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篇(1)

【關(guān)鍵詞】可編程控制器（PLC） 機(jī)械手 梯形圖

引言

機(jī)械手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動化生產(chǎn)設(shè)備。它的特點(diǎn)是可通過編程來完成各種預(yù)期的作業(yè)任務(wù)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器的優(yōu)點(diǎn)，尤其體現(xiàn)了人的智能和適應(yīng)性，在國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景。

機(jī)械手可分為專用機(jī)械手和通用機(jī)械手兩大類。專用機(jī)械手：它作為整機(jī)的附屬部分，動作簡單，工作對象單一，具有固定（有時可調(diào)）程序，使用大批量的自動生產(chǎn)。通用機(jī)械手：它是一種具有獨(dú)立的控制系統(tǒng)、程序可變、動作靈活多樣的機(jī)械手。本文介紹的機(jī)械手屬于包裝機(jī)取料垛料的專用機(jī)械手。

1 包裝機(jī)的介紹

包裝機(jī)主要用于將堆放雜亂的板材整齊裝箱并包裝。通過取料機(jī)械手將雜亂的料運(yùn)到輥道上，輥道運(yùn)行，經(jīng)過上下清刷輥清洗上下表面，板材繼續(xù)前行，行至出料區(qū)端部規(guī)定位置，接近開關(guān)發(fā)訊，輥道電機(jī)減速運(yùn)轉(zhuǎn)，停止開關(guān)探測到板材，則輥道停止轉(zhuǎn)動，停止開關(guān)發(fā)訊給頂升裝置，將板材頂起，防止對中過程中板材下表面劃傷。對中裝置帶動對中擋板進(jìn)行寬度定位（對中），長度擋板處的反推氣缸將板材推至滿行程（150mm），反推限位開關(guān)發(fā)訊給出料機(jī)械手，機(jī)械手把板材吊運(yùn)到旁邊平車上的包裝箱內(nèi)后并返回到原位。一個工藝流程結(jié)束。

2 機(jī)械手的結(jié)構(gòu)

本文所針對的機(jī)械手屬于直角坐標(biāo)式，用于包裝機(jī)上鋁及鋁合金板材的表面處理后的取料、垛料工序。該設(shè)備主要由鋼結(jié)構(gòu)框架、真空吸盤吊升降機(jī)構(gòu)、橫移傳送小車、行程檢測與控制裝置、真空泵、吸盤、氣動定位系統(tǒng)、電控及PLC控制系統(tǒng)等部分組成。

3 本系統(tǒng)的控制方案

整套包裝機(jī)通過PLC系統(tǒng)控制，其中垛料機(jī)械手有35路輸入信號，23路輸出信號，根據(jù)設(shè)備維護(hù)的通用性及性價比原則，采用西門子S7-300 PLC即可滿足要求，并通過profibus總線協(xié)議與現(xiàn)場機(jī)械設(shè)備組成控制回路，可以根據(jù)上游工位生產(chǎn)情況調(diào)整設(shè)備本身工作模式，并將設(shè)備情況反饋給上游工位，以確保生產(chǎn)安全。

（1）機(jī)械手的手動控制過程。按下“停止”按鈕，將自動運(yùn)行中的吸盤機(jī)停止，真空泵停止。再將“自動/手動”旋鈕撥至手動位?！靶熊?前進(jìn)/返回”旋鈕，即行車前進(jìn)至放料工位，返回到取板工位；當(dāng)移動到工作位時行車自動停止?！皺C(jī)械手 上升/下降”旋鈕，即機(jī)械手上升跟下降。當(dāng)吸附板材后，綠燈閃爍才可以上升，搬運(yùn)板材。“真空 吸/釋放”旋鈕，即機(jī)械手下降到位后，對板的吸附與卸板。卸板時，旋動旋鈕，等待3秒，完成卸板。 “真空 吸/釋放”旋鈕，即機(jī)械手下降到位后，對板的吸附與卸板。卸板時，旋動旋鈕，等待3秒，完成卸板。“真空泵”按鈕，即啟動真空泵，每次開機(jī)啟動一次，按下“停止”按鈕，真空泵停止工作?！巴Ｖ埂卑粹o，將自動運(yùn)行中的機(jī)械手停止，真空泵停止?！熬o急停止”按鈕，當(dāng)在自動運(yùn)行中，發(fā)生誤動作時，可迅速的按下此按鈕，停止動作。再按下“停止”按鈕，將自動運(yùn)行中的機(jī)械手停止，通過手動控制旋鈕，讓機(jī)械手返回原始位。

（2）機(jī)械手的自動控制過程。將“手動/自動”旋鈕撥至自動位，此時機(jī)械手應(yīng)處于起始位置，真空泵處于釋放狀態(tài)，否則將無法工作；若未處于起始位置，必須手動控制旋鈕，讓機(jī)械手返回原始位。機(jī)列準(zhǔn)備就緒后，啟動真空泵，達(dá)到工作壓力。接收到總控發(fā)出的“反推到位”與“小車到位信號”后，機(jī)械手下降吸料。機(jī)械手自動下降到板面后停止，開始吸附，當(dāng)達(dá)到吸附壓力后，輸出壓力達(dá)到信號。反推和對中擋板回位后，接受到“可以上升信號”，機(jī)械手上升。機(jī)械手上升到位后，定位氣缸縮回，行車開始前進(jìn)。行車行駛到放板工位停止，定位氣缸頂出，機(jī)械手開始下降。機(jī)械手下降到位后，真空釋放，并打開吹氣閥，向吸盤吹氣。延時1秒后機(jī)械手上升。機(jī)械手上升到位后，定位氣缸縮回，行車返回，行車返回到原位，定位氣缸頂出，一次循環(huán)完成，等待下接受下一次信號。以此循環(huán)工作，按下“停止”按鈕，自動循環(huán)停止。

結(jié)語

在簡單介紹工業(yè)機(jī)械手的基礎(chǔ)上，對基于PLC的機(jī)械手控制系統(tǒng)的構(gòu)成進(jìn)行了詳盡的論述。（1）本論文機(jī)械手采用氣動和電動合理結(jié)合，具有節(jié)能、無污染、高效、低成本、安全可靠、結(jié)構(gòu)簡單等特點(diǎn)；（2）用PLC作為控制器，優(yōu)化了機(jī)械手的控制系統(tǒng)，機(jī)械手能夠自動運(yùn)行或手動運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]西門子（中國）有限公司.http：//.cn.

[2]殷洪義.可編程序控制器選擇設(shè)計與維護(hù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006：181-200.

篇(2)

論文關(guān)鍵詞：PLC,三維機(jī)械手,步進(jìn)控制

隨著自動化控制領(lǐng)域的不斷發(fā)展，智能機(jī)械手的不斷推新，機(jī)器人手臂的智能化程度不斷提升，連續(xù)多角度控制的機(jī)器人手臂的出現(xiàn)，給機(jī)械手的教學(xué)帶來了新的挑戰(zhàn)。原來的教學(xué)機(jī)械手均以兩維空間模擬仿真教學(xué)為主。自2007年全國電工電子技能大賽以來，三維空間的機(jī)械手的教學(xué)需求尤為突出。

一、三維機(jī)械手的硬件結(jié)構(gòu)

圖1所示是該三維機(jī)械手的實(shí)物圖。整個三維機(jī)械手能完成八個自由度動作，手臂伸縮、手臂旋轉(zhuǎn)、手爪上下、手爪緊松。手爪提升氣缸采用雙向電控氣閥控制，氣缸伸出或縮回可任意定位。磁性傳感器用來檢測手爪提升氣缸處于伸出或縮回位置。手爪抓取物料由單向電控氣閥控制，當(dāng)單向電控氣閥得電，手爪夾緊磁性傳感器有信號輸出，指示燈亮，單向電控氣閥斷電，手爪松開。旋轉(zhuǎn)氣缸用來控制機(jī)械手臂的正反轉(zhuǎn)，由雙向電控氣閥控制。接近傳感器用來判斷機(jī)械手臂正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)到位后，接近傳感器信號輸出。雙桿氣缸用來控制機(jī)械手臂伸出、縮回，由雙向電控氣閥控制。氣缸上裝有兩個磁性傳感器，檢測氣缸伸出或縮回位置。緩沖器對旋轉(zhuǎn)氣缸高速正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)到位時，起緩沖減速作用。

二、三維機(jī)械手的動作過程

圖2所示是該三維機(jī)械手的動作示意圖。當(dāng)需將工件有右工作臺搬至左工作臺時，在按下啟動的時候，右工作臺傳感器判斷有無工作，若有機(jī)械手動作，若無，機(jī)械手停止。當(dāng)機(jī)械手左旋并前伸到位準(zhǔn)備下降時，為了確保安全，必須在左工作臺上無工件時才允許機(jī)械手下降。也就是說，若上一次搬運(yùn)到左工作臺上的工件尚未搬走時，機(jī)械手應(yīng)自動停止下降。

圖1 三維機(jī)械手實(shí)物圖 圖2三維機(jī)械手動作示意圖

三維機(jī)械手的工作過程為：（1）從原點(diǎn)開始前伸；（原點(diǎn)位置為機(jī)械手右旋到限位，手臂縮回，手爪上升到上限位，手爪放松）（2）到前限位后開始下降；（3）倒下限位后，機(jī)械手加緊工件，延時2s；（4）上升；（5）到上限位后，縮回；（6）到后限位后，左旋；（7）到左限位后，前伸；（8）到前限位后，下降；（9）到下限位后，機(jī)械手松開，延時2s；（10）上升；（11）到上限位后，縮回；（12）到后限位后，右旋，返回原點(diǎn)。

根據(jù)三維機(jī)械手的工作過程及要求，可以畫出機(jī)械手的動作流程圖，如圖3所示。

圖3 機(jī)械手動作流程圖 圖4機(jī)械手狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖

三、PLC硬件的選擇和I/O點(diǎn)分配

PLC的種類非常多，根據(jù)三維機(jī)械手的控制要求，由于其輸入、輸出節(jié)點(diǎn)少，要求電氣控制部分體積較小，成本低，并能夠用計算機(jī)對PLC進(jìn)行監(jiān)控和管理，故選用日本三菱（MITSUBISHI）公司生產(chǎn)的多功能小型FX1N-40MR-001主機(jī)。該機(jī)型合計有輸入輸出點(diǎn)40個，其中24個輸入點(diǎn)和16個輸出點(diǎn)，采用繼電器方式有觸點(diǎn)輸出，能交流、直流負(fù)載兩用。內(nèi)部主要有：輔助繼電器1280個，其殊功能輔助繼電器256個，斷電保持輔助繼電器1152個；狀態(tài)繼電器1000個；定時繼電器256個；計數(shù)繼電器256個；數(shù)據(jù)寄存器8256個。

根據(jù)圖3所示的三維機(jī)械手動作流程圖，確定電氣控制系統(tǒng)的I/O點(diǎn)分配，如表1所示。

根據(jù)圖3流程圖和表1的I/O分配表，可以編制出機(jī)械手的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，如圖4所示。

四、控制程序的設(shè)計方法及編程運(yùn)行

常用的PLC程序設(shè)計方法有經(jīng)驗(yàn)法和順序功能法。根據(jù)圖4狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，編制的步進(jìn)梯形圖程序如圖5所示。

表1 三維機(jī)械手控制I/O分配表

輸入

輸出

名稱

輸入點(diǎn)

名稱

輸出點(diǎn)

停止

SB1

X0

手爪緊/松氣缸閥

YV1

Y1

啟動

SB2

X1

手臂氣缸伸出閥

YV2

Y2

物品檢測傳感器

SQ0

X2

手臂氣缸縮回閥

YV3

Y3

氣動手爪傳感器

SQ1

X3

提升氣缸下降閥

YV4

Y4

旋轉(zhuǎn)左限位接近傳感器

SQ2

X4

提升氣缸上升閥

YV5

Y5

旋轉(zhuǎn)右限位接近傳感器

SQ3

X5

旋轉(zhuǎn)氣缸左移閥

YV6

Y6

伸出臂前點(diǎn)限位傳感器

SQ4

X6

旋轉(zhuǎn)氣缸右移閥

YV7

Y7

縮回臂后點(diǎn)限位傳感器

SQ5

X7

提升氣缸上限位傳感器

SQ6

X10

提升氣缸下限位傳感器

SQ7

X11

圖5 步進(jìn)控制梯形圖

圖5中，M8044是用作原點(diǎn)條件，判斷機(jī)械手是否在原點(diǎn)開始工作。

如果要實(shí)現(xiàn)斷電保護(hù)，在圖5的步進(jìn)控制梯形圖中，將普通輔助/計時/狀態(tài)繼電器均換成斷電保護(hù)型。

上電后，直接初始狀態(tài)繼電器S0，在滿足原點(diǎn)條件繼電器M8044下，按下啟動按鈕SB2，X1得電，進(jìn)入等待狀態(tài)繼電器S20；此時物品檢測傳感器SQ0檢測到上料端有料，X2得電，進(jìn)入機(jī)械手臂伸出狀態(tài)S21；機(jī)械手伸出Y2得電，機(jī)械手前伸到前限位時，進(jìn)入機(jī)械手下降狀態(tài)；機(jī)械手下降Y4得電，機(jī)械手下降到下限位時，進(jìn)入機(jī)械手抓料延時狀態(tài)；機(jī)械手抓緊并延時，延時時間到，進(jìn)入機(jī)械手上升狀態(tài)…………如此，每當(dāng)該步動作到位，限位條件滿足時，狀態(tài)轉(zhuǎn)移進(jìn)入下一工作步，進(jìn)行動作。

需要停止時，按下停止按鈕SB1,X0得電，停止標(biāo)志繼電器M0得電并自鎖，當(dāng)機(jī)械手右旋到有限位時，如果停止標(biāo)志有信號，則機(jī)械手回到初始狀態(tài)，如果停止標(biāo)志沒有信號，則機(jī)械手進(jìn)行下一周期的搬運(yùn)工作。

五、結(jié)束語

本文以三維機(jī)械手為例介紹了日本三菱MITSUBISHI公司生產(chǎn)的FX1N系列微型可編程控制器在步進(jìn)控制中的設(shè)計應(yīng)用。闡述了三維機(jī)械手的動作原理，設(shè)計要求，程序設(shè)計方法等。本文介紹的程序在實(shí)際生產(chǎn)和各屆各級電工電子技能大賽中獲得成功的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1] FX1N series Programmable Controllers Hardware Manual，Mitsubishi electric corporation，1999

[2] MITSUBISHI ELECTRIC CORPORATION 三菱微型可編程控制器MELSEC-F FX1N使用手冊 2007.11.

[3] 亞龍YL-235A型光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)考核裝置實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書.亞龍科技集團(tuán).2008.

篇(3)

【關(guān)鍵詞】磁性材料；PLC；取出機(jī)械手

引言

在發(fā)達(dá)國家中，工業(yè)機(jī)器人自動化生產(chǎn)線成套設(shè)備已成為自動化裝備的主流。國外的汽車、電子電器、工程機(jī)械等行業(yè)已經(jīng)大量使用工業(yè)機(jī)器人自動化生產(chǎn)線，以保證產(chǎn)品的質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，同時避免了大量的工傷事故。機(jī)械手是最普遍的一種機(jī)器人，是機(jī)械技術(shù)、電子技術(shù)、自動控制技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。自1959年美國人英格伯格和德沃爾制造出世界上第一臺工業(yè)機(jī)器人起，在過去的半個世紀(jì)里，機(jī)器人技術(shù)取得了長足的發(fā)展。美國、日本、德國等國較早對機(jī)器人開展研究并加以應(yīng)用[1-3]，近年來中國也步入了機(jī)器人發(fā)展的快車道[4-7]。

我公司主營業(yè)務(wù)為磁性材料、磁器件、磁分離及相關(guān)配套設(shè)備研發(fā)、生產(chǎn)與銷售。在以往的生產(chǎn)模式中，經(jīng)鍛壓后的磁器件主要由人工操作取出，這種模式效率低下且存在安全隱患。特別是伴隨著人力資源的短缺、勞務(wù)支出成本的增加、機(jī)器人技術(shù)的不斷提升以及價格不斷下降，采用一款合適的取出機(jī)械手來替代人工操作變得日趨重要。在此背景下，經(jīng)過公司的多次調(diào)研論證，選用了杭州史賓納機(jī)械設(shè)備有限公司的磁性材料濕壓液壓機(jī)取出機(jī)械手，生產(chǎn)實(shí)踐表明，機(jī)械手的引用有效的提高了公司的生產(chǎn)效率、改善了產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約了生產(chǎn)成本。

1 機(jī)械結(jié)構(gòu)組成

取出機(jī)械手系統(tǒng)機(jī)械部分主要由主機(jī)和收放紙系統(tǒng)構(gòu)成（如圖1所示）。主機(jī)包括框架，吸取部，檢測部和傳送帶部等。收放紙系統(tǒng)由放紙部和收紙部兩部份組成。

框架結(jié)構(gòu)采用型材焊接，與液壓機(jī)相連接。吸取部進(jìn)出機(jī)構(gòu)采用導(dǎo)軌、齒輪、齒條進(jìn)行傳動，伺服電機(jī)控制其進(jìn)出速度和位置。檢測部分利用傳感器檢測模具上有無剩余磁性材料（以下簡稱材料）。為了生產(chǎn)的方便和減小機(jī)器的占地空間，把收放紙系統(tǒng)安裝在液壓機(jī)前后兩側(cè)，隨著液壓機(jī)模具一起上升或下降，用電機(jī)驅(qū)動。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)總圖

1.液壓機(jī) 2.收紙部 3.放紙部 4.吸取部 5.傳送帶部 6.框架

2 工作原理

當(dāng)液壓機(jī)部分完成工作以后，向上移動產(chǎn)生一個開模高度，開模高度必須滿足機(jī)械手的工作要求，本產(chǎn)品的最小開模高度150mm。通過伺服電機(jī)驅(qū)動取出部移動至產(chǎn)品上方，真空泵產(chǎn)生真空，利用吸盤的內(nèi)外產(chǎn)生壓力差抓取材料。對于抓取物體的真空吸盤部分，需要配備真空發(fā)生器，由于真空吸盤是抓取物體的關(guān)鍵部分，為了防止物體脫落，真空發(fā)生器所產(chǎn)生的吸力必須大于或者等于物體的重力。

真空發(fā)生器的吸引公式為：

其中：F為真空發(fā)生器所產(chǎn)生的吸力； 為真空度； 為吸盤的有效面積； 為吸頭個數(shù)； 為安全系數(shù)，一般來說采用標(biāo)準(zhǔn)吸盤時 。

假設(shè)吸盤所抓取的物體最大質(zhì)量為1kg，吸頭的個數(shù) 為6個，有效面積 。通過上述公式計算出 。

檢測部對液壓機(jī)模具進(jìn)行檢測是否有剩余材料，如果有剩余重復(fù)上述運(yùn)動過程。當(dāng)模具上所有材料均被抓取時，取出部向外移動到目標(biāo)位置，然后下降，將材料放置在傳送帶上，最后上升到初始高度。上升、下降的兩個過程由四個氣缸進(jìn)行驅(qū)動，通過電磁閥對氣缸進(jìn)行控制。

當(dāng)材料取出并放置到傳送帶上后，傳送帶下降到一定目標(biāo)位置，為下一模產(chǎn)品疊放做準(zhǔn)備。當(dāng)疊放數(shù)量到達(dá)后，傳送帶向外移出一定距離，然后再上升到上限傳感器的位置后停止，開始重新疊層。傳送帶采用螺旋升降機(jī)及四導(dǎo)柱方式完成傳送帶的上下移動。取出部的整個取出、放置和傳送帶的下降的工作周期為8秒，材料疊放層數(shù)設(shè)計為三層。壓力模具每次工作后由噴霧部分進(jìn)行清洗，脫模劑桶內(nèi)的壓力一般設(shè)為0.4MPa。

圖2 運(yùn)動過程簡圖

1.齒輪 2.排氣閥 3.吸頭 4.真空泵 5.傳送帶磁環(huán)檢測傳感器

6.傳送帶上下傳動裝置 7.帶輪 8.傳送帶 9.剩余磁環(huán)檢查傳感器

10.清掃部 11.氣缸

3 控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)一般由計算機(jī)和伺服驅(qū)動器組成，前者發(fā)出指令協(xié)調(diào)各運(yùn)動驅(qū)動器之間的運(yùn)動。同時完成編程和其他環(huán)境狀況（傳感器信息）、工藝要求、外部相關(guān)設(shè)備（吸頭裝置等）之間的信息傳遞和協(xié)調(diào)工作，后者控制各個運(yùn)動的控制器，使各部分按照一定的速度、加速度和位置要求進(jìn)行運(yùn)動。

3.1 整體方案

本系統(tǒng)選用三菱公司生產(chǎn)的可編程控制器（PLC）FXIN-485-BD進(jìn)行控制，其中取出機(jī)械手橫向的輸入輸出部分采用電機(jī)控制，為了使取出機(jī)械手的精確定位，采用伺服電機(jī)進(jìn)行控制，電機(jī)通過聯(lián)軸器帶動齒輪，從而帶動機(jī)械手沿直線導(dǎo)軌橫入橫出，而取出機(jī)械手的上下行，抓取部分則采用氣動控制，PLC通過繼電器對電磁閥加以控制，而電磁閥通過控制氣缸從而控制取出機(jī)械手的上下行動作。關(guān)于傳送帶的上下運(yùn)動部分采用電機(jī)進(jìn)行控制，電機(jī)通過減速器和聯(lián)軸器與絲杠連接，從而帶動傳送的上下運(yùn)動。傳送帶的輸出部分采用電機(jī)驅(qū)動，電機(jī)于帶輪通過鍵連，驅(qū)動帶輪轉(zhuǎn)動。收放紙系統(tǒng)部分同樣采用電機(jī)用驅(qū)動，電機(jī)通過聯(lián)軸器和紙筒轉(zhuǎn)軸以鍵連接進(jìn)行驅(qū)動。此外，同時采用觸摸屏進(jìn)行人機(jī)對話，直觀且便于操作。

圖3 結(jié)構(gòu)圖

3.2 電機(jī)系統(tǒng)

考慮機(jī)械手的橫向運(yùn)動有著負(fù)重大，移動速度快等特點(diǎn)，如果采用氣缸驅(qū)動很容易產(chǎn)生氣缸密封圈泄露等現(xiàn)象，所以采用伺服電機(jī)驅(qū)動。

PLC通過所發(fā)脈沖的頻率和數(shù)量控制機(jī)械手部伺服電機(jī)和傳送帶的電機(jī)以控制其速度和位置，脈沖信號通過信號分配在經(jīng)過功率放大驅(qū)動電機(jī)帶動負(fù)載工作。

3.3 氣動系統(tǒng)

氣動控制系統(tǒng)的I/O接線圖如圖4所示，由PLC控制電磁閥的通斷從而實(shí)現(xiàn)吸取部分的上下行動作。根據(jù)實(shí)際的工作需要吸取部分的上行動作負(fù)重較大采用動力較好的氣缸并且減小其行程。下行部分負(fù)重較小，可采用普通氣缸。

圖4 PLC的I/O接線圖

4 軟件設(shè)計

4.1 PLC程序設(shè)計

PLC的整體結(jié)構(gòu)包括手動、自動程序，原點(diǎn)復(fù)位程序，公用程序四個部分。其中自動程序包括系統(tǒng)在全自動模式下的程序和系統(tǒng)在單循環(huán)模式下的程序。PLC的程序流程圖如圖5。

圖5 PLC程序流程圖

4.2 觸摸屏設(shè)計

觸摸屏的軟件設(shè)計包括創(chuàng)建換面和變量的設(shè)計，并將之與PLC連接。畫面的創(chuàng)建包括輸入/輸出區(qū)域組態(tài)，指示燈組態(tài)，功能鍵組態(tài)和文本顯示等格式，根據(jù)機(jī)械手的要求設(shè)計出所需要的畫面。所設(shè)定的變量就是把觸摸屏的組態(tài)功能與PLC相應(yīng)的I/O接點(diǎn)及存儲單元之間建立聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)觸摸屏敏感元件對PLC參數(shù)的輸入，PLC當(dāng)前值及報警系統(tǒng)向觸摸屏的輸出。

5 結(jié)論

本文所介紹的取出機(jī)械手可以廣泛的應(yīng)用于磁性材料生產(chǎn)。實(shí)踐表明，該產(chǎn)品可以快速、準(zhǔn)確的對控制要求作出反應(yīng)。并且具有工作效率高，性能穩(wěn)定且噪音小等一系列優(yōu)點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)：

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篇(4)

Abstract： Through the statistical analysis on four aspects of papers' published year， involving fields， research agencies and the first author which is related to study virtual prototype technology application included in Chinese sci-tech periodical database of VIP， this paper summarized the research condition of application of virtual prototype technology in nearly 10 years， and found that the research institutions of application of virtual prototype technology focus on colleges and universities， and suggested enterprise should apply virtual prototype technology actively to improve their market competitiveness.

關(guān)鍵詞： 虛擬樣機(jī)技術(shù)；論文統(tǒng)計；計量分析

Key words： virtual prototyping technology；paper statistics；quantitative analysis

中圖分類號：C53 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2013）09-0312-02

0 引言

虛擬樣機(jī)技術(shù)是上世紀(jì)80年代隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的一項(xiàng)計算機(jī)輔助工程技術(shù)。設(shè)計人員在計算機(jī)上建立能夠反映產(chǎn)品特性的樣機(jī)模型，用樣機(jī)模型代替物理樣機(jī)在各種工況下進(jìn)行仿真試驗(yàn)和分析，測試和評估產(chǎn)品的整體性能，進(jìn)而不斷改進(jìn)和優(yōu)化樣機(jī)模型的設(shè)計，直至獲得最優(yōu)設(shè)計方案后，再制造物理樣機(jī)[1]。虛擬樣機(jī)技術(shù)改變了傳統(tǒng)的產(chǎn)品研發(fā)和設(shè)計思想，極大地降低了產(chǎn)品研發(fā)和設(shè)計的技術(shù)風(fēng)險和開發(fā)成本，縮短了研發(fā)周期，提高了產(chǎn)品性能，加速了新技術(shù)向產(chǎn)品轉(zhuǎn)化的開發(fā)、研制與使用過程。進(jìn)入21世紀(jì)以來，虛擬樣機(jī)技術(shù)及其應(yīng)用在發(fā)達(dá)國家已經(jīng)獲得重大進(jìn)展，被廣泛地應(yīng)用于各個不同領(lǐng)域。世界眾多著名的制造公司在生產(chǎn)開發(fā)過程中都廣泛采用虛擬樣機(jī)技術(shù)，設(shè)計、裝機(jī)、測試都在計算機(jī)中模擬完成，保證了產(chǎn)品一次試制成功[2]。虛擬樣機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，使企業(yè)能夠以最低的成本快速推出產(chǎn)品，迅速搶占國際市場，提高了企業(yè)的市場競爭力，為企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

本文依托“維普中文科技期刊數(shù)據(jù)庫”這一平臺，通過對2003～2012年10年期間與虛擬樣機(jī)技術(shù)相關(guān)的期刊論文的檢索，采用論文計量學(xué)方法，對虛擬樣機(jī)技術(shù)的應(yīng)用研究論文進(jìn)行統(tǒng)計分析，概括和總結(jié)我國虛擬樣機(jī)技術(shù)的應(yīng)用研究狀況，以期為虛擬樣機(jī)技術(shù)今后在我國更廣泛地推廣應(yīng)用提供參考。

1 數(shù)據(jù)來源及分析方法

本文以維普中文科技期刊數(shù)據(jù)庫收錄的期刊論文為統(tǒng)計分析源，以2003～2012年為時間條件，以“全部期刊”為期刊范圍，以“虛擬樣機(jī)”為題名或關(guān)鍵詞進(jìn)行全部專業(yè)論文的檢索，經(jīng)過整理匯總，刪除重復(fù)論文后共計2508篇。通過EXCEL將整理后的論文數(shù)據(jù)套錄成數(shù)據(jù)庫，采用論文計量學(xué)方法對論文的發(fā)表年份、涉及領(lǐng)域、研究機(jī)構(gòu)以及第一作者等四個方面進(jìn)行統(tǒng)計分析，概括和總結(jié)近10年來我國虛擬樣機(jī)技術(shù)的應(yīng)用研究狀況[3]。

2 統(tǒng)計分析結(jié)果

2.1 虛擬樣機(jī)技術(shù)應(yīng)用研究論文年份統(tǒng)計分析 從圖1和表1可以看出我國虛擬樣機(jī)技術(shù)應(yīng)用研究論文數(shù)量的增長態(tài)勢。2003年至2009年期間，論文數(shù)量逐年增加，2004年和2005年，論文數(shù)量增加的幅度最大，之后增加幅度在逐年減小，2009年論文數(shù)量達(dá)到頂峰。這表明，2003年至2009年，我國虛擬樣機(jī)技術(shù)應(yīng)用研究發(fā)展得比較快，并取得了大量的研究成果。但是，從2010年開始，論文數(shù)量較大幅度減少，特別是2012年，論文數(shù)量減少到152篇。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因有可能是近三年對虛擬樣機(jī)技術(shù)相關(guān)的應(yīng)用研究力度減小，也有可能是相關(guān)研究論文的產(chǎn)出以及中國學(xué)術(shù)期刊庫的收錄有一定時滯性[4]。

2.2 虛擬樣機(jī)技術(shù)應(yīng)用研究涉及領(lǐng)域統(tǒng)計分析 筆者對研究主題涉及到我國航空航天、國防軍工、汽車與發(fā)動機(jī)、工程機(jī)械、礦產(chǎn)機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、機(jī)器人與機(jī)械手、教育等領(lǐng)域的論文數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計，結(jié)果顯示，我國虛擬樣機(jī)技術(shù)應(yīng)用研究涉及各個領(lǐng)域，部分論文同時涉及多個領(lǐng)域，論文涉及領(lǐng)域分布情況見圖2。論文產(chǎn)出居前三位的領(lǐng)域是汽車、工程機(jī)械、機(jī)器人，這表明，隨著汽車、工程機(jī)械、機(jī)器人領(lǐng)域近十年來的迅猛發(fā)展，虛擬樣機(jī)技術(shù)應(yīng)用研究在這些領(lǐng)域中也取得了不斐的成果。

2.3 虛擬樣機(jī)技術(shù)應(yīng)用研究機(jī)構(gòu)統(tǒng)計分析 在2508篇論文中，沒有署名作者單位的共有23篇。筆者將論文作者的工作單位分為本科院校、科研院所、企業(yè)和大專院校四類研究機(jī)構(gòu)，統(tǒng)計結(jié)果見表2。發(fā)文數(shù)量最多的機(jī)構(gòu)是本科院校，為2145篇，科研院所、企業(yè)和大專院校發(fā)文數(shù)量分別為419篇、368篇、117篇，其中科研院所、企業(yè)、大專院校與本科院校作者合著的論文數(shù)量分別為280篇、244篇、46篇，本科院校的發(fā)文數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他機(jī)構(gòu)。這充分顯示，本科院校是虛擬樣機(jī)技術(shù)應(yīng)用研究的主要機(jī)構(gòu)。

2.4 虛擬樣機(jī)技術(shù)應(yīng)用研究論文作者統(tǒng)計分析 根據(jù)論文第一作者發(fā)文數(shù)量的統(tǒng)計結(jié)果可知，無作者數(shù)據(jù)的論文10篇，大部分作者1至2篇，發(fā)文數(shù)量排列前10位的作者見表3，其中，七位是本科院校的教授或講師，二位是博士研究生，只有一位是科研院所的高級工程師，由此可見，本科院校的教授和教師是虛擬樣機(jī)技術(shù)應(yīng)用研究的中堅力量。

3 結(jié)論與建議

從“中國學(xué)術(shù)期刊網(wǎng)絡(luò)出版總庫”檢索及分析結(jié)果可以看出，2003～2012年10年期間，我國虛擬樣機(jī)技術(shù)應(yīng)用研究發(fā)展迅速，至2009年達(dá)到頂峰，近年又逐漸回落；應(yīng)用研究涉及領(lǐng)域極為廣泛，研究成果比較多的是汽車、工程機(jī)械、機(jī)器人領(lǐng)域；應(yīng)用研究的主要機(jī)構(gòu)是本科院校，應(yīng)用研究的主要群體是本科院校的學(xué)者和教師。本文的檢索分析結(jié)果不一定能夠全面反映我國虛擬樣機(jī)技術(shù)應(yīng)用研究狀況，但從一個側(cè)面反映了我國虛擬樣機(jī)技術(shù)的應(yīng)用研究機(jī)構(gòu)和群體比較單一。

虛擬樣機(jī)技術(shù)問世之后，得到許多發(fā)達(dá)國家制造商的高度重視，立即將這一先進(jìn)制造技術(shù)引入企業(yè)的產(chǎn)品開發(fā)中，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。我國是一個制造大國，虛擬樣機(jī)技術(shù)的應(yīng)用研究，不應(yīng)僅在本科院校，不應(yīng)僅有本科院校的學(xué)者和教師，更應(yīng)廣泛推廣到企業(yè)和科研院所，讓廣大企業(yè)和科研院所的技術(shù)人員參與研究和應(yīng)用。

面對日益激烈的市場競爭，我國企業(yè)應(yīng)積極主動充分利用虛擬樣機(jī)技術(shù)，減小產(chǎn)品的技術(shù)風(fēng)險，縮短產(chǎn)品的研發(fā)周期，降低產(chǎn)品研發(fā)的成本，提高產(chǎn)品的性能，從而增強(qiáng)企業(yè)的產(chǎn)品開發(fā)能力，提高我國企業(yè)在世界制造業(yè)中的地位和市場競爭力。此外，虛擬樣機(jī)技術(shù)的研究專家也應(yīng)加強(qiáng)向企業(yè)推廣虛擬樣機(jī)技術(shù)，推動這一先進(jìn)制造技術(shù)在我國企業(yè)和科研院所的普及和應(yīng)用。

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篇(5)

Abstract： Optimization design is to apply optimum theory and computing technology into the field of mechanical design to provide the optimization design methods for engineering design. MATLAB optimization toolbox has many characteristics， such as the programming workload is less， the grammar conforms to engineering design practice and so on. MATLAB software is applied in this article， the minimum transmission volume of the first RV reducer gear as the objective function to optimize design and put forward the optimal design example. Compared with the original design scheme， it achieves good optimization effect.

關(guān)鍵詞： MATLAB優(yōu)化設(shè)計；目標(biāo)函數(shù)；約束函數(shù)；RV減速器

Key words： MATLAB optimization design；objective function；constraint function；RV reducer

中圖分類號：TG457.23 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2015）25-0085-03

0 引言

機(jī)械優(yōu)化設(shè)計是最優(yōu)化方法與機(jī)械設(shè)計的結(jié)合，設(shè)計工具是計算機(jī)軟件及計算程序，設(shè)計方法是最優(yōu)化數(shù)學(xué)方法。機(jī)械優(yōu)化設(shè)計，就是在給定載荷及工作環(huán)境條件基礎(chǔ)上，在機(jī)械產(chǎn)品的性態(tài)、幾何尺寸關(guān)系或其他因素的限制（約束）的范圍內(nèi)，根據(jù)設(shè)計要求及目標(biāo)，選定設(shè)計變量、建立目標(biāo)函數(shù)，并使其獲得最優(yōu)值，設(shè)計出經(jīng)濟(jì)可靠的機(jī)械產(chǎn)品。

換句話說，也就是在滿足一定約束的前提下，尋找一組設(shè)計參數(shù)，使機(jī)械產(chǎn)品單項(xiàng)或多項(xiàng)設(shè)計指標(biāo)達(dá)到最優(yōu)。機(jī)械優(yōu)化設(shè)計因其目標(biāo)函數(shù)和約束函數(shù)普遍呈非線性的特點(diǎn)，設(shè)計步驟為先根據(jù)實(shí)際的設(shè)計問題建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，在建立數(shù)學(xué)模型時需要應(yīng)用專業(yè)知識確定設(shè)計的限制條件和所追求的目標(biāo)，確定設(shè)計變量之間的相互關(guān)系等，并使之滿足強(qiáng)度、剛度及運(yùn)動學(xué)等約束條件。數(shù)學(xué)模型一旦建立，優(yōu)化設(shè)計問題就變成了一個數(shù)學(xué)求解問題，應(yīng)用優(yōu)化理論，設(shè)計優(yōu)化程序，以計算機(jī)為載體計算得到最優(yōu)化設(shè)計參數(shù)。

美國可口可樂公司是全球最大的飲料公司，擁有全球市場48%的占有率，為降低生產(chǎn)成本，提升品牌競爭力，可口可樂瓶有一段優(yōu)化設(shè)計的佳話，優(yōu)化處理后的可口可樂瓶重只有原重量的80%，而瓶子的容量、性能卻絲毫未受影響，僅此一舉就節(jié)省了可觀的材料費(fèi)用，帶來了可觀的利潤。

近年來制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級、國家推出“機(jī)器換人”工程，把機(jī)器人、高端數(shù)控設(shè)備的應(yīng)用推向了，但基于機(jī)器人的RV減速器一直是個技術(shù)難題，直接影響到機(jī)器人的工作性能指標(biāo)。

RV減速器產(chǎn)品在結(jié)構(gòu)上由一級漸開線齒輪傳動和一級擺線針輪行星傳動串聯(lián)構(gòu)成，漸開線齒輪傳動構(gòu)成第一級傳動，擺線齒輪行星傳動構(gòu)成第二級傳動。RV減速器是一款剛度最高、振動最低的機(jī)器人用減速器，能夠提高機(jī)器人工作時的動態(tài)特性，減小傳動回差，而且還具有體積小重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、傳動比范圍大、承載能力大、運(yùn)動精度高、傳動效率高等優(yōu)點(diǎn)。

RV減速器廣泛應(yīng)用在機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床行業(yè)，傳統(tǒng)設(shè)計全由設(shè)計人員手工完成，但在性能更好、使用更可靠方便、成本更低、體積或質(zhì)量更小的指標(biāo)要求下，希望能從一系列可行的設(shè)計方案中精選最優(yōu)，傳統(tǒng)的設(shè)計方法做不到，因而有必要采用優(yōu)化方法來確定其設(shè)計參數(shù)。

RV減速器優(yōu)化設(shè)計要解決的問題，與其使用場合的具體要求有關(guān)。在保證傳動能力的條件下要求齒輪傳動及針擺傳動體積最小或質(zhì)量最?。辉谝筝^高時，需要優(yōu)選齒輪的幾何參數(shù)使齒輪副具有形成油膜的最佳條件；優(yōu)化齒輪傳動的慣性質(zhì)量分配，以便最大限度地減少工作時間的振動和噪聲，以及傳動功率最大和工作壽命最長等。

對于不同類型的RV減速器，其優(yōu)化設(shè)計具有各自的特點(diǎn)，設(shè)計變量一般選擇齒輪傳動的基本幾何參數(shù)或性能參數(shù)，如齒數(shù)、模數(shù)、齒寬系數(shù)、傳動比、螺旋角、變位系數(shù)和中心距等。

根據(jù)優(yōu)化目標(biāo)的不同，RV減速器設(shè)計可以有多種最優(yōu)化方案，本文討論的是在滿足齒輪傳動強(qiáng)度、剛度和壽命條件下，使RV減速器轉(zhuǎn)矩最大、體積最小或質(zhì)量最小。

基于RV減速器的機(jī)器人抓握機(jī)械手工況條件，8小時工作，正反轉(zhuǎn)，輕載平穩(wěn)，空載起動，室內(nèi)工作，使用壽命5年，在溫州職業(yè)技術(shù)學(xué)院工業(yè)中心單件生產(chǎn)，機(jī)器人機(jī)械手轉(zhuǎn)矩T3=20 N?m，轉(zhuǎn)速n3=5rpm，為優(yōu)化設(shè)計對象，要求在保證齒根彎曲疲勞強(qiáng)度和齒面接觸疲勞強(qiáng)度的條件下，獲得轉(zhuǎn)矩最大、體積最小、重量最輕的傳動裝置。應(yīng)用MATLAB軟件優(yōu)化工具箱對電機(jī)轉(zhuǎn)矩做最大值優(yōu)化，即應(yīng)用fmincon函數(shù)對電機(jī)轉(zhuǎn)矩的倒數(shù)求最小值優(yōu)化，優(yōu)化的目的是求出在轉(zhuǎn)矩最大的情況下，齒輪傳動體積最小，實(shí)際上就是求齒輪齒數(shù)的取值。因此以轉(zhuǎn)矩最大為優(yōu)化目標(biāo)，建立優(yōu)化設(shè)計數(shù)學(xué)模型。

1 目標(biāo)函數(shù)

①工作載荷計算功率P3。

因?yàn)門3=9550*P3′/n3 ，代入得20=9550*P3′/5，所以P3′=0.01kW，把P3′打上機(jī)器工作載荷系數(shù)K=1.5，得

P3=P3′*K=0.01*1.5=0.015kW

②應(yīng)用針擺傳動效率η2=97%，計算第二級針擺傳動功率P2，得

P2=P3/η2=0.015/0.97=0.016kW

③應(yīng)用漸開線齒輪傳動效率η1=95%，計算第一級齒輪傳動功率P1，得

P1=P2/η1=0.016/0.95=0.017kW

④應(yīng)用電機(jī)傳動效率η=99%，計算電機(jī)功率P，得

P= P1/η=0.017/0.99=0.018 kW

⑤計算電機(jī)轉(zhuǎn)矩。

因?yàn)镽V減速器總傳動比為i=-Z2/Z1*Zb，則電機(jī)轉(zhuǎn)速為n=i*n3=5*（-Z2/Z1*Zb），

所以電機(jī)轉(zhuǎn)矩為T=9550*P/n=（9550*0.018）/（5*（（Z2/Z1）*Zb））N?m

對于第二級針擺傳動，設(shè)計采用一齒差擺線針輪行星傳動，因此針齒齒數(shù)Zb必須為偶數(shù)，Zb用數(shù)學(xué)表達(dá)式來表達(dá)，即Zb=2*k，而10≤k≤50，則電機(jī)轉(zhuǎn)矩表達(dá)式為

T=（9550*0.018）/（5*（（Z2/Z1）*（2*k）））N?m。

所以，電機(jī)轉(zhuǎn)矩表達(dá)式有3個變量Z1、Z2、k，即X=[x1，x2，x3]T=[Z1，Z2，k]T，表達(dá)式變?yōu)門=（9550*0.018）/（5*（（x（2）/x（1））*（2*x（3））））。

機(jī)械手的工作要求是轉(zhuǎn)矩足夠大，而MATLAB軟件的fmincon函數(shù)只能進(jìn)行最小值優(yōu)化，所以對電機(jī)轉(zhuǎn)矩求倒數(shù)，對電機(jī)轉(zhuǎn)矩的倒數(shù)作最小值優(yōu)化，即

1/T=（5*（（x（2）/x（1））*（2*x（3））））/（9550*0.018），

所以在MATLAB中，目標(biāo)函數(shù)f（x）=（5*（（x（2）/x（1））*（2*x（3））））/（9550*0.018）。

2 非線性約束條件

①非線性約束條件1。

根據(jù)機(jī)器人抓握機(jī)械手工況條件、載荷條件，可以判定齒輪幾何尺寸不大，模數(shù)較小，初定為0.5或1mm；轉(zhuǎn)矩也不大，約為20N?m，電機(jī)轉(zhuǎn)矩理論上應(yīng)該可以控制在1 N?m以內(nèi)，即T=（9550*0.018）/（5*（（x（2）/x（1））*（2*x（3））））≤1，則

1/T=（5*（（x（2）/x（1））*（2*x（3））））/（9550*0.018）≥1

所以1-（5*（（x（2）/x（1））*（2*x（3））））/（9550*0.018）≤0構(gòu)成非線性約束條件1。

②非線性約束條件2、非線性約束條件3。

RV減速器對總傳動比有范圍要求，140≤i≤180，即

140≤（（x（2）/x（1））*2*x（3））≤180，展成兩個表達(dá)式，即

140-（（x（2）/x（1））*2*x（3））≤0，（（x（2）/x（1））*2*x（3））-180≤0，整理后140-（x（2）/x（1））*2*x（3）≤0及（x（2）/x（1））*2*x（3）-180≤0構(gòu)成非線性約束條件2、3。

綜上，非線性約束條件共3個，

1-（5*（（x（2）/x（1））*（2*x（3））））/（9550*0.018）≤0140- （x（2）/x（1））*2*x（3）≤0（x（2）/x（1））*2*x（3）-180≤0

3 線性約束條件

①線性約束條件1、線性約束條件2。

為使RV減速器偏心軸軸承與擺線輪之間的作用力不至過大，漸開線齒輪傳動中心距a應(yīng)是針齒基圓半徑R的0.35～0.65倍，這個可歸為結(jié)構(gòu)尺寸條件。

因?yàn)橐O(shè)計出在轉(zhuǎn)矩最大前提下，體積最小質(zhì)量最輕的RV減速器，必須使齒輪傳動的中心距最小，RV減速器的結(jié)構(gòu)緊湊，所以初定針齒基圓半徑R=（30～40）mm，所以

a=（0.35～0.65）*R=（0.35～0.65）*（30～40）=（10.5～26）mm，取整后11≤a≤26。因?yàn)?/p>

a=1/2*m*（Z2+Z1），因?yàn)槟?shù)越小，齒輪的幾何尺寸就越小，所以模數(shù)取0.5，則

a=1/2*0.5*（Z2+Z1）=0.25*（Z2+Z1），所以11≤0.25*（Z2+Z1）≤26，即

11≤0.25*（x（2）+x（1））≤26，展成兩個表達(dá)式，

-0.25*x（1）-0.25*x（2）≤11及0.25*x（1）+0.25*x（2）≤26構(gòu)成線性約束條件1、2。

②線性約束條件3、線性約束條件4。

為使第二級擺線針輪行星傳動部分輸入轉(zhuǎn)矩不至過大，第一級漸開線齒輪傳動的傳動比必須控制為i≥1.5，但單級齒輪傳動比又不宜大于5，所以1.5≤Z2/Z1≤5，即

1.5≤x（2）/x（1）≤5，展成兩個表達(dá)式，

1.5*x（1）-x（2）≤0及-5*x（1）+x（2）≤0構(gòu)成線性約束條件3、4。

③線性約束條件5、6、7。

小齒輪齒數(shù)的取值范圍8≤Z1≤20，展成兩個表達(dá)式，-Z1≤-8，Z1≤20，即

-x（1）≤-8及x（1）≤20構(gòu)成線性約束條件5、6。

大齒輪齒數(shù)的取值范圍Z2≤100，即x（2）≤100構(gòu)成線性約束條件7。

④線性約束條件8、9。

因?yàn)閆b必須為偶數(shù)，所以Zb用數(shù)學(xué)表達(dá)式來表達(dá)，即Zb=2*k，10≤k≤50，展成兩個表達(dá)式，-k≤-10，k≤50，即-x（3）≤-10及x（3）≤50構(gòu)成線性約束條件8、9。

把9個線性約束條件寫矩陣表達(dá)式，即

-0.25 * x（1）- 0.25 * x（2） ≤-11

0.25 * x（1）+ 0.25 * x（2） ≤26

1.5 * x（1）- x（2） ≤0

-5 * x（1）+ x（2） ≤0

-x（1） ≤-8

x（1） ≤20

x（2） ≤100

-x（3） ≤-10

x（3） ≤50

4 MATLAB編程

把上述計算過程編寫成MATLAB程序，應(yīng)用MATLAB軟件優(yōu)化工具箱對電機(jī)轉(zhuǎn)矩做最大值優(yōu)化，即應(yīng)用fmincon函數(shù)對電機(jī)轉(zhuǎn)矩的倒數(shù)求最小值優(yōu)化，優(yōu)化的目的是求出在轉(zhuǎn)矩最大的情況下，RV減速器中心距最小，實(shí)際上就是求齒輪齒數(shù)的取值。

該數(shù)學(xué)模型為3個設(shè)計變量、12個約束條件的多元函數(shù)最小值問題，采用MATLAB軟件優(yōu)化工具箱求解最優(yōu)結(jié)果，進(jìn)行非線性有約束多元函數(shù)最小值計算，命令函數(shù)為fmincon，主程序如圖1，非線性約束條件如圖2，程序運(yùn)行結(jié)果如圖3。

程序經(jīng)過6次迭代計算，MATLAB計算優(yōu)化結(jié)果：

Z1 =9.7009，Z2=34.8305，k=19.4962，1/T=4.0721，

即T=0.24 N?m。

5 數(shù)據(jù)優(yōu)化處理

因?yàn)辇X數(shù)一定為整數(shù)，所以取Z1=10，Z2=36，i1=36/9=4。

又因?yàn)閆1

因?yàn)辇X輪模數(shù)m=0.5mm，所以齒輪傳動中心距a=0.5*m*（Z2+Z1）=0.5*0.5*（48+12）=15mm，滿足初定的齒輪傳動中心距取值范圍11～26mm。

用優(yōu)化處理的參數(shù)計算電機(jī)轉(zhuǎn)矩的最大值T=0.24 N?m。

6 比較與結(jié)論

RV減速器齒輪傳動原設(shè)計電機(jī)轉(zhuǎn)矩為0.2N?m，中心距為20mm，經(jīng)過MATLAB軟件優(yōu)化工具箱優(yōu)化處理，電機(jī)轉(zhuǎn)矩增至0.24N?m，中心距降為15mm，滿足齒根彎曲疲勞強(qiáng)度條件和齒面接觸疲勞強(qiáng)度條件，在保證傳動能力的前提下減速器體積減少了約30%，效能非常可觀。

參考文獻(xiàn)：

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篇(6)

論文摘 要: 概括說明機(jī)械電子控制產(chǎn)業(yè)發(fā)展的情況,重點(diǎn)介紹計算機(jī)技術(shù)在機(jī)械電子控制產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域以及工業(yè)生產(chǎn)制造和人們?nèi)粘Ｉ钪械膹V泛應(yīng)用。

0 引言

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展極大地推動了機(jī)械工業(yè)領(lǐng)域的變革,同時給相關(guān)生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)帶來了巨大的影響,提高了生產(chǎn)水平和技術(shù)。隨著各種技術(shù)之間相融合的發(fā)展,以計算機(jī)電子技術(shù)、機(jī)械技術(shù)為核心的機(jī)電控制領(lǐng)域?qū)⒔o工業(yè)及科研等領(lǐng)域帶來更多的實(shí)際應(yīng)用。

1 計算機(jī)技術(shù)與機(jī)電控制技術(shù)的發(fā)展概況

1.1 計算機(jī)控制理論的形成與技術(shù)的發(fā)展

忽略數(shù)字信號的量化效應(yīng),可以將計算機(jī)控制系統(tǒng)看成采樣控制系統(tǒng),在這一系統(tǒng)中,將其中連續(xù)的環(huán)節(jié)離散化,則整個系統(tǒng)又可看成由不同的離散系統(tǒng)構(gòu)成。計算機(jī)控制理論的發(fā)展主要是將采樣理論、差分方程、變換理論、狀態(tài)空間理論和系統(tǒng)辨識自適應(yīng)控制等理論綜合應(yīng)用到控制技術(shù)中,使計算機(jī)控制系統(tǒng)有了初步發(fā)展。對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、時變的非線性系統(tǒng),控制系統(tǒng)則融入了魯棒控制、模糊控制、預(yù)測控制等多種新型理論,逐步形成了工業(yè)過程控制系統(tǒng)的一個新方向。

自世界第一臺電子計算機(jī)問世后,計算機(jī)首先被用來自動檢測化工生產(chǎn)過程的過程參量并進(jìn)行相關(guān)的數(shù)據(jù)處理,同時也研究了計算機(jī)的開環(huán)控制。到二十世紀(jì)六十年代,出現(xiàn)了用于過程控制的計算機(jī),實(shí)現(xiàn)了直接數(shù)字控制。后經(jīng)集中式計算機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)展到現(xiàn)在的以微處理器為核心的分層式控制系統(tǒng)控制,通過計算機(jī)對生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)視、操作和管理控制等。伴隨著計算機(jī)處理器等技術(shù)的發(fā)展,計算機(jī)控制技術(shù)也隨之發(fā)生相應(yīng)的變革,最終應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中并對其產(chǎn)生巨大影響。

1.2 機(jī)械和電子控制技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)狀

在生產(chǎn)、科研等諸多領(lǐng)域里,有大量的物理量需要按某種變化規(guī)律進(jìn)行控制。在二十世紀(jì)三十年代之前,工業(yè)生產(chǎn)多處于手工操作的狀態(tài)。最初采用基地式儀表控制壓力溫度等在一恒定范圍內(nèi),初步有了對工業(yè)生產(chǎn)的機(jī)械控制實(shí)踐。隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展和計算機(jī)控制系統(tǒng)的出現(xiàn),直接實(shí)現(xiàn)了工業(yè)生產(chǎn)中各參量和過程的數(shù)字控制。計算機(jī)的微型化使控制技術(shù)更加智能化,同時將機(jī)械、電子、計算機(jī)技術(shù)和控制技術(shù)有機(jī)結(jié)合的機(jī)電一體化技術(shù)也得到迅猛發(fā)展,且越來越被廣泛的應(yīng)用到各生產(chǎn)領(lǐng)域。目前主要形成并應(yīng)用的機(jī)電控制技術(shù)主要有PID控制,PID是經(jīng)典控制理論的代表,它吸收了智能控制思想并利用計算機(jī)的優(yōu)勢,形成了自適應(yīng)PID和非線性PID等更利于控制的變種PID控制器。另外還有模糊控制(FLC)、變結(jié)構(gòu)控制等,均隨著計算機(jī)領(lǐng)域的發(fā)展在不斷地拓寬。

2 機(jī)電一體化的發(fā)展及在工業(yè)上的廣泛應(yīng)用

2.1 機(jī)電一體化的簡介和生產(chǎn)應(yīng)用

機(jī)電一體化是指在機(jī)構(gòu)的主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進(jìn)電子技術(shù),將機(jī)械裝置與電子化設(shè)計及計算機(jī)軟件系統(tǒng)集合起來所構(gòu)成的系統(tǒng)總稱,綜合運(yùn)用機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、電力電子技術(shù)等對各生產(chǎn)領(lǐng)域的控制過程進(jìn)行監(jiān)督操作。它主要應(yīng)用領(lǐng)域有數(shù)控機(jī)床,通過相應(yīng)的數(shù)控技術(shù),在工業(yè)操作上結(jié)構(gòu)、功能、操作精度上都有明顯的提高。采用多CPU和多主線的體系結(jié)構(gòu),豐富了數(shù)控功能,也提高了生產(chǎn)效率。

柔性制造系統(tǒng)的應(yīng)用是計算機(jī)技術(shù)和制造系統(tǒng)在機(jī)電控制工業(yè)的應(yīng)用,是計算機(jī)化的制造系統(tǒng)。它主要由計算機(jī)、數(shù)控機(jī)床、自動化倉庫等組成。在工業(yè)上,它可以隨機(jī)地、按量地按照裝配部門的要求,生產(chǎn)其能力范圍內(nèi)的任何工件,更適用于多品種,小批量等的離散零件的批量生產(chǎn)。

交流傳動技術(shù)的發(fā)展也是隨著電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展在工業(yè)上有了重要的應(yīng)用,尤其是在鋼鐵工業(yè)中,使復(fù)雜的矢量控制技術(shù)得以實(shí)現(xiàn),無論是大容量電機(jī)還是小容量電機(jī)現(xiàn)均可使同步電機(jī)或者異步電機(jī)實(shí)現(xiàn)可逆滑調(diào)速。也使交流傳動系統(tǒng)在軋鋼生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用。

可編程控制器(PLC)是集計算機(jī)技術(shù)和自動控制化技術(shù)于一體的新型控制系統(tǒng)。這一系統(tǒng)解決了工業(yè)控制系統(tǒng)中大量開關(guān)控制的問題,逐漸取代了耗能多、故障率高的繼電器控制系統(tǒng)。隨著PLC技術(shù)的進(jìn)步,其應(yīng)用領(lǐng)域更是不斷擴(kuò)大,可采集存儲數(shù)據(jù),還可對控制系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控。PLC能編制各種各樣的控制算法程序,完成閉環(huán)控制。這種過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應(yīng)用。此外,隨著工廠網(wǎng)絡(luò)自動化的發(fā)展,PLC可實(shí)現(xiàn)通信及聯(lián)網(wǎng)功能,更有助于工業(yè)生產(chǎn)的控制過程的監(jiān)控。如今,PLC技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于冶金、石油、化工、建材、機(jī)械制造、電力、汽車、輕工、環(huán)保以及文化娛樂等各行各業(yè)。

2.2 計算機(jī)在機(jī)械和電子控制產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用實(shí)例

計算機(jī)技術(shù)和機(jī)械電子控制技術(shù)一體化的有機(jī)結(jié)合,不斷使相關(guān)的新技術(shù)應(yīng)用到更多的領(lǐng)域中去,這些應(yīng)用到的領(lǐng)域已經(jīng)不再局限于工業(yè)的生產(chǎn),更多技術(shù)是切身關(guān)系到我們?nèi)粘５墓ぷ骱蜕?。下面舉幾個具體實(shí)例來介紹計算機(jī)技術(shù)和機(jī)電控制相結(jié)合的實(shí)際應(yīng)用。

PLC實(shí)現(xiàn)了機(jī)械手移動工件的控制過程。隨著世界經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的發(fā)展,人類活動的范圍不斷擴(kuò)大,機(jī)器人的應(yīng)用正迅速向社會生產(chǎn)和生活的各個領(lǐng)域擴(kuò)展,并從制造領(lǐng)域轉(zhuǎn)向非制造領(lǐng)域,各種各樣的機(jī)器人產(chǎn)品隨之出現(xiàn)。隨著機(jī)器人的生產(chǎn)和大量應(yīng)用,很多領(lǐng)域,許多單一、重復(fù)的機(jī)械工作由機(jī)器人(也稱機(jī)械手)來完成。工業(yè)機(jī)器人是一種能進(jìn)行自動控制的、可重復(fù)編程的、多功能的、多自由度的、多用途的操作機(jī),廣泛采用工業(yè)機(jī)器人,不僅可提高產(chǎn)品的質(zhì)量與產(chǎn)量,而且對保障人身安全,改善 勞動環(huán)境,減輕勞動強(qiáng)度,提高勞動生產(chǎn)率,節(jié)約原材料消耗以及降低生產(chǎn)成本有重要意義。與計算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合應(yīng)用的工業(yè)機(jī)器人的廣泛使用正在日益改變著人類的生產(chǎn)和生活方式。

農(nóng)業(yè)方面,機(jī)械作業(yè)過程中駕駛室內(nèi)的儀表盤正迅速由電子監(jiān)視儀表取代并逐步由單一參數(shù)顯示方式向智能化信息顯示終端過渡,以此來改善人機(jī)交互界面。這種智能化顯示終端又被稱為虛擬化儀器顯示終端(Virtual Display Terminal),它代表了當(dāng)代儀器與控制裝置發(fā)展的主流方向。它可通過屏幕任意選擇顯示機(jī)組中不同部分的終端信息,在屏幕上按操作者的需求,調(diào)用數(shù)據(jù)庫信息,顯示數(shù)據(jù)、圖形、語音等多媒體信息。另外,還可以將數(shù)據(jù)信息動態(tài)存入類似信用卡尺寸大小的高密度智能化數(shù)據(jù)存儲卡,將農(nóng)業(yè)作業(yè)過程的數(shù)據(jù)信息通過智能卡帶回辦公室,由計算機(jī)應(yīng)用高級軟件進(jìn)行處理。也可以將管理者的決策和操作指令通過智能卡傳送到拖拉機(jī)上的智能控制終端,實(shí)現(xiàn)自動控制農(nóng)機(jī)的操作。

PLC在自動售貨機(jī)中的應(yīng)用。自動售貨機(jī)通過顧客選擇商品開關(guān),投入的硬幣值由PLC驅(qū)動數(shù)碼管顯示,經(jīng)過光傳感器識別,通過判斷,進(jìn)行下一步操作,經(jīng)過PLC的系統(tǒng)控制和信號輸出完成售賣過程。計算機(jī)技術(shù)和機(jī)電自動控制在自動售貨機(jī)中的這項(xiàng)應(yīng)用極大方便了人們的生活,也使PLC的應(yīng)用更加廣泛。

交通信號燈系統(tǒng)也是微機(jī)軟件應(yīng)用到電子控制系統(tǒng)中的典型實(shí)例。通過主要應(yīng)用PLC技術(shù)控制十字路口的信號燈動作。準(zhǔn)確無誤的完成信號燈的變燈動作來控制時間,這項(xiàng)應(yīng)用更是極大方便了人們?nèi)粘Ｉ罟ぷ鞯某鲂小?/p>

電腦橫機(jī)中計算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用給機(jī)械編織行業(yè)帶來了巨大的變革?，F(xiàn)在的電腦橫機(jī)是一種涉及到計算機(jī)、機(jī)械、電子、控制等諸多領(lǐng)域的復(fù)雜系統(tǒng)。電腦橫機(jī)的編織是一個極其復(fù)雜的過程,最初的橫機(jī)是手動橫機(jī),只能勝任比較簡單的編織過程。隨著計算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到電腦橫機(jī)中,通過電腦的自動控制,設(shè)計人員可對編織花型進(jìn)行數(shù)字化設(shè)計,通過計算機(jī)數(shù)字直接控制機(jī)械的退圈、墊沙、脫圈、彎沙等相應(yīng)的機(jī)械編織動作,由計算機(jī)指令控制系統(tǒng)完成整個設(shè)計的編織,極大地提高了工業(yè)生產(chǎn)效率。

與機(jī)電一體化相關(guān)的技術(shù)還有很多,并且隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,各種技術(shù)相互融合的趨勢將越來越明顯,以機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)的有機(jī)結(jié)合為主體的機(jī)電一體化技術(shù)是機(jī)械工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。

3 總結(jié)

在機(jī)械生產(chǎn)領(lǐng)域,電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的融入發(fā)展,機(jī)電一體化的形成是機(jī)械工業(yè)中的重要變革。通過不斷發(fā)展的計算機(jī)技術(shù),使機(jī)電一體化相關(guān)的技術(shù)在諸多領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。

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[4]楊明等,機(jī)電一體化的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢,農(nóng)機(jī)化研究,2006.

篇(7)

關(guān)鍵詞： 五年制高職 機(jī)電專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計

一、引言

畢業(yè)設(shè)計是教學(xué)過程中最后一個重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，五年制高職機(jī)電專業(yè)畢業(yè)設(shè)計的目的是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識和基本技能，提高獨(dú)立分析和解決問題的能力，也是培養(yǎng)以后從事企業(yè)進(jìn)行技術(shù)改革工作的初步能力的一個重要環(huán)節(jié)。為了貫徹《關(guān)于全面提高高等職業(yè)教育教學(xué)質(zhì)量的若干意見》（教高［2006］16號）文件精神，“以服務(wù)為宗旨，以就業(yè)為導(dǎo)向，走工學(xué)結(jié)合發(fā)展道路”的辦學(xué)方針，根據(jù)教育部高等職業(yè)教育畢業(yè)設(shè)計方面的要求，我們總結(jié)了近幾年各職業(yè)院校的實(shí)際教學(xué)經(jīng)驗(yàn)與教改情況：由具有豐富專業(yè)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)及生產(chǎn)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的雙師型教師來指導(dǎo)學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計，以工作任務(wù)為驅(qū)動、工作過程為導(dǎo)向的“教、學(xué)、做”三合一的職業(yè)技術(shù)項(xiàng)目的設(shè)計。其特點(diǎn)有以下幾點(diǎn)。

1.內(nèi)容選擇上充分體現(xiàn)“理論夠用，能力為本，應(yīng)用型人才培養(yǎng)”的新世紀(jì)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的思想，以工作任務(wù)為中心，彰顯針對性、實(shí)踐性和指導(dǎo)性強(qiáng)的特征，通過設(shè)計日常生活中經(jīng)常遇到的實(shí)例，按照生產(chǎn)實(shí)際要求和實(shí)際方法、步驟，進(jìn)行設(shè)計、選材、加工等。

2.精選日常生活中常見的典型題目，查詢所必需的一般設(shè)計資料和最新的國家標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，對產(chǎn)品的加工工藝及畢業(yè)設(shè)計的相關(guān)知識進(jìn)行必要的融合，對引導(dǎo)學(xué)生形成實(shí)踐計劃方案，完成具體的工作任務(wù)，針對性很強(qiáng)。

3.從拓展學(xué)生對本專業(yè)廣度和深度的要求角度出發(fā)，我們選擇了10個典型的畢業(yè)設(shè)計課題，對于培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題有很好的作用。

從當(dāng)前機(jī)電專業(yè)的普通高校的本科、?？?；職業(yè)院校的專科、電大生五年制高職的學(xué)生畢業(yè)設(shè)計的情況（如下表）調(diào)查情況看：

1.普通高校的多以論文和樣品的形式，論文為主，樣品為輔；

2.職業(yè)院校的?？?、電大生以論文的形式，論文為主；

3.五年制高職以論文和樣品的形式，論文為輔，機(jī)械加工產(chǎn)品為主。

畢業(yè)課題列表

根據(jù)高職學(xué)生的技能優(yōu)勢，我校根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況，對2005級學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計小組要進(jìn)行課題的開題報告論證、要進(jìn)行中期畢業(yè)設(shè)計進(jìn)程的報告、要進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計答辯及畢業(yè)成果演示。

二、確定選題進(jìn)行理論設(shè)計

05大專機(jī)電有兩個班級，80多人，我們把它分成10個小組。每個小組7―9名學(xué)生。

1.選題并確立10個課題。選題主要從機(jī)電專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)出發(fā)，在利于鞏固、深化、擴(kuò)大所學(xué)知識；利于培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立工作能力，使學(xué)生能夠得到全面的訓(xùn)練；盡可能與生產(chǎn)、科研、管理、教學(xué)等實(shí)際需要相結(jié)合。課題由指導(dǎo)教師組提供十個選題方向的主導(dǎo)意見，允許學(xué)生提供建議供指導(dǎo)教師組參考。選題應(yīng)盡可能選擇已經(jīng)在實(shí)際生產(chǎn)中投入使用的，在內(nèi)容的深度和廣度符合教學(xué)要求、價格適中、能夠組裝完成的產(chǎn)品。選題難度要適中，任務(wù)量應(yīng)保證中等水平學(xué)生經(jīng)努力八周時間內(nèi)能完成，不得選擇純論文性的選題。教師指導(dǎo)組經(jīng)過分析、篩選提供的十個題目是：交通燈智能控制系統(tǒng)的設(shè)計、自動化立體倉庫的設(shè)計、弓形模具的設(shè)計、基于單片機(jī)的路燈照明控制系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用、物料自動分揀系統(tǒng)、圓形薄片沖裁模的設(shè)計、智能小車的設(shè)計、CA6140車床控制系統(tǒng)的設(shè)計、機(jī)械手的制作設(shè)計、四層樓自動控制系統(tǒng)的設(shè)計。

學(xué)生可以自由結(jié)合組成10個小組，但是每個組的人員不能偏差過大。每個小組組長根據(jù)學(xué)生個人的特點(diǎn)，合理地把小組成員進(jìn)行分工。允許每個小組在10個課題內(nèi)自選，每個小組完成一個選題相關(guān)資料的查閱工作。

根據(jù)選題時查閱資料的情況，學(xué)生要做好開題報告。開題報告是畢業(yè)設(shè)計可行性的論證，也可作為畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯委員會對學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計（論文）工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見及系審查后生效。

開題報告一般由本課題的研究目的及意義、本課題的國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀；本課題的研究內(nèi)容和擬解決的主要問題、本課題的研究思路和方法、本課題的預(yù)期效果、本課題研究的進(jìn)度安排六個部分組成。

中期匯報主要是學(xué)生對前期設(shè)計的情況是否和計劃中一致，存在什么問題，如何解決，后期如何修正計劃，可能出現(xiàn)什么問題，采取什么措施進(jìn)行完善。答辯領(lǐng)導(dǎo)小組的建議。

2.畢業(yè)設(shè)計的書面文字的形成

畢業(yè)設(shè)計既要保證每個學(xué)生經(jīng)歷一個課題的全過程，又要保證每個學(xué)生均有其獨(dú)立完成的部分。學(xué)生通過網(wǎng)上查詢，圖書資料的查閱，把自己的思路和指導(dǎo)老師交流，通過多次的修改后，形成書面文字，理論部分的文字說明和圖形不得少于8000字，不包括封面、目錄、總結(jié)、參考資料，等等。所有圖形、表格和文字都須用計算機(jī)打印，裝訂成冊，人手兩冊。

3.答辯

答辯是檢查學(xué)生畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量的一場“口試”。通過這一形式，有助于學(xué)生進(jìn)一步總結(jié)設(shè)計、材料購買、零件加工、產(chǎn)品裝配的過程中需要注意的問題，提高應(yīng)變能力及自信心，為真正走上社會打下堅實(shí)的基礎(chǔ)。答辯主要考查學(xué)生的一些專業(yè)基礎(chǔ)知識和基本理論。答辯的過程實(shí)際上也是幫助學(xué)生總結(jié)的過程。教師要積極引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)在設(shè)計過程中積累起來的經(jīng)驗(yàn)，分析設(shè)計效果，找出不足和改進(jìn)方法，幫助學(xué)生把實(shí)踐轉(zhuǎn)化成自己的知識和技能。答辯專家組由本專業(yè)的專家和校外院校專家組成，指導(dǎo)教師不能參加，并邀請學(xué)生家長和相關(guān)用人企業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)參加，讓家長和企業(yè)了解畢業(yè)生的學(xué)習(xí)情況和工作能力，為下一步學(xué)生就業(yè)做好宣傳工作。

學(xué)生答辯小組，由本小組推選一到兩人主答辯，其他同學(xué)輔助答辯，主答辯要把小組人員的分配情況、開題報告的論證、設(shè)計的思路、設(shè)計過程遇到的問題及解決方法、零件購買、加工、裝配過程、演示效果進(jìn)行匯報。專家組提出的問題原則上應(yīng)該由分工的組員回答，其他同學(xué)可以進(jìn)行補(bǔ)充，并充分利用畢業(yè)設(shè)計成果的運(yùn)行，回答直到專家滿意為好。

4.成績評定

評定成績的根據(jù)主要有幾個方面：一是畢業(yè)設(shè)計的質(zhì)量；二是答辯的表現(xiàn)，而答辯的表現(xiàn)不低于畢業(yè)設(shè)計的質(zhì)量；三是選題報告；四是畢業(yè)設(shè)計中期匯報；五是材料購買的價格及質(zhì)量的好壞的評定；六是產(chǎn)品加工、裝配后的運(yùn)行效果如何。成績評定分優(yōu)秀、良好、及格和不及格四個檔次。

三、產(chǎn)品的形成

購買小組的同學(xué)要進(jìn)行市場調(diào)研，了解材料及各種零件的性價比。把需要的材料、外購件及標(biāo)準(zhǔn)件買回來。

負(fù)責(zé)加工小組的同學(xué)了解零件使用的材料及性能，熟悉零件圖紙，了解加工方法及加工設(shè)備。同學(xué)們有的要進(jìn)行鉗工加工、焊接、車工加工、數(shù)控加工、線切割，等等。

裝配小組要了解機(jī)電設(shè)備的裝配工藝過程，做好裝配前的準(zhǔn)備工作，研究和熟悉產(chǎn)品裝配圖及有關(guān)的技術(shù)資料，了解產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，各零件的作用，相互關(guān)系及連接方法。確定裝配方法，確定裝配順序，檢查裝配時所需的工具、量具和輔具，對照裝配圖清點(diǎn)零件、外購件、標(biāo)準(zhǔn)件，等等。對裝配零件進(jìn)行清理和清洗，對某些零件還需進(jìn)行裝配前的鉗加工（如：刮削、修配、平衡試驗(yàn)、配鉆、鉸孔，等等）。先進(jìn)行組件裝配，再部件裝配，最后總裝配。調(diào)節(jié)零件和機(jī)構(gòu)的相互位置、配合間隙、結(jié)合松緊，等等，使機(jī)構(gòu)或機(jī)器工作協(xié)調(diào)(軸承間隙、鑲條位置、齒輪軸向位置的調(diào)整，等等）。用量具或量儀對產(chǎn)品的工作精度、幾何精度進(jìn)行檢驗(yàn)，直至達(dá)到技術(shù)要求為止。進(jìn)行空運(yùn)轉(zhuǎn)和負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)，試驗(yàn)其靈活性、振動、溫升、密封性、轉(zhuǎn)速、功率、動態(tài)性能。凡要求不發(fā)生漏油、漏水和漏油的零件或部件在裝配前都需做密封性試驗(yàn)。為了防止不加工面銹蝕和使產(chǎn)品外表美觀要進(jìn)行噴漆和涂油處理。

四、實(shí)物成果演示

學(xué)生通過親自動手購買材料，加工零件，組裝產(chǎn)品，試運(yùn)轉(zhuǎn)，收獲了成果，感到五年的學(xué)習(xí)還是有成效的，心理上得到滿足。小組成員輪流擔(dān)任演示員，向評委專家、企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)、學(xué)生家長及學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)、老師和學(xué)生展示自己的成果，向他們解說產(chǎn)品的功能；也是向領(lǐng)導(dǎo)、老師、同學(xué)們匯報自己五年來的學(xué)習(xí)是有效的勞動；還可以把自己畢業(yè)設(shè)計產(chǎn)品的制作過程用相機(jī)錄制下來，作為自己就業(yè)時的一種很好的推薦材料。

五、成果擴(kuò)大

經(jīng)過05級學(xué)生的第一次畢業(yè)設(shè)計的成功，我們對五年制高職畢業(yè)設(shè)計的前景有了很大的信心；06機(jī)電大專我們也選擇了10個不同課題，不同的是畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)老師的經(jīng)驗(yàn)豐富多了，把05機(jī)電學(xué)生畢業(yè)設(shè)計的優(yōu)缺點(diǎn)分析給06的學(xué)生聽，讓他們在畢業(yè)設(shè)計中少走彎路；07機(jī)電大專也選擇了10個不同的課題，他們畢業(yè)設(shè)計的質(zhì)量將會越來越高?，F(xiàn)在我們的畢業(yè)設(shè)計成果展覽室的樣品越來越多，我們誠心地邀請領(lǐng)導(dǎo)、專家和同行們來我校指導(dǎo)、交流。

五、結(jié)語

我校機(jī)電專業(yè)的學(xué)生，通過畢業(yè)設(shè)計，既能符合普通大專生理論畢業(yè)設(shè)計的要求，又能把五年制高職學(xué)生的技能水平展示出來。這向社會說明在職業(yè)學(xué)校的學(xué)習(xí)是有很大收獲的，展示了高職學(xué)校學(xué)生的能力，向社會交出了一份滿意的答卷。

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