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機電一體化機械系統(tǒng)通過運用計算機技術，由計算機系統(tǒng)進行協(xié)調(diào)及控制，從而完成運動、能量流和機械力等各項動力學相關的任務，同時其各個機電部件相互聯(lián)系、相互配合和相互協(xié)調(diào)，組成完整的系統(tǒng)結構?；谠撓到y(tǒng)結構的程序性和任務性，在機電一體化機械系統(tǒng)的設計與研究上應該站在“系統(tǒng)”的相關角度，以便進行有效科學的安排設計。
1機電一體化機械系統(tǒng)的設計要求
1．1保證較高的精確性
機電相關產(chǎn)品的精確程度直接關系著系統(tǒng)整體的質(zhì)量和效益，機電一體化機械的技術性能、工藝水平及功能都要求選擇優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，也就是說，機電一體化產(chǎn)品的首要標準和要求便是高精確度。
1．2反應性能要強
機電系統(tǒng)具有良好的反應性能，即在系統(tǒng)接受某一指令后，能夠較短時間內(nèi)對該指令進行任務的執(zhí)行，從而保證系統(tǒng)能夠更加精確地完成任務。另外根據(jù)系統(tǒng)的運行狀況，做好準確、及時獲得相應指令的控制，能夠增加任務完成和執(zhí)行的準確性。
1．3具有較強的穩(wěn)定性
在機電一體化機械設計中，為了保證更好的系統(tǒng)精確度和反應性能，往往會在無間隙、低摩擦、高剛度和高諧振頻率等方面對系統(tǒng)提出較高的要求。另一方面，還要求機電一體化機械系統(tǒng)有壽命長、體積小、重量輕和可靠性高等優(yōu)點。
2機電一體化機械系統(tǒng)的構成
機電一體化機械系統(tǒng)通常是由傳動機構、導向機構和執(zhí)行機構三部分構成。
2．1傳動機構
機電一體化機械系統(tǒng)中的傳動機構，不僅僅是轉速和轉矩的轉換器，耗時伺服系統(tǒng)中的重要組成部分，因此，在機電一體化機械系統(tǒng)設計要求中，傳動機構首先要具有較高的精確度，同時必須滿足重量輕、噪音低、體積小、運轉速度高和可靠性高等方面的要求和特點，結合機電一體化機械系統(tǒng)中對伺服控制的要求和標準進行傳動機構的設計研究，以便更好地提升系統(tǒng)機械結構中的伺服性能。
2．2導向機構
導向機構在機電一體化機械系統(tǒng)中主要起到的是導向作用和支撐作用，一般包括導軌和軸承等。導向機構的正常作用的發(fā)揮可以有效保證機電一體化機械系統(tǒng)中的組成部分和各個裝置能夠安全、準確完成指定的任務運動。
2．3執(zhí)行機構
執(zhí)行機構，是指在機電一體化機械系統(tǒng)中直接完成任務指令的操作裝置和部分，一般情況下，執(zhí)行機構所具備的高靈敏度和精確度以及高重復性能和可靠性，可以保證其根據(jù)不同的任務指令和相關要求，在動力源的推動下完成預先設定的各種操作任務。在目前經(jīng)濟快速發(fā)展的社會，計算機的應用能通過其強大有效的功能，使傳統(tǒng)機電的動力發(fā)動機轉換成為可變速、動力和執(zhí)行的多功能發(fā)動機，從而使得執(zhí)行機構和傳動機構得到進一步的簡化。
3機電一體化機械系統(tǒng)的設計思想
3．1動態(tài)設計思想
在機電一體化機械系統(tǒng)的設計中，通過靜態(tài)設計的有效協(xié)助，為了更好的研究整個機械系統(tǒng)結構的頻率特點和性質(zhì)，完成各個系統(tǒng)環(huán)節(jié)數(shù)字模型的建立，推動促進機電一體化機械系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，必須充分有效地通過自控方法進行頻率特性的計算，這便是動態(tài)設計。機械系統(tǒng)的頻率特性，在一定程度上不但能夠反映出整個系統(tǒng)在不同信號頻率下的相應反應，還決定了系統(tǒng)的工作最大頻率、抗干擾性和穩(wěn)定性。
3．2靜態(tài)設計思想
靜態(tài)設計是指按照機電一體化各個機械系統(tǒng)的功能要求，通過相關的研究和經(jīng)驗初步、大體上制定出機械系統(tǒng)設計的步驟及方案。方案中主要涉及整個系統(tǒng)部件之間的控制、連接以及部件的種類和對能源的需求等。基本方案設計完成后，應以技術手段為基礎，設計出系統(tǒng)中各部件的運動關系、參數(shù)及結構，確定部件及相應零件的材料、精確度和結構方式，并對執(zhí)行元件發(fā)電功率、參數(shù)和過載能力進行驗算，對其他相關的元件和部件進行配置系統(tǒng)的選擇等等。
4機電一體化機械系統(tǒng)的性能分析
想要使機電一體化機械系統(tǒng)良好的伺服性能得到保證，不但需要從機械系統(tǒng)的靜態(tài)特征方面得到更好的滿足，同時還要充分的運用理論研究和自動化的控制方法對整個系統(tǒng)體系進行動態(tài)設計和分析。另外，機械系統(tǒng)的動態(tài)設計應該以系統(tǒng)靜態(tài)的數(shù)字模型為基礎，根據(jù)自動化控制的要求和方法研究分析系統(tǒng)的整個頻率特性，并通過調(diào)整相應的頻率，改善系統(tǒng)整體的伺服性能。
4．1數(shù)字模型的建立
機電一體化機械系統(tǒng)數(shù)字模型的建立和電氣系統(tǒng)的數(shù)字模型的建立在一定程度上基本相似，即都是通過折算將比較負責的結構裝置簡單化，轉為等效的數(shù)學函數(shù)關系，并用數(shù)學中的線性微分方程表達式將其表達出來。機電一體化機械系統(tǒng)的數(shù)字模型分析通常情況下都是輸入與輸出的聯(lián)系。比如，把比較復雜的系統(tǒng)機械參數(shù)，彈性模量、阻尼和系統(tǒng)慣量等統(tǒng)一進行處理，并對各個機械參數(shù)進行數(shù)學方式的分析，從而得出它們對整個機械系統(tǒng)的影響。在數(shù)字模型的建立之前，需要先對機械系統(tǒng)中的不同物理量進行折算，使它們直接轉化到某個元件上，從而把多變、復雜的多軸傳動變?yōu)閱屋S傳動，在此過程中，必須嚴格按照總機械系統(tǒng)性能不變的原則。這樣，以單軸為基礎的輸入量和輸出量的關系，就能夠建立相關的數(shù)學表達式，從中反應出機械的相應性能，從而應用并指導實際中的設計。
4．2性能參數(shù)的影響
機電一體化機械系統(tǒng)設計要求必須要工作可靠、精確度高、運行平穩(wěn)等，既是靜態(tài)設計中的研究問題，也是動態(tài)設計對伺服機構的要求，這就應該通過對有關參數(shù)的調(diào)整，優(yōu)化整體系統(tǒng)的性能。
5結語
通過以上論述，從機電一體化機械系統(tǒng)的性質(zhì)、概念等方面進行相關分析，分別從機電一體化機械系統(tǒng)的設計要求、基本構成、設計思想和性能分析四個方面進行了研究分析，機電一體化機械系統(tǒng)設計研究進行了詳細的論述。
作者:朱翔宇 王玉樂 單位:聊城大學機械與汽車工程學院 青島科技大學自動化與電子工程學院
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2機械臂控制系統(tǒng)硬件實現(xiàn)
采摘機械臂要實現(xiàn)其特定的動作離不開控制系統(tǒng)的支持，其控制系統(tǒng)主要由AVR主控板和舵機控制擴展板組成，此外還有一些輔助的硬件模塊。例如，使其系統(tǒng)穩(wěn)定工作的開關電源模塊、調(diào)整工作姿態(tài)的鍵盤模塊、實現(xiàn)人機對話的顯示模塊和語音播報模塊。同時，為了實現(xiàn)在上位機上的監(jiān)控，設計了基于MAX232的串行通信接口。
3機械臂控制系統(tǒng)軟件實現(xiàn)
機械臂控制系統(tǒng)軟件主要由主控板控制程序和上位機監(jiān)控程序兩部分組成。采摘機械臂主程序流程如圖8所示。整個程序主要是通過鍵盤模塊上按鍵的控制來切換操作模式，也可以在上位機設計的監(jiān)控軟件中來進行模式的選擇判斷。主程序主要由單自由度功能模式、多自由度功能模式、軌跡規(guī)劃功能模式這3種工作模式組成，通過這3種工作模式，可以完整的展示采摘機械臂的整體自由度配合情況。為了在上位機上實現(xiàn)對機械臂的監(jiān)控，借助于Labview軟件設計了機械臂上位機控制系統(tǒng)。Labview使用的是圖形化編輯語言G編寫程序，產(chǎn)生的程序是框圖的形式［6］。根據(jù)需求選擇合適的控件并進行合理的布局，就可以構建一個美觀的儀器儀表界面。設計的控制界面如圖9所示，該界面包含有六個舵機的數(shù)據(jù)監(jiān)控轉盤、串口通訊設置、速度調(diào)節(jié)滑塊、按鍵模塊。通過RS232通信協(xié)議該監(jiān)控軟件可以實時的實現(xiàn)對六個自由度轉角和方向的控制，其中舵機轉盤上的數(shù)值代表脈寬值，其可調(diào)整的范圍為500～2500μs，代表舵機相應的角度為0°～180°。在上位機上的控制信號發(fā)送給AVR主控制板，主控制板對接收到的上位機數(shù)據(jù)進行分析處理，將需要的運動形式及參數(shù)發(fā)送給舵機控制板，各個舵機根據(jù)接收到的控制數(shù)據(jù)進行相應的動作響應。
二、機械設計系統(tǒng)教學法實踐
“系統(tǒng)教學法”的核心是一臺具體機械設備，具體如何實施教學，可以根據(jù)具體情況靈活掌握。設備應具有形象化、具體化的特點，與傳統(tǒng)教學中的舉例有本質(zhì)的區(qū)別，是把整個課程知識作為一個系統(tǒng)，而系統(tǒng)又是以一臺具體設備而體現(xiàn)的，各章節(jié)的知識通過設備零部件的設計和選型來學習。設備零部件具有形象化、具體化的特點，以提升絞車作為一臺具體設備實例教學。課程教學前，學生首先通過視頻了解這臺設備的用途，然后到實驗室參觀，讓學生確實感受到設備的外形。教師上課根據(jù)視頻首先介紹其工作原理以及各個部件的功能和作用，讓學生清楚認識到學習這門課程的目的就是要學會這臺機器的設計。在教學中要始終貫穿“使用場合—失效形式—受力分析—強度計算—結構設計”這一主線，本課程的學習分成三個單元進行，機械零件的疲勞強度設計和主要零部件，諸如齒輪傳動的強度計算、軸的設計、滾動軸承的選擇及組合設計、螺紋連接的強度計算及螺栓組連接的受力分析等內(nèi)容列為重點內(nèi)容作為減速器的重要組成部分，作為第一單元知識，在課堂上重點講授；而把比較易于理解的某些章節(jié)，如機械零件常用材料和選擇原則、過盈連接、摩擦輪傳動等列為一般性內(nèi)容，安排學生自學。第一單元———減速器。①減速器原理。強調(diào)是原動機和工作機之間的獨立的閉式傳動裝置，是一種相對精密的機械，用來降低轉速和增大轉矩，以滿足工作需要。設計減速器時，應根據(jù)工作機的選用條件、技術參數(shù)、動力機的性能、經(jīng)濟性等因素。②齒輪。通過視頻和圖片，讓學生理解齒輪的失效形式，然后講解制造齒輪需要材料和熱處理、齒輪的受力和強度計算、齒輪的加工精度和效率、齒輪的和齒輪的設計、材料、加工熱處理。③軸。根據(jù)減速器中軸具體結構進行教學，還要結合齒輪的結構和受力分析講授軸的結構，對軸的設計、材料、加工工藝、熱處理和精度公差要結合實際詳細講解，并對軸的失效形式和國內(nèi)外最新維修方法進行介紹。④鍵連接。結合減速器的齒輪和軸進行教學，解釋鍵的作用，重點學習平鍵和花鍵的選型計算和實效形式，其他類型的鍵作為擴展知識進行介紹。⑤軸承。結合減速器的軸系，解釋軸承的作用，介紹軸承的種類，重點學習軸承的選型計算；結合減速器的工作特點學習軸承的和實效失效形式。⑥螺栓連接。以減速器箱體的各種螺栓為例，學習螺栓連接的種類、應用特點和使用場合、預緊力的作用、防松的措施、引伸學習螺栓的強度計算和提高強度的措施。第二單元———提升絞車其他部件。①聯(lián)軸器。首先根據(jù)提升絞車介紹各個聯(lián)軸器的作用，重點學習聯(lián)軸器的選型設計，聯(lián)軸器的種類以自學和課堂討論為主。②剎車器。教師簡單介紹提升絞車中剎車器的作用和類型。第三單元———機械其他知識。①帶、鏈和蝸輪蝸桿傳動。學習這部分知識時，要把這三章內(nèi)容進行整合，改變過去按章節(jié)分別教學的方式。首先采用對比法進行教學，就是以齒輪傳動為參照物，重點介紹三種傳動的特點、應用場合，然后再分開單獨學習。②摩擦、磨損及。學習時以減速器為例，講解摩擦和磨損的危害以及的作用。重點學習劑的選用和方式。③機械零件強度。結合齒輪、軸和軸承的失效形式，學習材料的疲勞特性；結合齒輪、軸和軸承的工作中的受力形式，學習交變應力特性。要通過具體減速器齒輪、軸和軸承的失效案例，使學生掌握零件疲勞破壞的危害。
中圖分類號：U463.1文獻標文獻標識碼：A文獻標DOI：10.3969/j.issn.2095-1469.2014.01.04
Abstract：Electric wheel-drive system is a promising driving system for electric cars. With the installation of an anti-roll bar， lateral stiffness of the car could be increased while the vertical stiffness was no any change. As a result， the handling performance would improve while the driving comfort was guaranteed. Due to the unique design of the monoclinic arm suspension in the electric wheel-drive unit， it was necessary to conduct a formula derivation and modeling simulation based on the literature survey. In this paper， the structural parameters of the anti-roll bar were determined at the premise of none-interference in space， based on which designs with different kinds of stiffness were compared and discussed. With the Matlab/Simulink， a step signal of the steering wheel angle was used as an input， and the time-domain and frequency-domain responses of the vehicle system were presented and analyzed respectively. The research method in this paper is also valuable in design of anti-roll bars in other electric wheel-drive systems.
Key words：electric wheel-drive system； anti-roll bar； handling stability； Matlab/Simulink
輪邊電驅(qū)動系統(tǒng)是電動汽車的一種重要驅(qū)動形式。它利用獨立電機驅(qū)動單個車輪，省略了變速器、主減速器、萬向節(jié)等傳動裝置，傳動鏈短、傳動效率高，同時能夠?qū)γ總€電機獨立控制，從而通過精確的電控以實現(xiàn)理想的車輛穩(wěn)定性控制（如ABS、TCS等），提高車輛行駛性能。輪邊電驅(qū)動系統(tǒng)的非簧載質(zhì)量較傳統(tǒng)汽車有所增加，影響整車的接地性和平順性[1-3]。為提高行駛舒適性，可匹配剛度較小的螺旋彈簧，以降低汽車偏頻、減小懸架垂直剛度。但這導致汽車的側傾角剛度降低，車輛轉向時產(chǎn)生較大的車身側傾角，影響行駛穩(wěn)定性。要解決該問題，需在不影響行駛平順性的前提下提高車輛側傾穩(wěn)定性，因此安裝橫向穩(wěn)定桿[4]。筆者在文獻[5]中提出一種一體化單斜臂懸架輪邊電驅(qū)動系統(tǒng)，其將電機固定在懸架擺臂上，通過兩級齒輪減速傳動將電機動力輸出至車輪，并將齒輪減速器殼體和懸架擺臂集成設計為一體，通過空間結構參數(shù)的設計優(yōu)化以改善懸架運動特性。本文即以該一體化單斜臂懸架輪邊電驅(qū)動系統(tǒng)為研究對象。
國內(nèi)外已有大量橫向穩(wěn)定桿的理論和研究。文獻[6]指出橫向穩(wěn)定桿對側傾角剛度和側傾中心高度的影響，文獻[7]用3種不同的方法建模，探究其在多體動力學軟件中的影響?，F(xiàn)有的研究手段大都通過ADAMS軟件進行仿真分析。由于輪邊電驅(qū)動系統(tǒng)是創(chuàng)新性的懸架總成，其結構和參數(shù)區(qū)別于任何一種現(xiàn)有的傳統(tǒng)懸架形式，因此有必要根據(jù)其結構特征推導公式和建模。本文在現(xiàn)有文獻資料基礎上推導出理論公式，并根據(jù)整車操縱穩(wěn)定性的需要設計了橫向穩(wěn)定桿的方案，再利用Matlab/Simulink對方案進行建模仿真，從時域和頻域角度分析整車系統(tǒng)對方向盤轉角的階躍響應特性。本文的研究方法對于其它形式（如麥弗遜懸架、雙橫臂懸架等）的輪邊電驅(qū)動系統(tǒng)橫向穩(wěn)定桿的設計亦具有價值。
1 單斜臂懸架輪邊電驅(qū)動系統(tǒng)結構原理
單斜臂懸架輪邊電驅(qū)動系統(tǒng)的基本結構。其中，橡膠鉸鏈1聯(lián)接該系統(tǒng)總成與車架，永磁同步電機2為動力源。其輸出動力經(jīng)過兩級定軸斜齒輪3、4驅(qū)動車輪，減速器殼體8同時充當單斜臂懸架的擺臂。單斜臂懸架可視為單縱臂懸架和橫臂懸架的結合體。合理設計擺臂幾何參數(shù)，可得到理想的行駛動力學特性[8]。
輪邊電驅(qū)動系統(tǒng)使懸架簧下質(zhì)量增大。為提高整車行駛平順性，所匹配的螺旋彈簧剛度較小，導致汽車行駛穩(wěn)定性降低。為懸架系統(tǒng)匹配設計橫向穩(wěn)定桿，可在不影響行駛平順性的前提下提高車輛側傾穩(wěn)定性。由于單斜臂懸架輪邊電驅(qū)動系統(tǒng)的結構特殊性，需要研究橫向穩(wěn)定桿與懸架運動特性參數(shù)的匹配與設計。
2 橫向穩(wěn)定桿的設計計算
橫向穩(wěn)定桿的基本結構是一根扭桿彈簧，其兩端分別與左右兩側車輪聯(lián)接（通常通過橡膠支承或球鉸與懸架擺臂相聯(lián)）。當車身出現(xiàn)純粹沿垂直方向運動時，左右兩側車輪同時做垂向運動，兩者之間沒有相對運動，此時橫向穩(wěn)定桿不工作，因而不改變車輛的垂向剛度。當車身出現(xiàn)側傾運動時，兩側車輪存在相對運動，此時橫向穩(wěn)定桿被扭轉，產(chǎn)生一個繞側傾軸線的回復力矩，從而提高車輛側傾角剛度，減小車身側傾[9]。
3 仿真分析
針對某電動汽車整車平臺，通過建模仿真考察不同匹配方案對整車性能的影響，對后懸架橫向穩(wěn)定桿進行設計?？紤]不裝橫向穩(wěn)定桿，安裝外徑Ф18 mm實心桿，安裝外徑Ф24 mm實心桿，安裝外徑Ф24 mm內(nèi)徑Ф16 mm空心桿4種方案，計算出相關參數(shù)，并根據(jù)二自由度整車模型在Matlab/Simulink軟件平臺中建模仿真，分析各方案對整車性能的影響。
3.1 整車模型建立
電動汽車整車三維模型如圖4所示。該電動汽車采用分布式電驅(qū)動形式，前輪架為雙橫臂懸架輪轂電機驅(qū)動，后輪為單斜臂懸架輪邊電驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動。在Simulink軟件平臺中搭建模型，其中整車模型研究對象即為3.1節(jié)所述電動汽車，仿真參數(shù)見表2。輸入轉向盤轉角階躍信號以研究整車轉向瞬態(tài)響應試驗，如圖7所示。
車輛仿真涉及輪胎側偏角剛度，其值隨輪胎垂向載荷的變化而變化，因而輪胎模型的精度將影響仿真結果。根據(jù)文獻[14]，采用魔術公式，相關擬合曲線如圖8所示。
圖9為車身側傾角-側向加速度間的關系曲線。結果表明帶有橫向穩(wěn)定桿的3種方案其車身側傾角明顯小于不帶橫向穩(wěn)定桿的方案，且隨著側傾角剛度的遞增，Ф18 mm實心桿、Ф24 mm空心桿、Ф24 mm實心桿的車身側傾角逐次減小。
4 結論
本文以某電動汽車整車為研究對象，針對其后懸架所采用的一體化單斜臂懸架輪邊電驅(qū)動系統(tǒng)的特點，根據(jù)其整車操縱穩(wěn)定性的需要設計橫向穩(wěn)定桿的方案，并利用Matlab/Simulink進行建模仿真，各方案的仿真結果分析如下。
（1）不安裝橫向穩(wěn)定桿，該方案在相同側向加速度情況下其車身側傾角明顯較其它三者大，不利于行駛穩(wěn)定性。該方案的車輛轉向特性呈不足轉向，且其不足轉向裕量最大，轉向靈敏度最低，整車動態(tài)特性趨于保守。
（2）安裝外徑Ф18 mm實心桿，該方案明顯改進了方案1的車身側傾現(xiàn)象，但其在相同側向加速度情況下的車身側傾角大于方案3和方案4。該方案的車輛轉向特性呈不足轉向，不足轉向裕量較大。
（3）安裝外徑Ф24 mm實心桿，該方案將車身側傾角控制在最小，行駛最穩(wěn)定。該方案的車輛轉向不足轉向裕量最小，最接近于中性轉向。
（4）安裝外徑Ф24 mm、內(nèi)徑Ф14 mm空心桿，該方案的車身側傾角大于方案3而小于方案1和方案2，行駛較穩(wěn)定。該方案轉向不足轉向裕量大于方案3而小于方案1和方案2。該方案具有輕量化的優(yōu)勢，穩(wěn)定桿重量為各方案中最輕。同時該方案的制造成本最高。參考文獻（References）
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作者介紹
責任作者：丁曉宇（1988-），男，江蘇儀征人。碩士研究生，研究方向為新能源汽車動力總成。
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發(fā)泡機是利用塑料顆粒作為發(fā)泡包裝的原料,可以對精密儀器、電子類產(chǎn)品、工藝品、插花等多類怕震、怕壓的產(chǎn)品進行現(xiàn)場的發(fā)泡包裝。發(fā)泡機作為一種機電一體化產(chǎn)品,在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的自動化控制中占有重要的地位。高壓發(fā)泡機廣泛用在各種行業(yè),可用于汽車裝飾、保溫墻噴涂、保溫管道制造、自行車和摩托車車座海綿的加工等等。
如果將水電站輔助水力機械系統(tǒng)詳細劃分，其主要包括了油、氣、水、量測等不同的結構形式組成，整個系統(tǒng)最大的功能則是向主體設備創(chuàng)新良好的運行服務，維持整個電力設備的正常運行，提高水電站的使用效率。從長時間的運行情況分析，水電站輔助水力機械系統(tǒng)在設計過程中，其方案形式、產(chǎn)品好壞、技術高低對于水電站的經(jīng)濟效益有很大的影響。
1 中水系統(tǒng)的設計
1.1 供水方式部分
我國國內(nèi)當前的水泵使用性能常常達不到理想狀況，其主要是因為制造加工工藝達不到標準，產(chǎn)品質(zhì)量不合格，無法維持系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，且大部分的水泵在質(zhì)量、強度上與標準明顯不符。檢查中則發(fā)現(xiàn)了大部分電站的技術供水泵因制造方法、技術落后等各類因素造成其運行出現(xiàn)異常，對于設備的正常性能發(fā)揮起到阻礙作用。鑒于我國的減壓閥技術運用廣泛，其成本消耗也大大降低，在電站凈水頭處于120-300m范圍內(nèi)時最好選擇自流(減壓)供水當成機組技術供水方式。遇到泥沙較多的電站時，需綜合分析運用正、反向的雙向供水方式，且做好定期切換實現(xiàn)反沖洗，避免出現(xiàn)堵塞。對于部分中小型的水電站在設計時可選擇循環(huán)供水方式，此形式運用在封河的寒冷地區(qū)時則會出現(xiàn)異常，這是由于冷卻器處于尾水渠時將會受到低溫影響而出現(xiàn)損壞。
1.2 排水系統(tǒng)部分
開始設計水電站排水系統(tǒng)時需根據(jù)不同的情況針對處理，若遇到中小型電站或尾水位過高的電站時，則要設計直接的排水方式。通過這種設計，不僅降低了水淹廠房的可能性，還能給設計者的工作帶來方便。這是由于集水井井蓋若要求密封時，其設計將會遇到不同的困難。而滲漏集水井、檢修集水井則需結合不同情況布置，這是現(xiàn)代設計理念中必須的標準。然而實際情況卻是，大部分電站的業(yè)主都提出把兩井之間進行打通處理，設計時則要求對連通管上添加常閉閥門進行調(diào)節(jié)，閥門安裝時必須具備較強的穩(wěn)固性，這樣則能避免造成洪水沖垮廠房的危險。
1.3 管道閥門部分
考慮到全面增強電力系統(tǒng)的可靠性，避免系統(tǒng)運用中工作量過大，在設計方案時要對每個部位合理規(guī)劃，以此來降低操作人員的工作量。對于技術供水選擇自流供水的形式時，供水管中的第1道閥門的壓力承載要更強一級。例：當調(diào)保升壓值達0.9MPa則需要采取1.6MPa的閥門，若依舊選擇1.0MPa的閥門則壓力承載上達不到要求；當技術維修操作的難度較大時，最好可采取2道閥門，其材質(zhì)最好選用不銹鋼閥門。
1.4 蝸殼排水部分
設計時需要注意的包括：1）尺寸的選擇，對于相關機械設備的尺寸大小要嚴格把握，特別是對于蝸殼排水及尾水管排水閥口徑要嚴格參照標準，一般控制在壓力鋼管及蝸殼進口公稱直徑9%為最佳。2）閥門設置。國內(nèi)很多的設計者對每套機組設置了1個尾水管排水閥，由于閥門在使用時極為關鍵，可以對每套機組添加2個水閥，從而大大增強設備的使用性能。
1.5 濾水器設置部分
設計自流供水形式時，要想維持減壓閥的有效性能，在分布裝置時則需要對濾水器進行合理設置，以使得技術供水系統(tǒng)在常規(guī)狀態(tài)下運行，也可把濾水器放置在減壓閥前來保證性能發(fā)揮。盡管濾水器壓力的等級上升會加大投資成本，但其增加的范圍最多在15%，水電站完全能夠接受，此方案的運用范圍甚廣，且運用起來效果理想。
1.6 滲漏排水泵部分
選擇滲漏排水泵需根據(jù)具體的情況而定，水電站尾水位變化較大時，選用的滲漏排水泵要符合揚程的要求，這些要依據(jù)水泵自身的性能而定。若水位達不到理想狀態(tài)則會造成水泵長期無法正常工作，其必將導致水泵效率低、軸承溫度過高，軸承容易燒壞掉。處理該故障時要結合水泵的揚程情況，根據(jù)具體水位的高低加以處理，或者運用變頻的方式操作即可。
2 中氣系統(tǒng)的設計
1）水電站氣系統(tǒng)一般包括中壓氣系統(tǒng)和低壓氣系統(tǒng)，由于目前氣體介質(zhì)減壓閥尚未達到成熟階段，因此這2個系統(tǒng)在設計時不考慮合用，應盡可能分開設置。2）由于供氣管路往往較長有一定的管路損失，使氣體到達供氣設備時壓力達不到設備的額定操作壓力，因此在選擇空壓機時其額定排氣壓力宜比設備的額定操作壓力略高一些，相應的貯氣罐設計壓力也要提高。3）低壓氣系統(tǒng)中吹掃及檢修供氣單元與機組制動供氣單元盡可能分開設置，并分別設置相應容積的貯氣罐；另外，吹掃及檢修供氣單元可作為制動供氣的備用氣源，以保證制動供氣的可靠性及供氣質(zhì)量；制動供氣應盡可能干燥、清潔，而吹掃及檢修供氣干燥、清潔度可適當放寬。
3 中油系統(tǒng)的設計
3.1 透平油系統(tǒng)
1）中小水電站。對于管路系統(tǒng)結構調(diào)整，盡量簡化系統(tǒng)內(nèi)部組織，例：對用油部位周圍、供排油總管適當添加活接頭，需要時結合軟管過渡等，盡可能采取少量的不銹鋼管、埋管進行布置。2）梯級電站。其透平油的設計需根據(jù)水電站的組成判斷，如：用油分析、化驗設備等等。
3.2 絕緣油系統(tǒng)
水電站的主變壓器基本上達到20～30年免維護要求，沒有大型事故則基本不要修理，通常無需更換絕緣油。對中小型水電站的絕緣油系統(tǒng)時可把供排油管路去掉。而梯級電站只要找到合適的站點對絕緣油系統(tǒng)設置，則能把絕緣油系統(tǒng)去除。
4 中水力量測系統(tǒng)的設計
1）為了實現(xiàn)對集水井液位的實時監(jiān)控，設計時要添加2種不同類型的液位控制器，可采取壓力傳感式及浮子式等以互相轉換作用。2）對用于監(jiān)測尾水管壓力脈動的傳感器，不得經(jīng)過測壓管后再設置傳感器，以避免精度受到影響。3）對水位計部位采取防止水倒灌的裝置。
5 結束語
水電站輔助水力機械系統(tǒng)在水電站中占有重要地位，其直接影響了水電站的正常運行。設計者必須結合具體的性能需要、維修要求、成本消耗等因素，采取正確的設計方法來保證輔助水利機械系統(tǒng)作用的發(fā)揮。
2校內(nèi)實踐基地硬件平臺的構建
與課堂理論教學不同，實踐環(huán)節(jié)的教學需要依賴于儀器設備等硬件條件，因此需要結合學科的特點來構建完成預定實踐教育功能的硬件平臺組成。哈爾濱工業(yè)大學機械工程一級學科包含機械電子工程、機械制造及其自動化、機械設計及理論、車輛工程、工業(yè)工程、精密與微納制造和航空宇航制造工程7376個二級學科，年招收碩士生350人，其中應用型碩士研究生和全日制工程碩士240人左右。機械工程學科覆蓋的各個二級學科各具內(nèi)涵，互相獨立而又互為支撐，形成了各具特色的研究方向。機械工程領域工程碩士研究生的應用能力培養(yǎng)主要體現(xiàn)在以下方面:①大型/復雜/先進機械系統(tǒng)設計能力;②各種傳動及其檢測、控制技術應用能力;③先進制造技術應用能力;④機電融合應用能力;⑤科技協(xié)作能力。這些能力的培養(yǎng)需要一系列超出單個課程的綜合實踐平臺來提供學生從實踐中鍛煉和掌握工程技術能力的實踐機會。依托校內(nèi)實踐基地，建設一個獨立于課程教學之外，支撐全院研究生工程實踐能力培養(yǎng)的工程實踐平臺具有重要意義。對于應用型碩士研究生，應該在機械工程一級學科的框架下，培養(yǎng)其對各相關研究方向的了解和掌握，培養(yǎng)出知識面廣博、適應性廣的交叉復合型人才，因此，校內(nèi)實踐基地所建設的教學平臺應體現(xiàn)出綜合性，并具有一定的輻射性，加強碩士研究生對機械工程領域相關研究方向的了解，拓展知識面，培養(yǎng)學生的實踐創(chuàng)新能力。所建立的校內(nèi)實踐基地硬件平臺的結構如圖1所示。圖1校內(nèi)實踐基地硬件平臺的總體結構校內(nèi)實踐基地硬件平臺包括實驗平臺和實踐平臺兩個部分，其中實驗平臺用來支撐培養(yǎng)計劃中的實踐學分，由傳感及測試技術實驗子平臺、數(shù)字化制造技術實驗子平臺、機器人技術實驗子平臺和微納米測量技術實驗子平臺組成;實踐平臺用來為學生提供一個實現(xiàn)自主創(chuàng)新、自由探索的實踐環(huán)境，由金屬零件少無切削制造技術工程實踐子平臺、空間機構及機械系統(tǒng)設計與實踐子平臺、數(shù)控運動控制綜合實踐子平臺和液壓伺服傳動與氣壓傳動綜合應用實踐子平臺組成。
2．1傳感及測試技術實驗子平臺傳感及測試技術是機械工程學科研究生必須掌握的一門偏重于基礎的技術，并且是其它眾多技術的基礎，因此該實驗子平臺的建設側重訓練研究生對常用傳感器的基本原理及其典型應用，使學生不但對傳感技術中所涉及的各種傳感器的測量原理和性能指標有深入具體的認識，而且還能夠針對具體的問題，選擇合適的傳感器完成相應的檢測任務，為將來的學習和工作奠定實踐基礎，提高應用型研究生對相關專業(yè)理論的認知、加強對專業(yè)技術工作適應能力和開發(fā)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
2．2數(shù)字化制造技術實驗子平臺該實驗子平臺以對數(shù)字化制造技術的原理和核心技術的理解為主，以校園網(wǎng)絡為基礎，建立數(shù)字化、集成化、網(wǎng)絡化的設計和加工子系統(tǒng)，兩個子系統(tǒng)共享一個服務器，實現(xiàn)信息共享。以現(xiàn)有的CAD/CAM軟件和自行開發(fā)的數(shù)控技術、數(shù)字化加工、數(shù)字化裝配等軟件為基礎，為數(shù)字化設計、建模和仿真、加工技術的研究提供基本的實驗教學環(huán)境和條件。使學生掌握數(shù)字化制造技術在產(chǎn)品的設計、分析、制造、制造系統(tǒng)規(guī)劃等方面的應用。
2．3機器人技術實驗子平臺該實驗子平臺是一個具有一定規(guī)模的、模塊化的、可擴展的機器人系統(tǒng)開放實驗平臺，子平臺的建設以常規(guī)機器人技術教學為主，并兼顧機器人智能運動控制和機構空間復雜軌跡的實現(xiàn)等相關教學實驗。能夠進行14個機器人技術方面的教學實驗，各實驗間既可以獨立進行，也可以聯(lián)合進行;能根據(jù)教學的需求及課程的變化需求進行迅速調(diào)整，以適應實驗教學的需要。這些實驗要求學生應用所學知識進行設計、編程和實施，培養(yǎng)學生設計、分析和動手能力，促進機器人技術教學水平的提高，培養(yǎng)機械工程學科研究生的綜合技能和創(chuàng)新能力。
2．4微納米測量技術實驗子平臺隨著超精密加工技術和納米加工技術的發(fā)展，對機械加工表面形貌的微觀檢測提出了越來越高的要求。因此微納米檢測技術成為機械工程學科新的研究熱點。通過實驗教學，使學生掌握原子力顯微鏡測量原理、測試參數(shù)的選擇，數(shù)據(jù)處理知識。掌握利用原子力顯微鏡獲得力曲線，根據(jù)納米壓痕法的理論基礎及彈性接觸理論計算材料的機械力學特性，分析研究測量儀器的原理、精度、誤差及適用范圍。
2．5金屬零件少無切削制造技術工程實踐子平臺本子平臺對學生進行金屬零件少無切削制造技術的實踐訓練。學生通過設計制造零件的實踐，培養(yǎng)研究生:先進綠色制造技術運用能能力;產(chǎn)品制造生產(chǎn)線管理與運用能力;數(shù)控等先進裝備控制與運用能力。
2．6空間機構及機械系統(tǒng)設計與實踐子平臺通過先進傳動裝置的學習和拆裝，使學生了解、學習高性能諧波減速器等國外先進傳動裝置的原理、設計方法、結構和工藝;由學生利用基本元部件設計并構建機械系統(tǒng)，如多自由度關節(jié)串聯(lián)機構和行走機構等。根據(jù)學生自己構建的機械系統(tǒng)，運用機構設計與動力分析軟件建立虛擬樣機，進行仿真。學生為自己構建的機械系統(tǒng)配備運動控制系統(tǒng)，利用計算機和PID控制來控制交、直流伺服系統(tǒng)，實現(xiàn)其構建的機械系統(tǒng)的預期運動目標。
2．7數(shù)控運動控制綜合實踐子平臺以機床運動形式為主要控制目標，運動控制為主，順序控制為輔，訓練學生機電系統(tǒng)計算機控制能力。實踐子平臺以單軸運動模塊為基本單元，可搭建一軸、兩軸和三軸運動控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)采用PC-Base運動控制控制器為核心，交流伺服系統(tǒng)為基礎，形成一個開放式的、學生可實際搭建的(包括內(nèi)部控制軟件)實踐系統(tǒng)。
2．8液壓伺服傳動與氣壓傳動綜合應用實踐子平臺該實踐子平臺對學生進行流體傳動與控制重要基礎和綜合應用的訓練。平臺包含豎直液壓伺服搬運、水平液壓傳動搬運、氣動插拔銷三套子系統(tǒng)，訓練學生:流體傳動與控制系統(tǒng)總體方案設計能力、液壓伺服系統(tǒng)(位置和力及其切換)設計調(diào)試能力、液壓傳動系統(tǒng)設計調(diào)試能力、氣壓傳動系統(tǒng)設計調(diào)試能力和團隊協(xié)作能力。
3校內(nèi)實踐基地的實踐教學體系
在校內(nèi)實踐基地硬件平臺構建的基礎上，結合應用型研究生培養(yǎng)方案，構建了校內(nèi)實踐基地的實踐教學體系，根據(jù)兩類平臺的特點，結合培養(yǎng)目標，依托實驗平臺下設的4個子平臺建設了一門具有特色的實驗課程“機械工程學科應用型研究生綜合實驗”，綜合實驗課程在內(nèi)容設置上立足機械工程學科的主干課程，從機械工程一級學科的角度去組織實驗教學的內(nèi)容，規(guī)劃建設的實驗項目既是對若干門學位課程內(nèi)容的深化和提升，又是對某門課程課內(nèi)實驗的強化，支撐研究生培養(yǎng)計劃中2學分的實踐教學環(huán)節(jié)，可以完成總計66學時的實驗教學，根據(jù)課程的設置和培養(yǎng)計劃，要求研究生從中選擇22學時進行本門課程的實驗教學，以加強碩士研究生現(xiàn)代實驗方法和技能的訓練和提高。在教學體系的建設上，實踐平臺是對實驗平臺的進一步深化和運用，目的是注重學生自主實踐能力的訓練和培養(yǎng)，實踐內(nèi)容的設計充分體現(xiàn)出開放性和探索性，學生利用平臺所提供的基本元件和模塊，根據(jù)給定的技術參數(shù)和指標，自行搭建系統(tǒng)，獨立完成相應的實踐訓練項目。結合實踐平臺的硬件設備，建設了一門面向全院碩士生的實踐課程“機械工程綜合實踐”，以獨立實踐課程的形式來實現(xiàn)校內(nèi)實踐基地的實踐教學功能，使本領域的應用型研究生能夠經(jīng)歷一個相對完整的機械系統(tǒng)設計、制造、檢測和控制的工程應用過程的基本訓練，支撐研究生培養(yǎng)計劃中的實踐教學環(huán)節(jié)，根據(jù)課程的設置和培養(yǎng)計劃，要求研究生從中選擇若干實踐項目進行實訓，培養(yǎng)學生的實踐創(chuàng)新能力。依托校內(nèi)實踐基地開設的兩門實驗實踐課程，初步確定了機械工程領域應用型研究生的實踐教學體系。解決了應用型研究生培養(yǎng)方案中實踐教學環(huán)節(jié)薄弱的問題;確立了實踐教學環(huán)節(jié)的主體地位，以獨立的課程形式來加深課堂理論知識的理解，提高創(chuàng)新實踐的能力，滿足機械工程學科研究生培養(yǎng)方案中實踐環(huán)節(jié)的教學計劃，為進一步的分類培養(yǎng)模式改革提供實踐。
2機械設計類課程教學及課內(nèi)實驗
課程教學及課內(nèi)實驗教學環(huán)節(jié)分為機械原理和機械設計兩個部分，每部分。含課內(nèi)實驗，課程內(nèi)容及培養(yǎng)目標如下：機械原理課程是一門培養(yǎng)學生機械機構運動設計與分析的技術基礎課，主要研究機構的結構分析、運動分析和動力分析，常用機構設計的基本理論和方法，機械系統(tǒng)傳動方案的規(guī)劃與設計，其主要任務是培養(yǎng)學生：第一，理論聯(lián)系實際的學風，設計實踐能力和創(chuàng)新精神。第二，掌握機構運動方案設計的能力。第三，具有機械系統(tǒng)運動簡圖的繪制，計算機輔助機構分析和設計的能力。機械原理實驗教學是機械原理課程教學中的實踐環(huán)節(jié)。在實驗中通過安排部分課程基本理論的驗證性實驗，使學生進一步加深對課堂教學內(nèi)容的理解。通過增設一些綜合性、設計性實驗，培養(yǎng)學生基本知識、基礎理論與實際項目需求的理論知識應用能力，同時培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識和能力。通過設立較多的選修實驗，促進學生的個性發(fā)展。機械設計課程是一門培養(yǎng)學生機械設計能力的技術基礎課，在教學內(nèi)容方面著重掌握機械設計的基本知識、基本理論、基本方法和創(chuàng)新思維，通過對本課程的學習，使學生掌握常用機構和機器中各種通用零件的基本理論和基本知識，初步具有機械結構方面的分析、設計能力，同時注意培養(yǎng)學生正確的設計思想和嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L。機械設計實驗教學通過設立部分驗證性實驗，使學生進一步加深理解課堂教學的內(nèi)容；通過設立一些綜合性、設計性實驗，培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的能力及機械結構設計的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力；通過強調(diào)學生參與實驗的全過程，培養(yǎng)學生的動手操作能力；通過設立較多的選做實驗，滿足學生的求知欲，促進學生的個性發(fā)展。
3基礎設計能力培養(yǎng)
機械設計課程設計是機械設計基礎類課程的重要實踐性環(huán)節(jié)，通過對機械傳動裝置和簡單機械的設計，使學生綜合運用機械設計課程和其他先修課程的理論和實際知識，熟悉機械設計的一般規(guī)律，掌握機械通用零部件及簡單機械的設計理論及設計方法。培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的正確設計思想，樹立工程意識，培養(yǎng)獨立分析和解決工程實際問題的能力，為畢業(yè)設計和以后從事工程設計工作打下良好的基礎。課程的教學目的：第一，學習機械設計的一般方法、步驟，掌握機械設計的一般規(guī)律。第二，學會從機器的功能要求出發(fā)，合理選擇傳動機構的類型，制定傳動設計方案，正確計算零件的工作能力，確定它的結構、形狀、尺寸及材料，并考慮制造工藝、使用、維護、經(jīng)濟和安全等問題，培養(yǎng)機械設計能力。第三，進行機械設計基本技能訓練，例如計算、繪圖，運用標準、規(guī)范、手冊、圖冊和設計資料，以及使用經(jīng)驗數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)等。第四，通過編寫設計說明書，提高學生文字表達能力，掌握撰寫技術文件的有關要求；培養(yǎng)學生運用計算機撰寫論文的能力。第五，訓練學生用CAD繪圖的能力。機械綜合課程設計是形成機械裝備設計能力的重要實踐性教學環(huán)節(jié)。內(nèi)容以車床或銑床的主傳動系統(tǒng)設計為主線，以所學過的機械制造裝備的基礎知識為支撐，完成主傳動系統(tǒng)設計、操縱裝置布置、工程分析計算等環(huán)節(jié)的訓練。其目的是在相關先修課程學習后，進行機械結構設計綜合訓練，使學生掌握機械系統(tǒng)分析和設計的基本步驟和方法，培養(yǎng)和鍛煉學生綜合運用所學知識解決實際工程問題的能力。
4創(chuàng)新設計能力培養(yǎng)
學生創(chuàng)新設計能力培養(yǎng)包括機械產(chǎn)品創(chuàng)新設計與仿真和機械創(chuàng)新設計與制作兩個環(huán)節(jié)：機械產(chǎn)品創(chuàng)新設計與仿真是學生以項目組的形式自主開展的為期一年的研發(fā)與制作項目，在學院的統(tǒng)一命題下完成一項任務。提高學生自主學習、問題求解、團隊協(xié)作、項目管理、綜合創(chuàng)新等方面的能力和素質(zhì)。機械創(chuàng)新設計與制作是結合學生已有的知識儲備，充分發(fā)揮學生的創(chuàng)新設計思維，通過機構綜合模擬現(xiàn)實自然界生物的動作行為，并輔以相應的控制系統(tǒng)達到機構的協(xié)調(diào)運動。在教師的啟發(fā)和指導下，學生以組為單位自主地進行相關內(nèi)容科技文獻檢索、方案設計、虛擬仿真、繪制加工圖紙、撰寫設計說明書并進行答辯，通過工程實踐培養(yǎng)學生靈活運用所學機械設計知識的能力。
柔性機械臂作為柔性多體系統(tǒng)動力學分析與控制理論研究最直接的應用對象，由于其具有簡明的物理模型以及易于計算機和實物模型試驗實現(xiàn)的特點，已成為發(fā)展新1代機器人和航空航天技術的關鍵性課題。
本文主要討論了旋轉運動柔性梁實驗平臺機械系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的設計。對于機械部分，組建了實驗平臺總體結構，進行了支架的設計，并將旋轉軸和安裝盤設計成1體。在控制部分，簡略介紹了振動控制系統(tǒng)的硬件構成，詳細介紹了運動控制系統(tǒng)的硬件和軟件設計。在運動控制系統(tǒng)硬件部分，主控機采用PC機，選用交流伺服電機，并用DSP運動控制卡將其與計算機連接。運動控制卡采用PID控制原理、面向控制軸的命令并使柔性梁運行于T曲線模式。在運動控制系統(tǒng)軟件部分采用Microsoft公司的Microsoft Visual C++ 6.0應用程序作為開發(fā)工具。并繪制了運動控制程序流程圖，闡明了程序的原理。最后通過機械和控制系統(tǒng)集成，實現(xiàn)運動控制信號和振動控制信號的共享，完成柔性梁的精確定位和振動控制。
關鍵詞：柔性多體動力學；柔性梁;運動控制;PID控制; DSP
The motion control system design of experiment platform
for the rotating flexible beam
Abstract：Flexible manipulator has been the most direct application for flexible multi-body system dynamics analysis and control theory.Because of it had simple physical model and easy to computer models and physical tests to achieve the characteristics, it has become a key subject of the development of the next generation robot, and aviation and aerospace technology.
This paper discusses the machinery and the control system design of the flexible beam experiment platform. In mechanical parts, formed a platform structure.The stent designed, rotation axis and installation disk designed into one. In Control part, briefly introduces the vibration control system hardware, introduces the movement of the control system hardware and software design carefully . In hardware part of the control system, using PC 、AC servo motor and DSP Motion Control Card to connect the two. Using PID control principles, the axis-oriented control orders enable flexible beam running on the T-curve model. In part of system software using Microsoft software companies Microsoft Visual C + + 6.0 application as development tool. And then painted the main computer control procedures frame, clarifying the principles of the program. At last, through machinery and control systems integration, the signal of motion control and vibration control shared each other. And then the flexible beam got precision position and vibration controlled in time.
姓名：XXX 性別：男
出身年月：1979.11. 籍貫：寧夏青銅峽
學歷：工學碩士 畢業(yè)時間：2003.4
健康狀況: 良好 婚姻狀況：未婚
聯(lián)系： 0571-8793*****(H) 135********（MP）
E-mail:
求職意向：
硬件開發(fā)工程師
機電一體化工程師
技術支持工程師
受教育情況：
u 2000.9－2003.3 浙江大學 計算機網(wǎng)絡專業(yè) 碩士
研究方向：計算機安全系統(tǒng)設計；智能化控制；
u 1994.9－1998.7 中國礦業(yè)大學 檢測技術及儀器儀表專業(yè) 本科
畢業(yè)論文：智能齒輪檢測儀設計
工作經(jīng)歷：
u 1998.8－2000.8 寧夏太西集團公司機械廠技術部
機械產(chǎn)品設計，任助理工程師。
u 2000.8――2002.10 浙江大學機計算機網(wǎng)絡學院
從事微計算機網(wǎng)絡安全系統(tǒng)和智能化控制的研究，開發(fā)了一種基于RS-485總線的實驗室網(wǎng)絡系統(tǒng)，實現(xiàn)了實驗室多種實驗臺的聯(lián)網(wǎng)，使多實驗臺的數(shù)據(jù)可以共享，提高了實驗臺智能化水平；該系統(tǒng)還具有多項參數(shù)測量功能和方便的擴充性能，滿足了實驗的不同要求。
u 2002.7――2002.9 浙江通信管理局
通信行業(yè)職工職業(yè)培訓教材的編寫；計算機網(wǎng)絡安全維護。
專業(yè)技能：
u 精通MCS51/96,PIC系列單片機原理，有兩年單片機系統(tǒng)開發(fā)經(jīng)驗。有較扎實的模電和數(shù)電基礎，熟悉PLC和DSP；
u 熟練運用PROTEL進行電路系統(tǒng)設計；
u 熟練運用匯編語言、C51、C/C++、VC進行編程；了解VHDL；
u 熟悉機械設計的原理與過程，熟練運用AUTOCAD進行機械系統(tǒng)的設計，有兩年的工作經(jīng)驗；
u 熟悉計算機網(wǎng)絡和TCP/IP協(xié)議，了解GSM、GPRS和CDMA通信原理；
u 有熟練的英語閱讀能力，對于本專業(yè)相關的英文技術資料更是順手，有較好的聽，說，寫能力，能用英語進行基本的交流和溝通；
u 學習日語兩年的時間，可進行簡單的口語對話。
自我評價
誠信，勤勞，冷靜，善于思考，有較強的計算能力和動手能力，有很好的團隊精神；
論文列表：
1. A net laboratory system based on fieldbus, Proceeding of 2002 international fieldbus control and management intergration conference and exhibition, 2002.5
2. Linux環(huán)境下銀稅聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的設計與實現(xiàn), 計算機應用研究2002.8
3. 基于特征功能模塊的MD-MKS系統(tǒng)研究,農(nóng)業(yè)機械學報 2003.2
Personal Information:
Name: ********** Sex: Male
Date of Birth: Nov.23th, 1973 Native Place: Ningxia , P.R.China
Health: Good Marital Status: Single
Address: P.O.Box1152# Zhejiang University Hangzhou P.R.China 310027,
Tel: (0571) 8793 **** (H) 1358******** (MP)
E-mail:
Objective:
Hardware Engineer； Mechatronic Engineer；
Technical Support Specialist；
Education:
2000.9――2003.3 Zhejiang University Master in machine design
Research direction：microprocessor system design and intelligent control
1994.9――1998.7 China University of Mining and Technology Bachelor in inspectional technology and instruments
Work Experiences:
1998.8――2008.8 Taixi group company of Ningxia Machine design engineer
2000.9――present Mechanical design instate of zhejiang university
Engaged in the study of the microprocessor system design and intelligent control. A net lab system based on microprocessor has been exploited.
2002.7――2002.9 Zhejiang Communication Administration
In charge of compiling teaching material for training employee
Abilities:
Be accomplished in microprocessor of MCS51/96、PIC and have two years experiences of studying microprocessor system. Be familiar with PLC and DSP;
Be skilled enough in PROTEL to have circuit design;
Can program with assemble language、C51、C/C++ and VC. Know VHDL;
Be skilled in machine design and can used AUTOCAD to design the machine system;
Be accomplished in computer network and protocol of TCP/IP. Know theory of GSM、GPRS and CDMA;
Fluent in English (reading/writing/listening/speaking), and have studied Japanese for two years.
Publication list：
中圖分類號：TP391.9；TD672 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）33-0225-02
一、引言
三維游戲由于引擎技術在建模技術、物理引擎技術、復雜環(huán)境的高質(zhì)量實時渲染技術、動畫技術、人工智能技術、對象的行為控制技術等各方面不斷的完善和強大，已經(jīng)極大地引起了人們的關注和重視。游戲引擎不再僅用于游戲娛樂產(chǎn)業(yè)的開發(fā)，更多的滲透到了教育軟件開發(fā)、虛擬現(xiàn)實應用、動畫影視（特技）制作、軍事訓練、實時模擬等人類生活的各個領域。極大地改變了人們的生活方式和思維方式。
游戲引擎技術尤其物理引擎技術不斷的研究發(fā)展，讓我們意識到仿真虛擬機械動力的可能性。利用游戲引擎虛擬機械運動，將為開發(fā)教育游戲中的虛擬物理實驗、網(wǎng)上數(shù)字科技館、娛樂型游戲中的機械道具和多樣化游戲任務等具有重要的應用價值和研究意義。
傳統(tǒng)的機械動力仿真技術和虛擬現(xiàn)實技術雖然在一定程度上也能虛擬機械的運動，但是由于那些技術不可避免的弊端對機械動力仿真技術應用在其他領域形成了瓶頸。傳統(tǒng)的機械工業(yè)仿真技術缺乏交互性，設計復雜，表現(xiàn)單調(diào)。隨著多媒體技術、計算機動畫技術、虛擬現(xiàn)實技術、網(wǎng)絡技術等技術的滲入，以VRML（Virtual Reality Modeling Language虛擬現(xiàn)實造型語言）或Cult3D為代表的技術給機械仿真領域帶來了交互性，但是由于傳統(tǒng)的虛擬現(xiàn)實技術固有的特性，如運動行為的硬編碼、交互性差、畫面不流暢、系統(tǒng)實現(xiàn)復雜等，使得基于游戲引擎技術虛擬機械動力的技術具有很大的優(yōu)勢和更大的發(fā)展前景。
本論文研究的技術充分利用了游戲平臺的優(yōu)勢，它不僅具有傳統(tǒng)虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)所有的優(yōu)點，而且具有3D游戲般的交互性和逼真的動力學模擬。從開發(fā)角度而言，游戲引擎的實時渲染能力、快速的計算能力、組件化、可重用性以及面向?qū)ο蟮木幊谭绞降?，都使得應用游戲引擎成為一種非常便捷和有效的仿真技術手段。本文描述了利用游戲引擎模擬簡單的機械動力實例的核心技術。
二、機械動力仿真技術研究背景
概念設計是機械設計過程中的最初階段，主要目的是獲得產(chǎn)品的本質(zhì)形狀。[3]機械仿真技術的發(fā)展為機械工業(yè)概念設計注入了新的活力。計算機運算處理能力的提高為機械系統(tǒng)的仿真提供了更好的基礎。
我國機械系統(tǒng)傳統(tǒng)的計算機輔助工具多數(shù)是AutoCAD， Pro/E， Solid Works， Solid Edge， 3D MAX等2D和3D軟件，此類建模軟件含有大量的圖形文件，容量較大，不利于網(wǎng)上傳輸和遠程控制。同時這種方式建立的三維模型是靜態(tài)的，動畫是設計者事先設計好的一副副二維動畫，用戶只是被動的接受，而不能按照自己的意愿進行實時交互式仿真。
虛擬現(xiàn)實技術作為一種更為人性化的交互技術，近幾年來逐漸滲透到各個應用領域。虛擬現(xiàn)實技術的沉浸特征、交互特征和構想特征，剛好彌補了上述傳統(tǒng)方法的不足。因此，運用虛擬現(xiàn)實的方法實現(xiàn)機械設計系統(tǒng)成為必然。傳統(tǒng)的機械仿真都是代碼編寫控制的運動效果，沒有實現(xiàn)通過物體間力的作用而讓物體產(chǎn)生運動，所以不免比較生硬，不能具有可復用性和柔性。
綜上可知，機械工業(yè)虛擬仿真技術由于其復雜性、綜合性決定了開發(fā)的困難，因此勢必需要一些工具來輔助開發(fā)，游戲引擎由于其本身的特點，成為開發(fā)機械工業(yè)虛擬系統(tǒng)的有力工具。
三、游戲引擎技術
1.三維游戲引擎
一般而言，三維游戲引擎包括：引擎內(nèi)核、三維圖形引擎、物理引擎、人工智能系統(tǒng)、3D模型和圖像庫、網(wǎng)絡引擎、輸入系統(tǒng)。三維游戲引擎中各子系統(tǒng)關系可由（圖1）表示。
2.游戲引擎技術的優(yōu)勢
（1）利用游戲引擎可以簡化系統(tǒng)制作的復雜度，縮短開發(fā)時間，降低制作成本。
（2）游戲引擎中強大的物理引擎為該機械動力仿真系統(tǒng)提供了保障，這也是不同于其他虛擬現(xiàn)實技術的閃光點。
（3）該游戲引擎能快速嵌入到網(wǎng)頁中運行，因此，極大的活躍了網(wǎng)頁式三維虛擬現(xiàn)實技術，因為傳統(tǒng)的三維網(wǎng)頁虛擬技術在WEB中運行效果不是很好，運行緩慢，效果單調(diào)，交互性差，游戲引擎技術的支持在一定程度上可彌補這些不足。
（4）游戲引擎的最大特點是可以實時渲染，這樣使得開發(fā)者可以及時瀏覽和調(diào)整系統(tǒng)。Unity3D游戲引擎甚至可以支持在程序運行時改動場景中物體的屬性。這樣的實時性改變，使得開發(fā)者能迅速獲得最佳的設置效果值。
（5）基于游戲引擎技術開發(fā)的機械動力仿真系統(tǒng)，具有游戲般的交互能力，活躍了機械展示的表達方式。
（6）在游戲引擎平臺上的二次編程代碼被稱為“腳本”，大多數(shù)腳本語言都是面向?qū)ο蟮木幊烫攸c，具有封裝、多態(tài)、可復用性等特性。簡單易學，使虛擬系統(tǒng)設計者易于開發(fā)應用。
四、主要結論
3D游戲引擎技術最大的特點就是它把一個程序中可以重復利用的部分，以精巧的模塊組織起來，將其規(guī)格化、最佳化，以利于程序重用技術。利用引擎不僅可以開發(fā)出“景物真實、動作真實、感覺真實”的三維系統(tǒng)，更重要的是利用它我們可以節(jié)省大量的人員和資金，簡化系統(tǒng)制作的復雜度，縮短開發(fā)時間，降低制作成本，并且游戲引擎普遍具有的FPS（First Person Shooting第一人稱射擊游戲）特性，這一特點可以巧妙的應用于交互設計中。游戲引擎的實時渲染、動態(tài)編譯和可視化編輯功能有效解決了傳統(tǒng)的虛擬現(xiàn)實技術中存在的渲染耗費時間和硬件成本的問題。
3D游戲引擎最吸引人的是它的強大的PhysX物理引擎和真實的圖形渲染引擎。強大的功能會提升研究的成功性。從開發(fā)方面考慮，該引擎的腳本語言近似c#或javascript，使得開發(fā)輕車熟路，而且腳本是動態(tài)編譯的，運行速度和匯編接近，不會因為腳本的問題而影響系統(tǒng)的執(zhí)行效率。從方面考慮，該引擎支持跨平臺，而且用該引擎開發(fā)的作品可以通過網(wǎng)頁直接運行，是3D虛擬現(xiàn)實作品輕松實現(xiàn)網(wǎng)頁漫游的良好解決方案。
參考文獻
[1] 楊紅娟，周以齊，石柏成，陳成軍.機械系統(tǒng)虛擬現(xiàn)實建模方法的研究.中國圖像圖形學會.642～646.
[2] 劉強，劉春全.機械動力仿真軟件在抽油機運動學上的應用.裝備制造技術，2008年，第12期.49～51.
