導語：如何才能寫好一篇機械概念設計，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

【關鍵詞】綠色 機械設計 環(huán)保

在現(xiàn)今社會高速發(fā)展，我國現(xiàn)階段主要以工業(yè)為主，在工業(yè)發(fā)展中我們的環(huán)境也遭受了沉重的毀壞，為了可持續(xù)發(fā)展，一切會產生污染的企業(yè)我們都需要整治。在現(xiàn)代社會中，工業(yè)機械是社會發(fā)展的主要工具，然而事物都有兩面性，工業(yè)制造企業(yè)也是現(xiàn)今社會上產生污染的主要源頭。在這種矛盾下，我們既要保持社會經濟的發(fā)展，又要兼顧到我們所生存的環(huán)境，人們就這個問題提出了一個兩全其美之策，那就是實現(xiàn)綠色設計、綠色制造，這樣既滿足社會發(fā)展對工業(yè)機械的需要，又沒有對環(huán)境產生污染[1]。人們將綠色、環(huán)保的概念融入到機械設計中，即體現(xiàn)了設計者敢于創(chuàng)新的膽識，更體現(xiàn)了人們對自然、環(huán)境的重視，它的提出，是人類平衡經濟發(fā)展和環(huán)境保護的一大創(chuàng)舉，同時也迎合了可持續(xù)發(fā)展的偉大戰(zhàn)略[2]。

一、綠色機械設計的概念

綠色設計是人們對現(xiàn)代社會對設計的需求和對環(huán)境問題的關注二產生的一種新型的思想、技術。在綠色機械設計中人們既考慮到機械設計的必要條件，使其能滿足于社會發(fā)展的需要，同時將現(xiàn)在社會上比較關注的環(huán)境保護問題融入到機械設計中。綠色設計是一個綜合考慮環(huán)境和資源效率的現(xiàn)代化模式.它是可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要體現(xiàn)。綠色設計中我們主要要考慮到一下問題：減輕環(huán)境污染、減少原材料和自然資源使用量的總稱。根據(jù)社會調查的結果顯示，一個產品的設計決定了其性能和作用。在我們的綠色設計中，我們在保持機械設計必要的對質量，功能等方面的要求外還必須注入環(huán)保的理念。這就需要我們的設計者在最初的機械設計中要考慮到方方面面，不能再以以前的標準來衡量一個機械設計的好壞。設計者除了要考慮其再生產中的影響，還必須考慮在機械淘汰后的影響，這就需要設計者在設計初就應該考慮設計產品在報廢后不僅不會污染環(huán)境，而且能夠回收利用，循環(huán)使用，這樣就達到了我們可持續(xù)發(fā)展的要求。綠色設計是為了兼顧產品的需求和環(huán)境的要求，在對環(huán)境污染最小的前提下達到最大的需求量[3，4]。

二、綠色設計的關鍵因素

綠色設計為環(huán)境友好型技術，這要求了綠色設計者們必須在產品中融入有新意的、新鮮的、創(chuàng)新的思維。綠色設計的產品在退出使用之后，要盡量使其能回收利用，能自然降解或易于處理，最終目的是可以減少對環(huán)境的污染；盡可能的減少設計材料的種類，盡量不使用有害的材料，用最少的最環(huán)保的材料做出使用的設計。綠色設計技術的關鍵包括在材料的選擇中必須是綠色環(huán)保的、回收性要強、可拆卸性強及生命周期長等優(yōu)勢。一個機械產品的成功，從它的設計到生產廢棄、重復利用都要考慮它各個環(huán)節(jié)與環(huán)境之間的關系，對環(huán)境的影響。在綠色設計中，對產品的要求主要由以下幾個主要內容：綠色設計做出來的產品必須對環(huán)境的污染低，材料的可回收性強，廢棄材料的處理環(huán)保簡便。

三、綠色機械設計在社會中的應用

（一）綠色材料的選擇

機械設計中選擇材料是一個非常重要的環(huán)節(jié)，在選擇材料時應該既考慮到經濟實用性又能夠兼顧環(huán)境的保護，還應該考慮到材料的可持續(xù)使用性，這樣就符合了綠色設計的理念，也迎合了我國可持續(xù)發(fā)展張略的要求[5]。在當今社會中，剛開始人們?yōu)榱艘晃兜淖非笊鐣洕陌l(fā)展而沒有考慮在發(fā)展中對自然環(huán)境的破壞，所以在今后的一切工業(yè)發(fā)展中我們應該著重考慮我們生存的環(huán)境，所以在機械設計中注入綠色思想是意義重大的。在綠色設計中，要充分注意材料選擇和環(huán)保問題，機械設計應當首選一些低消耗、低成本、高效率、污染少的材料。在設計中重視綠色環(huán)保問題，不僅可以有效節(jié)約原材料和成本，減少不必要的能源消耗，而且，廣泛的創(chuàng)新空間可以有效地滿足機械設計中的材料的選擇和應用的環(huán)保問題[6]。

（二）綠色機械設計在現(xiàn)今社會中的應用

國家和企業(yè)對綠色機械設計的概念越來越清晰，他們認識到其重要性，也看到了其中的好處。如在礦上的設計上，礦山機械的綠色設計[7]。在石油機械設計上也應用了綠色的理念。石油機械的綠色設計既保護了環(huán)境又達到了生產的需求[8，9]。

綠色的機械設計理念不僅在上述的幾個方面應用到了，在各行各業(yè)都有應用，我相信在今后的日子里，各位機械設計師的腦海中，環(huán)保、綠色等詞語在他們設計作品時會時刻浮現(xiàn)出來。人們正在探索其中[10]，這將是以后社會發(fā)展的趨勢和必要形式。

四、結語

當今社會，人們在經濟上獲得一定滿足之后，對自己生存環(huán)境越來越關注，特別是人們居住地環(huán)保問題?，F(xiàn)在環(huán)保已成為世界的主題。能在當今的機械設計中加入環(huán)境保護的理念，重視綠色制造技術的應用，將會對社會做出巨大的貢獻。我國的綠色制造還需要加大投入，加強人們的環(huán)保意識只有這樣才能更大的推動綠色設計的發(fā)展。

參考文獻：

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[2] 盧雪紅.人性化的綠色環(huán)保機械設計探討[J].河北農機，2012，4： 039.

[3] 梅志敏，李云云，盧偉，等.綠色選材在機械設計中的運用研究[J].機械制造，2012，50（7）：40-41.

[4] 張紅巖，郭志源.環(huán)保意識在產品設計選材中的體現(xiàn)與應用[J].機械研究與應用，2002，15（2）：74-77.

[5] 劉洋君.機械設計中的材料的選擇和應用[J].湖南農機，2012，39（9）.

[6] 黃海鴻，劉光復，劉志峰，等.綠色設計中的材料選擇多目標決[J].機械工程學報，2006，42（8）：131-136.

[7] 王皓，胡宇.以綠色環(huán)保為理念的礦山機械設計研究[J].世界家苑，2012（6）.

[8] 謝高明，王元敏.綠色理念在石油機械設計中的應用[J].科技創(chuàng)業(yè)月刊，2010（1）：106-107.

篇2

針對目前自卸車驅動橋殼概念設計過程模型繼承特性明顯，參數(shù)不確定程度較高的問題，提出在自卸車驅動橋殼概念方案設計過程運用空間縮小理論與區(qū)間傳播定理，將橋殼模型主要參數(shù)變化范圍進一步縮小，最終找到滿足性能需求的主要參數(shù)的求解范圍，并通過有限元方法對自卸車驅動橋殼概念設計模型進行應力、變形和壽命驗證。研究結果表明，通過空間縮小理論與區(qū)間傳播定理，概念設計的自卸車驅動橋殼模型主要參數(shù)變化區(qū)間得到明顯縮小，消除初始設計空間的不確定信息，并采用有限元方法對優(yōu)化結果的合理性進行驗證。

關鍵詞

驅動橋殼；空間縮小法；自卸車；概念設計

自卸車驅動橋殼作為承接負載和路面激勵的關鍵部件，其性能好壞直接影響車輛行駛安全性。目前對于自卸車驅動橋殼產品開發(fā)多使用兩種形式，第一種為逆向測繪，即將同行業(yè)廠家橋殼進行逆向設計，從而進行工程化;第二種為正向設計，即依據(jù)主機廠要求進行橋殼設計。但是對于正向設計中的概念設計往往是各大設計單位最為困難的環(huán)節(jié)，基本都是通過經驗進行參數(shù)確定，技術規(guī)范性較差，目前國內相關技術仍處于起步階段。國內對驅動橋殼進行了廣泛的研究，鄧先智［1］、米承繼［2］分別以輪式挖掘機和礦用自卸車驅動橋殼為研究對象對其疲勞失效與壽命預測模型進行研究;楊彥超［3］、史永偉［4］、唐應時［5］分別對不同類型橋殼進行結構優(yōu)化和改進;齊東東［6］、朱崢濤［7］分別通過有限元方法對驅動橋殼模型進行靜動力學分析;李啟元［8］則從虛擬樣機角度對汽車驅動橋橋殼CAD/CAE系統(tǒng)的建立進行研究。

綜合以上研究成果，本文中我們主要針對自卸車驅動橋殼設計過程中出現(xiàn)的橋殼繼承特性明顯，參數(shù)不確定程度較高等問題進行研究，具體的不確定程度較高參數(shù)為驅動車輪輪距、板簧座中心間距離、橋殼危險截面外徑與內徑，以上這些參數(shù)對后續(xù)橋殼承載能力及安全性具有重要影響，通過使用空間縮小理論與區(qū)間傳播定理，對概念設計中自卸車驅動橋殼主要參數(shù)的求解范圍進行確定，并通過有限元方法對模型進行驗證。本文中我們所提出的方法對于降低企業(yè)針對橋殼概念設計工作量具有重要意義，具有較高的工程運用價值。

1自卸車驅動橋殼概念設計

1．1驅動橋殼概念設計理論構建為方便后續(xù)自卸車驅動橋殼進行概念設計，這里定義需求函數(shù)與偏好函數(shù)。需求函數(shù)μPj(Pj)具體表征用戶對性能變量Pj的直接偏好，這里的用戶偏好主要是依據(jù)橋殼對應配套的主機廠提供的數(shù)據(jù)及性能指標確定，比如額定載荷、安全系數(shù)、每米變形量等。為了縮小設計空間，首先分解設計變量，將分解后的區(qū)間采用正交數(shù)組組合的方法設計子空間，然后通過空間映射方法從設計空間得到可能的性能空間，當可能的性能分布與需求的性能分布存在公共區(qū)域時，通過圖2中的曲線進行DPI計算，選取DPI最大值的實驗組合作為選定可行設計方案，DPI計算等式。

1．2近似模型構造及可能性性能變量計算根據(jù)正交實驗設計策略進行實驗設計，采用二階響應面模型構造近似模型，并結合車橋廠與主機廠協(xié)商結果，目前將驅動車輪輪距、板簧座中心間距離、橋殼危險截面，這里的危險截面是通過結構分析確定的，外徑與內徑作為主要的設計變量。根據(jù)圖2結合式(9)計算得到圖3所示性能變量y的可能性分布圖。對圖3進行分析可以得到，可能的性能分布與需求的性能分布區(qū)間雖然存在公共區(qū)域，但是在需求的性能分布區(qū)間外仍存在可能的性能分布，這里為提高驅動橋殼概念設計精確度，必須消除和縮小設計空間，而驅動橋殼概念設計主要的內容就是在工程設計的前期對驅動橋殼結構的關鍵尺寸進行初步確定，目前只考慮了驅動車輪輪距、板簧座中心間距離、橋殼危險截面外徑與內徑4個參數(shù)，簡化后續(xù)工程設計工作量，在概念設計階段主要考慮的問題就是如何有效地縮小設計的變量區(qū)間并對設計結果進行驗證。這里將設計變量區(qū)間分為相等的兩段，進行表1所示正交數(shù)組實驗，表中“1”代表對應變量對等分為兩段的前半段區(qū)間，表中“2”代表對應變量對等分為兩段的后半段區(qū)間，最終計算得到圖4、圖5所示實驗1～實驗8的性能分布圖。對圖4、圖5分析得到實驗1、4、6、8可能的性能分布與需求的性能分布不存在公共區(qū)域，對應DPI=0;而通過DPI計算，實驗7的DPI=0．319為各實驗DPI最大值，最終選用實驗7為子空間組合，最終得到表2所示縮小的設計空間組合，對應為x1=(2150，2300)、x2=(1850，2200)、x3=(130，150)、x4=(90，115)，求解得到變量參數(shù)的變化范圍明顯小于初始變化區(qū)間，基本消除了初始設計空間的不確定信息。

2設計空間縮小最優(yōu)方案有限元驗證

針對表2所示空間縮小后最優(yōu)設計組合方案進行有限元驗證，驗證指標主要包括橋殼整體應力最大值、橋殼整體變形最大值及橋殼安全系數(shù)值。由于表2中只是給出驅動橋殼概念設計方案的參數(shù)區(qū)間值，這里進行有限元驗證時選取參數(shù)區(qū)間內極限參數(shù)對應的橋殼模型作為分析對象，對應選擇的依據(jù)為輪距最大;板簧座中心間距離最小;橋殼危險截面外徑最小;橋殼危險截面內徑最大，對應模型參數(shù)為驅動橋輪距2300mm，板簧座中心間距離1850mm，橋殼危險截面外徑150mm，橋殼危險截面內徑140mm。自卸車驅動橋殼材料使用QT600，對應彈性模量與泊松比分別為1．69×1011Pa、0．286，此外，對應橋殼邊界條件施加示意圖詳見圖6。首先對自卸車驅動橋殼進行應力與變形分析，圖7為自卸車驅動橋殼空間縮小最優(yōu)方案對應模型應力分布圖。由圖7可知，優(yōu)化設計的橋殼應力值最大為323．75MPa，小于材料屈服應力極限370MPa，橋殼材料滿足材料使用要求。圖8為自卸車驅動橋殼空間縮小最優(yōu)方案對應模型變形圖。分析圖8可以得到，自卸車驅動橋殼空間縮小最優(yōu)方案最大變形量為1．7577mm，小于本型橋殼2．5mm變形量標準值，滿足使用要求。其次對自卸車驅動橋殼空間縮小最優(yōu)方案安全系數(shù)進行分析，具體如圖9所示。圖9為橋殼目標循環(huán)次數(shù)為1×109，受力及邊界條件與應力應變計算一致時對應的自卸車驅動橋殼安全系數(shù)分布圖。由圖9可知，優(yōu)化設計的橋殼最小安全系數(shù)為1．86，也滿足最小安全系數(shù)1．5的設計要求值。

3總結

由于傳統(tǒng)自卸車驅動橋殼在進行設計時存在結構特征繼承性明顯、參數(shù)不確定程度較高的問題，而具體參數(shù)為驅動車輪輪距、板簧座中心間距離、橋殼危險截面外徑與內徑，本文中我們通過空間縮小理論與區(qū)間傳播定理，將驅動橋殼模型主要參數(shù)初始變化范圍進行優(yōu)化，最后對空間縮小后的設計模型通過有限元方法進行驗證。研究表明，通過空間縮小理論與區(qū)間傳播定理的使用，自卸車驅動橋殼概念設計模型主要參數(shù)變化區(qū)間得到了明顯縮小，成功消除初始設計空間的不確定信息，且優(yōu)化設計后的模型應力、變形及安全系數(shù)均滿足要求，大大提高了設計效率，縮短了從設計到產業(yè)化的周期。

參考文獻

［1］鄧先智．輪式裝載機驅動橋殼疲勞失效預測模型研究［J］．機械傳動，2014，38(7):145－148．

［2］米承繼，谷正氣，伍文廣，等．隨機載荷下礦用自卸車后橋殼疲勞壽命分析［J］．機械工程學報，2012，48(12):103－109．

［3］楊彥超，王鐵，張瑞亮．基于變截面的驅動橋殼結構優(yōu)化［J］．機械傳動，2013，37(10):94－97．

［4］史永偉，李劍敏，項生田，等．輪式裝載機濕式驅動橋殼有限元分析及結構改進［J］．浙江理工大學學報，2010，27(3):431－435．

［5］唐應時，李立斌，何友朗，等．基于動力學仿真的后橋殼改進設計計算［J］．湖南大學學報:自然科學版，2006，33(4):42－45．

［6］齊東東，孫桓五，齊麗麗，等．基于ANSYS的載重貨車驅動橋殼的結構強度與模態(tài)分析［J］．機械傳動，2012，36(8):105－107．

［7］朱崢濤，丁成輝，吳浪，等．江鈴汽車驅動橋橋殼有限元分析［J］．汽車工程，2007，29(10):896－899．

篇3

(1)數(shù)碼攝像機Digital Video

數(shù)碼攝像機就是DV，DV是DigitalVideo的縮寫，譯成中文就是“數(shù)字視頻”的意思，它是由索尼(SONY)、松下(PANA-SONIC)、勝利(JVC)、夏普(SHARP)、東芝(TOSHlBA)和佳能(CANON)等多家著名家電公司聯(lián)合制定的一種數(shù)碼視頻格式。

(2)數(shù)碼攝像機的工作原理

數(shù)碼攝像機進行工作的基本原理簡單地說就是光－電－數(shù)字信號的轉變與傳輸。即通過感光元件將光信號轉變成電流，再將模擬電信號轉變成數(shù)字信號，由專門的芯片進行處理和過濾后得到的信息還原出來就是我們看到的動態(tài)畫面了。

目前的感光元件主要有兩種：一種是廣泛使用的CCD(電荷藕合)元件；另一種是CMOS(互補金屬氧化物導體)器件。

(3)分類

①按用途分類

廣播級機型：這類機型主要應用于廣播電視領域，圖像質量高，性能全面，但價格較高，體積也比較大。它們的清晰度最高，信噪比最大，圖像質量最好。當然幾十萬元的價格也不是一般人能接受得了的。

專業(yè)級機型：這類機型一般應用在廣播電視以外的專業(yè)電視領域，如電化教育等，圖像質量低于廣播用攝像機，價格一般在數(shù)萬致十幾萬元之間。

消費級機型：這類機型主要適合家庭使用，應用在圖像質量要求不高的非業(yè)務場合，價格一般在數(shù)千元至萬元級。

②按存儲介質分類

磁帶式：指以Mini DV為紀錄介質的數(shù)碼攝像機。通過1／4英寸的金屬蒸鍍帶來記錄高質量的數(shù)字視頻信號。

光盤式：DV的存儲介質采用DVD-R、DVR+R或是DVD-RW、DVD+RW光盤來存儲動態(tài)視頻圖像。這樣可直接通過DVD播放器即刻播放，省去了后期編輯的麻煩。

硬盤式：指的是采用硬盤作為存儲介質的數(shù)碼攝像機。2005年由JVC率先推出的，用微硬盤作為存儲介質。微硬盤體積和CF卡一樣，和DVD光盤相比體積更小，使用時間上也是眾多存儲介質中最可觀的，但是硬盤式DV還存在某些不足：如防震性能差等等。

存儲卡式：指的是采用存儲卡(如SD卡)作為存儲介質的DV。存儲卡DV的體積更小，使用更加方便，價格也比較便宜。

電腦非線性編輯是相對于傳統(tǒng)上以時間順序進行的線性編輯而言。非線性編輯借助計算機來進行數(shù)字化制作，幾乎所有的工作都在計算機里完成，不再需要那么多的外部設備，對素材的調用也是瞬間實現(xiàn)，不用反反復復在磁帶上尋找，突破單一的時間順序編輯限制，可以按各種順序排列，具有快捷簡便、隨機的特性。

非線性編輯系統(tǒng)的出現(xiàn)與發(fā)展，一方面使影視制作的技術含量在增加，另一方面也使影視制作更為簡便。就目前的計算機配置來講，一臺家用電腦加裝IEEEl394卡，再配合如“會聲會影”等軟件就可以構成一個非線性編輯系統(tǒng)。由此，每個人都可以將DV視頻編織成一部數(shù)字電影作品。

任何非線性編輯的工作流程，都可以簡單地分為如下5個步驟：

①素材采集與輸入：采集就是利用電腦軟件將視頻、音頻信號轉換成數(shù)字信號存儲到計算機中，成為可以處理的素材。

②素材編輯：素材編輯就是設置素材的入點與出點，以選擇最合適的部分，然后按時間順序組接不同素材的過程。

③特技處理：對于視頻素材，特技處理包括轉場、特效、合成疊加；對于音頻素材，特技處理包括轉場、特效。令人震撼的視頻效果，就是在這一過程中產生的

④字幕制作：字幕是節(jié)目中非常重要的部分，它包括文字和圖形兩個方面。字幕即可以自己設計，也可以調用大量的模板。

⑤輸出與生成：節(jié)目編輯完成后，就可以輸出回錄到錄像帶上；也可以生成視頻文件，到網上、刻錄VCD和DVD等等。

3　高清視頻

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【關鍵詞】企業(yè)；技術改造；經濟分析

機電的一體化系統(tǒng)并未形成具體的標準和統(tǒng)一的定義，從機械的角度上認為機電一體化系統(tǒng)的本質特征就是機械，是在機械的系統(tǒng)的主功能和相應的信息以及控制功能的實現(xiàn)上引進了相應的電子技術，使相應的機電系統(tǒng)實現(xiàn)與軟件的有機結合，是一種特殊的機械系統(tǒng)。從機電系統(tǒng)的設計功能上考慮，完成了機械類、運動和信息等多任務的機械和相應部件聯(lián)系起來，形成了機電系統(tǒng)的一體化模式以及形成了完整的機電系統(tǒng)，強調各種技術和功能的協(xié)調和良好結合，從而形成相應的機電的自動化系統(tǒng)。

一、機電系統(tǒng)的概念設計中的信息一體化

隨著經濟的發(fā)展和相應的技術革命，各學科的基礎理論由于研究基礎的發(fā)展和技術的相互滲透實現(xiàn)了產品設計的不斷發(fā)展和完善，相應的機械設計逐步走向自動化和智能化的發(fā)展趨勢從而實現(xiàn)機械設計指導的自動化和科學化、知識化。通過相應的計算公式和模型設計和比對實現(xiàn)了最優(yōu)化的方案設計模式，機械概念設計的發(fā)展也逐步向現(xiàn)代化的設計模式靠近。通過計算設計的分析和綜合，實現(xiàn)了更大范圍內的機電系統(tǒng)的信息流動和管理控制，從而使相應的信息流更好地為機電系統(tǒng)的一體化設計服務。計算機與機電系統(tǒng)設計的相結合實現(xiàn)了信息載體的轉換，通過更為新穎和快捷的設計方式和信息交流實現(xiàn)了信息的極大交流，從而使相應的機電系統(tǒng)設計方案的設計和選擇達到最優(yōu)狀態(tài)。

二、機電系統(tǒng)概念設計中的功能結構一體化

功能結構的設計是機電系統(tǒng)設計的重點和關鍵，一般說來機電系統(tǒng)的功能結構設計分為功能設計和功能映射兩個模塊，然而這樣分塊的設計模式使機電系統(tǒng)的設計過程建立在抽象的概念基礎之上，難以實現(xiàn)形象化和具體化的特點，設計過程中易出現(xiàn)信息的模糊和殘缺，致使這樣的設計模式難以形成形象而直觀的感受，并從相應的機械制造的理論層面進行推理控制，這樣的設計方式不利于機電系統(tǒng)概念設計的一體化模式的形成和協(xié)調。在相應的機電系統(tǒng)概念設計過程中應在建立了信息交流模式的基礎之上增強概念系統(tǒng)設計的可行性和可操作性。在建立相應的信息交流模式基礎之上實現(xiàn)機電系統(tǒng)的一體化優(yōu)化設計。

三、機電系統(tǒng)概念設計的機電技術一體化

傳統(tǒng)的機電系統(tǒng)的概念設計將機械與電子技術結合起來，從而通過機械、電子技術的系統(tǒng)結合實現(xiàn)相應的機械系統(tǒng)的功能特點，同時改變了人工的操作和判斷，形成機電系統(tǒng)的自動化模式，并通過相應的程序協(xié)調機電系統(tǒng)的任務模式。然而傳統(tǒng)的機電系統(tǒng)的設計難以滿足現(xiàn)代機電系統(tǒng)設計的創(chuàng)新性要求，從而要實現(xiàn)一體化和自動化、智能化的發(fā)展模式。實現(xiàn)機械系統(tǒng)和電子技術的良好結合，從整體的系統(tǒng)功能上進行協(xié)調，從而實現(xiàn)機械技術和電子技術的協(xié)調組合，共同構成機電系統(tǒng)的功能結構。

四、機電系統(tǒng)概念設計的人機交互系統(tǒng)一體化

機電系統(tǒng)的一體化和信息化設計的最終目的是形成人機一體化的交互模式，形成智能化和科學化的機電系統(tǒng)的設計方式，隨著計算機技術和相應技術的發(fā)展和創(chuàng)新，機械設計和應用的智能化模式逐步成為機械設計和應用的發(fā)展模式，人機交互系統(tǒng)的設計實際上實現(xiàn)了更為方便快捷的系統(tǒng)操作和應用模式，同時也提高了相應的生產的效率，提高了設計的科學化程度。在機電系統(tǒng)概念設計過程中，應以人為本建立機電系統(tǒng)的協(xié)同發(fā)展決策，從而使相應的機電系統(tǒng)充分使用于相應的設計人員。

參考文獻

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關鍵詞：機電系統(tǒng) 概念設計 應用特點

中圖分類號：TH-39 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）04（c）-0041-01

機械電子學自從20世紀70年代誕生至今，歷經了差不多40個年頭，在科學水平的不斷發(fā)展的同時，人們對于機電產品的需求也隨之逐漸增加。在需要企業(yè)具有快速創(chuàng)新研發(fā)新產品能力的時代大環(huán)境下，概念設計技術的應用越來越普遍，不但在汽車等高檔奢侈品上得以應用，在機電系統(tǒng)上的概念設計也越來越受到大家的青睞。因此，不僅要清醒地認識到機電系統(tǒng)概念設計技術研究的背景，還要深刻理解機電系統(tǒng)和概念設計技術的具體內容，同時，對機電系統(tǒng)概念設計技術的應用特點進行一定的探析。

1 機電系統(tǒng)概念設計技術與應用的研究背景

就機電系統(tǒng)概念設計技術與應用的研究背景而言，包括技術支持和機電產品需求兩個方面。具體來說，一方面，鑒于機械電子技術、傳感技術，以及計算機信息技術的持續(xù)發(fā)展，為機電系統(tǒng)的探索和應用提供了技術方面的大力支持。另外，人們對機電產品的需求和種類日益增多，然而，整個社會對機電產品的實際需求的變化速度無法與其產品的設計速度相適應。因此，機電系統(tǒng)的設計是機電產品的研發(fā)進程中的重要環(huán)節(jié)之一，而機電系統(tǒng)的概念設計更加是極具創(chuàng)造性的重要階段之一。另一方面，由于當今世界，科學技術日新月異，新產品更新?lián)Q代的速度明顯加快，現(xiàn)代市場的產品競爭日趨激烈，對于機電系統(tǒng)的設計的要求將更加嚴格，對于機電系統(tǒng)的設計師而言，除了以往常用的適應性設計及變形設計，機電系統(tǒng)的創(chuàng)新性設計的任務已經迫在眉睫。面對嚴峻的挑戰(zhàn)，應當明白機電系統(tǒng)產品創(chuàng)新的關鍵所在，清晰地認識到機電系統(tǒng)概念設計技術的重要性。

2 機電系統(tǒng)以及概念設計的內涵

2.1 機電系統(tǒng)的內涵

機電系統(tǒng)，也是機電一體化系統(tǒng)，它一般是指幾厘米以下，甚至更加小尺寸的小型裝置，主要由傳感順、執(zhí)行器，以及微能源等組成，實際上是一個相對獨立的智能系統(tǒng)，在電子和機械等各個領域有著非常廣泛的應用。對于機電系統(tǒng)的具體內涵，其實有很多不同版本的理解，有的認為，機電系統(tǒng)是一種將機械設備、電子裝置和各種軟件等有機結合而組成的應用系統(tǒng)；有的認為，機電系統(tǒng)是一種主要由計算機信息網絡協(xié)調并控制的，以此來實現(xiàn)機械力、運動和能量流等多動力學任務，同時，將機械和機電的各個部件相聯(lián)系的系統(tǒng)；有的認為，機電系統(tǒng)是一種將多種不同技術，比如，機械電工、電子光學等組合而成的系統(tǒng)。而在我國普遍將機電系統(tǒng)定義為是機電一體化技術（包括精密機械技術、伺服傳動技術、傳感檢測技術、信息處理技術、自動控制技術，以及系統(tǒng)總體技術）與機電一體化產品的合稱。

2.2 概念設計的內涵

眾所周知，產品設計是一項非常復雜的工作，就其具體的過程而言，雖然國際上有諸多論述，眾說紛紜，但是無論是哪一種說法，得出的總結就是產品設計涉及到兩個重要的設計階段，也就是概念設計與詳細設計。而概念設計的內涵主要包括這樣幾個方面：首先，功能創(chuàng)新；其次，功能分析和功能結構圖設計；再者，工作原理解的搜索和確定；最后，功能載體方案構思和決策。因此，概念設計在產品設計的整個過程中占據(jù)著重要地位，發(fā)揮著不可替代的作用，如果概念設計做好了，產品設計的整體水平才能達到一定的高度。此外，機電系統(tǒng)的概念設計運用到多個學科范疇的知識，其體現(xiàn)了設計的高度藝術性、創(chuàng)新性，以及綜合性。

3 機電系統(tǒng)概念設計技術的應用特點

3.1 創(chuàng)新性

我國一直致力于建設創(chuàng)新型國家，培養(yǎng)創(chuàng)新型高新技術人才，對于“創(chuàng)新”一詞的高度重視是當今社會的必然要求，而對于機電系統(tǒng)概念設計技術而言，創(chuàng)新性更是機電系統(tǒng)概念設計技術的精髓和靈魂，如果要適應時展的要求，滿足用戶對機電產品的日益增長的要求，就要很好地體現(xiàn)機電系統(tǒng)概念設計技術的創(chuàng)新性特點，只有不斷地對機電系統(tǒng)進行創(chuàng)新的概念設計，才能夠打造出能夠讓機電產品的用戶感到滿意并且適用的新產品。因為機電系統(tǒng)本身就是一個相對比較繁雜的綜合性系統(tǒng)，所以，機電系統(tǒng)概念設計技術上所體現(xiàn)出來的創(chuàng)新可以是不同層面的，比如，機電系統(tǒng)的結構的完善和更換等等。無論是哪個方面的創(chuàng)新，都直接對機電系統(tǒng)的整體的創(chuàng)新有很大的影響。因此，機電系統(tǒng)概念設計技術的創(chuàng)新性特點是不可忽視的。

3.2 多樣性

除了創(chuàng)新性的特點以外，機電系統(tǒng)概念設計的另一個比較重要的特點就是它所體現(xiàn)出來的多樣性。無論是機電系統(tǒng)概念設計的手段的多種多樣，還是機電系統(tǒng)概念設計的設計方案的豐富多樣，都在一定程度上反映了機電系統(tǒng)概念設計在市場需求、工作原理，以及產品形態(tài)等多個方面的多樣化。不但布局不同會體現(xiàn)多樣化，而且設計思路不同也會加強多樣化的顯現(xiàn)。

4 結語

總而言之，從長遠的角度來看，機電系統(tǒng)的快速發(fā)展和更新?lián)Q代都離不開概念設計技術的應用。就目前的情形而言，機電系統(tǒng)概念設計技術的使用早就已經在世界范疇內得到了大家的普遍認可和推崇，作為產品設計的重要環(huán)節(jié)，概念設計是整個產品設計的過程中最不可或缺的一個階段。在某種程度來說，概念設計階段在產品的生命周期里發(fā)揮著決定性的作用，產品特征多半通過概念設計階段的內容來決定，同時，概念設計也是市場及企業(yè)間的角逐競爭的關鍵因素。上述內容通過對機電系統(tǒng)概念設計技術與應用的研究背景的分析，在深入理解相關概念的基礎上，對其應用特點等進行探析對該領域的發(fā)展具有一定的參考價值。

參考文獻

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[2] 霍志璞，黃克正，艾興.機電系統(tǒng)概念設計自動化中的一體化理論探討[J].機電一體化，2005（3）.

[3] 鄒光明.機械產品概念設計建模及求解策略的研究[D].武漢：華中科技大學，2005.

[4] 張建明，魏小鵬，張德珍.產品概念設計的研究現(xiàn)狀及發(fā)展方向[J].計算機集成制造系統(tǒng)-CIMS，2003，9（8）：613-620.

[5] 馬峻.創(chuàng)新設計的協(xié)同與決策技術[M].北京：科學出版社，2008.

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《機械效率》是蘇科版物理教材第十一章第五節(jié)的內容，是繼功、功率之后另一個非常重要的物理概念.教材在之前已經安排了有關于各種簡單機械和功的內容學習，《機械效率》是在此基礎上的進一步延伸，也可以說是對這些內容的綜合分析和實際應用，體現(xiàn)了物理知識最終要服務于生產和生活的理念.

教學目標

1.通過生活中的實例，知道有用功、總功、額外功及它們之間的關系，并會辨析使用機械時的有用功、額外功和總功.

2.理解機械效率的概念.知道機械效率的計算公式，會計算動滑輪的機械效率.

3.知道機械效率的物理意義，知道實際的機械效率不可能是100%.

4.知道提高機械效率的實際意義和方法，有合理改進機械、提高效率的意識.

教學重難點1.教學重點：

（1）知道有用功、總功、額外功及它們之間的關系，能分析生活實例中的三種功.

（2）理解機械效率的概念.知道機械效率的計算公式，會計算動滑輪的機械效率.

2.教學難點：機械效率的物理意義及提高機械效率的實際意義和方法.

【學情分析】

學生在本節(jié)前學習了滑輪、杠桿、斜面等一些簡單機械，知道這些機械使用過程中的特點，為本節(jié)內容的學習做好了鋪墊.學生還學習了功的概念，會分析力做功，知道機械功的概念和計算方法，也了解了功的原理，這些都為學習機械效率奠定了知識基礎.

另一方面，雖然工作、生活、學習中“效率”一詞經常被提及，但學生對效率概念的理解是模糊的，非理性的.而且由于機械效率概念涉及到“總功”、“有用功”、“額外功”等概念，而功的概念本身又比較抽象，因而要區(qū)分并理解這些概念，對初中生來說，有一定的難度.要能輕松自如地解決有關機械效率的問題，關鍵是真正弄清有關概念，并能正確地加以區(qū)分，所以本教學設計以及實際教學中在有用功、額外功、總功的概念理解上花的時間比較多.

【教學過程】

1 問題情境

情境1：小明家新買了一套二樓的房子，裝修的時候工人要把沙子運到樓上.今天我們在教室里模擬一下，有兩堆同樣重的沙子，分別裝在一個輕質塑料桶和一個較重的鐵桶里.有哪位同學愿意上來嘗試把這兩桶沙子提到桌面上嗎？

學生上來搬運沙子.

師：能談談你兩次搬沙子的感受嗎？

生1：鐵桶很重、很費勁.

（此處設計意圖為創(chuàng)設情境，從生活中的實際問題引入課題，激發(fā)學生學習動機，同時活躍了課堂氣氛.）

問題1：在搬沙子的過程中，該同學前后兩次對沙子做的功和實際做的功一樣多嗎？為什么？

生2：對沙子做的功一樣多，因為沙子重和被提升高度都相同.實際做的功不一樣多，因為還要對桶做功.

情境2：PPT展示圖片：同學背書包上樓

師：同學背書包上樓的過程中實際做的功和對書包做的功一樣多嗎？

生3：不一樣.同學還要克服自身重力做功.

（通過搬沙子和背書包上樓兩個情景，分析搬運過程中所做的功，學生感受到實際做的功和對物體做的功不一樣多，進而引入有用功、額外功、總功的概念）

2 建構教學

2.1 有用功、額外功、總功

師：剛才的兩個實例中我們的目的分別是把沙子和書包搬到高處，因此對沙子、書包做的功就叫做有用功.但在提沙子的同時，我們還不得不對桶或者人做功，但這個功又不是我們需要的，我們就把對桶做的功叫做額外功.而我們實際做的功就叫做總功.（板書：一、有用功（W有用）、額外功（W額）、總功（W總））那么總功與有用功、額外功之間有什么關系？

生4：W總=W有用+W額

問題2：生活中有很多需要把物體搬運到高處的情景，請大家分析一下，有用功和額外功分別是對誰做的功？總功是哪個力做的功？為什么？

情境3：物理老師用器材籃把實驗器材提上樓.

情境4：校園里，工人使用定滑輪把池塘底的淤泥提到岸上.

情境5：建筑工地上，工人使用動滑輪提升沙子到某一高度.

生5：老師提實驗器材上樓時，對實驗器材做的功是有用功，對器材籃和自己做的功是額外功.

生6：工人使用定滑輪把池塘底的淤泥提到岸上時，對淤泥做的功是有用功，對推車和克服摩擦做的功是額外功.拉力做的功是總功.

生7：工人使用動滑輪提升沙子到某一高度時，對沙子做的功是有用功，對動滑輪、口袋和克服摩擦做的功是額外功.拉力做功是總功.

（此處再提供三個學生能看到的、貼近生活的真實情境，通過分析這些具體實例，明確使用定滑輪、動滑輪等機械提升物體時所做的有用功、額外功及總功分別是什么）

問題3：如果我們使用動滑輪把重為G的物體提高h高度，作用在繩子自由端的拉力為F，繩端移動的距離為s，請問有用功和總功分別怎么表示？

生8：W有用=Gh W總=Fs

（此處讓學生用公式表示有用功、總功，使學生的認識從定性逐漸過渡到定量，更加深入，為下面的學習做好鋪墊）

情境6：有兩種動滑輪，一個很大很重，一個較小較輕.如果使用它們分別提升1N的鉤碼升高相同的高度，你選擇哪一個？可以上來試試.

（此處再次創(chuàng)設情境，用兩輕重對比鮮明的動滑輪提升相同的重物給學生選擇，強烈的對比給學生視覺上的沖擊，激發(fā)學生的興趣和好奇心.）

師：從有用功、額外功和總功的角度來說，你為什么選擇這個輕的？

生9：因為提升相同的重物到相同的高度，有用功是一樣的.但提升輕的物體所做的額外功較少，總功較少.

師：謝謝你.你剛才體驗過了，但其他同學沒有體驗到，怎樣向大家證實你的感覺是否可靠的？

生9：可以做實驗測出有用功和總功，然后進行比較.

（學生通過體驗選擇了輕的物體，再引導到用實證測量的方式分別測出有用功、總功進行比較）

問題4：要測出有用功和總功需要測哪些物理量呢？用什么測量工具？

次數(shù)鉤碼重G/N鉤碼上升高度h/m拉力F/NF移動的距離s/m有用功W有用/J總功W總/J

11

21

生10：要測物重G和物體上升的高度h，拉力F和繩端移動的距離s；需要的測量工具有：彈簧測力計、刻度尺.

師：老師已經在直尺上每隔10cm做了標記，繩子的自由端和物體的上端也做了標記.請大家注意觀察彈簧測力計的示數(shù)，同時記下h和s（老師演示、分別測量兩個滑輪提升物體時的 W有用、W總，學生觀察、記錄數(shù)據(jù)，共同完成表格）

師：現(xiàn)在我們有了實驗數(shù)據(jù)，一起來分析數(shù)據(jù)看看剛才那位同學的感覺是否可靠？

（學生計算后發(fā)現(xiàn)確實有用功相同，輕的總功更少.也就是有用功占總功的比值越大的越好.至此，機械效率的概念已經呼之欲出了）

師：有用功相同時，總功越小的滑輪越好.也就是有用功占總功的比值越大的越好.那么，在物理學中，我們就用機械效率這個指標來反映出機械這種做功性能的好壞.

2.2 機械效率

師：在物理學中，把有用功與總功的比值定義為機械效率.（板書：二、機械效率1.定義：有用功和總功的比值；2.公式： η=W有W總×100%）

問題5：機械效率有單位嗎？某機械工作時的機械效率為80%的物理意義是什么？

生11：機械效率沒有單位，因為有用功和總功的單位都是J，可以約掉.

生12：表示該機械工作時，有用功占總功的80%.（板書：3.物理意義）

師：請你算一算，剛才兩個動滑輪提升鉤碼時的機械效率.（板書：第一次實驗效率的計算過程）現(xiàn)在我們回過頭來看看剛才的選擇，其實就是選了一個什么樣的機械？

生13：選了機械效率高的.

2.3 提高機械效率的方法

師：看來我們生活中的很多選擇背后都是有著它的科學依據(jù)的.有用功相同時，額外功越少，或者總功越少的機械效率就越高.大家有沒有發(fā)現(xiàn)一種提高機械效率的方法？

（此處設計的意圖是把物理知識與生活結合起來，讓學生感受到物理是有用的.）

生14：減少額外功.

師：有哪些具體的辦法？

生15：減小動滑輪自重，或者減小摩擦.

師：如果同一個機械，即額外功一定，還有沒有其他的辦法可以提高機械效率？

生16：減小物體的質量.

（公開課的時候在此出現(xiàn)了一個意想不到的情況，學生回答減小物體的質量可以提高機械效率，這個答案之前從沒有遇到，也完全沒有預設，筆者冷靜下來后，想到用實驗來驗證這一猜想.）

師：我們一起再用實驗驗證一下這個辦法行不行吧.（教師實驗演示，使用較小較輕的動滑輪，物重減小到0.5N，分別測出W有用、W總，學生觀察實驗、記錄數(shù)據(jù)、計算后進行比較.）

（再次通過實驗測量機械效率，強化效率的計算同時用實驗數(shù)據(jù)驗證猜想）

生17：同一個滑輪組，被提升的物重越小，機械效率越低.

師：怎么樣做可以提高動滑輪的機械效率？

生17：增加被提升的物體重.

（板書：三、提高機械效率的方法：1.減少額外功；2.增大有用功）

師：剛才我們提到，要搬沙子除了可以使用動滑輪，還可以使用其他的簡單機械，下面我們一起看看這位牛人用了什么機械？（視頻：如此提沙子）

（此處設計活躍氣氛，將課堂氣氛推向）

師：定滑輪可以提升重物，但這位牛人的做法既不安全也不科學，大家不要模仿.使用定滑輪時的機械效率有多高？請大家根據(jù)這些數(shù)據(jù)計算一下.

3 鞏固練習（略）

4 回顧反思

本節(jié)課從生活實例出發(fā)，通過身邊一些具體生動的做功實例，讓學生感受到人在使用機械做功時實際做的功總是大于直接對物體做的功.通過用兩個質量反差很大的動滑輪提升同樣的重物的情景給學生強烈的視覺沖擊，同時引發(fā)學生的思考.使學生初步形成了“有用功相同，總功（額外功）越少越好”的這樣一種感性認識，再通過實證測量的方式證實這一猜想，從感性認識上升到理性認識，并且水到渠成地引入了機械效率的概念.在此基礎上提出了提高機械效率的方法，體現(xiàn)了從生活到物理，從物理到社會的理念.

4.1 物理概念的教學要充分創(chuàng)設情境

利用生活實例，使學生的認識從感性上升到理性機械效率的概念非常抽象，為了讓學生體會到這個物理量的含義，最初的教學設計是按照教科書上的流程，通過“再探動滑輪”的活動，讓學生體會什么是有用功，什么是總功，通過比較有用功和總功的大小，認識機械效率的物理意義.但試講后發(fā)現(xiàn)學生不能明白實驗的目的所在，即為何要“再探”動滑輪.而且對測量之后數(shù)據(jù)的分析和處理對于剛上初三的學生來說非常復雜、抽象，學生理解上比較困難，在數(shù)據(jù)基礎上得出的機械效率的概念也很難被學生理解和掌握.

后經過研討，將教學設計改進為先創(chuàng)設情境，呈現(xiàn)大量生動的、貼近學生生活的一些做功的實例，如搬沙子、背書包上樓等，讓學生感受到人在做功時有些功是對人們有用的，有些功是“無用的”，是人們不需要又不得不做的.然后創(chuàng)設使用定滑輪提池底的淤泥，使用動滑輪提沙子等情境，過渡到使用機械做功時，同樣有有用功和額外功之分.在此基礎上再創(chuàng)設情境，用兩個體積和自重相差很大的滑輪提升同樣的重物，視覺上的強烈沖擊激發(fā)了學生思維上的火花，通過讓學生選擇滑輪、上臺體驗、闡述道理層層深入，學生自然而然得到了“在有用功一定的情況下，總功（額外功）少的機械好”的結論，至此，機械效率的概念就呼之欲出了.由此可見，在物理概念的教學，特別是抽象的物理概念的教學過程中，教師一定要創(chuàng)設大量的結合學生生活實際的情境，最好是學生能體驗的情境，讓學生在足夠的實例中去體會、去感悟，學生在活動中的體驗、思考后自己總結或歸納出的結論會印象深刻.

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關鍵詞：機械加工工藝；本體論知識；檢索實現(xiàn)

習慣于網絡檢索知識的人都知道，網絡能夠存儲的信心量是非常龐大的。而針對于某一個特定的機械來說，其小零件的制作工藝，其的制作步驟，其的制作要求都可以在計算機中進行存儲。雖說，利用互聯(lián)網技術進行存儲確實方便，但是如何才能夠讓我們檢索的時候也得到同樣的便利呢？谷歌搜索引擎今天之所以能夠受到大家的喜愛，正是其的關鍵詞檢索功能比其它的搜索引擎要強大很多。發(fā)揮出現(xiàn)代信息處理技術的最大優(yōu)勢，才能促進機械加工工藝知識檢索的最大進步。

1. 本體論的基本介紹

1.1什么是本體論

本體是一個源于哲學的概念，原意是指事物的本源及本性。后來被人工智能領域引入，特指對概念化的顯式說明（an ontology is an explicit specification of a conceptualization.）。有的哲學家，如柏拉圖學派認為：任何一個名詞都對應著一個實際存在；另外一些哲學家則主張有一些名詞并不代表存在的實體，而只代表一種集合的概念，包括事物或事件，也有抽象的，由人類思維產生的事物。例如“社團”就代表一群具有同一性質的人組成的集合；“幾何”就代表一種特殊知識的集合等。在計算機科學與信息科學領域，理論上，本體是指一種“形式化的，對于共享概念體系的明確而又詳細的說明”。本體提供的是一種共享詞表，也就是特定領域之中那些存在著的對象類型或概念及其屬性和相互關系；或者說，本體就是一種特殊類型的術語集，具有結構化的特點，且更加適合于在計算機系統(tǒng)之中使用；或者說，本體實際上就是對特定領域之中某套概念及其相互之間關系的形式化表達（formal representation）。

1.2計算機中本體論的表述

就現(xiàn)有的各種本體而言，無論其在表達上采用的究竟是何種語言，在結構上都具有許多的相似性。大多數(shù)本體描述的都是個體（實例）、類（概念）、屬性以及關系。在這一節(jié)當中，我們將分別依次論述本體的這些構成要素。常見的本體構成要素包括：一、個體（實例）：基礎的或者說“底層的”對象。二、類：集合（sets）、概念、對象類型或者說事物的種類。三、屬性：對象（和類）所可能具有的屬性、特征、特性、特點和參數(shù)。四、關系：類與個體之間的彼此關聯(lián)所可能具有的方式。五、函式術語：在聲明語句當中，可用來代替具體術語的特定關系所構成的復雜結構。六、約束（限制）：采取形式化方式所聲明的，關于接受某項斷言作為輸入而必須成立的情況的描述。七、規(guī)則：用于描述可以依據(jù)特定形式的某項斷言所能夠得出的邏輯推論的，if-then（前因-后果）式語句形式的聲明。八、公理：采取特定邏輯形式的斷言（包括規(guī)則在內）所共同構成的就是其本體在相應應用領域當中所描述的整個理論。這種定義有別于產生式語法和形式邏輯當中所說的“公理”。九、事件 （哲學）：屬性或關系的變化。

2. 利用本體進行檢索的模型建立

2.1什么是機械加工工工藝

機械加工工藝流程是工件或者零件制造加工的步驟，采用機械加工的方法，直接改變毛坯的形狀、尺寸和表面質量等，使其成為零件的過程稱為機械加工工藝流程。比如一個普通零件的加工工藝流程是粗加工-精加工-裝配-檢驗-包裝，就是個加工的籠統(tǒng)的流程。機械加工工藝就是在流程的基礎上，改變生產對象的形狀、尺寸、相對位置和性質等，使其成為成品或半成品，是每個步驟，每個流程的詳細說明，比如，上面說的，粗加工可能包括毛坯制造，打磨等等，精加工可能分為車，鉗工，銑床，等等，每個步驟就要有詳細的數(shù)據(jù)了，比如粗糙度要達到多少，公差要達到多少。

2.2機械加工工藝領域中的本體獲取

本體是概念模型的明確規(guī)范化說明，領域本體則是對具體領域中概念和關系的抽象描述，其功用和關系模式相似，是相關領域信息資源的組織框架。機械加工工藝知識本體則是這里所要建立的領域本體，它貫穿于整個體系結構中，為其它模塊（本體推理、檢索模塊等）提供了參考和依據(jù)，是整個系統(tǒng)中的最為基礎的模塊。本體模型中的概念主要是指功能、概念、策略、任務、過程、行為等。若以“類”來表示的話，概念體系在任何領域中都是一個龐大的系統(tǒng)結構。比如對于工藝層中的機械加工方法，可分為磨削、車削、撐削、鉆削和銑削等；模具可分為銑夾具、車夾具以及鉆夾具等?；诒倔w的建模過程主要分三個步驟：一、分析相關領域知識；二、列舉領域本體的概念，建立概念分類層次，形成概念本體樹；定義類、關系和屬性及實例等，用本體建模語言對本體進行形式化描述；三、本體的一致性及完備性評價。

2.3機械加工工藝中本體評估

本體的評估標準就是清晰性、一致性、完善性和可擴展性。清晰性是指本體中的術語被無歧義的定義，通俗點來說，指的就是本體的建立選擇需要經過專家學者們的幾番談論之后，方可確定下來。經過專家學者研究之后的本體，其最后的本體科學率應該是最高的；一致性是指術語之間的關系邏輯上應一致，在本體中不應該出現(xiàn)術語和關系邏輯這樣的低級錯誤；完整性是指本體中的概念和關系應該是完整的，應該包括機械加工工藝知識中的所有概念。同時完整性還需要保證本體的可用，也就是確定下來的本體，能夠被人們所使用?？蓴U展性即是本體在以后的應用中能夠擴展，隨著機械行業(yè)的發(fā)展能加入新的概念。關于本體論的評估，這僅僅只是幾個評論的方面，具體的評估手段，評測員們可以從實際生活經驗出發(fā)，靈活地運用評估技巧。

2.4機械加工工藝中的本體名詞

概念集合中，名詞概念并非專屬于機械加工工藝學，而是整個機械制造學共有的概念，謂詞概念則并更是不僅僅屬于機械類學科特有的概念而是某類通用概念的詞匯，這些概念之下的實例概念則多半為機械類專用詞匯，只有少量為工藝學特有概念。這些詞匯在處于機械加工工藝學領域的時候，具有的屬性和約束條件是其共同構成領域內的概念集合。

3. 結語

我們知道，現(xiàn)在的機械種類繁多，要對之行之有效地管理，就必須得借助于計算機科學技術。我們可以設想一下，當我們身臨機械加工工藝知識煙海中，若想要快速的檢索出我們想要的知識，若沒有明確的指導，是很難在短時間內將其找出的?？茖W地利用本體論的方法，有分別地將機械加工工藝知識進行歸類，才能夠將其進行良好地管理?！?/p>

參考文獻

[1]宋海峰技工學校《車工工藝與技能訓練》一體化教學研究[J].湖南農機，2013，（7）：215-215，217

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關鍵詞 機械制造；安全標準化；軍工企業(yè)

中圖分類號TH16 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2014）113-0100-02

1 機械安全標準化簡介

所謂的機械安全標準化實質上就是在機械設備加工制造的過程當中，采取各種合理可行的技術措施，最大程度地降低各類不安全因素，進而顯著提升機械產品的安全性能，并在機械出現(xiàn)安全狀況的同時，最大限度地確保操作者的人身安全。機械安全標準化的概念所體現(xiàn)的是高防護水平的思想，這也是現(xiàn)階段機械產品設計、加工、制造的基本理念之一。機械安全標準化這一概念提出的最終目的是在產品技術設計的全過程當中，貫穿防患于未然的安全原則，使產品的安全性能提高到一個全新的層次。近年來，隨著社會的不斷發(fā)展和科學技術的不斷完善，人們對機械產品的安全性能越來越重視，想要真正意義上地實現(xiàn)機械安全，就必須對機械安全標準予以足夠的重視，并在此基礎上建立起切實可行的安全評價體系。與發(fā)達國家相比，我國的機械安全標準起步較晚，但在近些年的不斷發(fā)展中，也取得了顯著的成績，這為我國機械安全標準與國際接軌奠定了堅實的基礎。

2 軍工機械安全標準化現(xiàn)狀分析

目前，我國的機械安全標準可細分為以下三大類：即A類（基礎標準）、B類（通用標準）和C類（專業(yè)標準）。其中A類適用于所有的機械產品，其屬于基本概念設計通則方面的標準；B類則適用于某一系列機械產品的安全標準，這類標準又可分為B1類和B2類，前者是指特定安全特征標準，后者是指安全裝置標準；C類是對一種特定機械規(guī)定的安全要求的標準。

據(jù)有關調查統(tǒng)計數(shù)據(jù)結果顯示，我國現(xiàn)已頒布實施和正在編制當中的國防軍工安全生產標準共計177項，國家軍用的安全生產標準為43項，兵器、航空航天以及船舶等行業(yè)軍用安全生產標準為134項。在2008年，我國構建起了國防科技工業(yè)安全標準體系，該體系由以下幾個部分組成：安全基礎標準、安全管理標準、工程設計安全標準、安全評價標準、科研試驗安全標準、生產安全標準、包裝貯存運輸安全標準、銷毀安全標準、安全防護標準。同時，共有290項安全標準納入該體系表中，在這290項安全標準中，國家軍用的為64項，兵器、航空航天以及船舶等行業(yè)軍用的為226項。與國外發(fā)達國家相比，我國在機械安全標準方面的數(shù)量和質量仍舊略顯不足，這就要求我們應當不斷改進和完善，以確保軍工企業(yè)的生產安全。

3 軍工機械安全標準化發(fā)展趨勢研究

鑒于我國當前機械安全標準化的現(xiàn)狀，在未來一段時期，應當將工作的重點放在如下幾個方面。

3.1 加快與國際化的接軌速度

縱觀當前形勢，我國的機械工業(yè)仍然處于國際產業(yè)價值鏈的中低端位置，雖然該工業(yè)較大，但整體性不強的特點仍舊非常突出，這使其在國際市場上的話語權始終處于弱勢地位，具體表現(xiàn)為產品附加值不足，導致這一問題的根本原因是產品標準的主導權嚴重缺失。為此，加快標準化進程已成為大勢所趨。這就要求我國的軍工機械制造企業(yè)應當立足于實際，并緊跟國際化進程，逐步推進最佳標準的制定，這將成為我國機械安全標準化的主要發(fā)展趨勢之一，也是未來一段時期的重要發(fā)展方向。為了能夠在國際化的技術標準競爭中突顯出優(yōu)勢，我國應當積極主動地參與到國際趨勢當中，在這一過程中，我們應當立足與國內的實際情況，并參照國際標準，制定出符合我國國情的機械安全標準，借此提升來我國軍工機械產品的安全性能。

3.2 向機械產品整體安全方面發(fā)展

長期以來，受各方面技術條件的制約和限制，國內的機械安全標準化的側重點多數(shù)都放在產品設計上，其宗旨也是以解決機械產品本身的安全問題為主，在確保產品質量的基礎上，盡可能減少給使用者帶來的安全問題。隨著時代的進步和社會的發(fā)展，機械產品的應用領域日趨廣泛，這對安全標準化提出了更高的要求。在這一背景下，國內的軍工機械制造企業(yè)應當本著以人為本的理念，并遵循科學發(fā)展觀的指導，將安全標準貫穿于機械設備的設計、制造和使用等環(huán)節(jié)當中，從根本上解決產品存在的各種安全問題，實現(xiàn)機械產品的整體安全，這不但有助于延長機械的使用壽命，而且還有助于確保人身安全。

3.3 推進標準國際化

國際化是機械安全標準的最終發(fā)展目標，為了實現(xiàn)這一目標，我們應當做好以下工作：首先，應當準確把握國際市場動態(tài)，積極介入其中，參與到國際標準的制訂當中，力求將我國自主研發(fā)的技術安全標準轉化為國際認可的標準，為機械安全標準化的發(fā)展奠定堅實基礎。同時，要進一步加強對國際和國外先進標準的研究，并以此為依據(jù)對我國機械工業(yè)安全標準體系進行持續(xù)改進和完善，這能夠有效防止因標準不符或滯后對國內機械工業(yè)造成的傷害；其次，要盡可能對各種資源進行合理有效利用，積極推進機械安全標準化在全國各大軍工機械制造企業(yè)的應用；再次，應當將我國的自主技術標準推向國際，爭取在高端裝備制造等領域制定標準方面實現(xiàn)突破，為國際與國內標準相融合創(chuàng)造良好條件，增強我國在國際標準化活動中的話語權。

4 結論

總而言之，保障機械產品的安全是生產制造過程中的關鍵環(huán)節(jié)及核心問題，無論何種機械產品，除了要具備過硬的質量外，還都應當具有絕對的安全性，特別是軍工機械，其安全性更為重要。機械安全標準化的提出，使軍工機械制造在安全性能方面獲得了顯著提升，這在一定程度上推動了我國軍工機械制造企業(yè)的發(fā)展，也為與國際接軌奠定了堅實的基礎。相信在不久的將來，我國的軍工機械產品在各方面的性能上均能夠趕超國際水平。

參考文獻

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關鍵詞：農業(yè)機械化及其自動化；《優(yōu)化設計》；教學內容；教學方法；網絡教學平臺

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2012）09-0069-04

一、前言

優(yōu)化設計是工程設計中重要的科學設計方法。最初在20世紀50年代，應用數(shù)學領域發(fā)展形成了以線性規(guī)劃和非線性規(guī)劃為主要內容的數(shù)學規(guī)劃理論，應用于解決工程設計問題，形成了工程設計的優(yōu)化設計理論和方法。隨著優(yōu)化設計理論和方法的不斷推廣和應用，優(yōu)化設計在各個行業(yè)得到廣泛的應用，優(yōu)化設計在農業(yè)工程領域也有著重要的應用。因此在農業(yè)機械化及其自動化本科專業(yè)中，開設優(yōu)化設計課程，學習優(yōu)化設計的理論和方法，培養(yǎng)分析和解決優(yōu)化設計問題的初步能力，為將來從事工程設計工作打下一定基礎。

二、農業(yè)機械化及其自動化專業(yè)《優(yōu)化設計》課程的定位與課程目標

農業(yè)機械化及其自動化本科專業(yè)是昆明理工大學工學專業(yè)之一，其開設背景是2000年5月，根據(jù)昆明理工大學的綜合辦學條件，結合新農村建設、農業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展、西部開發(fā)和云南省新型工業(yè)化發(fā)展戰(zhàn)略，針對以工業(yè)化改造傳統(tǒng)農業(yè)過程中對農業(yè)工程專業(yè)人才的需求特點，經有關專家認真論證研究后，昆明理工大學于成立了現(xiàn)代農業(yè)工程學院。建院以來，在學校領導下，農業(yè)工程學院在師資隊伍建設、學科建設、辦學規(guī)模、實驗室建設、科研建設、對外聯(lián)合辦學等方面都取得了較大進展，積極為學校的本科教學工作和人才培養(yǎng)作貢獻。學院堅持學校的辦學指導思想，積極探索在理工大學綜合辦學條件下農業(yè)工程類高級專業(yè)人才培養(yǎng)模式，旨在培養(yǎng)基礎扎實、知識面廣、能力強、素質高并具有創(chuàng)新實踐能力的本科應用型人才?，F(xiàn)設有農業(yè)機械化及其自動化、農業(yè)水土工程、農業(yè)電氣化與自動化和園林四個本科專業(yè)，設有農業(yè)工程、農業(yè)機械化工程、農業(yè)水利工程、農業(yè)生物環(huán)境與能源工程和農業(yè)電氣化與自動化五個碩士學位授權點。昆明理工大學農業(yè)機械化及自動化專業(yè)雖然成立時間不長，但具有特色和優(yōu)勢。昆明理工大學的辦學理念是建設理、工、文、法、經、管多科性協(xié)調發(fā)展的高水平大學。昆明理工大學辦學定位、人才培養(yǎng)目標和生源情況是：建設成為特色鮮明的高水平大學，成為我省和西部地區(qū)培養(yǎng)高層次科技人才和應用人才的重要基地。生源來自全國各地。昆明理工大學理、工、文、法、經、管多科性協(xié)調發(fā)展，學科門類比較齊全，學科綜合優(yōu)勢十分明顯，而且農業(yè)機械化及自動化專業(yè)的主要學科基礎正是學校的一批優(yōu)勢學科。這就使得農業(yè)機械化及自動化專業(yè)能很好地汲取學科交叉的優(yōu)勢，在學科交叉中獲得新的生長點，使專業(yè)得到再生和發(fā)展。同樣，依托學校理工綜合優(yōu)勢，對農業(yè)機械化及其自動化專業(yè)教學改革將形成有利條件。與從農業(yè)院校中成長起來的農業(yè)機械化及自動化專業(yè)相比，在培養(yǎng)學生實踐動手能力、工程素質、創(chuàng)新能力和創(chuàng)新精神上具有無以比擬的優(yōu)勢?！秲?yōu)化設計》課程正是突出專業(yè)理工特色和優(yōu)勢的一門學科基礎課。在農業(yè)機械化及其自動化本科專業(yè)的培養(yǎng)方案中，《優(yōu)化設計》課程一直列為學科基礎課，旨在培養(yǎng)學生的工程設計能力，掌握科學的設計方法，培養(yǎng)學生在農業(yè)機械領域的工程設計能力，突出學生的理工優(yōu)勢和特色。

三、《優(yōu)化設計》課程特點

優(yōu)化設計是現(xiàn)代設計方法中的一個重要領域，是工程設計的重要組成部分，也是工程技術人員必須掌握的設計方法，《優(yōu)化設計》課程已經成為高校普遍開設的重要課程之一。《優(yōu)化設計》課程以重在培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力的教育思想為指導，更新教育觀念，堅持“強化基礎，恰當拓寬，提高綜合能力”的原則，加強學生的綜合素質和工程設計能力的培養(yǎng)，向以“知識、技能、方法、能力、素質”綜合培養(yǎng)目標的教育體系轉化?！秲?yōu)化設計》課程將“基本設計方法”與“優(yōu)化設計思想”緊密結合，著重介紹優(yōu)化設計的基本概念、基本原理和基本方法，學習優(yōu)化設計方法的實用程序，使學生在學習“優(yōu)化設計方法”的同時，也能夠獲得工程應用能力的訓練。進而培養(yǎng)他們的創(chuàng)新能力和科學思維方法。通過《優(yōu)化設計》課程的學習，培養(yǎng)學生掌握優(yōu)化設計的基本概念和基本知識，掌握常用優(yōu)化方法的基本原理和計算方法，熟悉常用工程軟件的優(yōu)化分析和計算的功能，了解優(yōu)化設計在工程設計方面的應用。所以，學生應達到下列四個基本要求，一是樹立工程優(yōu)化設計和優(yōu)化決策的思想；二是掌握優(yōu)化設計的基本概念、基本知識和常用方法；三是了解常用工程軟件進行優(yōu)化分析和計算的功能；四是具有解決工程設計中一般優(yōu)化設計問題的能力。優(yōu)化設計的教學大都是基于機械優(yōu)化設計的。因此，以優(yōu)化設計理論為基礎，以計算機為工具，將優(yōu)化設計方法用于機械設計中，形成了機械優(yōu)化設計，成為優(yōu)化設計的典型代表和重要內容。機械優(yōu)化設計是機械現(xiàn)代設計方法中的重要方法之一。在國內大多數(shù)機械類本科專業(yè)中，大都開設了機械《優(yōu)化設計》課程，為將來從事機械設計工作打下一定基礎。甚至也有很多機械類碩士研究生培養(yǎng)方案中開設有機械《優(yōu)化設計》課程，進行更深入的理論學習?！秲?yōu)化設計》課程的教學改革，應根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)方案，從專業(yè)特點和實際需要出發(fā)，對教學內容進行改革，因此，結合農業(yè)機械化及其自動化專業(yè)本科培養(yǎng)，開展《優(yōu)化設計》課程教學改革是十分必要的。

四、教學內容改革

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關鍵詞：機械設計基礎 課程教學 探討

《機械設計基礎》是高職高專機械類、近機械類專業(yè)的一門重要的技術基礎課，具有內容雜、知識點多、綜合性、實踐性強的特點。近幾年來，由于生源質量下降，學生基礎知識比較薄弱，在學習中他們普遍感到吃力。本人針對學生的特點，結合教學實踐，對該課程的教學作了一些有益的探索，取得了一定的效果。

一、注重概念教學

概念多，是本課程的一個特點。難理解、難記、難區(qū)分是學生對概念的共識。怎樣能把握概念？首先應給概念進行分類，一般可按識記、理解、應用三個層次列出所有概念，這樣做，能使概念一目了然、主次分明，便于學生學習。其次，避免錯誤理解概念。由于新知識學習時對概念理解不透，或者由于知識間的相互聯(lián)系，使學生對某些概念產生模糊、錯誤的認識，教學中必須澄清。如：構件與零件、機器與機構、螺距與導程、壓力角與嚙合角及分度圓與節(jié)圓等概念，教學中不能作簡單處理。第三，注重概念的導入藝術?？紤]學生認識的漸進性，有些概念不宜直截了當?shù)亟榻B給學生。如：講“ 死點”時，可由縫紉機為什么有時踩不動而引出，其效果迥然不同。如果再進一步引出死點在夾具及折疊桌椅上的應用，更加深了學生對死點這個概念的認識。第四，力求從本質上把握概念。如在凸輪機構、螺紋、蝸桿與蝸輪傳動等都講到“自鎖”；連桿機構、凸輪機構及齒輪機構中都講到“壓力角”，從本質上看，這些概念都是一致的。從本質上把握概念，能提高學生的認識效率。

二、串接知識點

串接知識點就是以某一條主線將分布于不同章節(jié)的知識點聯(lián)系起來。學生一接觸《機械設計基礎》就會產生“沒有系統(tǒng)性”、“邏輯性差”等錯覺，這是由于學生習慣了基礎課的系統(tǒng)性所造成的。本課程中，雖然不同的研究對象所涉及的理論基礎不同，且相互之間沒有多大關系，但最終的研究目的只有一個，即設計出能應用的機構、零件等。本課程的各部分內容都是按照工作原理、結構、強度計算、設計、使用維護的順序介紹的，有其自身的系統(tǒng)性。另外，串接知識點也要注意遞進過程，遵循學生認知的習慣。如討論輪系傳動比計算時，應先討論由圓柱齒輪組成的平面齒輪系，再討論包含錐齒輪和蝸桿蝸輪傳動的空間齒輪系。學習齒輪傳動時，同樣首先介紹直齒圓柱齒輪傳動，再講斜齒圓柱齒輪傳動，最后講錐齒輪傳動及蝸桿蝸輪傳動。

三、注重講評環(huán)節(jié)

講評是糾正學生錯誤認識，形成能力的一個重要教學環(huán)節(jié)。適時講評有利于學生掌握解題策略、補缺知識的遺漏點、理清思路、建立嚴密的邏輯思維方式。講評內容一般以綜合性和實踐性較強的題目為主（如：帶傳動的設計、齒輪傳動的設計或軸的結構設計等）。講評時，要鼓勵學生大膽發(fā)表自己的觀點，可調動學生的積極性、培養(yǎng)發(fā)散思維的能力，避免傳統(tǒng)的“一言堂”授課方式，同時要實施因材施教、分層次指導。對成績好的學生要給予獨立思考、大膽創(chuàng)新、分散思維的空間，對成績差的學生要給予反饋、補償?shù)臋C會。

四、采用直觀教學手段

直觀教學，是理論教學的極有效的輔助手段。在教學中，為了有助于學生學習，提高學生的理解力，盡量采用直觀教學手段。在授課時，除了最大限度地利用現(xiàn)有教具外，還可以用簡單材料做一些簡單的“教具”。如：把硬紙板剪成條狀，用鐵絲做鉸鏈，做成了“四桿機構”，借此啟發(fā)學生分析鉸鏈四桿機構曲柄存在的條件、鉸鏈四桿機構類型的判斷及其演化等內容，并要求學生課下親手做四桿機構的模型，學生通過動手，使抽象內容具體化，不僅調動了學生學習的積極性，而且加深了對四桿機構的理解。在講凸輪機構的工作情況時，我除了讓學生觀看凸輪模型外，還可用厚紙板剪出一個盤形凸輪模型，并用它畫出凸輪在不同轉角時從動件的運動情況，另外，也使學生較快地掌握了運用“反轉法”設計凸輪輪廓曲線的方法，收到了較滿意的教學效果。在講螺紋時，用兩張A4白紙，把一張沿長邊卷成一個圓柱形紙筒，另一張沿對角線折成一個直角三角形，然后將直角三角形長的直角邊與圓筒的底面對齊繞到圓筒的表面，直角三角形的斜邊在圓筒表面形成的即為螺旋線，將直角三角形反一下面就改變了螺旋線旋向。這些方法非常簡單，但是很適用，對學生了解基本概念和原理很有幫助。

五、加強與實踐結合環(huán)節(jié)

《機械設計基礎》是一門實踐性很強的課程。為了使學生掌握好本課程所學的內容，提高學生分析問題和解決問題的能力，課后適時安排一些大作業(yè)和實驗教學，以加強實踐環(huán)節(jié)。講了平面機構運動簡圖和機構的自由度后，安排學生做平面機構運動簡圖的繪制與分析實驗，使學生初步掌握正確繪制一般平面機構運動簡圖的方法和步驟，并應用機構自由度的方法分析平面機構運動的確定性。講了齒輪加工后，安排學生做漸開線齒廓的范成實驗，使學生了解范成法加工漸開線齒輪齒廓的原理、齒廓產生根切現(xiàn)象的原因及刀具徑向變位對齒輪齒形和幾何尺寸的影響。做漸開線直齒圓柱齒輪參數(shù)的測定實驗，學生可掌握用簡單量具測定漸開線直齒圓柱齒輪基本參數(shù)的方法，并加深理解漸開線的性質及齒輪各參數(shù)之間相互關系的知識。學習了軸和軸承后，做減速器的拆裝實驗，通過拆裝減速器，使學生熟悉減速器的結構，了解減速器的用途、特點及裝拆的基本要求；可觀察減速器中各零件的結構形狀和功用，并分析其結構工藝性；了解減速器中零件的裝配關系及安裝調整過程；了解和密封的方法；學習減速器基本參數(shù)的測量方法；熟悉和掌握軸的結構及其設計；學習軸上零件常用的定位和固定方法；熟悉并掌握軸系結構設計的要求與常用的軸系結構；提高學生對軸的設計能力和軸承組合的設計能力。

學習了齒輪傳動、帶傳動及軸后，分別布置設計齒輪傳動、帶傳動和軸的大作業(yè)。全部課程學完后，安排一周時間進行課程設計，設計題目是：帶式輸送機傳動裝置中的一級圓柱齒輪減速器。學生通過這些實驗、做大作業(yè)及課程設計，既能把相關各章所學知識通過大作業(yè)中的不同環(huán)節(jié)進行應用和技能訓練，又通過大作業(yè)把各章內容相互聯(lián)系起來?？朔诉^去學生會做作業(yè)而不會設計的毛病。通過帶式輸送機的結構設計和運動計算，學生對帶式輸送機如何由高速旋轉的電動機帶動，經帶傳動和齒輪減速器兩次減速，最后要求的輸送帶的速度就一目了然了。又因軸的結構設計必須考慮軸上零件的安裝和固定要求，所以，帶輪、齒輪、軸承、聯(lián)軸器應放在軸的什么部位，如何與軸固定都很清楚，軸的結構設計也變的好解決了。由于帶傳動設計時計算出對軸的壓力，齒輪傳動設計計算了齒輪的受力，以上各力如何作用在軸上，各力的方向如何，學生都很和清楚，弄清楚了問題的來龍去脈，所以取軸為分離體，求軸承的支反力，這個教學難點也就解決的比較好。

六、運用多媒體課件，提高空間思維能力

運用多媒體技術進行《機械設計基礎》課的輔助教學，是目前機械設計教學中有效的現(xiàn)代化教學手段。多媒體技術具有聲文并茂、二維動畫和三維動畫的特點，能祥盡形象地表示難點和重點及機構的運動過程，可以形象逼真地展示機構的運動過程及其結構特點。尤其是分析機構的運動情況時，利用多媒體課件教學，直觀、形象并且一目了然，將抽象問題形象化。如果機構的某處結構不清楚時，可采用：“定格”和“特寫”的方法，將活動的機構停下來并放大，詳細觀察和分析機構。運用多媒體課件，還可以隨時講解理論知識，演示機構運動過程，高效而省時。

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