代碼描述功能元和機構類別，由此建立起“機構系統方案設計專家系統”知識庫。在此基礎上，將二元邏輯推理與模糊綜合評判原理相結合，建立了該“專家系統”的推理機制，并用于四工位專用機床的方案設計中。

利用生物進化理論，通過自然選擇和有性繁殖使生物體得以演化的原理，在機構方案設計中，運用網絡圖論方法將機構的結構表達為拓撲圖，再通過編碼技術，把機構的結構和性能轉化為個體染色體的二進制數串，并根據設計要求編制適應值，運用生物進化理論控制繁殖機制，通過選擇、交叉、突然變異等手段，淘汰適應值低的不適應個體，以極快的進化過程得到適應性最優的個體，即最符合設計要求的機構方案。

3.2知識的混合型表達法

針對復雜機械系統的方案設計，采用混合型的知識表達方式描述設計中的各類知識尤為適合，這一點已得到我國許多設計學者的共識。

在研制復雜產品方案設計智能決策支持系統DMDSS中，將規則、框架、過程和神經網絡等知識表示方法有機地結合在一起，以適應設計中不同類型知識的描述。將多種單一的知識表達方法(規則、框架和過程)，按面向對象的編程原則，用框架的槽表示對象的屬性，用規則表示對象的動態特征，用過程表示知識的處理，組成一種混合型的知識表達型式，并成功地研制出“面向對象的數控龍門銑床變速箱方案設計智能系統GBCDIS”和“變速箱結構設計專家系統GBSDES”。

3.3利用基于知識的開發工具

在聯軸器的CAD系統中，利用基于知識的開發工具NEXPERT-OBJECT，借助于面向對象的方法，創建了面向對象的設計方法數據庫，為設計者進行聯軸器的方案設計和結構設計提供了廣泛且可靠的設計方法譜。則利用NEXPERT描述直線導軌設計中需要基于知識進行設計的內容，由此尋求出基于知識的解，并開發出直線導軌設計專家系統。

3.4設計目錄法

構造了“功能模塊”、“功能元解”和“機構組”三級遞進式設計目錄，并將這三級遞進式設計目錄作為機械傳動原理方案智能設計系統的知識庫和開發設計的輔助工具。

3.5基于實例的方法

在研制設計型專家系統的知識庫中，采用基本謂詞描述設計要求、設計條件和選取的方案，用框架結構描述“工程實例”和各種“概念實體”，通過基于實例的推理技術產生候選解來配匹產品的設計要求。

4、智能化設計方法

智能化設計方法的主要特點是：根據設計方法學理論，借助于三維圖形軟件、智能化設計軟件和虛擬現實技術，以及多媒體、超媒體工具進行產品的開發設計、表達產品的構思、描述產品的結構。

在利用數學系統理論的同時，考慮了系統工程理論、產品設計技術和系統開發方法學VDI2221，研制出適合于產品設計初期使用的多媒體開發系統軟件MUSE。

在進行自動取款機設計時，把產品的整個開發過程概括為“產品規劃”、“開發”和“生產規劃”三個階段，并且充分利用了現有的CAD尖端技術——虛擬現實技術。1)產品規劃—構思產品。其任務是確定產品的外部特性，如色彩、形狀、表面質量、人機工程等等，并將最初的設想用CAD立體模型表示出，建立能夠體現整個產品外形的簡單模型，該模型可以在虛擬環境中建立，借助于數據帽和三維鼠標，用戶還可在一定程度上參與到這一環境中，并且能夠迅速地生成不同的造型和色彩。立體模型是檢測外部形狀效果的依據，也是幾何圖形顯示設計變量的依據，同時還是開發過程中各類分析的基礎。2)開發—設計產品。該階段主要根據“系統合成”原理，在立體模型上配置和集成解元素，解元素根據設計目標的不同有不同的含義：可以是基本元素，如螺栓、軸或輪轂聯接等；也可以是復合元素，如機、電、電子部件、控制技術或軟件組成的傳動系統；還可以是要求、特性、形狀等等。將實現功能的關鍵性解元素配置到立體模型上之后，即可對產品的配置(設計模型中解元素間的關系)進行分析，產品配置分析是綜合“產品規劃”和“開發”結果的重要手段。3)生產規劃—加工和裝配產品。在這一階段中，主要論述了裝配過程中CAD技術的應用，提出用計算機圖像顯示解元素在相應位置的裝配過程，即通過虛擬裝配模型揭示造形和裝配間的關系，由此發現難點和問題，并找出解決問題的方法，并認為將CAD技術綜合應用于產品開發的三個階段，可以使設計過程的綜合與分析在“產品規劃”、“開發”和“生產規劃”中連續地交替進行。因此，可以較早地發現各個階段中存在的問題，使產品在開發進程中不斷地細化和完善。

我國利用虛擬現實技術進行設計還處于剛剛起步階段。利用面向對象的技術，重點研究了按時序合成的機構組合方案設計專家系統，并借助于具有高性能圖形和交換處理能力的OpenGL技術，在三維環境中從各個角度對專家系統設計出的方案進行觀察，如運動中機構間的銜接狀況是否產生沖突等等。

將構造標準模塊、產品整體構造及其制造工藝和使用說明的擬訂(見圖1)稱之為快速成型技術。建議在產品開發過程中將快速成型技術、多媒體技術以及虛擬表達與神經網絡(應用于各個階段求解過程需要的場合)結合應用。指出隨著計算機軟、硬件的不斷完善，應盡可能地將多媒體圖形處理技術應用于產品開發中，例如三維圖形(立體模型)代替裝配、拆卸和設計聯接件時所需的立體結構想象力等等。

利用智能型CAD系統SIGRAPH-DESIGN作為開發平臺，將產品的開發過程分為概念設計、裝配設計和零件設計，并以變量設計技術為基礎，建立了膠印機凸輪連桿機構的概念模型。從文獻介紹的研究工作看，其概念模型是在確定了機構型、數綜合的基礎上，借助于軟件SIGRAPH-DESIGN提供的變量設計功能，使原理圖隨著機構的結構參數變化而變化，并將概念模型的參數傳遞給下一級的裝配模型、零件設計。

5、各類設計方法評述及發展趨勢

綜上所述，系統化設計方法將設計任務由抽象到具體(由設計的任務要求到實現該任務的方案或結構)進行層次劃分，擬定出每一層欲實現的目標和方法，由淺入深、由抽象至具體地將各層有機地聯系在一起，使整個設計過程系統化，使設計有規律可循，有方法可依，易于設計過程的計算機輔助實現。

結構模塊化設計方法視具有某種功能的實現為一個結構模塊，通過結構模塊的組合，實現產品的方案設計。對于特定種類的機械產品，由于其組成部分的功能較為明確且相對穩定，結構模塊的劃分比較容易，因此，采用結構模塊化方法進行方案設計較為合適。由于實體與功能之間并非是一一對應的關系，一個實體通常可以實現若干種功能，一個功能往往又可通過若干種實體予以實現。因此，若將結構模塊化設計方法用于一般意義的產品方案設計，結構模塊的劃分和選用都比較困難，而且要求設計人員具有相當豐富的設計經驗和廣博的多學科領域知識。

機械產品的方案設計通常無法采用純數學演算的方法進行，也難以用數學模型進行完整的描述，而需根據產品特征進行形式化的描述，借助于設計專家的知識和經驗進行推理和決策。因此，欲實現計算機輔助產品的方案設計，必須解決計算機存儲和運用產品設計知識和專家設計決策等有關方面的問題，由此形成基于產品特征知識的設計方法。

目前，智能化設計方法主要是利用三維圖形軟件和虛擬現實技術進行設計，直觀性較好，開發初期用戶可以在一定程度上直接參與到設計中，但系統性較差，且零部件的結構、形狀、尺寸、位置的合理確定，要求軟件具有較高的智能化程度，或者有豐富經驗的設計者參與。

值得一提的是：上述各種方法并不是完全孤立的，各類方法之間都存在一定程度上的聯系，如結構模塊化設計方法中，劃分結構模塊時就蘊含有系統化思想，建立產品特征及設計方法知識庫和推理機時，通常也需運用系統化和結構模塊化方法，此外，基于產品特征知識的設計同時又是方案智能化設計的基礎之一。在機械產品方案設計中，視能夠實現特定功能的通用零件、部件或常用機構為結構模塊，并將其應用到系統化設計有關層次的具體設計中，即將結構模塊化方法融于系統化設計方法中，不僅可以保證設計的規范化，而且可以簡化設計過程，提高設計效率和質量，降低設計成本。

篇2

關鍵詞：機械產品；方案設計方法；發展趨勢

引　言

科學技術的飛速發展，產品功能要求的日益增多，復雜性增加，壽命期縮短，更新換代速度加快。然而，產品的設計，尤其是機械產品方案的設計手段，則顯得力不從心，跟不上時展的需要。目前，計算機輔助產品的設計繪圖、設計計算、加工制造、生產規劃已得到了比較廣泛和深入的研究，并初見成效，而產品開發初期方案的計算機輔助設計卻遠遠不能滿足設計的需要。為此，作者在閱讀了大量文獻的基礎上，概括總結了國內外設計學者進行方案設計時采用的方法，并討論了各種方法之間的有機聯系和機械產品方案設計計算機實現的 發展趨勢。

根據目前國內外設計學者進行機械產品方案設計所用方法的主要特征，可以將方案的現代設計方法概括為下述四大類型。

1、系統化設計方法

系統化設計方法的主要特點是：將設計看成由若干個設計要素組成的一個系統，每個設計要素具有獨立性，各個要素間存在著有機的聯系，并具有層次性，所有的設計要素結合后，即可實現設計系統所需完成的任務。

系統化設計思想于70年代由德國學者Pahl和Beitz教授提出，他們以系統理論為基礎，制訂了設計的一般模式，倡導設計工作應具備條理性。德國工程師協會在這一設計思想的基礎上，制訂出標準VDI2221“技術系統和產品的開發設計方法。

制定的機械產品方案設計進程模式，基本上沿用了德國標準VDI2221的設計方式。除此之外，我國許多設計學者在進行產品方案設計時還借鑒和引用了其他發達國家的系統化設計思想，其中具有代表性的是：

(1)將用戶需求作為產品功能特征構思、結構設計和零件設計、工藝規劃、作業控制等的基礎，從產品開發的宏觀過程出發，利用質量功能布置方法，系統地將用戶需求信息合理而有效地轉換為產品開發各階段的技術目標和作業控制規程的方法。

(2)將產品看作有機體層次上的生命系統，并借助于生命系統理論，把產品的設計過程劃分成功能需求層次、實現功能要求的概念層次和產品的具體設計層次。同時采用了生命系統圖符抽象地表達產品的功能要求，形成產品功能系統結構。

(3)將機械設計中系統科學的應用歸納為兩個基本問題：一是把要設計的產品作為一個系統處理，最佳地確定其組成部分(單元)及其相互關系；二是將產品設計過程看成一個系統，根據設計目標，正確、合理地確定設計中各個方面的工作和各個不同的設計階段 。

由于每個設計者研究問題的角度以及考慮問題的側重點不同，進行方案設計時采用的具體研究方法亦存在差異。下面介紹一些具有代表性的系統化設計方法。

1.1　設計元素法

用五個設計元素(功能、效應、效應載體、形狀元素和表面參數)描述“產品解”，認為一個產品的五個設計元素值確定之后，產品的所有特征和特征值即已確定。我國亦有設計學者采用了類似方法描述產品的原理解。

1.2　圖形建模法

研制的“設計分析和引導系統”KALEIT，用層次清楚的圖形描述出產品的功能結構及其相關的抽象信息，實現了系統結構、功能關系的圖形化建模，以及功能層之間的聯接 。

將設計劃分成輔助方法和信息交換兩個方面，利用Nijssen信息分析方法可以采用圖形符號、具有內容豐富的語義模型結構、可以描述集成條件、可以劃分約束類型、可以實現關系間的任意結合等特點，將設計方法解與信息技術進行集成，實現了設計過程中不同抽象層間信息關系的圖形化建模。

文獻［11］將語義設計網作為設計工具，在其開發的活性語義設計網ASK中，采用結點和線條組成的網絡描述設計，結點表示元件化的單元(如設計任務、功能、構件或加工設備等)，線條用以調整和定義結點間不同的語義關系，由此為設計過程中的所有活動和結果預先建立模型，使早期設計要求的定義到每一個結構的具體描述均可由關系間的定義表達，實現了計算機輔助設計過程由抽象到具體的飛躍。

1.3　“構思”—“設計”法

將產品的方案設計分成“構思”和“設計”兩個階段。“構思”階段的任務是尋求、選擇和組合滿足設計任務要求的原理解。“設計”階段的工作則是具體實現構思階段的原理解。

將方案的“構思”具體描述為：根據合適的功能結構，尋求滿足設計任務要求的原理解。即功能結構中的分功能由“結構元素”實現，并將“結構元素”間的物理聯接定義為“功能載體”，“功能載體”和“結構元素”間的相互作用又形成了功能示意圖(機械運動簡圖)。方案的“設計”是根據功能示意圖，先定性地描述所有的“功能載體”和“結構元素”，再定量地描述所有“結構元素”和聯接件(“功能載體”)的形狀及位置，得到結構示意圖。Roper，H.利用圖論理論，借助于由他定義的“總設計單元(GE)”、“結構元素(KE)”、“功能結構元素(FKE)”、“聯接結構元素(VKE)”、“結構零件(KT)”、“結構元素零件(KET)”等概念，以及描述結構元素尺寸、位置和傳動參數間相互關系的若干種簡圖，把設計專家憑直覺設計的方法做了形式化的描述，形成了有效地應用現有知識的方法，并將其應用于“構思”和“設計”階段。

從設計方法學的觀點出發，將明確了設計任務后的設計工作分為三步：1) 獲取功能和功能結構(簡稱為“功能”)；2) 尋找效應(簡稱為“效應”)；3) 尋找結構(簡稱為“構形規則”)。并用下述四種策略描述機械產品構思階段的工作流程：策略1：分別考慮“功能”、“效應”和“構形規則”。因此，可以在各個工作步驟中分別創建變型方案，由此產生廣泛的原理解譜。策略2：“效應”與“構形規則”(包括設計者創建的規則)關聯，單獨考慮功能(通常與設計任務相關)。此時，辨別典型的構形規則及其所屬效應需要有豐富的經驗，產生的方案譜遠遠少于策略1的方案譜。策略3：“功能”、“效應”、“構形規則”三者密切相關。適用于功能、效應和構形規則間沒有選擇余地、具有特殊要求的領域，如超小型機械、特大型機械、價值高的功能零件，以及有特殊功能要求的零部件等等。策略4：針對設計要求進行結構化求解。該策略從已有的零件出發，通過零件間不同的排序和連接，獲得預期功能 。

1.4　矩陣設計法

在方案設計過程中采用“要求—功能”邏輯樹(“與或”樹)描述要求、功能之間的相互關系，得到滿足要求的功能設計解集，形成不同的設計方案。再根據“要求—功能”邏輯樹建立“要求—功能”關聯矩陣，以描述滿足要求所需功能之間的復雜關系，表示出要求與功能間一一對應的關系。

Kotaetal將矩陣作為機械系統方案設計的基礎，把機械系統的設計空間分解為功能子空間，每個子空間只表示方案設計的一個模塊，在抽象階段的高層，每個設計模塊用運動轉換矩陣和一個可進行操作的約束矢量表示；在抽象階段的低層，每個設計模塊被表示為參數矩陣和一個運動方程。

1.5　鍵合圖法

將組成系統元件的功能分成產生能量、消耗能量、轉變能量形式、傳遞能量等各種類型，并借用鍵合圖表達元件的功能解，希望將基于功能的模型與鍵合圖結合，實現功能結構的自動生成和功能結構與鍵合圖之間的自動轉換，尋求由鍵合圖產生多個設計方案的方 法。

2、結構模塊化設計方法

從規劃產品的角度提出：定義設計任務時以功能化的產品結構為基礎，引用已有的產品解(如通用零件部件等)描述設計任務，即分解任務時就考慮每個分任務是否存在對應的產品解，這樣，能夠在產品規劃階段就消除設計任務中可能存在的矛盾，早期預測生產能力、費用，以及開發設計過程中計劃的可調整性，由此提高設計效率和設計的可靠性，同時也降低新產品的成本。Feldmann將描述設計任務的功能化產品結構分為四層，(1)產品(2)功能組成(3)主要功能組件(4)功能元件。并采用面向應用的結構化特征目錄，對功能元件進行更為具體的定性和定量描述。同時研制出適合于產品開發早期和設計初期使用的工具軟件STRAT。

認為專用機械中多數功能可以采用已有的產品解，而具有新型解的專用功能只是少數，因此，在專用機械設計中采用功能化的產品結構，對于評價專用機械的設計、制造風 險十分有利。

提倡在產品功能分析的基礎上，將產品分解成具有某種功能的一個或幾個模塊化的基本結構，通過選擇和組合這些模塊化基本結構組建成不同的產品。這些基本結構可以是零件、部件，甚至是一個系統。理想的模塊化基本結構應該具有標準化的接口(聯接和配合部)，并且是系列化、通用化、集成化、層次化、靈便化、經濟化，具有互換性、相容性和相關性。我國結合軟件構件技術和CAD技術，將變形設計與組合設計相結合，根據分級模塊化原理，將加工中心機床由大到小分為產品級、部件級、組件級和元件級，并利用專家知識和CAD技術將它們組合成不同品種、不同規格的功能模塊，再由這些功能模塊組合成不同的加工中心總體方案。

以設計為目錄作為選擇變異機械結構的工具，提出將設計的解元素進行完整的、結構化的編排，形成解集設計目錄。并在解集設計目錄中列出評論每一個解的附加信息，非常有利于設計工程師選擇解元素。

根據機械零部件的聯接特征，將其歸納成四種類型：1)元件間直接定位，并具 有自調整性的部件；2) 結構上具有共性的組合件；3)具有嵌套式結構及嵌套式元件的聯接 ；4)具有模塊化結構和模塊化元件的聯接。并采用準符號表示典型元件和元件間的連接規則，由此實現元件間聯接的算法化和概念的可視化。

在進行機械系統的方案設計中，用“功能建立”模塊對功能進行分解，并規定功能分解的最佳“粒化”程度是功能與機構型式的一一對應。“結構建立”模塊則作為功能解的選擇對象以便于實現映射算法。

3、基于產品特征知識的設計方法

基于產品特征知識設計方法的主要特點是：用計算機能夠識別的語言描述產品的特征及其設計領域專家的知識和經驗，建立相應的知識庫及推理機，再利用已存儲的領域知識和建立的推理機制實現計算機輔助產品的方案設計。

機械系統的方案設計主要是依據產品所具有的特征，以及設計領域專家的知識和經驗進行推量和決策，完成機構的型、數綜合。欲實現這一階段的計算機輔助設計，必須研究知識的自動獲取、表達、集成、協調、管理和使用。為此，國內外設計學者針對機械系統方案設計知識的自動化處理做了大量的研究工作，采用的方法可歸納為下述幾種。

3.1　編碼法

根據“運動轉換”功能(簡稱功能元)將機構進行分類，并利用代碼描述功能元和機構類別，由此建立起“機構系統方案設計專家系統”知識庫。在此基礎上，將二元邏輯推理與模糊綜合評判原理相結合，建立了該“專家系統”的推理機制，并用于四工位專用機床的方案設計中。

利用生物進化理論，通過自然選擇和有性繁殖使生物體得以演化的原理，在機構方案設計中，運用網絡圖論方法將機構的結構表達為拓撲圖，再通過編碼技術，把機構的結構和性能轉化為個體染色體的二進制數串，并根據設計要求編制適應值，運用生物進化理論控制繁殖機制，通過選擇、交叉、突然變異等手段，淘汰適應值低的不適應個體，以極快的進化過程得到適應性最優的個體，即最符合設計要求的機構方案。

轉貼于

3.2　知識的混合型表達法

針對復雜機械系統的方案設計，采用混合型的知識表達方式描述設計中的各類知識尤為適合，這一點已得到我國許多設計學者的共識。

在研制復雜產品方案設計智能決策支持系統DMDSS中，將規則、框架、過程和神經網絡等知識表示方法有機地結合在一起，以適應設計中不同類型知識的描述。將多種單一的知識表達方法(規則、框架和過程)，按面向對象的編程原則，用框架的槽表示對象的屬性，用規則表示對象的動態特征，用過程表示知識的處理，組成一種混合型的知識表達型式，并成功地研制出“面向對象的數控龍門銑床變速箱方案設計智能系統GBCDIS”和“變速箱結構設計專家系統GBSDES”。

3.3　利用基于知識的開發工具

在聯軸器的CAD系統中，利用基于知識的開發工具NEXPERT-OBJECT，借助于面向對象的方法，創建了面向對象的設計方法數據庫，為設計者進行聯軸器的方案設計和結構設計提供了廣泛且可靠的設計方法譜。則利用NEXPERT描述直線導軌設計中需要基于知識進行設計的內容，由此尋求出基于知識的解，并開發出直線導軌設計專家系統。

3.4　設計目錄法

構造了“功能模塊”、“功能元解”和“機構組”三級遞進式設計目錄，并將這三級遞進式設計目錄作為機械傳動原理方案智能設計系統的知識庫和開發設計的輔助工具。

3.5　基于實例的方法

在研制設計型專家系統的知識庫中，采用基本謂詞描述設計要求、設計條件和選取的方案，用框架結構描述“工程實例”和各種“概念實體”，通過基于實例的推理技術產生候選解來配匹產品的設計要求。

4、智能化設計方法

智能化設計方法的主要特點是：根據設計方法學理論，借助于三維圖形軟件、智能化設計軟件和虛擬現實技術，以及多媒體、超媒體工具進行產品的開發設計、表達產品的構思、描述 產品的結構。

在利用數學系統理論的同時，考慮了系統工程理論、產品設計技術和系統開發方法學VDI2221，研制出適合于產品設計初期使用的多媒體開發系統軟件MUSE。

在進行自動取款機設計時，把產品的整個開發過程概括為“產品規劃”、“開發”和“生產規劃”三個階段，并且充分利用了現有的CAD尖端技術——虛擬現實技術。1) 產品規劃—構思產品。其任務是確定產品的外部特性，如色彩、形狀、表面質量、人機工程等等，并將最初的設想用CAD立體模型表示出，建立能夠體現整個產品外形的簡單模型，該模型可以在虛擬環境中建立，借助于數據帽和三維鼠標，用戶還可在一定程度上參與到這一環境中，并且能夠迅速地生成不同的造型和色彩。立體模型是檢測外部形狀效果的依據，也是幾何圖形顯示設計變量的依據，同時還是開發過程中各類分析的基礎。 2) 開發—設計產品。該階段主要根據“系統合成”原理，在立體模型上配置和集成解元素，解元素根據設計目標的不同有不同的含義：可以是基本元素，如螺栓、軸或輪轂聯接等；也可以是復合元素，如機、電、電子部件、控制技術或軟件組成的傳動系統；還可以是要求、特性、形狀等等。將實現功能的關鍵性解元素配置到立體模型上之后，即可對產品的配置(設計模型中解元素間的關系)進行分析，產品配置分析是綜合“產品規劃”和“開發”結果的重要手段。3) 生產規劃—加工和裝配產品。在這一階段中，主要論述了裝配過程中CAD技術的應用，提出用計算機圖像顯示解元素在相應位置的裝配過程，即通過虛擬裝配模型揭示造形和裝配間的關系，由此發現難點和問題，并找出解決問題的方法，并認為將CAD技術綜合應用于產品開發的三個階段，可以使設計過程的綜合與分析在“產品規劃”、“開發”和“生產規劃”中連續地交替進行。因此，可以較早地發現各個階段中存在的問題，使產品在開發進程中不斷地細化和完善。

我國利用虛擬現實技術進行設計還處于剛剛起步階段。利用面向對象的技術，重點研究了按時序合成的機構組合方案設計專家系統，并借助于具有高性能圖形和交換處理能力的OpenGL技術，在三維環境中從各個角度對專家系統設計出的方案進行觀察，如運動中機構間的銜接狀況是否產生沖突等等。

將構造標準模塊、產品整體構造及其制造工藝和使用說明的擬訂(見圖1)稱之為快速成型技術。建議在產品開發過程中將快速成型技術、多媒體技術以及虛擬表達與神經網絡(應用于各個階段求解過程需要的場合)結合應用。指出隨著計算機軟、硬件的不斷完善，應盡可能地將多媒體圖形處理技術應用于產品開發中，例如三維圖形(立體模型)代替裝配、拆卸和設計聯接件時所需的立體結構想象力等等。

利用智能型CAD系統SIGRAPH-DESIGN作為開發平臺，將產品的開發過程分為概念設計、裝配設計和零件設計，并以變量設計技術為基礎，建立了膠印機凸輪連桿機構的概念模型。從文獻介紹的研究工作看，其概念模型是在確定了機構型、數綜合的基礎上，借助于軟件SIGRAPH-DESIGN提供的變量設計功能，使原理圖隨著機構的結構參數變化而變化，并將概念模型的參數傳遞給下一級的裝配模型、零件設計。

5、各類設計方法評述及發展趨勢

綜上所述，系統化設計方法將設計任務由抽象到具體(由設計的任務要求到實現該任務的方案或結構)進行層次劃分，擬定出每一層欲實現的目標和方法，由淺入深、由抽象至具體地將各層有機地聯系在一起，使整個設計過程系統化，使設計有規律可循，有方法可依，易于設計過程的計算機輔助實現。

結構模塊化設計方法視具有某種功能的實現為一個結構模塊，通過結構模塊的組合，實現產品的方案設計。對于特定種類的機械產品，由于其組成部分的功能較為明確且相對穩定，結構模塊的劃分比較容易，因此，采用結構模塊化方法進行方案設計較為合適。由于實體與功能之間并非是一一對應的關系，一個實體通常可以實現若干種功能，一個功能往往又可通過若干種實體予以實現。因此，若將結構模塊化設計方法用于一般意義的產品方案設計，結構模塊的劃分和選用都比較困難，而且要求設計人員具有相當豐富的設計經驗和廣博的多學科 領域知識。

機械產品的方案設計通常無法采用純數學演算的方法進行，也難以用數學模型進行完整的描述，而需根據產品特征進行形式化的描述，借助于設計專家的知識和經驗進行推理和決策。因此，欲實現計算機輔助產品的方案設計，必須解決計算機存儲和運用產品設計知識和專家設計決策等有關方面的問題，由此形成基于產品特征知識的設計方法。

目前，智能化設計方法主要是利用三維圖形軟件和虛擬現實技術進行設計，直觀性較好，開發初期用戶可以在一定程度上直接參與到設計中，但系統性較差，且零部件的結構、形狀、尺寸、位置的合理確定，要求軟件具有較高的智能化程度，或者有豐富經驗的設計者參與。

值得一提的是：上述各種方法并不是完全孤立的，各類方法之間都存在一定程度上的聯系，如結構模塊化設計方法中，劃分結構模塊時就蘊含有系統化思想，建立產品特征及設計方法知識庫和推理機時，通常也需運用系統化和結構模塊化方法，此外，基于產品特征知識的設計同時又是方案智能化設計的基礎之一。在機械產品方案設計中，視能夠實現特定功能的通用零件、部件或常用機構為結構模塊，并將其應用到系統化設計有關層次的具體設計中，即將結構模塊化方法融于系統化設計方法中，不僅可以保證設計的規范化，而且可以簡化設計過程，提高設計效率和質量，降低設計成本。

篇3

關鍵詞：機械設計；軸系結構；功能元

中圖分類號：TH133 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）15-0024-02

軸系的結構方案設計和機器的整體質量息息相關，一旦發生軸失效，將導致嚴重后果。軸系的結構方案設計和一般零部件的設計存在很大的差異，不僅包括強度設計，還包括結構設計。

1 基于功能元的結構方案設計分析

機械產品概念設計內容主要包括下列三個部分：功能抽象化、功能分解、功能結構圖設計。機器可被視作一個大系統，在這個系統中，各種零件按照某種關系組合在一起，以滿足客戶的特定需求，其基本功能要素如下：（1）軸承集——支撐功能的功能元；（2）齒輪副集——傳遞運動的功能元；（3）螺栓集——緊固功能元。在每一類功能元中，又可根據功能特性的差異而做進一步的細分。以圖1所示的單級減速器為例，扭矩通過軸、鍵、齒輪、軸承、軸承座進行傳遞，力的傳遞過程可以用圖2表示。

2 軸系主要功能元的特征屬性分析

2.1 軸的屬性

軸發揮著支撐以及傳遞轉矩的功能，其決定性能的因素主要有兩個：一是剛度，二是強度。在軸的設計過程中，不僅要以工作能力準則為基礎，而且要兼顧如下要求：（1）軸向定位方法的運用；（2）周向固定軸上的各類零件，使其符合轉矩傳遞的要求；（3）軸和其他部分存在相對滑動的表面要具有良好的耐磨性；（4）符合實際工藝生產要求。

2.2 傳動類結構功能元

兩軸間的運動通常依靠齒輪傳動來完成。齒輪傳動不僅效率高，而且持續穩定，因而具有很強的適應性。齒輪副有以下分類：（1）平面齒輪——直齒/斜齒圓柱齒輪傳動；（2）空間齒輪——傳遞相交軸/交錯軸運動。結合齒輪的特點及使用條件，采用功能元劃分的方法將齒輪副的十大特征總結如下：（1）傳動比；（2）傳動平穩性；（3）傳動效率；（4）耐磨性；（5）結構緊湊性；（6）軸向力；（7）承載能力；（8）轉速要求；（9）兩軸線方向；（10）制造成本。

2.3 支撐類結構功能元

在機器中，軸承裝置是一種應用廣泛且相當關鍵的部件，其設計質量關系著機器是否能夠正常運轉。軸承裝置的設計涉及多種知識與技術，表現出了一定的復雜性和靈活性。設計師應在充分滿足用戶需求的基礎上，對軸承的規格、型號、安裝等進行科學確定。對于軸承裝置設計而言，建立知識庫是前提條件。以滾動軸承為例，可總結出十二個特征：（1）高速性能；（2）噪聲性能；（3）旋轉精度；（4）使用壽命；（5）剛性；（6）摩擦性能；（7）聯合載荷；（8）軸向載荷；（9）徑向載荷；（10）耐沖擊性；（11）徑向尺寸；（12）內外圈可分離性。

3 軸系結構設計

3.1 擬定軸上零件的裝配方案

擬定軸上零件的裝配方案，其重點在于確定軸上關鍵零件的裝配方向、順序以及彼此關系。它決定了軸的基本形式，是軸結構設計的基礎，擬定軸上零件裝配方案的過程中，通常需要設計多個不同方案，然后展開分析對比，確定最佳方案。

3.2 軸上零件的定位

軸上零件在受力條件下，有可能沿軸向或者周向發生位移，為避免這一問題，兩種特殊情況（有游動要求或者空轉要求）除外，其他軸上零件需要做好軸向和周向的有效定位，從而確保軸上零件工作位置的準確性。

3.2.1 零件在軸上的軸向定位。零件在軸上的軸向定位通常依靠以下部件實現：軸肩、套筒、圓螺母、軸端擋圈、軸承蓋。至于定位方面，則需要根據軸向力的大小確定。除此之外，還需要考慮軸的制造難度、零件裝拆難度以及工作穩定性等各類因素。

3.2.2 零件在軸上的周向定位。周向定位是為了避免零件和軸之間出現相對轉動。主要的周向定位零件包括以下幾種：鍵、花鍵、銷、緊定螺釘、過盈配合。其中緊定螺釘僅適用于傳力不大的部分。

3.3 各軸段直徑和長度的確定

當零件定位方案與裝拆方案被確定之后，軸的基本形狀也便基本被確定了。各軸段直接取決于軸上載荷的大小，一般根據軸所承受的扭矩對軸直徑進行初步估算。將初步估算的直徑視作軸段的最小直徑編，并根據零件裝配方案以及相關定位要求，對各段軸的直徑進行逐一確定，同時注意以下四點：（1）對于那些存在配合要求的軸段，盡可能采用標準直徑；（2）便于裝拆，同時降低配合表面擦傷幾率，在配合軸段前一般采用相對較小的直徑；（3）確定各軸段長度時，主要依據軸上配合零件的有關參數，如毅孔長度、位置、軸承寬度以及軸承端蓋的厚度等；（4）應盡量保證結構的緊湊，還要兼顧零件裝配空間或者調整空間的留置問題。

3.4 提高軸強度的措施

軸上零件（包括結構、工藝、安裝等各個因素）將會對軸的強度產生極大的影響。為了進一步加強軸的承載力，同時減輕機器重量，減小軸尺寸，降低綜合制造成本，應認真研究以下四點：（1）做好軸上零件的科學布置，從而有效減小軸的載荷；（2）做好軸上零件結構的改進，從而有效減小軸的載荷；（3）做好軸結構的改進，從而降低應力集中的不利影響；（4）做好軸表面質量的改進，從而提高軸的抗疲勞強度。

4 軸系結構方案設計實例

本文以鏈式運輸機為例，對基于結構功能元的軸系結構方案設計進行說明。該鏈式運輸機的設計需求如下：（1）中等沖擊環境；（2）以電動機驅動；（3）功率為2.2kW；（4）轉速為640r/min；（5）鏈輪轉速為94r/min。通過相關分析與計算，得出其可使用的運動方案如表1

所示：

結合空間布局的實際需要以及各個裝配方案的反復對比，最后決定選擇方案1中給出的帶傳動方案。鏈傳動過程中將會受到一定強度的沖擊力，運動存在不均勻的問題，同時考慮到摩擦傳動在承載力方面相對有限，所以，選擇低速級。除此之外，還要綜合考慮電動機的各項參數，如功率、外形尺寸、滿載轉速以及最大轉矩等等，最終選擇齒輪嚙合的單級傳動，帶和齒輪的傳輸比分別是2和5，電動機軸轉速、高速軸轉速、低速軸轉速以及工作機軸轉速分別是940r/min、470r/min、94r/min、94r/min。

5 結語

本文結合了筆者多年的實踐工作經驗，從理論的角度出發，對機械設計中軸系的結構方案設計進行了深入的分析與研究。實踐證明，本文所給出的方法在實踐環節具有非常不錯的實用價值。隨著研究的進一步深入，發現該系統在通用性方面還存在一定的不足，另外，系統的智能化方向將成為日后工作的一個重點。

參考文獻

[1]王海濤，李初曄.基于力學分析的主軸軸系結構優化設計[J].制造技術與機床，2011，（7）.

[2]肖文剛，何志華，董青海.碳纖維復合材料傳動軸設計與制造技術研究[J].玻璃鋼/復合材料，2012，（S1）.

[3]竺芳.機械設計中軸系結構主要功能元的特征屬性研究[J].科技信息，2010，（33）.

[4]何澤軍.機械設計中軸系結構方案的設計與研究[J].長春理工大學學報，2010，（9）.

[5]趙靖超，聶國林，姚新改，軋剛.基于彈塑性理論提高轉矩軸設計失效轉矩精度[J].機械傳動，2013，（3）.

篇4

[關鍵詞]精度設計 培養方案 教學實踐 改革

[中圖分類號]G642.0 [文獻標識碼]A

引言

機械產品往往由于喪失精度而報廢，周期性檢修的實質就是對其精度的檢定和修復，沒有足夠的幾何精度，機械產品就失去了使用價值。因此，從理論上講，無論何種生產類型、何種功能要求，都應該對零件的幾何要素提出精度要求。精度設計用以確定機械各零件幾何要素的公差。機械產品的精度設計是聯系產品使用性能和生產制造過程的橋梁[1]，精度設計給定的公差等級、采用的公差原則對生產設備的選擇、工裝夾具的設計和制造、檢驗方法的制定等方面有著決定作用，它直接影響著生產成本的高低，進而影響著產品的市場競爭能力。

《互換性與測量技術基礎》是高等院校機械類、儀器儀表類和機電相結合類各專業必需的主干技術基礎課程[2]，涵蓋了幾何精度設計與檢測兩方面的內容。在幾年的教學實踐中發現以下問題：

（1）學生沒有充分意識到幾何精度對機械產品使用性能的重要性。在課程設計和畢業設計時，只做完系統設計與參數設計，精度設計基本就沒做或者很少做。

（2）學生不具備相應的精度設計能力，不能靈活運用所學的相關知識進行機械產品設計。在課程設計和畢業設計時，精度的確定并沒有考慮產品的性能要求和生產成本之間的關系，所做的設計在目前生產條件下無法制造生產，或者造成生產成本的增加。

（3）學生不能正確運用設計標準和規范。比如，在齒輪的設計中，圖紙表達不完善，參數表只有結構參數的內容，而沒有精度參數的內容，甚至沒有參數表；標準件并沒有按照國家標準選用規格；已廢除的國標仍在使用。

鑒于此，作者對課程教學進行研究，并進行大膽嘗試與改革。

一、建設課程群，確立精度設計地位

課程群是為完善同一施教對象的認知結構，而將本專業或跨專業培養方案中若干門在知識、方法、問題等方面有邏輯聯系的課程加以整合而成的課程體系[3]。以實現學生綜合設計能力、創新能力為培養目標，把“機械制圖”、“機械原理”、“機械設計”、“互換性與測量技術”4門課程的各教學環節進行優化重組融合，形成機械類專業基礎課群。機械產品的設計過程通常可分為三個階段：系統設計、參數設計和精度設計[4]。如果說系統設計為機械產品的一次設計，那么精度設計就是系統的三次設計。系統設計以整機的功能為目標而進行的機械基本工作原理和總體布局設計，是運動學的設計，主要由機械原理課程承擔；參數設計以保證系統的能量轉換和工作壽命來確定機構各零件幾何要素的公稱值，由機械設計課程承擔；精度設計以保證機械產品的性能要求同時考慮制造的經濟性來確定機械各零件幾何要素的允許誤差，由互換性與測量技術課程承擔。

通過分析，互換性與技術測量課程的教學內容應該以精度設計為主線，以提高精度設計能力為目標，和機械原理課程及機械設計課程共同研究機械產品的設計。

二、設計性能檢測實驗，增強精度設計意識

在幾年的教學實踐中發現，學生能夠理解機械結構參數對機械性能的重要性，卻認識不到幾何精度對機械性能的重要影響，甚至錯誤的認為機械設計就是做系統設計和參數設計，認為精度無關緊要。

為了更好的幫助學生理解幾何精度設計在生產實際中的應用，體會幾何精度對機械產品性能的重要影響，增強學生綜合運用知識能力，強化機械設計、幾何精度和機械制造之間的相關性，指導畢業生研制出機械性能檢測實驗臺，使學生通過實驗，切身體驗幾何精度對機械產品性能的影響，增強精度設計意識。

本實驗臺的整體結構系統圖如圖1所示：

圖1：機械性能檢測實驗臺整體結構系統圖

直流電機作為動力通過一個一級傳動機構驅動發電機工作，并設計的檢測系統（傳感器、采集卡、PC機自行開發的測試系統）對其性能指標進行檢測，如傳動效率、振動、噪聲、溫度等。傳動機構的主要零件是可以拆裝的，同時，主要零部件配備有多套（結構參數相同，僅精度不同）。實驗時，學生組裝不同精度的傳動機構，進行整機運行，通過測試性能指標比較來反映整機的運行性能。

通過本實驗可以加強學生對幾何精度影響產品使用性能的主要認識，增強工程意識，并通過此綜合實驗培養學生綜合運用所學相關知識的能力。

三、進行綜合設計，提高精度設計能力

依據機械類專業教學計劃，機械原理課程和機械設計課程及互換性與測量技術課程一般都安排有相應的2～3周的課程設計。課程設計一般要求學生在相對集中的時間內運用所學的相關知識完成一個具體的小設計[5]。目前，一般教學安排都是每門課程獨立安排相應的課程設計，而這樣做的結果對學生造成一種誤導，形成“機械設計就是系統設計”，或者“機械設計就是參數設計”，“質量（使用性能）是檢驗出來的”等錯誤認識；同時也不能增強學生綜合設計能力的培養；另外，也不利于“培養學生的工程實踐能力和創新能力”教學目標的實現。以至于做畢業設計甚至在實際工作中，出現圖紙表達不清楚、不合理、不符合規范，或者設計出來的產品依據目前的生產條件根本沒法生產或者是生產成本過高等問題。

針對以上問題，把機械原理課程設計、機械設計課程設計及互換性與技術測量課程設計進行優化、整合。以培養綜合設計能力為目標，進行綜合性課課程設計。

（一）課程設計內容優化改革

目前，機械設計課程設計所做的機械產品設計基本上都是只考慮系統設計和參數設計，至于精度設計，基本就沒做或者做的很少，有的只是在圖紙上參照相關的設計做了些公差標注，至于為什么要選用這些精度項目？為什么要確定如此精度？學生基本就不知道。

曾經針對此問題，提出在互換性與測量技術課程設計調整精度設計的內容，讓學生各自找出自己所做的機械設計課程設計，對整個設計進行完善。學生在系統設計和參數設計的基礎上進行精度設計，并對前期的錯誤進行更正，形成完整的機械產品技術資料。

通過此項改革，提升了學生對精度設計在機械產品設計的重要性認識，但是，這樣就會由于工作的不連續就耽誤了很多時間。首先，對機械設計課程設計、機械原理課程設計、互換性與技術測量課程設計時間進行調整，調整為同時進行；然后，對其設計內容進行整合，取消原來的獨立課程設計，實行綜合課程設計，涵蓋系統設計、參數設計、精度設計等內容。

（二）選題來源于工程實際

目前，機械設計課程設計題目大多是“一級或二級齒輪減速器”的設計，它涵蓋了“機械設計”課程中大部分內容，有助于學生加強相關的知識的綜合運用能力，但這樣就出現題目單一化，不能充分調動學生的創新意識。通過對以往的課程設計答辯情況來看，部分學生曾出現抄襲現象。基于此，課程設計的選題來源于工程實際，解決所在城市廠礦的實際問題。根據任務的大小對學生進行分組，使學生協同完成整個設計任務，而所做設計是否能滿足實際需要，可以直接在生產中得到檢驗，在工程實際中體會精度設計與生產性能及生產成本的關系，增強學生的工程意識。另外，設計要變為產品，圖紙是設計工作者和制造工作者之間的溝通語言，這樣，圖紙的表達必須規范。學生在實際工程中體會圖紙表達規范化的重要性，并能運用國標進行規范化設計。

四、改革考核辦法，激發學生學習動力

以往，對于課程設計的考核方法是“考勤（10%）+報告（20%）+答辯（70%）”，這種考核辦法能夠使老師對學生的知識及素質得到全面的考核。但對學生來說有種“課程到此為止”的感覺，學生只知道自己的一個綜合分數，并不知道自己掌握的相應知識到何種程度，是否滿足工程實際所需？或者對于實際工程，還需要哪此方面的知識？其它同學是個什么樣的水平？

一種理想的課程考核模式，應該能夠全面、正確、有效地實現檢查評價、教育激勵、診斷反饋和導向等多種功能[6，7]。因此，在對精度設計進行考核時，采取了以下措施：

1．學生作為評委對學生進行答辯。這時，老師只是作為場外指導，對學生解答不了，而對他們的能力提升有關鍵作用的知識點做出解釋和闡述，同時也從學生的答辯時所提的問題及回答情況對答辯學生和答辯評委的知識和能力掌握程度做出全面判斷。

2．指導老師和學生進行互動，并做總結。在答辯進行完畢，指導老師就精度設計和學生進行互動，學生在互動中調動學習的積極性，并能對知識理解的更深刻。然后通過老師的總結，使學生對精度設計的脈絡有個更清楚的知識，能夠掌握精度設計的要領，并能體會精度設計在機械產品設計中的地位。從而激發學生學習知識的積極性和動力。

五、結束語

精度設計作為機械產品設計的一個重要環節，在理論教學與實踐教學中應該加強學生精度設計能力的培養。近年的教學實踐，學生精度設計能力有了很大的提高，為以后的畢業設計和工作打下良好的基礎。

[參考文獻]

[1]王永泉，馬秋生，潘艷波.機械產品精度設計與生產成本的關系[J].機械設計與制造，2005（5）：147～148.

[2]王伯平.互換性與測量技術基礎（第3版）[M].機械工業出版社，2009.

[3]李慧仙.論高校課程群建設[J].江蘇高教，2006（6）：73～75.

[4]杜文華，鄭江.機械基礎系列課程教改中機械精度設計的實現[J].華北工學院學報（社科版），2004，20（3）：89～91.

[5]劉小康，余潔冰.工科學生課程設計與綜合素質培養[J]. 高教探索，2009，（5）：133～134.

[6]施軍.高校考試制度改革的若干思考[J].江蘇高教，2003，（5）：57～59．

篇5

Abstract： On the basis of a lot of market research， through analyzing and comparing a variety of window cleaning device， this paper designs a double-sided window cleaning robot facing family apartment windows， which uses the mechanical mechanism as the main body， supplemented by automatic control.

關鍵詞： 雙面擦玻璃；機械機構；曲柄滑塊機構；自動控制；安全方便

Key words： double-side cleaning window；mechanical mechanism；slider-crank mechanism；automatic control；safe and convenient

中圖分類號：TP241.3 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）08-0070-02

0 引言

隨著人民生活水平的不斷提高，人們對生活環境提出了更高的要求。在建筑業，由于玻璃的采光性好、保溫防潮性能好，彩色玻璃實用美觀，高層建筑越來越多地采用玻璃窗的結構。但是，由于隨著時間的推移，雨雪天氣以及空氣中的灰塵，就會逐漸的蒙上一層厚厚的城市灰塵，使得這些建筑黯然失色，這樣就需要對玻璃窗進行清洗。目前對高層建筑上玻璃的清洗工作主要是由人工完成的。高空擦洗，稍有不慎就會出現事故，造成傷亡。因此人們迫切希望能有一種清洗機器來代替人工作業。這種清洗機器的使用將大大降低高層建筑的清洗成本，提高勞動生產率。所要設計的高層戶外玻璃自動清潔器，要求既要做到簡單實用，又要價格便宜。這樣經濟實惠的擦玻璃機器人想法就悠然誕生了。

1 產品類別的介紹

1.1 雙面玻璃擦 ①一面擦，兩面凈；②站在屋里擦窗外玻璃，安全，方便，又省力；③本產品通過磁力相吸的原理，內動外應，從而達到一次操作，玻璃兩面干凈的效果；④同時解決了人們住樓房不便到窗外擦玻璃，極其安全。

1.2 機械臂式玻璃擦 一種手撐式電動多功能玻璃清潔器由刷頭裝置、撐桿裝置、電動裝置和噴霧裝置四部分構成。功能：解決人們在高樓室內清潔窗及玻璃窗外側面玻璃的難題。撐桿上還裝有手壓泵，通過軟管可將清洗液送至刷頭噴出，擦頭罩殼內壁上有凸棱曲線，具有收集污液的功能、可避免污染周圍環境。

1.3 撐桿式玻璃擦 玻璃擦頭固定在一根長的不銹鋼管上，一側是擦玻璃的海綿體，另一側是清除玻璃上污水的刮擦。

2 主要目標

根據所調查的資料顯示，不管是擦玻璃器還是擦玻璃機器人的開發比較完備，無論在功能上，還是材料上，因此這次“自動擦玻璃器的設計與制作”設計主要希望實現兩個目標：①功能完備化。②降低高空擦玻璃機器人的成本。

3 設計方法

具體的設計方式我們采用以下幾點順序原則：①資料的查詢，在圖書館查閱工具書，電子閱覽室查詢論文期刊等資料，了解自動擦玻璃機的發展趨勢及狀況。②初步構建自己的自動擦玻璃機的圖形，繪制CAD圖形，了解各部分的構造。③根據圖紙設計各部分的具體參數，選用電動機、伸縮桿導軌滑塊，設計底盤等部分的參數。④根據所選的參數購買和加工。⑤組裝及驗證其功能的可行性，修改最后完成設計。

4 設計方案

4.1 運動方式的設計 支撐機構是玻璃擦設計中的最重要的結構，它對玻璃擦頭的運動以及整個機構的安裝位置的確定有著很大的影響，這個機構也是設計的一個重點。

蝸輪蝸桿傳動，此種設計方案采用蝸輪蝸桿作為傳動裝置，傳遞電動機的動力，帶動滑塊在導軌上上下運動，完成玻璃擦的上下擦玻璃的任務。擦玻璃的范圍由蝸輪的直徑決定，擦玻璃的高度有伸縮桿的長度來決定，可以達到很高的地方，如圖1所示。

但是此種設計方案在擦拭范圍上存在很大的局限性，由于擦玻璃器主要面向家庭公寓使用，玻璃的尺寸大約為1500*1500mm，因此要求蝸輪的直徑必須大于1000mm，這使得設計非常不現實，工作空間限制及其本身重量的限制使得本方案很難實際應用。

4.2 擦頭組件的設計 由于兩個玻璃擦頭是用磁鐵之間的吸引力，使其吸附在玻璃表面上，因此擦頭的設計考慮的重點就是要輕便。玻璃擦頭設計成一個盒子狀，里面裝有磁鐵，清洗液存儲空間等。在盒子的表面貼有擦玻璃布，刮水板。制作這樣一個盒子，首先需要制作模具，然后才能做出塑料的玻璃擦頭來[6]。但是模具制作相當的昂貴，對于實驗階段來說沒有必要使用這種方法進行制作。對方案進行修改，把結構進行簡化，只保留最基本的構件，實現設計要求。另外還需要考慮的問題：①磁鐵位置的確定；②玻璃擦頭的連接。

4.3 底盤的設計 底盤由小輪、驅動電機組成，需要承受整個機構的重量，保證其重心的穩定，使機構在運行過程中不至于傾倒。

底盤采用600*400*25mm的木板作為承重板，綜合考慮電動機、曲柄滑塊機構、導軌、玻璃擦等的重量大約為5KG，木板強度足夠滿足需求。木板下邊在距離每個角90*50mm的位置安裝小輪，高度大于為70mm，在滿足要求的基礎上盡量降低重心。小輪與固定在底盤的小電機相連，實現隨著擦玻璃的進行，小車實現自動運動。小電動機配備有時間繼電器，能夠實現間歇式的運動，配合玻璃擦的上下運動，完成擦玻璃的任務。在底盤的上面一個長邊250*50mm的位置安裝一個100*100*5mm的鋁合金薄板，作為導軌安裝的界面，保持導軌的穩定性。

5 零件的設計制造

5.1 連接桿的設計制造 ①連桿材料的選擇。連接桿與曲柄、導軌相連，起到傳遞動力的作用。同曲柄一樣，連接桿材料也選定為鋁合金，因為鋁合金質量輕，強度大且容易加工。②連桿的制造。連接桿是選用直徑為22mm的鋁合金棒料通過數控銑床加工而成。經過幾道工序加工之后，停車，取出曲柄，用銼把曲柄上的毛刺，銳邊去除。第二部是鉆孔，在鉆床上夾緊，使用直徑為6mm的鉆刀，在曲柄的10mm處鉆孔。每隔30mm鉆一個孔，一共鉆出3個孔，然后在連接桿的另一端的10mm處鉆孔。用銼把曲柄上的毛刺，銳邊去除。連接桿加工就完成了，如圖2所示。

5.2 滑塊的設計制造 螺釘的底座的厚度為3mm，用磨床把厚度磨為1mm。根據導軌的形狀，選取滑塊為螺釘，這樣螺釘能夠在導軌的凹槽里滑動，如圖3所示。

5.3 底盤的設計制造 擦玻璃器的所有零件都要固定在底盤上，底盤的底部還要安裝上定向輪，所以底盤既要易于加工又需要質量輕便。底盤選取為600*400的木板，質量輕且易于加工，在底盤上用電鉆鉆出16個直徑為6mm的孔，能讓4個小輪安裝在底盤上。

注：黑龍江工程學院大學生創新創業訓練計劃.

參考文獻：

[1]王炎.爬壁機器人的發展現狀與應用前景[N].計算機世界報，2010，27.

[2]王園宇，武利生，李元宗.壁面清洗機器人發展趨勢淺析[J].引進與咨詢，2009，4.

[3]謝宇，曹彤，焦曉凱.多吸盤式擦窗機器人吸附系統研究[J].液壓與氣動，2007.

[4]秦卓.玻璃自動清潔器[P].中國，實用新型，專利號95204302.5，2009.7.19.

[5]黃建余.高樓擦窗機[P].中國，實用新型，專利號88213921.5，

篇6

[關鍵詞]起重機械 防護設備 技術創新

中圖分類號：TP271.31 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）10-0010-01

起重機械在廣泛被應用的同時也有一部分缺陷，由于自身的運行特點以及人為操作時的疏忽等各種因素導致了起重機械在實際運行過程中存在著很大的安全隱患。

一、起重機械存在的安全隱患

起重機械在實際工作的過程當中所存在的一些特點是安全隱患存在的主要因素，這些特點包括搬運貨物的高勢能、運動的多維性、作業范圍大及作業條件復雜等。

1.新型防風防撞智能安全裝置的特點

分析了起重機械在作業時所存在的安全隱患之后，研發了一種新型的防風防撞智能安全裝置，這種安全裝置具有多種功能及用途，在起重機械安全防護設備技術上具有一定的創新性，其保護性能非常突出。表1為起重機防風防撞安全裝置功能對照表。

（1）由于起重機械屬于高空作業，所以對操作人員操作的精確度要求很高，基本上操作人員都會把所有的注意力放在裝卸貨物上，如果這時候突然來陣風向不定的強風，很多的操作人員都會措手不及，從而導致起重機械安全事故的發生。新型防風防撞安全裝置就是針對這個問題所安裝的安全措施，它可以在突然出現大風的時候避免起重機械由于失控滑行導致的安全事故，有效的控制好起重機大車的工作狀態。

（2）像造船廠、碼頭、大型機械廠等起重機應用比較多的地方，由于軌道的長期使用往往會出現某段下沉的現象，當起重機在這個下沉地段吊裝重物時，起重機的大車經常會發生滑動現象。為了能夠解決起重機械在下沉段的定點吊裝問題，研究出了新型防風防撞智能安全裝置，這種裝置能夠自動控制鐵楔下落來防止大車的滑動現象，大車啟動行走時自動升起鐵楔，這種對大車輪子控制自如的定位在一定程度上有效的減輕了操作人員的負擔，為起重機定點吊裝的安全保障提供了可能。

（3）起重機械的運行空間一般都是靠操作者的肉眼來觀看，但有時候會出現視覺障礙物，這時操作人員往往根據下面其他人員的指揮或者憑著自己的工作經驗來進行吊裝作業，由于指揮與操作之間存在時差，這就給起重機之間的碰撞事故提供了可能。新型防風防撞智能安全裝置能夠有效的控制好大車在多條共用軌道之間的運行，防止碰撞的發生。當起重機械在復雜的場所進行作業時，安全控制指令能夠有效的控制好大車在軌道方向的正常工作或者停止，而且還可以識別軌道上的移動物體或障礙物。

（4）如果電子極板能夠和智能安全裝置有效的結合起來，就能實現起重機械終點限位安全裝置功能。一般情況下，新型起重機械的電子反射極板安裝在起重機地軌的端頭，這種新技術在可靠性和穩定性方面都比傳統接觸式限位保護裝置優越。

2.電氣控制結構

新型防風防撞智能安全裝置的安全控制單元主要由預警電路、限位電路和狀態監測電路組成，預警電路和限位電路的主要作用是接受由傳感器或者光電接近開關所傳來的信號，對操作人員起到預警作用并能達到強行切斷電源的目的。狀態監測電路能夠接受驅動器狀態開關所傳來的信號并對當前的防風防撞智能安全裝置進行自檢。下圖為新型防風防撞智能起重機械安全設備結構簡圖。

3.新型防風防撞智能安全裝置的技術創新

新型安全裝置的技術創新主要變現在以下幾個方面：

①首先，新型的安全裝置把預警電路和限位電路集成在一個安全保護控制單元之中，在使用時所增設的限位電路起到的控制效果非常的好，當光電開關或者聲波開關檢測到軌道前方有障礙物時，這些開關就會立即運作起來，在幾十秒之內限位電路會切斷主電路，從而阻斷起重機械的前行。

②該新型安全裝置優化了起重機械的連接結構，起重機械的傳動機構一般由驅動軸、驅動臂和曲柄組成，曲柄的兩端分別與驅動軸和驅動器頂進行剛性連接，轉動連接的實現是通過機架板和驅動軸之間的相互連接。這種新型安全裝置結構簡單，不容易被損壞，只需通過在傳動機構中的曲軸設置和轉折點設置并利用曲軸中心的位移來讓鐵楔產生起落過程時的前后位移。

③和傳統的起重機械安全控制裝置相比較，新型的智能安全裝置增加了故障自檢電路，主要是通過把非接觸式的傳感器開關安裝在安全裝置的驅動器上面，這時監測電路能自行的對比開關的正常設置狀態和實際狀態的差別，并自動根據對比的結果判斷出是否發生故障。如果判斷的結果正常，那一切操作繼續進行，如果判斷有故障發生，此時故障自檢電路就會關閉起重機的行走，并給控制人員發出故障信號，使得維修人員能夠及時的對故障進行修復，從而保證了起重機械的安全運行。

二、結束語

總之，起重機械的安全運行已經越來越受到人們的關注，新型防風防撞智能安全裝置的技術創新能夠有效的提高起重機械的安全運行程度，減少起重機械安全運行事故的發生，保障了人們的生命財產安全。

參考文獻

[1] 裴淑玲，袁江.起重機械在使用中的安全隱患分析[J]. 中州煤炭. 2011（05）

[2] 蘭天文.淺談起重機械的安全技術管理[J].大眾標準化. 2008（S2）

[3] 楊小棟.起重機械安全防護設備技術創新[J].江蘇科技信息. 2008（10）

[4] 李國忠.起重機械設備安全防護對策[J].裝備制造技術. 2009（06）

[5] 李黔萍.起重機械設備安全防護建議與措施[J].裝備制造. 2009（05）

篇7

【關鍵詞】IDC機房 多專業協同 PDU

中圖分類號：TN915.02 文獻標識碼：A 文章編號：1006-1010（2014）-22-

Multi-Discipline Coordination and Design Case of Large-Scale IDC Room

CHEN Jin-fen

（Huaxin Consulting and Designing Institute Co.， Ltd.， Hangzhou 310014， China）

[Abstract]This paper first introduces the construction tendency of large-scale IDC rooms and proposes multi-discipline coordination is the premise to construct large-scale IDC rooms. And then， the paper analyzes the design points of eight disciplines including civil work， decoration， electrical lighting， electronic monitoring， fire control， air conditioning， power and craft in the construction of large-scale IDC rooms. Finally， it presents multi-discipline coordinative measures， as well as illustrates the flow and results of multi-discipline coordination design by means of specific cases.

[Key words]IDC room multi-discipline coordination PDU

1 大型IDC機房建設趨勢

IDC（Internet Data Center，互聯網數據中心）是電信部門利用已有的互聯網通信線路、帶寬資源，建立標準化的電信專業級機房環境，為企業、政府提供服務器托管、租用以及相關增值等方面的全方位服務。行業趨勢、競爭壓力推動大型IDC機房向高密度、高效率、模塊化建設、云計算技術應用方向發展。

傳統的IDC機房最大支持3kW/機柜，導致機柜內空間浪費嚴重。為了降低成本，提高機柜利用率，新建IDC機房實際功耗可達4.5～7kW/機柜。

傳統的IDC機房PUE（Power Usage Effectiveness，電源使用效率）在2.1左右，電源容量限制、企業社會責任驅動新建IDC機房PUE值向1.5靠近。

為保證競爭力，IDC機房建設應能夠根據各機房（區塊）容量及建設等級靈活調整。

云計算幫助IDC中心建立業務與資源之間的關系，使現有IDC資源和業務優先級對應，所有服務器可以作為資源池進行統一調度、管理且按需動態分配，從而降低IDC運營成本。

上述IDC機房建設趨勢要求各個專業緊密協作，多專業的協同設計是大型IDC機房成功建設的前提條件。

2 大型IDC機房建設涉及的專業

大型IDC機房建設涉及土建、裝修、電氣照明、弱電監控、消防、空調、電源、工藝這8個專業，每個專業的設計要點如表1所示：

表1 大型IDC機房建設涉及的專業及設計要點

專業

設計要點

土建

機房選址、平面布局、機房載荷、機房層高等

裝修

機房的分割、吊頂、隔斷、防火門、孔洞的開鑿和封堵、隔熱保溫層、靜電地板等

電氣照明

消防報警、照明等

弱電監控

視頻監控、門禁監控、動環監控、環境監控等

消防

消防管道、鋼瓶、煙感、溫感等

空調

機房溫度和濕度、氣體組織結構規劃等

電源

供電模式、電源容量、柴油發電機等

工藝

機房整體的布局規劃、走線架/尾纖槽道規劃、冷/熱通道封閉、機房內綜合布線

3 大型IDC機房的各專業設計要點

下面詳細分析土建、裝修、電氣照明、弱電監控、消防、空調、電源、工藝這8個專業在大型IDC機房建設中的設計要點。

3.1 土建專業

除了一般選址要求，電力引入條件、政府能耗指標和電價優惠政策等因素正成為大型IDC機房選址的關鍵要素，選址過程中要充分考慮電力電壓等級、電力可供容量以及最近的變電站情況和此區域電力規劃情況。

理想的機房平面應該是長方形、大開間（7.2/7.5/8.4/9/9.6m進深），以最大限度提高機房利用率，便于通信設備的安裝布置。按照功能模塊劃分，IDC機房布局分為集中供電和分散供電這2種。

單個空機柜（含擋板）為150～720kg，機墩約為30kg，內置設備重量與型號和數量有關，三者重量相加即為單機柜重量。根據經驗，15A機柜重量為600～700kg，20A機柜重量為800～900kg。對于租賃機房，還應根據實際設備重量進行承重再核實。

主機房梁下凈高由氣體滅火管道高度、工藝生產要求的凈高、送風風管或活動地板高度組成，一般為3.2～4m。柴油發電機房梁下凈高為3.5m（設備容量≤80kW）或者不小于4m（設備容量>80kW）;其他電力機房梁下凈高與進線方式和設備要求有關，一般為4～5.6m。

3.2 裝修專業

大開間機房應該根據消防要求、安全疏散距離要求、安全疏散通道要求進行合理分割。機房開門位置要盡量選擇在冷熱通道，裝修時應將搬運斜坡設置在走廊上，以免浪費機柜位置。

暫時不用的孔洞需要做好封堵;空調背面的上線井需要預留足夠的空間以防被堵。

為避免水管漏水導致機房進水，需要在空調水管與IT機房間設置混凝土擋水坎;為了有效排水，在土建階段需要預留排水地漏。

靜電地板高度一般設置為500～800mm。

在機房垂直空間富裕的情況下，建議做吊頂，吊頂以上空間可作為機房的靜壓送風或空調熱回風通道。為防止因為溫差出現凝露，機房一般需要做隔熱保溫，可選擇地板保溫或者吊頂保溫。

3.3 電氣照明專業

火災自動報警系統的傳輸線路應采用穿金屬管、經阻燃處理的硬質塑料管或封閉式線槽保護方式布線[1]。在機房內火災自動報警系統應單獨布線，不可與機房通信系統或其他弱電監控系統共用布線橋架。

越來越多的IDC機房使用了封閉冷通道的方式以加強空調制冷效果，為了實現封閉冷通道內的氣體滅火，通常采用頂板的控制與消防聯合動作的方式來解決消防問題。在設計階段，需要將此部分的控制作為干接點接入消防報警系統。

燈具的高度不能與工藝各橋架沖突。

3.4 弱電監控專業

弱電監控專業包括視頻監控、門禁監控、動環監控以及環境監控等。

（1）視頻監控分為機房內監控和機房外公共空間監控這2種。一般運營商都建設機房外公共空間的視頻監控，有選擇性地建設機房內的視頻監控。機房內視頻監控攝像頭一般設置在列頭和列尾，線纜較少可與通信線纜共用走線架，線纜較多則需單獨設置走線架。

（2）門禁監控包括門開關狀態、合法（非法）刷卡狀態、出門按鈕開關量、緊急碎玻按鈕開關量、門禁封鎖等。

（3）動環監控包括柴油發電機狀態、低壓配電柜狀態、交流UPS及高壓直流系統狀態、電源列柜狀態以及PDU（Power Distribution Unit，電源分配單元）狀態等。

（4）環境監控包括機房溫濕度、漏水監測、空調檢測、防雷器運行狀態以及新風系統排風機狀態等。

3.5 消防專業

消防專業的設計要點主要有以下方面：

（1）在機房垂直空間緊張的情況下，機房內消防管網需嚴格貼梁安裝施工，否則將影響機柜上方走線空間，一般預留消防管網的空間為200mm。

（2）消防鋼瓶間的承重要求達到8kN/m2[2]。

（3）在做機房劃分時，一個防護區的面積不宜大于800m2（北京要求不宜大于500m2），且容積不宜大于3600m3。

（4）地板或吊頂高度大于800mm時，需要設置消防探頭。

（5）2個或2個以上的防護區采用組合分配系統時，一個組合分配系統所保護的防護區不應超過8個。

3.6 空調專業

機房溫度過高或過低、機房濕度過高或過低都會影響服務器設備的電子器件和邏輯電路的穩定運轉，造成服務器出現故障。空調專業設計的目的是保證機房內溫度和濕度滿足服務器的運行要求，同時節約能耗。

空調的設計跟機房內設備功耗直接相關，不同的單機柜功耗直接影響機房內設備的排布以及空調的制冷方案。

當單機柜功耗在3kW左右時，一般采用下送風上回風的氣流組織，此類機房的排列較為簡單，可不做冷熱通道封閉。

當單機柜功耗達到5kW以上時，效果較好的解決方法是冷（熱）通道封閉技術，機柜頂部架設頂板，兩側安裝封閉門，封閉整個冷熱區域，以此來達到精確制冷的目的。

當單機柜功耗超過8kW時，要采用平行冷空氣供應，以便從上到下的溫度能夠保持一致。由于機架式空調緊靠高密度機架進行安裝，在運行過程中，機架產生的熱風及時送入空調，處理后的冷風首先進入機架，所以風路的行程縮短，制冷效果明顯提高。

3.7 電源專業

（1）供電模型比較

供電模型分為分散供電模式和集中供電模式2種。

集中供電模式的優點是電源設備集中，便于維護人員集中維護;缺點是初期大量電源設備擱置待用或輕載運行，造成浪費。

分散供電模式的優點是可靠性高、承受故障能力強，能合理配置電源設備，節約了初期投資，減少了設備和系統資源的浪費[3]。

一般根據建筑面積、可用機架、電費、運維人員數量及成本等多個因素來選擇供電模式。

（2）電源容量設計

首先根據IT機房設備用電、UPS充電用電、空調設備用電、照明用電、弱電辦公用電、消防用電和電梯用電計算出電力需求總容量;然后得出市電引入容量;最后進行變壓器容量、油機容量、UPS容量和電池容量設計。

（3）柴油發電機組設計

柴油發電機組設計包括油機容量、油機基礎、冷卻和通風系統、排煙系統以及噪音控制設計。

一類或二類市供電方式下，發電機組的容量應能同時滿足通信負荷功率、蓄電池組的充電功率、機房保證空調功率以及其他保證負荷功率。

機房的承重必須能支撐機組濕重加上動負荷，一般按1.0～1.25倍的機組濕重計算，當機房位置底層為樓板時，計算樓板承重須考慮基礎的重量。

當機房位于負一層時，進風口應處于通風暢通的空間且保證足夠的風量，排風應將其引至室外，并避免與進風發生“短路”;當機房位于地面一層時，除了保證足夠的進排風口面積外，還應盡量避免進排風口位于同一立面，不可避免時間距應在10m以上，排風口盡量避開人行通道。

機房內和人易接觸的地方應用隔熱材料（厚50mm）包裹煙管。

柴油發電機組的噪聲標準要求滿足《GB3096-2008聲環境質量標準》[4]。

3.8 工藝專業

工藝專業的設計要點包括IDC機房整體的布局規劃、走線架/尾纖槽道規劃、冷/熱通道封閉、機房內綜合布線等。機房布局直接影響后續的運行成本和節能減排解決方案，下面將重點分析機房布局。

單機柜功耗在4kW以下可采用下進風機柜，單機柜功耗超過4kW需采用前后通風機柜。采用下進風機柜時，機柜冷通道距離可不按地板模數進行鋪設;采用前后通風機柜時，由于需要采用開孔地板，一般冷通道距離按地板模數即600mm的倍數進行鋪設。

機柜按冷、熱通道進行排布，即正對正、背對背放置。

成排服務器機架列長度超過6m時，兩端應設出口通道，出口通道超過15m時還應增加中間出口通道，寬度不低于1m。

機架與空調機組的維護間距不低于1 200mm，配電列頭柜與空調機組維護間距不低于1 500mm，設備搬運通道不低于1 500mm。

增加機柜數量可以獲得更多的租金收入，可采取以下措施多排機柜：

（1）采用定制機柜，部分廠家能提供560mm寬的19英寸機架，從而使縱向由15個機柜增加到16個機柜。

（2）采用冷通道封閉時，為保證通風效果，機柜前門可不設，因此機柜深度可適當減小。

（3）在滿足機房散熱的前提下減小通道距離，若采用機柜內通風，機架正面通道可縮至900mm，背面散熱通道可縮至1 000mm。

（4）設備排布時盡量將柱子放在機柜列中間，以減少對機房氣流組織的影響。下送風機房盡量將柱子留在冷通道，柱子與機柜距離應大于650mm以方便開門。

4 大型IDC機房的各專業協同措施

大型IDC機房設計過程中涉及的專業較多，各個專業分別由不同的設計人員完成，以及建設需求變化導致設計方案頻繁變更等原因，各個專業在平面布局、走線等方面不可避免地存在沖突。大型IDC機房設計過程中常見的問題如下：

（1）各個專業缺乏協同，導致機房內部的空調管道、消防管道、弱電管道、強電管道在走線方面發生沖突。

（2）空調和工藝專業缺乏協同，導致強弱電橋架與空調回風方向出現交叉甚至垂直（強弱電橋架安裝時應該與空調回風方向順直）。

（3）空調和工藝專業缺乏協同，導致空調與機柜同向設置（空調宜設在機柜列側向位置）。

（4）電氣照明和工藝專業缺乏協同，導致無吊頂機房頂部的燈具安裝在設備或者機柜正上方（燈具應安裝在設備或機柜列中上方）。

（5）裝修和空調專業缺乏協同，裝修時沒有預留足夠空間，導致上線洞被空調管線堵住。

針對大型IDC機房設計過程中存在的各專業缺乏協同問題，建議采取的措施如下：

（1）組建相對穩定的IDC設計和項目管理團隊。該團隊要求具有極強的執行力，選擇熟悉各專業設計要點且有責任心的人擔任項目負責人，負責審查各個專業提交的設計成果，并且在不同專業發生沖突時及時協調。

（2）有條件的話集中辦公，以便各個專業的設計人員溝通順暢，某個專業發生設計變更后能及時通知其他專業。

5 大型IDC機房設計實例

下面以1個案例來分析大型IDC機房的多專業協同設計流程和設計結果。

該IDC機房的基本概況是：共5層，建筑面積為9 000m2，機房樓建筑高度為24m，屬一類高層建筑，層高為4.2m，承重可加固到10kN/m2。客戶要求80%機架負載4kW、20%機架負載6kW。本項目配套有冷熱電三聯供系統，采用燃氣發電并供冷供熱。

該大型IDC機房的設計流程如下：

（1）進行現場勘查，測算出IDC機房面積，根據單機柜功耗、空調制冷方式、機房層高、機房荷載進行IDC機房平面布局規劃，測算出機柜數量。

（2）根據機柜數量、單機柜功耗測算出IDC機房功耗需求、空調功耗需求，估算出總電力需求，測算出高低壓、油機、UPS、電池數量，進行電力機房規劃。

（3）工藝和電源專業核實機房平面布局，裝修專業核實平面分割是否符合規范，最終確定機房平面。

（4）各專業分別進行設計，匯總核實是否在平面、走線等方面存在沖突，最終完成全專業設計。

該大型IDC機房的設計結果如下：

由于受層高所限，機房靜電地板高度不能設置太高，要求單機柜功耗大于4kW以上，所以采用了行間制冷的空調方案，單層平面約400個可用機柜。

一樓設置空調機房、高低壓配電室、消控室、瓶組間、光纜進線室和弱電監控辦公網絡機房。

二樓、四樓、五樓設置電力機房、數據機房以及輔助用房，布局示意圖如圖1所示。

三樓與二樓共用電力機房，三樓只設置數據機房、瓶組間以及輔助用房。

圖1 二樓、四樓、五樓機房布局示意圖

6 結束語

各個專業的協同設計是大型IDC機房成功建設的前提條件。在IDC機房的設計過程中，各個專業要密切合作、及時溝通，以便做到機房平面布局合理、走線不沖突，從而加快IDC機房的設計進度。

參考文獻：

[1] 中華人民共和國公安部. GB50116-2008火災自動報警系統設計規范[S]. 北京： 中國計劃出版社， 2008.

[2] 中華人民共和國住房和城鄉建設部、中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局. GB50174-2008電子信息系統機房設計規范[S]. 北京： 中國計劃出版社， 2009.

[3] 比特網. 當代數據中心的供電系統解決方案[EB/OL]. （2008-07-10）[2013-06-10]. http：///70/8211070.shtml.

篇8

一般情況下，化工機械設備安裝工程的質量控制是針對設備的安全運行展開的，兩者之間存在明確的引導和因果關系。其中，設備安全運行的需要是引導設備安裝的依據，而化工設備安裝工程的質量好壞是影響設備能否安全運轉的因素；但從整體執行流程來看，機械設備安裝的過程并不復雜，只要從化工機械設備的生產地運輸到安裝地，在專業的人員和工具幫助下進行施工，最后經過技術人員的測試、調整即可完成。但是，由于化工機械設備在利用層面上具有明顯的持續性、長期性特征，后期絕大多數出現的故障因素都與安裝工程存在關聯，這無疑提升了化工設備安裝的難度，也對設備的使用壽命、性能和安全性有直接的影響。此外，化工機械設備所處的生產環境也是不得不考慮的因素。化工企業的生產環境中大多具有腐蝕、高溫、高壓、潮濕等特點，原料和介質也存在易燃易爆的特點，超過60%的機械設備是直接暴露在這種惡劣的環境中的。環境因素的客觀危害會逐漸破壞化工機械設備的完整性、封閉性和穩定性，因此有必要提高安裝工程中的質量水準，最終維護安全生產的開展。

2化工機械設備安裝工程中存在的問題

(1)安裝前忽視化工機械設備自身缺陷

市場上80%以上的化工機械設備(或類似設備)都具有承壓功能，并要求滿足一些條件惡劣的生產環境，在材質、工藝、設計等方面經過了大量的測試。但結合實際情況分析，我國的化工機械設備整體工藝并不先進，在市場上存在大量的以次充好、假冒偽劣產品，如果化工企業的設備采購人員缺乏經驗或謀取私利，一些安全性較差的產品會流入化工企業。質量和安全性較差的產品安裝在化工企業中會帶來嚴重的危害，這是因為，化工產業往往具有生產聯動性，任何一個設備都不可能是獨立存在并發揮功能的，往往是通過多種連接方式進行相應的配合組裝；單個品質差、安全性低的設備一旦投入使用，輕則影響其他設備的使用壽命和工作質量，重則導致爆炸、泄露等安全事故，對工作人員的生命造成威脅。

(2)安裝中忽視化工機械設備質量監督

由于化工機械設備的安裝工程具有一定的專業性，化工企業需要依賴生產單位和施工單位，自身缺乏監督能力，由此在安裝過程中無法控制工程質量。而化工企業出于利益考慮，對設備安裝質量監督體系的建設并不完善，往往急于開工生產，這就形成了很多潛在的隱患。

(3)安裝后忽視相關文件和資料的保存

很多化工企業對設備安裝的流程認識不足，只關注設備的運輸、安裝和調試，對化工機械設備安裝工程中的質量控制分析郝建輝(內蒙古大唐國際克什克騰煤制天然氣有限責任公司,內蒙古赤峰025350)摘要：隨著我國現代化工業體系的逐步完善，化工機械設備在生產中發揮著越來越重要的作用，相應地化工企業對機械設備安裝工程中的質量控制也越來越重視。本質上說，高水平的化工機械設備安裝質量是生產優質化工產品的先決條件，也是維護化工企業正常運轉的前提。本文以下分別從化工機械設備安裝工程的現狀、問題和控制措施入手分析，結合前人的研究成果提出建議。關鍵詞：化工產業；機械設備；設備安裝；質量控制工程開展的相關資料和文件缺乏重視，一旦出現安全事故會造成問責執行困難。本質上說，化工機械設備安裝工作執行完畢，整個應用周期都是對安裝質量的檢驗，如果缺乏必要的文件和資料，一旦出現問題就容易造成相互推諉的現象。

3化工機械設備安裝工程中的質量控制措施

(1)完善設備采購質量管理體系

對于化工企業而言，化工機械設備采購是安裝工程質量維護的第一步，一方面企業要加強對采購人員的專業技能培訓，能夠有效識別設備自身的質量問題，另一方面化工企業自身要構建完善的采購質量管理體系，有效約束采購人員的行為，避免劣質設備進入企業內部。

(2)提高設備安裝人員管理水平

化工機械設備的專業性、復雜性等特點會越來越明顯，基于長遠發展考慮，化工企業有必要建設一支專業的設備安裝人員隊伍，在設備安裝過程中與施工人員緊密結合，對可能存在的安全隱患及時清除，并對各種材料進行檢測，如此一來可以有效提高機械設備的工作效率，提高化工企業效益。

(3)做好設備安裝材料存檔工作

我國化工企業管理層應該改變現有的設備管理認識，安裝只是整個設備管理的一個組成部分，其有效性與使用周期存在密切的關系。在安裝、調試完成后，結合企業管理部門將相關的材料進行存檔，便于后期問題的排查和事故問責。

4結語

篇9

郝 濱1 田 昕2

(1唐山時代園林有限公司 063000 2河北聯合大學輕工學院 063000)

[摘 要]隨著人們生活水平的提高，對人與環境和諧藝術園林的需求也有所增長。下面本文就從人與環境和諧園林設計方案出發，對現代園林設計方案進

行探討。

[關鍵詞]人與環境 和諧藝術 園林設計

引言

環境藝術設計從中國園林“和諧自然”的設計思想中得到啟示，在現代運用

中擴展和延伸觀賞者的感知能力。說到園林，中國是真、善、美三位一體的自然

王國，雖以假山假水組合，表現出一個由花草、山水、建筑等組合而成的綜合藝

術品，卻宛若天成，富有詩情畫意。中國園林強調和諧，以“和諧自然”的設計風

格和“人天同源”的哲學態度為造園主旨，對現代環境藝術設計有著巨大的影

響。

一、人與環境和諧藝術園林的發展

目前，我國城市化進程在不斷推進，環境也跟著日益惡化，人們的環境保護

意識逐漸增強，越來越擔心居住環境的質量。城市景觀設計師們利用自己的聰

明才智，把崇尚自然，力求人與自然的高度融合作為園林景觀設計的基本思路，

走出了一條可持續的城市發展之路和人與環境和諧藝術園林發展道路。近年

來，在國內現代城市的規劃與建設中，城市規劃部門及社會各界已經認識到園

林景觀建設的重要性。建設園林景觀， 展現園林的生機和活力成為園林景觀

設計的重要理念之一。 相關部門不斷加大園林景觀建設的資金投入力度， 逐

步將園林規劃放在城市生態建設的高度上去思考，并根據氣候特點、自然風貌

以及地域文化特征等差異，營造出了富有地方特色的環境。其中一些城市十分

重視生態環境保護和可持續發展，堅持生態優先，科學地布局園林景觀，使城市

的經濟效益、社會效益、生態效益等得到了均衡發展。一些城市在園林景觀建設

中堅持創新發展與科學管理相結合，依據本地區的發展現狀、景觀風貌、歷史文

化等實際狀況，逐步形成了一套科學、獨特、切實可行性的園林景觀規劃理念。

還有一些城市從實際出發，為滿足城市規劃的整體需求，通過有效的景觀設計

突出城市深厚的文化底蘊與歷史內涵，完善了園林綠地系統，創造出了指標先

進、質量良好、 環境改善、有利于城市生態系統平衡運行的具有地域特色的園

林綠化作品、標志性園林景觀雕塑和游樂設施，在園林系統綠地的布局上形成

了包括塊狀綠地、帶狀綠地、楔狀綠地和混合式綠地 4種空間布局和模式，達

到了全面展現城市鄉土風情， 提升城市品位的長遠目標。總而言之，人與環境

和諧藝術園林發展越來越得到人們的重視，正以不同方式在城市建設中呈現。

二、人與環境和諧園林藝術設計方向

隨著社會的進步與時代的發展，營造人與環境和諧的園林藝術設計，恰恰

滿足了人們追求高質量生活環境的需求。其中在人與環境和諧園林藝術設計中

可以從以下幾方面著手：

（一）善用自然美

善用自然美，一是利用自然本質之美；二是利用自然山水之美。人與自然是

息息相關的，自然是一切美的來源。山水、植物、是構成自然風景的基本要素，山

水有清暉，清暉能娛情。以自然界的高山流水，郁木繁華有意識的加以改造、調

整、開墾、修理，從而再現一個融于自然，高于自然的完美結合。自然之美的運

用，不僅發掘了資源，也使設計者運用科技手段去概括和突出自然景觀，更能賦

予和諧自然的情趣，使人們更好的親近自然、享受自然。

（二）巧用空間之美

園林環境空間又概括為序列空間、層次空間、邊界空間、內外空間，各個空

間之間巧妙的聯系，使人們在無法察覺的狀態下被引導，從而完成空間的轉換，

獲得完美的空間體驗和心理體驗。園林空間之美，使人深陷其中，從而喚醒人們

內心深處的情感意識，使觀眾在輕松、順暢的方式下享受景觀中的樂趣。增強人

在環境中的安全感和舒適感，體現出更富有活力的景觀空間。

（三）善造界面之美

界面在表現形式上善于隱藏，注重含蓄美，界面是界定空間的要素。景觀中

界面的豎向設計與整體的規劃設計，空間布局密不可分。頂界面相對開放，底界

面的形式關乎園林空間的美感。豎界面提高空間的藝術質量，使園林設計更融

入自然美、藝術美、生活美之中。相對于頂界面的開放和地界面的單一，側界面

更詮釋著無限的變化和多樣的表達。

三、現代和諧藝術園林的設計方案

（一）從人文角度分析

我國古代“天人合一”的哲學思想，蘊含了豐富的人文內涵，將人、自然、建

筑看為一個統一的整體，這種觀念對園林景觀藝術設計有著重要的實用價值和

實際意義。使園林藝術設計和設計師們不斷地從生活中獲取靈感、從社會中獲

取素材，使我們的園林景觀更有藝術欣賞價值，更貼近于日常生活，充實著設計

中的人文內涵。在設計中應注意人文景觀的有效借鑒，接受歷史的熏陶，從中捕

捉傳統的精髓，將其運用到新的設計理念中來。

（二）從生態角度分析

景觀是人類世界觀、價值觀、倫理道德觀的反應，而生態價值觀則反映了人

類的新夢想，新追求。改善周圍環境成為園林景觀建設的先決條件，大氣、風沙、

噪音等都成為園林景觀的一大殺手。利用園林改善城市生態環境，注意落葉樹

木的種植，水池、湖塘耐濕喬木的配置，根據不同的周邊環境，選擇適宜的水生

植物，保護生物多樣性，維持生態平衡，減少噪音、大氣污染、水土流失的現象。

著眼于整個城市的生態環境，遵循生態學原理，合理布局，綠地不僅繞在城市周

邊，且把綠地引入城市之中，將各個方面劃入理想的生態園林中。

（三）從景觀角度分析

文化是引領景觀的第一要素，園林景觀設計的素材依據源于地域、歷史、民

族及人類日常生活中的文化積累與沉淀。景觀建設的終極目標是將建筑、城市、

人的一切活動和生活的地球和諧相處。園林景觀是以植物為主體，結合建筑、水

體、地形等要素營造出空氣清新、安祥舒適的生活環境，從而改善人們的生活，

提高生活質量，讓人們更加親近自然，愛護環境。園林景觀使人們釋放心靈，是

身心享受的過程。

四、結語

總之，完美的藝術設計需遵循大自然的規律，以表現大自然天然的山水為

主旨，再保護原有景觀的基礎上，不斷地研究設計使人與自然更加和諧的發展。

保護原有景觀不僅保護了它本身的美感，也減少了園林景觀養護的成本。追求

生態、文化、景觀、經濟、等多種價值、實現生態、經濟、社會等綜合效益達最佳狀

態的設計還需要不斷地發展進步需要人們不斷地學習努力，才可推陳出新，使

人與自然和諧、友好相處，讓人們充分感受到人與自然之間深厚的感情。

參考文獻

[1] 朱建寧.促進人與自然和諧發展的節約型園林[J].中國園林，2009 （2）：

78-82.

[2] 梁國智.探討人與自然和諧的住宅小區園林綠化設計[J].中華民居，

2013（12）：33-34.

[3] 黎英杰.追求人與自然的和諧——園林設計生態雙理念的建構[J].城

市建設與商業網點，2009 （25）：154-155.

作者簡介

郝濱,男1984.3唐山時代園林有限公司文學學士研究方向：環境景觀設計

063000.

篇10

黨的十六屆四中全會第一次提出了構建社會主義和諧社會的戰略任務。十六屆六中全會著重研究構建和諧社會問題，做出了關于構建社會主義和諧社會若干重大問題的決定。構建和諧社會是一項系統工程，其中也包括了構建和諧教育，而和諧德育對促進和諧教育具有重要價值。

21世紀的教育是我國教育發展的特殊階段，接受教育的學生大多是獨生子女，他們在家里得特別的關愛、溺愛，甚至是畸形的愛，他們在家能呼風喚雨，唯我獨尊，從而養成一種不良的行為慣和比較，模糊的思想品質。他們只會索取不知回報，不知尊重師長，虛心求教，不知報答老師的教育之恩。這種對教師教育回應的冷漠，導致學生對教師情感的淡薄。因此，如何建立真正意義上的民主、平等、尊重的師生關系，還許做進一步努力。對教師來講，要向葉圣陶先生那樣，從當教師的第一天起，就要把“我要做學生的朋友，我要學生做我的朋友”看作是當好教師的起碼條件。用愛心喚醒每一個學生。由此，學校決定開展“和諧德育”大型活動。

本次活動主要和諧四個隊伍：一、領導班子隊伍，使之達到團結協作、開拓進取、創新務實的領導集體。二、教師隊伍，使之達到團結友愛、腳踏實地、甘于奉獻、勇于創新的過硬隊伍。三、學生群體，使之形成良好的，行為習慣、道德品質，成績優異、操作能力強的有時代氣息的青年團體。四、家長群體，做到影響家長、指導教育、促進學生進步，為家庭為社會培養人才。

本次活動還要和諧四個關系；一、干群關系和諧，形成統一的有共同目標、相互幫助、相互學習、共同監督、勇往直前能做出一番成績的領導隊伍。二、師生關系和諧，形成能明確職責、親師信道、相互尊重、為社會發展、為自身發展而努力的向上的隊伍。三、學生關系和諧，有集體意識、友情意識，有正確的是非觀、價值觀，有歷史責任感的負責人的一帶有為青年。四、家校關系和諧，做到家校一體，共謀發展、共謀大計、共謀前程。

為此，我校提出：德育要遍布校園的每個角落。生活的范圍有多寬廣，德育的陣地就有多寬廣。要抓住5個陣地：一是課堂主陣地，讓學生在各種學科教育中接受德育。二是時政學習陣地，利用報告會、一周要聞、每日新聞等形式讓學生了解國內外的時事政治。三是校園文化陣地，讓學生在環境中潛移默化。四是體育藝術陣地，讓學生在活動中接受熏陶。五是社會實踐陣地，讓生活成為學生道德成長的老師。

二、活動步驟及要求

（一）宣傳發動階段（20*年9月——10月）

1、建立“和諧德育”領導小組，明確分工，落實責任制。為保證活動的順利進行，建立由黨、政、工、團負責人的德育領導小組，根據各成員的身份職能進行明確分工，落實責任，加強監督。

2、召開全校師生大會，部署學校和諧德育活動方案，各年級組根據自己的實際，也可以制定有特色的活動計劃。

3、學校宣讀倡議書，各班召開班會，作好動員討論工作。

4、校內、校外加強宣傳和諧德育的內容、意義，營造和諧德育的良好氛圍。

5、開展“行為習慣養成”活動月。

（二）活動實施階段（20*年9月——20*年7月）

1、在教育活動中，要有針對性和實效性，根據不同的對象分層次地開展相應的教育活動。

2、和諧德育與學校行風建設相結合。開展這項活動，教師率先垂范。

師生關系是學校教育中最基本的人際關系。目前各個學校的師生關系，普遍感到融洽度不夠，究其原因，我認為：從教師方面說，由于教學的壓力，不少教師比較多的只是關心學生的成績，對學生其他方面的情況如課余與什么樣的人交往？喜歡閱讀何種類型的書籍？喜愛參與什么樣的娛樂活動等了解甚少，所以除學習之外與學生沒有什么話可談，尤其對成績差、表現差的學生比較反感。學生的思想品德是在良好、健康的人際環境中耳濡目染，逐漸養成的。德育過程主要是教師與學生之間、學生與學生之間的多元互動過程，其互動的效果決定了學生思想品德發展的水平，而師生互動的效果則是由師生關系的和諧程度決定的。融洽的師生關系是一種和諧、真誠和溫馨的心理氛圍，是師生創造性得以充分發揮的催化劑，是促進教師與學生的性情和靈魂提升的沃土，是真善美的統一。

3和諧德育活動與學校的勤儉助學相結合。在學生中廣泛而深入地開展“拾起一個水瓶，凈化一片土地，幫助一個伙伴”活動。號召學生在學校內外拾水瓶、廢紙，變廢為寶，把愛心獻給生活困難的伙伴，把愛心獻給社會，把善舉留給自己，“送人玫瑰，手留余香”使全校學生能夠識大義、明善舉。在思想品德方面有大幅度的提高。

（三）總結評比階段（12月）

我們將今年的和諧德育活動情況（包括所取得的主要成績和存在的問題）加以全面總結，加強各班級的考核。結合年終評優工作，評出教育活動中的“標兵”和“先進班級”，并給予相應的獎勵，使這一教育活動持續、深入地開展下去。

三活動內容

⑴良好的學習習慣，文明禮貌，是誠信品質的外在表現。文明禮貌，包括各種場合的文明禮儀，文明的行為舉止，使用文明禮貌用語等。通過外在的文明禮貌行為實踐養成誠信的內在品質。

⑵遵紀守法教育。自覺遵守社會、學校紀律和法規，是一個人良好社會信譽的標志。遵紀守法教育包括：遵守各種社會法規、教育法規和學校的各種紀律，培養遵紀守法的意識和個人的社會信譽意識。

⑶真誠待人和誠實守信的教育。真誠待人、誠實守信，是誠信在人際交往中的表現。包括真誠地理解，看待他人，善待他人，做人要誠實，人際交往中要信守承諾等。通過真誠待人和誠實守信教育，建立和諧的人際關系，體驗自尊，提高個人的社會親和力。

⑷愛心幫困的教育。富于愛心和同情心，力所能及、主動地幫助他人，把幫助他人視為自己的需要。通過愛心幫困教育，提高關心他人的能力和積極情感體驗。

⑸言行一致和學會負責教育。言行一致和學會負責是誠信教育的本質要求和重要內容。包括：說和做相一致，對自己、對家庭和社會負責的意識，做一個負責任的人。

⑹誠信立人教育。誠信立人是誠信教育的核心目標和內容。包括，確立誠信立人的意識，把誠信作為做人的準則。通過誠信立人教育，喚起自我教育和自我完善的意識。

（7）孝心教育。以孝父母、敬長輩、揚公德、做孝星為目標，以孝敬課、孝敬日為陣地，以班級的名義給家長送上生日的禮物等生動活潑的活動對學生進行孝心教育。

四具體安排：

九月份1行為習慣養成活動月：學習中學生規范守則。

2迎教師節班報展。

3勤儉助學動員：“拾起一個水瓶，凈化一片土地，幫助一個伙伴”活動開始。

4中學生行為習慣養成主題班團會（討論、征文）

十月份1國慶征文、讀一本好書征文。

2“凈化校園，我彎腰”文明大行動。

3秋冬季健身系列活動：籃球聯賽、乒乓球聯賽。

4青年教師加強學習，經驗交流會。

5“行為習慣養成”知識測試。

6助人為樂、勤儉助學班團會（討論、談感想）

十一月份1迎接期中，提倡教師義務輔導。

2勤儉助學回頭看，學會“愛”，第一階段總結。

3家長會倡議：家校聯手，讓孩子成人成材。

4我的祖國、我可愛的家主題班團會。

十二月份

1團員教師愛心幫困活動，困難家庭走訪慰問。

2紀念“12·9”系列活動：講座、觀看記錄片、長跑。

3慶元旦聯歡會既合唱節。

4時光匆匆，珍惜時間主題班團會。

一月份

1法律進校園，安全教育講座。

2安排假期工作：做一個有責任心、愛心、孝心的小公民。

三月份

1“學雷鋒，揚公德”文明大行動。

2節約壓歲錢，我為父母獻愛心。

3“慶三八，獻孝心”系列活動。

4勿以惡小而為之，勿以善小而不為主題班團會。

四月份

1“尋找革命烈士的足跡”清明祭掃活動

2初春遠足，感受家鄉美。

3植樹綠化活動。

4保護環境，保護我的家主題班團會。

五月份

1唱給我們自己的歌，慶“五·四”系列活動：新團員入團，老團員重溫誓詞。

2“做豐滿的雄鷹”團員知識競賽

3青年教師學習，開展“不悔的青春，無私奉獻”活動。

4青年教師教學課改大比武。

5成才之路班團會。

六月份

1慶“六·一”，美術作品展。

2開展“成材之路”討論并征文，做好初三學生動員及思想工作。

3知識就是力量，改變我的未來主題班團會。

七月份