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1系統化設計方法
系統化設計的主要特征方法是:將設計的幾個設計元素組成的一個系統,每一個設計擁有獨立的設計元素,各元素之間存在有機的聯系,并具有層次性,這樣的話,所有的設計要素進行組合后,可以達到設計系統所需的任務。我國設計者在進行產品方案設計時,基本上沿用了德國標準設計方式。另外,還借鑒了其他發達國家的系統化設計思想,如下:
(1)產品功能特征構思、結構設計和零件設計等都來源于用戶的需求,具體設計時,利用質量功能布置方法從產品開發的宏觀過程出發,系統地將用戶需求信息合理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)借助于生命系統理論,將產品看作有機體的生命系統,就是產品的設計過程可以看成: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,產品的功能要求由生命系統圖符抽象地表達,形成產品功能系統結構。
(3)將系統科學的應用(機械設計中)分為兩個問題:
(1)應用系統處理的方法處理所設計的產品,最佳地確定其組成部分(單元)及其相互關系;
(2)為了根據設計目標,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,可將產品設計過程看成一個系統。
2結構模塊化設計方法
通過結構模塊的組合,實現產品的方案設計的方法被稱為結構模塊化設計方法。其具體的應用場合為:適用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。結構模塊化設計方法的基本要求是: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,不同的產品可以通過選擇和組合這些模塊化基本結構組建而成。
3智能化設計方法
借助于三維圖形軟件、智能化設計軟件和虛擬現實技術,根據設計方法學理論,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、描述產品的結構是智能化設計方法的主要特點。目前,利用三維圖形軟件和虛擬現實技術進行設計是智能化設計方法的主要途徑,因其直觀性好而被用戶接受。但其系統性較差,且零部件的結構、形狀,尺寸,位置的臺理確定,要求軟件具有較高的智能化程度,一般有豐富經驗的設計者可以熟練應用。虛擬現實技術在我國還處于剛剛起步階段。利用面向對象的技術,主要是研究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。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。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。
4基于產品特征知識的設計方法
用計算機能夠識別的語言描述產品的特征是基于產品特征知識設計方法的主要特點,其特點還有可以表述其設計領域專家的知識和經驗,并建立相應的知識庫及推理機,計算機輔助產品的方案設計可以利用已存儲的領域知識和建立的推理機制進行相關應用。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:編碼法、知識的混合型表達法,設計目錄法、利用基于知識的開發工具、基于實例的方法等。采用純數學演算的方法無法正常對機械產品的方案設計進行描述,也難以用數學模型進行完整的描述。機械產品的方案設計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,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,是實現計算機輔助產品的方案設計的必然之路。由此,形成了基于產品特征知識的設計方法。
隨著社會經濟的快速發展,在目前的企業生產中,存在著大量的環境污染問題,這對城市環境的整體健康發展,有著極大的影響。因此需要研發人員在進行機械設計的時候,從環保節能的角度出發,設計出具有節能效果的機械產品,進而促進城市環境質量的不斷提高。基于此,本文對目前機械設計中的節能原理進行了研究,之后分析其節能機械的應用。
關鍵詞:
機械設計;節能;原理;應用
0引言
在目前社會發展的大環境下,在使用機械產品的時候,更加重視其節能效果,以此來有效的避免其在生產使用的過程中,對于環境造成的巨大破壞,以及對于能源造成的巨大消耗。對機械進行節能設計,需要相關的研究人員按照國家環保節能的各項標準,合理利用節能原理,進行機械設計,以此有效的實現降低生產成本,減少能源浪費,降低環境污染的目的,促進企業可以獲得最大化的經濟效益。
1機械設計節能基本原理
機械產品,在進生產的過程中,其進行的能源消耗功率,主要是通過工作中的有效功率,以及損失掉的功率,來具體表現的。通過兩種功率的和數,可以將其具體的消耗功率,使用公式來表示:NM=NSF+NCF+NR+dTdt。在這個公式中,其中的NM表示的是在運行過程中,其全部的功率情況;其中的NSF表示在其他的作用力之下,其設備出現做功,之后出現的功率情況;其中的NCF則表示的是設備運行中的有勢力,進行做功之后,出現的功率;NR可以用來表示設備生產中出現的無功功率;最后是dTdt,其動能出現變化的功率情況。使用該公式,其具體的節能設計,可以從以下三個方面進行。首先,根據機械設備的勢能,進行設備的節能。機械設備在實際的運行過程中,其勢能也會發生相應的變化,當其發生變化的時候,該部分的勢能,將不會發揮出生產的作用,因此在進行節能設計的時候,需要將該部分的勢能,進行有效的轉化,并將其發生變化的范圍,進行相應的縮小,繼而使得勢能消耗功能,可以最大化的實現降低,以此避免能源的浪費情況。其次,是針對其設備的動能,進行的節能設計。設備在生產的過程中,有著較多的因素,對其動能產生巨大的影響,進而使其消耗的功率數不斷升高,造成能源的浪費。因此在節能設計時候,需要注意機械生產的摩擦力,控制其制動力,進而促進其節能作業。最后,需要對設備的消耗功率,進行有效的降低。機械設備在進行生產的過程中,將會產生較多的無用的功率,可以在節能理念的指導下,對該部分的功率,進行合理的降低,進而實現節能的目的[1]。
2基于節能基本原理的機械設計應用研究
2.1在加工機械設備中的應用
加工企業在使用機械設備,進行生產的時候,其軸承出現的變化,會對產品的質量,產生一定的影響,因此需要使用節能原理,對其設備進行設計。可以在設備中,添加飛輪,以此借助輪巨大的轉動慣量,實現對其軸承變化情況的控制,進而使得機械設備可以減少其能源消耗的功率,進而促進其機械設備運轉過程中,各項功率變化的差值數的均衡化,最終實現設備的降耗節能[2]。
2.2在升降機械設備中的應用
升降機械設備運行的時候,通常會借助于大量的能源,來實現設備的有效運轉,因此其對于能源的需求量較大,其造成的能源浪費情況也較為嚴重,因此需要對其進行節能設計,以此來顯著的降低消耗的情況。升降機,在運轉的時候,其消耗的功率,主要體現在貨物的上下運輸上面。在此壓力的驅使下,使得升降機可以實現有效的運轉。因此針對升降機的節能設計,需要對其具體的結構,進行優化設計,進而實現節能。同時,其使用的材料也需要配合其運行結構的設計,并且需要使用電子控制系統,來對升降機,進行科學的控制,并對其運行的全過程,進行監督管理,以此實現節能的效果,并且可以保證使用人員的人身安全[3]。
2.3在大型壓路機機械設備中的應用
大型壓路機設備,其在運行的過程中,輪子表面會發生較大的變化,導致設備運行中,對于能源的消耗需求量較大。這主要是在進行輪子表面設計的時候,并未根據周期函數,進行科學的設計,因此導致其在實際運行中,會在大范圍內出現變化。因此,對其設備進行節能設計的時候,需要對其輪子的勢能,進行相應的縮小,并將其控制在一個較小的區間中,以此來實現節能的目的。
3結束語
企業在進行設計生產的過程中,對其使用的機械產品,進行節能設計,可以有效的改善以往機械產品生產中造成的巨大環境污染、資源浪費情況,同時也可以顯著降低其生產成本。因此需要企業在發展中,重視節能理念,利用節能原理來進行機械產品的設計生產,因此來促進企業的長遠健康發展。
參考文獻:
[1]高鈞,范興,何濤.機械設計節能基本原理的分析與應用探討[J].科技創新與應用,2017(06):154.
[2]徐偉.機械設計節能基本原理的分析與應用[J].南方農機,2016(07):85,87.
[關鍵詞]實踐創新;機械原理;教學方法
[中圖分類號] G642 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437(2016)11-0111-03
機械原理是一門介紹機械中常用機構和一般工作條件下常用參數范圍內的通用零部件設計的基本知識、基本理論和基本方法的重要的專業基礎課,是機械類及相關工程類專業的必修課程。在機械原理這門課程中,學生要掌握“三大機構”和“三大分析”。“三大分析”即機構結構分析、機構的運動學分析和機構的動力學分析的基本知識;“三大機構”即連桿機構、凸輪機構和齒輪機構的設計與綜合。機械原理課程的培養目標是使學生具有創新機構運動方案的設計能力,即針對不同的設計任務,綜合運用多學科的相關知識,提出多種機構運動方案,并進行綜合評價確定最優方案。因此,它又是一門多學科、實踐性很強的學科。[1]
一、機械原理教學中存在的問題
當今世界,科技發展日新月異,技術快速發展,而我們的教材一直是經典教材,課程的內容跟不上科學研究的發展,也跟不上技術的實際應用,甚至存在有些知識點是實際應用中多年棄之不用的技術等問題。結合這幾年授課經驗,筆者發現,機械原理教學中存在如下幾點不足:
第一,缺少實踐教學環節,缺少學生創造性思維能力和實際設計能力的培養。
第二,重理論知識系統性而輕工程應用背景的介紹。如連桿機構中轉動副(鉸鏈),學生從書本上見到的只是桿是直線和鉸鏈是圓組成的機構運動簡圖,對于現實生活的機械產品難有較好的感性認識。特別是在大四做畢業設計結構設計的時候,構件與構件之間的實際的鉸鏈的裝配關系容易出錯。
第三,缺少對機械設計新技術、新發展和新成果介紹,以及機構解析法設計的內容。
第四,與其他課程聯系少,往往是就機構分析而機構分析,可通過設立綜合性強的課題,將機械原理與工程力學、機械設計結合進行綜合性設計,或結合設計比賽進行串接。
第五,在實踐環節,每年都做同一個題目“減速器的課程設計”,只是每個學生的數據不同而已,沒有體現“以學生為中心”的教育理念,使得該環節程序化,制約了學生的創新能力。
以上問題的存在,使得本來是創新性強、思維發散靈活、創作激情澎湃的機械原理教學,有可能變成理論實際脫節、教學過程枯燥、學習目標盲目、學習激情減退、教學質量下降的灌輸式教學。[1]
二、要善于提出問題,引導學生主動思考
在教學過程中,需要將學生的地位至于教學的核心。讓學生參與到教學活動里,在進行教學之前可以設置多重問題,讓學生在問題的引導下層層深入,自主進行深入學習,提高學習的興趣和效率。
機構自由度計算是機械原理教學中的重點內容之一,教師要做到深入淺出地講授構件和運動副產生約束作用,由此自然給出平面機構自由度計算公式。不僅加入了理論知識,還使用一些簡短視頻和動態圖,讓學生了解各個運動副之間的關系,便于理解和識別復合鉸鏈、虛約束等特殊情況。增加一些趣味性和實際生活中常見并且熟悉的機構進行分析,或者對看起來復雜的機構進行簡化。引領學生在計算自由度的時候建立對機械原理的最初理解以及興趣。鼓勵學生將學到的機構進行應用。建立簡化機構和對機構原動件到從動件進行順序分析的解題思路。提出機構,讓學生自由分析和進行計算,再進行講解。培養學生分析和解決問題的能力。
齒輪機構在各種機器中應用廣泛,在講授這部分知識時,利用在實驗室不同類型齒輪機構的模型和視頻、聯系實際進行理論知識的講解,可以加強學生知識的理解。首先要建立對一般齒輪類型的認知。了解齒輪傳動在實際應用中的重要性,再提取最普通的直齒圓柱齒輪進行分析。可以讓學生自己探索分度圓,齒根圓,模數等的意義。通過對齒廓的研究了解漸開線各個參數的意義,了解為什么漸開線是最常用的齒廓,從而了解漸開線的優點。再通過實際嚙合狀態,提出嚙合相關的問題,包括嚙合規律、傳動比、重合度等疑問。在研究斜齒輪、蝸輪蝸桿傳動時,讓學生類比齒輪的公式,進行公式的推斷,從而了解其與漸開線直齒圓柱齒輪的異同。通過讓學生研究對不同齒輪加工方法的異同,了解齒輪的加工過程。按照從實際到理論,從設計到制造的順序,提出不同階段的問題,引領學生建立系統的齒輪方面的知識。了解不同階段不同的公式以及公式的來源。[2]
三、注重實踐創新
我校教師帶領學生連續參加第四、五、六、七屆全國大學生機械創新設計大賽(慧魚組)。2014年我校學子一舉斬獲一等獎,不僅取得了我校在此項賽事中的最好成績,還實現了我校在該賽事一等獎獎項的零的突破,為學校贏得了榮譽。還帶領學生參加了江蘇省第五屆機械創新設計大賽暨第六屆全國大學生機械創新設計大賽獲省二等獎,不僅要求學生設計出作品,并且要做出實物,進行現場模擬。據悉,全省獨立學院獲得的最高獎項為二等獎,且只有三項,我校即占其中之一。今年我們爭取再接再厲取得好名次。
第七屆(2016年)全國大學生機械創新設計大賽的主題為“服務社會――高效、便利、個性化”;內容為“錢幣的分類、清點、整理機械裝置;不同材質、形狀和尺寸商品的包裝機械裝置;商品載運及助力機械裝置”。我們選擇關于錢幣的分類、清點、整理機械裝置的設計。
在當今的社會生活中,人們越發注重綠色出行,因此公交車出行越來越成為人們優先選擇的公共交通設備。然而,現如今公交車上錢幣分類主要依靠人工或者簡易的投幣裝置,這樣的方式成本高并且效率低下。這都預示著新型的多功能投幣機械將會被人們廣泛使用,其需求量將會越來越大。作品一設計的是新型公交車投幣箱。利用簡單的滑道及杠桿機構進行紙幣及硬幣的分離,再以簡單的滑道機置對不同面值的硬幣進行分類,如圖1所示。由兩個滑道構成主要結構,上面一個滑道兩點固定,主要是給硬幣和紙幣一個下落的初速度,下面的滑道是一個杠桿結構,硬幣的質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,經過一系列物理反應,達到分離的目的。此結構簡單,不需要能源輸入,只需要小小的改動就能更便利。主要創新點:1.沒有科幻元素,處處體現實用化。簡單的機械結構容易制造,并且出現故障容易修理。2.無須通電和供能,因此投幣機十分安全并且節能、受到的使用限制也會大大縮小。3.設計制造成本低,可批量生產,便于推廣。此設計不僅功能齊全、可靠性高,并且機械裝置簡單,大大降低了公交公司的生產成本,價格的低廉也將會贏得廣泛的客戶群。由于成本低,可以批量生產,具有廣泛的市場性和實用性。
作品二是根據公交車上的投幣特點(需要人們一個一個投)設計了該產品,如圖2所示。我們根據硬幣的直徑不同,給它們在軌道上安排了不同的出幣口,使得不同面額的硬幣進入不同的空間內。由于目前我國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。所以我們將第一個出口處的擋板與軌道的間距設置為21mm(先將一角錢分出),將第二個出口處的間距設置為23mm(再將五角錢分離),最后的出口的間距設置為26mm。這樣,不同的硬幣就會不同的出口處落出,原理如圖3所示。我們在每一個出幣口搭建了一個容器,使它的開口直徑不超過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),然后根據計算,在容器外表面標出刻度(不同的高度對應不同的數量,如:在一元容器外,每隔18.5mm,畫一刻度線,標出數字十;在五角容器外,每隔16.5mm,畫一刻度線,標出數字十;在一角容器外,每隔16.7mm,畫一刻度線,標出數字十)。主要創新點: 1.可進行硬幣的分類。2.可計數根據測量硬幣堆積的厚度,從而計算出硬幣的數量。3.將軌道分段銜接。4.原理簡單,結構簡單。5.系統還具備升級和擴展的潛能。本作品結構簡單,可后續添加其他功能,較好地滿足了硬幣發展的需求。
作品制作歷時四個月,經過多次改造。從剛開始產品設計的構思到最后整個作品的制作完成都充分發揮了學生的創新意識,培養了學生綜合設計能力與團隊協作能力,提高了學生針對實際需求進行機械創新、設計、制作的實踐能力。[3]
四、總結
通過這次研究課題的實踐,不僅讓學生學到了許多了專業知識,而且培養了其解決問題的能力。其次,團隊管理也是很重要的,一個團隊核心就是通過合作去開展工作,這樣才能發揮最大的效益。合作就需要良好的管理,對于不同的問題需要設立討論小組,對問題進行研究,集眾人之力去解決問題。最后筆者認為,本次研究關鍵就是不斷反思問題,從反思中取得突破。研究是個連續的過程,在每個階段發現問題才能確定接下來工作的方向,這樣不斷進行反思總結,才能取得突破,取得最后的勝利。
[ 參 考 文 獻 ]
[1] 孫亮波.在機械原理教學中引入機械創新設計項目的研究與實踐[J].機械,2010(12):21-23,33.
[2] 殷勇輝,高志,章蘭珠.提高機械原理課程教學質量的思考與實踐[J].中國大學教學,2014(6):57-59.
【關鍵詞】機械原理 課程 設計
機械原理課程設計的主要目的是為學生在完成課堂教學基本內容后提供一個較完整的從事機械設計初步實踐的機會。《機械原理課程設計》的編寫宗旨就是指導學生能在短時間內,將所學的機械基礎理論運用于一個簡單的機械系統,通過機械傳動方案總體設計,機構分析和綜合,進一步鞏固掌握課堂教學知識,并結合實際得到工程設計方面的初步訓練,培養學生綜合運用技術資料,提高繪圖、運算的能力。同時,注重學生創新意識的開發。
1 目前在機械原理教學中存在的一些普遍問題
1.1教學內容乏味
就現階段的機械原理教育課程來看,教學的內容非常乏味,主要原因就是因為部分老師在教學時只針對書本上的內容進行講解,從不去擴展,這樣就限制了學生的思維,使他們的思維發散不出來,限制了其想象力。但是機械原理是機械專業的一門重要的基礎課程,對于學生日后的關于機械方面學習很重要,如果只是講解書本上面的知識,涉及的內容就十分有限,這樣學生對于這一方面的理解就會被限制在了書本上,根本拓展不開。
1.2需要做的修改
長期以來,各校在“機械原理課程設計” 中嘗試了不同的教學改革。進入21世紀后,我國高校機械原理課程設計的教學改革更是進入新一輪。各校對“機械原理課程設計”的目的、內容、方法、題目、組織形式作了深入研究,探索機械原理課程設計中如何培養學生的機械運動方案設計、創新設計和解決工程實際問題能力,提出適合創新人才培養目標的機械原理課程設計實施方案。這些教學實踐為“機械原理課程設計”課程教學改革提供了理論準備。本文旨在總結各校近年“機械原理課程設計”課程教學改革成果的基礎上,探索機械原理課程設計進一步改革的方向。
1.3機械原理的重要性
在機械原理的理論教學中,盡管可以安排一些實物、模型、甚至錄相,增加學生的感性認識和實踐知識,但是光有這些是遠遠不夠的。在機械原理實踐環節教學中加強學生對機構、零件結構和機械設計等工程實踐知識的認識和對儀器設備的動手操作、機械結構的裝拆等實際動手能力的培養,是對理論課程教學不足很好的補充和完善。其次可以培養學生的創新和綜合設計能力。
2機械原理課程設計的教學改革與實踐
機械原理課程設計主要側重于機械運動方案設計而機械方案設計是機械設計乃至以后的制造和使用最關鍵的階段是決定機械產品質量好壞、性能優劣和經濟效益高低的關鍵步驟其創新特性效果如何直接影響機械產品的功能質量和使用效果。因此我院的機械原理課程設計也經歷了“機構的圖解法分析機構的解析法上機分析機構創新設計”三個發展階段。我們把培養學生設計思維能力和創新設計能力同時兼顧培養學生基本設計能力和應用計算機進行工程設計能力作為機械原理課程設計教學改革的宗旨。
2.1選題
傳統機械原理課程設計教學模式中僅僅以指導書為藍本教師的程序化指導貫穿始終。其題目一般是由教師指定幾個具有代表性的題目如半自動平壓模切機。為了充分發揮學生的主動性如今的選題原則是在不脫離機械原理課程內容的基礎上學生根據其興趣、愛好和能力自由選擇這樣就大大激發了學生的創新意識。有很多學生的創新設計題目極具研究和應用價值。創新需要基礎素材沒有豐富的基礎知識就不會有創新成果出現。因此我們將課程設計提前布置使學生在學習機械原理課程時能有的放矢的認真學習、研究相關章節內容。因為他們知道這些知識對他們學期末進行課程設計大有幫助這樣又反過來促進了學生學習機械原理課程的積極性和主動性。
2.2設計過程的控制與要求
在進行機械原理課程教學的同時,就讓學生對課程設計進行選題并說明整個設計過程的要求。這一階段為分散教學,要求學生選題并提出多個運動方案。在集中設計階段,第一天完成多個運動方案的評價與優選,確定本課程設計的運動方案;第二天,確定機械的總體尺寸,給出各執行機構與傳動機構的初選尺寸,繪制機械系統運動簡圖,編制機器運動循環圖;第三天,對所選機構進行運動分析,繪制運動線圖;第四、五天,編寫設計說明書,進行答辯。由于嚴格要求按給定的時間進度設計,所以,絕大多數學生都能按時完成任務。在機構的評價與優選過程中,采用個人、教師及學生小組的多層次的機構評價和優選方式,既發揮了學生的主動性,又加深了學生對各種運動方案的認識,同時還加強了學生的團隊協作意識。課程設計說明書作為一種技術說明書,強化其編寫工作,可以提高學生在以后的實際技術工作中,編寫技術報告、可行性論證報告和產品說明書等技術文件的基本技能。所以在課程設計過程中,對如何編寫課程設計說明書,給出了詳細的寫作要求并提供了寫作樣本。我們運用公開、透明及自評、互評及教師評分相結合的評價方式,對學生的課程設計進行評分。首先,學生對自己的設計進行說明及展示設計說明書,并對自己這的課程設計進行自我評價;然后由同學對其進行質詢與評價;最后,由老師進行講評并給出成績。這樣,使學生體驗主動參與、自由發表個人見解,并認真聽取他人意見的學術氣氛,并學會用理性與公正的態度評價自己和他人的工作。
3結束語
機械原理課程設計教學改革是進入21世紀后,面向創新人才培養,我國工科課程教學實踐環節改革的成功嘗試。全國高校圍繞機械原理課程設計所進行的教學實踐,無論對于機械原理精品課程建設,還是深入開展包括機械學科在內的工科課程體系教學改革,都富有借鑒意義。機械原理課程設計的各種教改嘗試,既有鮮明的主線,又各具特色。既有成功驗,也有需要探討、摸索之處。因此有必要總結、梳理,以利進一步改革。
參考文獻:
摘要:本文以六桿機構牛頭刨床為例,在運動學分析的基礎上,應用Matlab軟件編程實現了牛頭刨床的位移、速度和加速度的變化曲線,完成了對牛頭刨床的運動仿真,通過使用Matlab,為機械原理課程設計的改進提供了一個新的思路。
關鍵詞:Matlab;機械原理;課程設計;六桿機構;運動仿真
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)52-0077-02
機械原理課程設計是機械原理課程重要的實踐環節,培養學生機械系統運動方案設計的初步能力。目前機械原理課程設計的方法有圖解法和解析法兩種,圖解法需要學生列出矢量方程式,作圖求解,其優點是幾何概念清晰、形象,缺點是作圖比較煩瑣、精度不高[1]。解析法需要學生針對給定機構建立運動學模型,求解出位移方程、速度方程和加速度方程、編程求解,根據求解結果繪制相應曲線。解析法需要學生具有一定的編程能力,其優點是求解精度高,培養了學生運用現代化的手段解決設計問題的能力。
Matlab是美國Mathworks公司開發的大型科學計算軟件,本文以機械原理課程設計中常見的牛頭刨床為例,首先利用矩陣法對機構進行運動學分析,然后利用Matlab編程求解,繪制仿真曲線,直觀再現牛頭刨床從動件的運動規律。
一、牛頭刨床工作原理概述
牛^刨床是一種用于平面切削加工的機床,圖1所示為牛頭刨床主運動機構的運動簡圖,由導桿機構1-2-3-4-5帶動刨頭5及其上的刨刀作往復切削運動。刨頭右行時,刨刀速度較低,刨刀進行切削,為工作行程。刨頭左行時,刨刀快速退回,刨刀不切削,有急回特性,為空回行程。設計數據如表1所示。在工作行程中,牛頭刨床受到很大的切削阻力(在切削前后各有一段約0.05H的空刀距離,H為行程距離),而空回行程中則沒有切削阻力[2]。
二、Matlab仿真分析及參數測量
當牛頭刨床六桿機構中導桿CD處于左極限位置時,曲柄與x軸夾角為194.84度,刨頭上E點坐標為(796.52,-495.5),為便于分析,以此位置作為曲柄順時針旋轉和刨頭位移的起始位置,在Matlab中編寫程序,首先定義各桿長度及曲柄旋轉角速度,然后根據先前推導的運動學方程編程實現[3],其源代碼如下:
n1=72;w1=2*pi*n1/60;Lac=430;
Lcg=796.52;Lab=110;Lcd=810;Lde=291.6;
dy1=[];ddy1=[];Pos=[];
for theta1=(194.82/180*pi):-pi/100:
(194.82/180*pi-2*pi)
S3=sqrt((Lab*cos(theta1))^2+(Lac+Lab*sin(theta1))^2);
theta3=acos(Lab*cos(theta1)/S3);
theta4=pi-asin((Lcg-Lcd*sin(theta3))/Lde);
Se=Lcd*cos(theta3)+Lde*cos(theta4);
SS=[theta1,theta3,theta4,S3,Se]';
Pos=[Pos,SS];
A=[cos(theta3),-S3*sin(theta3),0,0;
sin(theta3),S3*cos(theta3),0,0;
0,-Lcd*sin(theta3),-Lde*sin(theta4),-1;
0,Lcd*cos(theta3),Lde*cos(theta4),0];
B=[-Lab*sin(theta1)*w1,Lab*cos(theta1)*w1,0,0]';
dy=A\B;
dy1=[dy1,dy];
dA=[-dy(2)*sin(theta3),
-dy(1)*sin(theta3)-S3*dy(2)*cos(theta3),0,0;
dy(2)*cos(theta3),
dy(1)*cos(theta3)-S3*dy(2)*sin(theta3),0,0;
0,-Lcd*dy(2)*cos(theta3),-Lde*dy(3)*cos(theta4),0;
0,-Lcd*dy(2)*sin(theta3),-Lde*dy(3)*sin(theta4),0];
dB=[-Lab*cos(theta1)*w1^2,-Lab*sin(theta1)*w1^2,0,0]';
ddy=A\(dB-dA*dy);
ddy1=[ddy1,ddy];
end
theta1=-1*(Pos(1,:)*180/pi-194.82);
theta3=Pos(2,:)*180/pi;
theta4=Pos(3,:)*180/pi;
S3=Pos(4,:);
Se=Pos(5,:)+495.5;
Ve=-1*dy1(4,:);
Acc=ddy1(4,:);
plot(theta1,Se),grid on
xlabel('曲柄轉角(^o)');
ylabel('刨刀位移(mm)');
axis([0,360,0,450]);
title('位移曲線')
plot(theta1,Ve(1,:)),grid on
xlabel('曲柄轉角(^o)');
ylabel('刨刀速度(mm/s)');
axis([0,360,-2250,1500]);
title('速度曲線')
plot(theta1,Acc(1,:)),grid on
xlabel('曲柄轉角(^o)');
ylabel('刨刀加速度(mm/s^2)');
axis([0,360,-20000,20000]);
title('加速度曲線')
編好程序后,可調用繪圖函數繪制相應的位移、速度和加速度曲線。
三、結束語
將Matlab引入機械原理課程設計的教學中,能夠使學生掌握利用解析法計算公式設計機構的實際技能,提高學生利用計算機進行機械設計的能力,激發學生的學習興趣,使其動手能力和創新能力均得到提高。
參考文獻:
[1]孫恒,作模.機械原理[M].北京:高等教育出版社,2012.
關鍵詞:機械制造 本科 畢業設計
獨立學院機械制造專業本科生畢業設計(論文)對培養學生嚴肅認真的科學態度和嚴謹求實的工作作風、培養學生勇于探索和開拓創新精神有著不可替代的作用,是本科教學過程中十分重要的實踐性教學環節,是學習深化與升華的重要過程,是學生學習、研究與實踐成果的全面總結。通過畢業設計對學生的創新思維、綜合素質與工程實踐能力培養效果進行全面檢驗。做好本科畢業設計應做好如下幾個方面的工作:
1.根據培養目標科學選題
“機械設計制造及其自動化”專業培養計劃中,畢業設計是唯一一項綜合四年年來所學基礎理論、基本知識、基本技能,分析與解決工程實際問題的教學環節,是距離學生走上工作崗位時間最近的一個模擬訓練過程,是培養學生嚴肅認真的科學態度和嚴謹求實的工作作風、實現預期人才培養目標的一個重要教學項目。選題是畢業設計工作的龍頭,選題質量是影響畢業設計質量的重要因素,精心挑選畢業設計題目,是搞好畢業設計的第一步。但是選題目前存在著一些問題:
(1)目前學生題目的確定多數以教師分配題目的方式完成,題目評審環節中空洞的條目性選題規定和無操作標準的題目評審過程達不到畢業設計選題的預期目的。
(2)畢業設計選題大多在重復前幾屆學生做過的研究、實驗或課題,學生自己立題的很少,有的選題缺乏綜合性、新穎性,深廣度不夠。
(3)設計脫離實際,由于諸多主、客觀因素,使得畢業設計的模擬課題居多,真題真做的少。
(4)有的選題對學生顯得難度較高,工作量過大;有的選題雖然有較高的研究價值,但學生由于怕難或者因就業等原因而不愿選。
(5)畢業設計與社會生產實際缺乏聯系,部分選題的實際意義不大,甚至沒有實際意義。
因此在畢業設計題目選擇的時候,應該遵循合理的選題原則,首先題目要具有一定的先進性、新穎性,并且應難易適度,工作量得當,既要具有一定的水平,又要使學生在規定期限內經過努力能按時完成。
2.落實開題環節
學生選定題目之后要進行開題,這項工作是本科生第一次完全獨立查閱相關資料、確定總體方案、安排設計時間。這是一個非常重要的環節。“萬事開頭難”,很多學生不知從何下手,有些學生在拿到設計任務書后,沒有做好充分的準備工作。沒搞清具體要求就匆忙下筆,有的人沒有認識到開題的重要而敷衍了事。結果,開題報告只是把一些原理、算法拼湊在一起,沒有比較和方案選定,沒有計劃和統一安排。
學生在開題期間,要在教師的指導下,綜合考慮設計要求,合理安排好設計全過程。通過撰寫開題報告,要求學生講清題目的來龍去脈,從而使學生明確畢業設計課題的目的和要求,對題目有更深刻理解與認識,會使原來的論文設計思路更加完善和系統,對自己的工作做到“胸有成竹”,減少盲目性,避免出現不知從何處入手的尷尬局面。
3.過程管理 一絲不茍
本科生在大學四年的學習中掌握了本專業的基礎知識、專業知識與相鄰學科的知識,提高了他們獲取知識、應用知識和創新的能力。這種能力最后將成為學生的一種穩定的、綜合的個性品質及素質。學生在完成畢業設計的階段,老師責任心不強,學生就業不順心,都會影響畢業設計質量,因此,我們要高度重視過程管理。教師要言傳身教,在嚴格要求學生的同時也要嚴格要求自己。同時在畢業設計過程中,教師除了有嚴謹的態度,還要有科學的指導方法,充分發揮學生的主觀能動性,使學生獲得科學研究、學習新知識的能力。應該以激勵法樹立學生的自信心,以啟發法和基于問題的學習模式為主充分發揮學生的主動性和創造性,將學生能力的培養貫穿于指導畢業設計的全過程。
畢業設計階段的過程管理十分重要,在畢業設計的指導工作中,要對師生雙向考核,首先要督促學生按照工作計劃完成工作,經常組織所指導的學生進行小組討論,定期進行工作匯報。讓學生定期匯報自己畢業設計的進展情況和存在的問題,這樣可以讓學生互相了解畢業設計的內容,互相學習,互相啟發,互相幫助,達到共同提高的目的。畢業設計的過程管理非常重要,平常不好好抓,等答辯時算總賬,畢業設計質量就難以保證。
4.畢業答辯不走過場
畢業設計成果考核階段的指導非常重要,這是畢業設計質量的體現。學生完成了畢業設計的工作后,指導教師要對學生所設計的裝配圖和零部件圖仔細檢查,確保其圖紙規范并符合標準。一般學生容易忽視的是標題欄、公差要求和表面質量標注。
畢業答辯是對畢業設計的綜合檢驗和全面考核。科學、規范、嚴肅的答辯工作,可以真實反映學生的學習效果和學校的畢業設計教學情況,提高學生對畢業設計的重視,對畢業設計工作起到激勵和約束的作用。為了充分發揮答辯工作的積極作用,我們在加強畢業設計教學過程質量管理機制的同時,在畢業設計答辯工作中應在各系成立有權威的答辯委員會,由教授、副教授組成,其中可以外請專家,實行公開答辯。這樣,既對學生增加了壓力,促使學生平時踏踏實實完成設計任務,不走過場,也增強了教師的責任心,促使教師認真指導,把住了畢業設計質量的最后一道關口。
總之,畢業設計是一項實踐性強、較復雜的教學過程,科學選題,嚴把選題關是做好畢業設計的前提;認真做好畢業設計開題工作是畢業設計工作順利進行的保證;嚴格的答辯將有利于學生樹立良好的學風,促進學生認真做好畢業設計。同時,作為教師應不斷提高自身素質,充實和豐富專業知識、專業基礎課知識,學習新知識、新技術,關注本學科及相關學科的科研發展動態,以愛崗敬業的精神,認真、負責、耐心、熱情的工作態度,做好每個工作細節,努力提高畢業設計教學質量。
參考文獻:
[1]胡國玉,早熱木,周建平.機械類本科畢業設計中的突出問題探討與對策[J].中國現代教育裝備,2011(03).
關鍵詞:生成樹協議;BPDU協議單元;端口;優先級
1、生成樹協議(spanning-tree)的起源
生成樹協議spanning-tree最初是由sun公司的Radia Perlman博士開發,其靈感來自于一首名叫《Algorhyme》的詩歌,而這首詩歌是根據Joyce Kilmer 的名作《Trees》而改編。
2、生成樹協議的背景
隨著以太網的廣泛應用,局域網的結構也日趨復雜。為了避免交換網絡中的單點故障引起網絡中斷,人們引入了冗余技術。然而新的問題又產生了,冗余鏈路在帶來穩定的同時又造成了網絡中的環路。而環路問題會引起廣播風暴、多幀復制、及MAC地址表的不穩定等不良結果。應運而生的生成樹協議則在這個問題上給出了解決的方法,它可以通過阻斷冗余鏈路來消除橋接網絡中可能存在的路徑回環,同時當活動路徑發生故障時可以激活冗余備份鏈路恢復網絡連通性。
3、 生成樹協議的工作原理
3.1 生成樹協議的思想及歷史
生成樹協議(Spanning-Tree Protocol,STP IEEE802.1d標準)的主要思想就是當網絡中存在備份鏈路時,只允許主鏈路激活,如果主鏈路因故障而被斷開后,備用鏈路才會被打開。
其發展歷程包括三個階段:一代生成樹協議:STP/RSTP;第二代生成樹協議:PVST/PVST+;第三代生成樹協議:MISTP/MSTP。生成樹協議的主要作用可以概括為:避免回路,冗余備份。
3.2 生成樹協議的原理
生成樹協議使用BPDU來傳送設備的有關信息。網絡中所有交換機每隔一定的時間間隔就發送和接收一次BPDU數據幀,并且用它來檢測生成樹拓撲的狀態,通過生成樹算法得到最優拓撲結構。
3.3 網橋協議數據單元(BPDU)
STP依靠網橋相互交換各自的BPDU獲取網絡拓撲結構信息,從而組建生成樹。BPDU主要包括的重要信息如下:
1)根橋ID(Root ID),由根橋的優先級和根橋的MAC構成。網橋和交換機的優先級可以手工配置,缺省值通常為32768。
2)從發送網橋到根橋的最短路徑開銷(RootPath Cost),為發送網橋到根橋的最短路徑上所有鏈路開銷的和。鏈路開銷是與交換機端口相連的鏈路速率相關的參數,可以手工配置。
3)發送網橋的ID(Transmitting Bridge ID),由該網橋的優先級和該網橋的MAC組成。
4)發送端口的ID(Transmitting Port ID),由端口優先級和端口索引值組成。
5)配置消息的生存期Message Age,接收到配置消息的端口如果是根端口,則交換機將配置消息中攜帶的Message Age按照一定原則遞增,并啟動定時器為這條配置消息計時。
6)配置消息的最大生存期Max Age,Max Age用來判斷配置消息是否過時。
7)配置消息發送的周期Hello Time,該參數決定根交換機向周圍的交換機發送自己的配置消息或Hello報文的時間間隔。
8)端口狀態遷移的延時Forward Delay,該參數用于交換機狀態遷移機制。
3.4 生成樹協議中的主要角色
1)根交換機(Root Switch):每廣播域選出一個根交換機-根橋;
2)指定端口(Designated Port) :從每個網段到達根交換機的具有最佳路徑的端口,處于轉發狀態(Forwarding),由根橋的最優端口充當;
3)備用端口(Backup port):DP的備份端口,由根橋的次優端口充當;
4)根口(Root Port):從每個非根交換機到達根交換機的具有最佳路徑的端口,處于轉發狀態(Forwarding)。由非根交換機的最優端口充當;
5)替換端口(Alternate Port):根口的替換口。由從交換機的次優端口充當;
6)非指定端口(Non-designated Port):阻塞其它的冗余端口,處于阻塞狀態(Blocking)。
3.5 生成樹協議作用下端口的狀態
圖 1
圖1描述了當生成樹協議作用后,交換網絡中各個交換機活動端口的端口類型。
3.6 生成樹協議的運行過程
1)初始狀態
所有當前網絡下的交換機在初始狀態下都會認為自己是根橋,因此各個交換機以自己各個活動的端口狀態生成以自己為根的配置消息,此時配置消息中的根路徑開銷為0,指定交換機ID為自身交換機ID,指定端口為本端口。BPDU按照HelloTime指定的時間間隔來發送。
2)選出當前交換網絡中的最優配置信息
交換網絡中的各個交換機收到各自發出的配置信息后,按如下方法進行比較,并選出最優配置消息,即優先級最高的配置消息。
(1)對配置消息的處理
當端口收到比自身的配置消息優先級低的配置消息時,交換機會將接收到的配置消息丟棄,對該端口的配置消息不作任何處理。當端口收到比本端口配置消息優先級高的配置消息時,交換機就用接收到的配置消息中的內容替換該端口的配置消息中的內容。
(2)配置消息的優先級比較原則
其中RootID指根橋ID,RootPathCost指根路徑開銷,TransmittingBridgeID指交換機或網橋ID,TransmittingPortID指端口ID。
假定有兩條配置消息C1和C2,如果C1的RootID小于C2的RootID,則C1優于C2;如果C1和C2的RootID相同,但C1的RootPathCost小于C2,則C1優于C2;如果C1和C2的RootID和RootPathCost相同,但C1的TransmittingBridgeID小于C2,則C1優于C2;如果C1和C2的RootID、RootPathCost和TransmittingBridgeID相同,但C1的TransmittingPortID小于C2,則C1優于C2。
3)選出根橋,確定根端口,阻塞冗余鏈路,更新指定端口的配置消息
4)所有配置消息穩定之后。
生成樹協議在運行一段時間之后,一般在30秒左右,所有端口的狀態都趨于穩定,要么處于轉發狀態,要么處于阻塞狀態。此時網絡中的鏈路狀態基本確定,直至出現網絡結構變化,生成樹協議將再次生成新的鏈路狀態直至穩定。
4、生成樹協議的實驗設計
4.1實驗名稱
生成樹協議原理的實現
4.2 實驗目的
搭建現實的交換網絡環境,通過配置交換機上的生成樹協議,實現冗余配置和消除環路,并通過觀察各端口的狀態了解STP的工作原理和運行過程。
4.3 實驗拓撲結構圖
圖2
4.4 實驗設備
銳捷RG-S2126G-24二層交換機三臺,計算機3臺,網線若干。
4.5 實 驗步驟及參考配置
1)首先在各交換機上配置端口模式為全雙工模式,并修改相應的端口速率。
2)開啟交換機上的生成樹協議,設置各交換機的優先級(默認為32768)這里我們以SwitchA為根橋。根據優先級比較原則,可設置SwitchA的交換機優先級小于32768即可。
3)按網絡拓撲結構圖連線,待網絡狀態穩定后(一般為30秒左右),觀察各活動端口的狀態。
參考配置(以SwitchA為例):
SwitchA(config)#int f0/1 //設置以太網接口f0/1
SwitchA(config-if)#duplex full //設置全雙工
SwitchA(config-if)#speed 100 //設置速率為100
SwitchA(config-if)#exit //退出端口配置模式
SwitchA(config)#int f0/2 //設置以太網接口f0/2
SwitchA(config-if)#duplex full //設置全雙工
SwitchA(config-if)#speed 10 //設置速率為10
SwitchA(config-if)#exit //退出端口配置模式
SwitchA(config-if)#exit //退出端口配置模式
SwitchA(config)#spanning-tree //啟用交換機生成樹協議
SwitchA(config)#spanning-tree mode stp //指定生成樹協議模式802.1D
SwitchA (config)#spanning-tree priority 4096 //設置交換機優先級為4096
在SwitchB和SwitchC上進行類似配置后,可根據拓撲圖進行連線,待穩定后用如下命令進行測試:
SwitchA#show spanning-tree interface interface-id
//顯示交換機某端口的生成樹狀態
通過觀察各端口的生成樹狀態,我們可以很清晰的看到生成樹協議的運行過程。當然也可以借助協議分析軟件進行抓包,可以對協議內部信息分析的更加透徹。待完成上述操作,可斷掉原本連接在SwitchA上F0/1口上的網線,待一段時間之后,再次觀察各端口的生成樹協議狀態,此時生成樹協議將重新計算,原來處于阻塞狀態的端口會發生狀態遷移。
5、總結
本文討論了生成樹協議(STP)的基本工作原理和運行過程,在此基礎上設計了相關的網絡實驗。希望通過從這些實踐中論證更加切實可行的方法能夠幫助我們構建更安全、更可靠、更高效的交換網絡。
關鍵詞網絡管理;多元化網絡管理協議;衛星網絡
中圖分類號TP274.2文獻標識碼A文章編號1673-9671-(2012)041-0234-01
經過不相同軌道上的不相同的衛星系統,相互連通,所構成的網絡,形成一體化和大規模的網絡系統,這將完成全球化的資源共享和通信的方式的模式。因此想要一個大型網絡的構架能夠良好的運作,一個有效的管理協議起著至關重要的作用。現階段的(SNMP)管理協議是面向互聯網所制定的,(CMIP)信息管理協議是面向開放系統的(OSI)互聯體系所定制的,這樣一些網絡管理的協議不能夠滿足未來多樣化的網絡的需求,因此提出一種新型的網絡協議是必要的。
1網絡的管理協議的現狀
網絡管理是通過對復雜的計算機的控制和通信網絡的控制,使計算機獲取更高的效率及可靠性。現階段的網絡管理的協議主要分兩種,一種是通過網絡工程中的任務組提出的相對簡單的網絡管理協議SNMP,另外一類是由國際中的標準化的組織提出的,叫做信息管理協議,即CMIP,這兩種協議使用在電信網絡與傳輸控制協議上,并且這兩種網絡都是C/S型的。網絡管理協議因為其易于實現和簡單,被更加廣泛的使用。但是網絡管理協議SNMP是建立在輪詢機制上的,使得網絡上總會有一些垃圾信息,增加了網絡的負荷,這樣也使得管理站生成了瓶頸效應,因此就缺少了可拓展性和靈活性,在大型網絡中應用是較困難的。并且其管理對象為相對簡易的數據項,使得管理信息庫就成為了靜態的庫,即使SNMP無連接的通信變成了健壯性,也就是與管理者的操作是相互不依賴的,當遠程出現錯誤時,管理者仍舊繼續工作,等到恢復后,就會發送Trap信息來通知狀態已發生改變,這就使得在關鍵事件的處理上產生了一些負面的影響,通信的雙方也都不能確保一些重要的操作都能到達對方那里,例如設置操作。
CMIP的設計方法是面向對象,它管理的對象是具有多態性和封裝性的,可以產生事件與執行相應的動作,它所管理的信息數是動態的數據庫,這就為將被管理的信息提供了存取的靈活性。目前CMIP大多應用在電信的網絡上,不過因為一些客觀的原因,其在電信的網絡上的管理是獨立的,其是通過接口來完成對于電信網絡的一些管理。并且CMIP還可以提供一些面向連接的服務,但衛星網絡的運行狀態是很重要的,其決定了衛星見鏈路要進行不斷的切換,而時刻保持著端對端這種連接有代價較大,還有可能增多網絡的擁塞程度,使之變成執行網絡的管理障礙。CMIP是建立于進程和時間驅動的基礎上的,具備強大的處理能力,可以減輕網絡與管理者中間的負擔,但是同樣的配置卻占據了很多的資源,其開銷較大,所以應用在大型的高處理能力的網絡設備上還是比較適合的。
今后的網絡反戰趨勢必將是一體化、大規模的,所以協議必須具備擴展性和簡單高效的特點,同時還要能夠兼容現有的網路管理協議。所以在借鑒了現階段的網絡協議后,一類新型的多元化網絡管理的協議被提出,MNMP將用作實現大規模和一體化的網絡管理。新型的網絡管理協議具備了多樣性和異構性,能夠兼容CMIP和SNMP。
2原型的設計研究
2.1MNMP結構的設計
集中式、分布式及分層式是我們所熟悉的網絡管理的體系結構,每一種類型都有其指定的功能。依據一體化的設計理念,MNMP建立在了空間,其是在規則層次與對等分布的層次相結合的基礎上,地面與地面的規則相一致的一體化的管理體系結
構里。
從邏輯上看,整個體系由地面的NMS控制的中心、SUBNMS分中心、SNMS空間管理結點等結構構成。這個體系合并了最初的三種體系結構的優點,具備一定的拓展性,能夠在多樣化的環境下提供較好的適應性。
2.2MNMP的信息模型的設計
和管理站之間需要進行互相的通信,所以這兩者就需要進行互相了解,也就是要進行共享來管理信息。管理信息可以對管理對象的狀態和行為進行描述,而信息結構是信息模型的基礎,它制定了被管理的對象的存儲結構。
在新型網絡的管理協議里,信息結構根據CMIP進行了修改,每個被管理的對象的屬性和動作,在類定義時,根據對象允許進行改變屬性的值,將衛星網網絡的管理所需要的數據都體現為動作,管理端根據動作對被管理對象的豎向進行操作,這就實現了封裝性,從而改善了傳輸量。
3結論
現在多元化的新網絡管理協議的研究還處在初級階段,還沒有形成比較成熟的體系結構與協議。筆者分析了目前的管理協議,根據衛星網提出的新網絡管理協議原型提出了自己的研究,該協議對于通信模型和信息結構做出了定義,這給未來的關于網絡管理的研究做出了好的基礎,但是目前仍舊有很多的問題需要我們進一步去作研究,其中較為突出的問題是如何恰當提供服務和協議的效率的驗證等。
參考文獻
[1]崔騁宇,何東健.基于移動Agent和Web的分布式網絡管理系統[J].計算機工程與設計,2007,22.
園林機械設備外部造型除了具有保護內部結構、實現實用功能等用途外,還要保證用戶在使用時的安全性。這里的安全不僅包括操作作業時身體不受傷害,同時還包括機械設備給用戶足夠的安全感。這就要在設計的過程中盡量消除產品中可預見的危險因素,如手持綠籬機在鋸齒與把手之間安裝防護板,避免操作者在使用的過程中手部受到傷害,這樣的設計讓操作者在使用綠籬機時有足夠的安全感。BOLENS等園林機械公司在草坪拖拉機上設置了各部件之間的電子互鎖系統,發動機安全啟動是該電子互鎖系統的功能之一。假如,拖拉機的切割裝置沒有處于脫開狀態,或者變速箱操縱桿沒有處在空擋位置,或者制動器沒有制動,只要其中有一項成立,則發動機都無法啟動,這就可以使操作者和周圍的人避免很多的意外人身傷害事故。這一設計增加了操作者與周圍人群的安全性,亦提升工作環境與產品品質,更滿足了人們對機械設備安全性的心理需求。園林機械設備的安全性應該體現在每個細節。即便是簡單的一個把手,既要方便取,也要考慮其尺寸、形狀、材質等,并要盡量降低使用者在使用過程中的受傷概率。
園林機械設備的設計,除了注重技術的運用和功能的要求外,還應對人的精神需求有所體現。色彩影響著人對物體的感覺,且左右工作環境的整體色彩情調。根據統計,在生產現場勞動者人身安全的最大威脅,并非來自系統之外的突來之物,往往來自系統中熟視無睹的對象,如運行中的設備或活動的工件等。
危險時時刻刻潛伏在身旁,只因人類的心理共性,太習以為常而失去對它的戒備,如每當危險來臨之際提醒操作者當心的話,也能大大降低事故發生率。在降低危險事故發生的措施中最簡單、經濟,也切實有效者莫過于施加安全色。園林機械設備的色彩不是機械設備的單個問題,應該要把它與其相關的工作環境色彩作為設計的重要制約因素,全面考慮人、機、環境之間的色彩的關系。例如,手持油鋸等危險系數較高的園林機械,外觀主色彩多為紅色或橙紅色,色彩心理學研究結果表明,橙、紅之類熱色的純色有最高的打動人類知覺的程度,在工作時會對操作者產生強烈的刺激感,起到警示的作用,它們可以很好地預防作業時因視疲勞而產生的意外。色彩的和諧應用不僅在機械外觀上,凡屬機械、設備等的直接活動部分與管線的接頭、栓等部件都應施以安全色。除了安全色,園林機械設備在其他色彩的選擇上除了要與周圍的環境相協調同時也要與人的環境相協調,且符合大多數相關人群對色彩的心理感受。