工程机械概念范文

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《工程地质》是水利水电工程及建筑工程等专业的一门重要的专业基础课，学好它对于后续专业课的学习有着十分重要的意义。

一些同学刚刚接触这门课时，往往会有陌生感，学习起来感到无从下手，特别是对课程中的一些名词、概念的记忆更是感到为难。对于这种情况，除了在思想上要首先消除“抑制”点外，在学习的方法上要开动脑筋想些办法。下面提供一些记忆名词和概念的方法，以供参考。

一、理解记忆

理解记忆是记忆的最基本的方法。不理解的东西在头脑中犹如行云，飘飘然忽而消逝；理解的东西好像注雨，滴滴沁入心田。例如记忆“地质作用”这一概念，首先要了解整个自然界是在不停地变化着，地壳同样也是在不断地发生着变化，如喜马拉雅山的崛起和不停地上升、老唐山市的毁灭、新岛屿的形成、黑龙江五大连池的形成、黄河中泥沙的淤积等等。这些现象就是由“地质作用”造成的。所以把引起地壳组成物质、地壳构造和地表形态等的形成和不断变化的作用，称作“地质作用”。又如记忆“岩石”的定义，首先要了解岩石不是人造的，是由地质作用天然产出的；它不是均质体，是由矿物组成的，但不是什么样的矿物都能任意组合在一起，矿物组合成岩石是要有一定规律的。把这两方面理解了、吃透了，岩石的定义也就记住了。

二、观察记忆

地质学的特点之一就是它的实践性很强，所以观察记忆对学好地质学尤为重要。俗话说：“百闻不如一见。”实践过的事情、亲眼见到的东西，往往记忆较深。很多人感到用眼看比只是用耳听的学习效果要好，如果二者结合起来学习效果会更好。

观察记忆对学好矿物、岩石这两部分内容尤其重要。如果只是在课本上读读那么多的矿物、岩石的特点是不行的，一则是记不住，二则是拿到一块矿物或岩石，不对照一下特征仍是不认识。学习矿物、岩石时必须对照标本认真反复观察，把课本上的文字与标本对照起来学，才能取得好的效果。若有条件，还可以到野外进行实习，经过实地观察，记忆就更深刻了。例如方解石的菱面体解理，只在书本上看看很难理解和记忆，如果用锤子将一块方解石敲碎，马上一目了然。菱面体理解的形象就在头脑中深深刻下了痕迹。因此，矿物、岩石的鉴定不通过实践，不进行反复观察，是掌握不住的。

掌握观察记忆的方法，还需不断培养自己的观察能力。较好的观察力是观察记忆的基础和倍增器。观察力弱，既使是碰到眼皮子底下也还是不认识，也就很难增强记忆；反之，观察力强，就能明察秋毫，会发现更多现象，看出更多问题，感知到的信息多、第一手材料获取的丰富，记忆自然会增强。

三、对比记忆

对于容易混淆，又有相似之处的内容，用对比记忆的方法很有效。两者相对映衬，互相比较，记住其中一个，另一个也就自然记住了。例如，人们往往把黄铁矿与黄铜矿搞混，为了把二者区分开，就从晶形、颜色、条痕、硬度几方面将二者对比一下。晶形完好、常见立方体晶体、浅黄铜色、条痕为带微绿的黑色、硬度大于小刀者为黄铁矿；相反，完整晶形少见，颜色为常具铜锈的铜黄色、条痕为绿黑色、硬度小于小刀者为黄铜矿。

又如，人们往往把岩石的结构与构造两个概念相混淆。为搞清这两个概念可从两个方面对比一下：一、它们指的对象不同。结构指的是组成岩石的矿物表现出的特征；而构造指的是矿物集合体之间的各种特征。二、它们反映的内容不同。结构反映的主要是矿物的结晶情况，如结晶程度、晶粒大小、晶粒之间的相对大小、晶粒形态等；而构造反映的主要是矿物集合体相互组合在一起的关系特征，研究的内容相对结构较为宏观。

四、联想记忆

《工程地质》教材中的内容，前后各章有密切的内在联系，一环扣一环。在学习时，要善于前后联系，举一反三，触类旁通，这就是联想记忆。例如，在学习矿床这部分内容时，要与前面的岩石内容紧密联系起来。矿床的成因、分类（内生矿床、外生矿床、变质矿床）与岩石的成因、分类（岩浆岩、沉积岩、变质岩）就是相对应的。岩浆活动时，一方面形成岩浆岩，另一方面有用矿物富集，就相应形成内生矿床；同样，沉积岩形成的过程中，也会相应形成各种外生矿床；岩石变质形成变质岩时，也会形成变质矿床。

五、总结记忆

在学完每一章、节后，要及时做好总结（或小节），把本节、本章的内容系统一下，并与其前面章、节中的知识联系起来，使知识整体性更强。这样可以深化认识，加深记忆。即所谓的“总结记忆”。

岩石这部分内容学完后，应把三大岩类系统总结一下，总结的内容应包括：各类岩石的成因及相互间的关系，各自的特点（产状、成分、结构、构造等），区分它们的方法，各自的分类方式，主要常见的代表岩石等。总结做的愈彻底，在头脑中记忆的就愈牢固；总结做的愈及时，学过的知识就愈不易忘。如果学完一部分内容也不回头看看，甚至有些问题还堆在那里，问题越积越多，像这样概念还没搞通，更谈不上记忆了。总结，除了能帮助记忆外，还可及时解决学习中的疑难问题。“学而时习之，不亦悦乎？”

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中图分类号：G71 文献标识码：A

文章编号：1009-0118（2012）10-0133-02

一、引言

高等教育经历了十几年的高速发展已经跨入了国际公认的大众化发展阶段。合理的教学体系是教育成功的前提，创新教学方式和方式、提高教学质量已经成为衡量教学改革成败的关键。为了适应科技飞速发展对高素质人才的需求，培养学生具有良好的工程意识、综合设计与工程实践能力已成为高等院校工程教育的一个重要目标，培养合格的工程技术人才，对一个国家经济和科技进步起着巨大的推动作用，而以学生为主体的知识、能力、素质全面协调发展已成为高等学校的教育理念。

二、CDIO工程教育理念

CDIO工程教育理念是由麻省理工学院以美国工程院和瑞典皇家工程院等4所大学从2000年起组成的跨国研究组，经过4年的探索研究后创立一种教育理念，并成立了CDIO国际合作组织。CDIO是构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）、运作（Operate）4个英文单词的缩写，让学生以主动、实践、课程之间有机联系的方式学习工程，培养学生具有良好的工程基础知识、个人能力和人际团队能力和工程系统能力。实践证明，CDIO教育理念培养的人才深受社会各企业欢迎。

三、机械工程及自动化专业本科人才培养模式现状

我国高校中工科类院校占有较大的比重，几乎每一所工科院校都包含机械类专业。目前，我国高校机械类专业教学普遍存在的问题有如下几个方面：

（一）理论教学存在的问题

理论教学中知识点分散，教材中原理讲解比较空洞，中理论，轻实践，学生动手参与的内容很少。

（二）实践教学存在的问题

在实验教学环节中，由于机械类设备的复杂性、实验设备造价高、台套数不足、使用和维护成本高等原因，多为演示性实验、验证性实验，故学生一般很难亲自动手实验。

由于以上原因，使我国的机械专业教育脱离了工程实际，注重理论知识，缺乏实践动手环节。为此，我们在深入分析研究各个教学环节的规律和特点的基础上，针对机械工程及自动化专业课程的教学注重工程能力培养的CDIO教学模式。

四、基于CDIO教育理念在机械工程及自动化专业教学的实施途径

CDIO教学模式是以构建主义理论为基础，核心内容是教师实施“基于项目教学”、指导学生在“做中学”，其强调的是对学生综合能力的培养。由此，在机械专业教学中采取了如下几点做法：

（一）课程体系的改革

基于CDIO模式，并根据工程型本科院校的特色，以“基础扎实、专业面宽、重视实践、强化应用、拓展研究”为原则，实行课程的整体优化，形成一课程计划体系，即包括公共课程类、专业课程类与实践环节类大类课程，其中，专业课程主要包括专业基础课、专业课、专业方向课。同时还进行职业技能证书培训等课程，有利于不断提高学生的工程、应用能力。

（二）教学方法的改革

采用以学生为中心教学方法，简称SCL教学方法。这种教学方法在教学过程中，教师要充分调动学生自身的主动性、积极性和创造性，在教师的引导下开发思路，并通过小组讨论、团队协作等活动来解决问题、掌握知识。在整个教学过程中教师以学生为中心起着引导帮助学生的作用。

（三）加强实验室的建设

学校加大对校内实验室和实习基地的建设力度，按照CDIO工程教育理念整合实验室资源。所有实验室定期开放，如机械创新设计实验室是机械工程及自动化专业的实践教学实验室之一，学生能够结合目前最新现代科学技术的发展，综合本课程和基础课程中所学到的知识，充分发挥学生创新思维能力，进行某一实际机器或机构的原理与方案构思与设计，从而达到开阔学生思维，培养学生的创新设计能，提高学生的创新设计素质，特别是创新设计理念与创新思维能力的培养目的，以适应机械工程技术发展的需要。与此同时，学校设立了大学生科技创新小组，对学生的自主创新项目给予支持和资助。

（四）加强师资队伍结构

从师资队伍结构而言，工科院校教师大多具有高学历、高级职称，但工程背景知识薄弱，缺乏工程素养和实践动手能力，并与企业实践相脱节，致使所培养的人才也存在实践经验欠缺、动手能力差的缺点。因此，我们要着重培养具有教师素质又具有工程师资格的“双师型”教师队伍。为此，对于没有工程实践经历的教师，学校为其创造条件，派遣到企业中参加工程实践项目。

（五）加强校企合作

CDIO实施过程中需要很强的实践性，需要有相关项目、案例的支撑，这样才能够有效增强学生动手能力和实际解决问题的能力，并促进学生工程思维的养成与提高。但目前高等院校普遍存在的重学术、轻实践的大环境下，实践教学的项目与案例难以满足CDIO的需要。

为此，学校已同多家企业签订合作协议，加强校企合作平台，与相关企业建立长期的人才培养合作机制，充分发挥企业的信息优势、技术优势和设施设备优势，同时，企业能够在许多方面为高校提供明确的人才培养方向和定位，实现企业与高校的对接，大大提高了人才培养的效率与质量。

五、结语

通过将CDIO工程教育理念引入机械工程及自动化专业教学中，符合工程技术人才培养的目标。注重项目教学，重视工程教育，强调“做中学”，重视学生动手能力的培养，加强学生个人职业素质的培养，提出了课程体系和教学方法改革、加强实验室建设、加强师资队伍结构、加强校企合作的途径进行实施CDIO理念，使学生综合素质得到大幅度提高。

参考文献：

［1］施国萍,唐治中.CDIO教学改革新思考［J］.中国现代教育装备,2009,(17)：83-85.

［2］姜庆昌,郭士清.基于CDIO理念的机电一体化系统设计课程教学改革实践［J］.黑龙江教育,2012,(1)：8-9.

［3］李善寿.“CDIO”工程教学模式在实践教学中的实施方法研究［J］.重庆科技学院学报,2010,(20)：164-166.

［4］王百成,魏国丰.基于CDIO模式机械类应用型工程师培养途径的研究与实践［J］.价值工程,2011,(31)：106-107.

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地质工程机械作为工程机械设备在国民经济建设中国起到重要作用，其应用范围较为广阔，特别是在工程地质勘察、能源开发、地质灾害防治等领域应用更为广泛。虽然我国地质工程机械设备的研发取得了一定成绩，但是其设计和制造所需要的时间较长、投资的成本较大，随着产品老化加剧，其市场竞争力逐渐降低。为了提高地质工程机械制造企业的市场竞争力，需要引用全新的产品开发方法。作为一种全新的产品开发方法，虚拟样机技术是一种基于产品的计算机仿真模型的数字化设计方法，在地质工程机械的应用使地质工程机械的研发过程从物质流和资金流转向为数据流和信息流，体现出数字化设计制造新理念[1]。

1 虚拟样机技术简介

虚拟样机技术（VPT，virtual prototyping technology）就是利用计算机技术建立起机械系统的数字化模型，由于该数字化模型能中的图形能反映系统在真实条件下的各种特性，因此，可以通过对数字化模型图形的修改来实现最优化设计方案的建立。虚拟样机技术集合了多个学科的相关知识，与多体系运行学和动力学建模理论和技术实现之间有密切联系，是一种集建模技术、仿真技术、交互式用户界面技术、虚拟现实技术等众多技术于一身的综合应用技术。虚拟建模技术作为一项技术是计算技术在工程领域的应用，但它又不仅仅是一项技术更是一种崭新的设计理念[2]。从传统的产品设计研发流程中，我们看到产品是由最初产品概念出发，进而进入产品的设计，之后建造物理样机，再进行试验，之后反馈设计，如此循环，最终形成最终产品。这一流程中，每循环一次都要进行一次样机制造，这就使产品的开发周期大大延长，与此同时，产品的开发成本也随之增加，再加上，由于传统产品开发流程中往往将重心放在产品的局部优化上，而对产品的整体性能考虑不周，导致最终形成的产品出现诸多设计上的问题，严重影响了产品设计质量。虚拟样机技术一改传统的产品开发流程，将传统的产品开发流程通过数字化的方式来进行，从而不必进行物理样机的建造，不仅使产品的开发周期大大缩短，而且也节约了大量的产品开发成本。此外，通过设计方案的优化，使产品整体性能得到大幅度提升。

2 地质工程机械实施虚拟样机技术方法

在地质工程机械实施虚拟样机技术，首先通过市场调查，考察市场需求，根据市场的需求，将地质工程机械系统的总体参数和各项性能指标得以确定下来，之后利用专家系统起草地质工程机械的初步设计方案。根据初步的设计方案，地质工程机械设备总体设计按照模块化设计思路分为一组相互连接的功能模块集合。之后对模块功能进行详细地分析，将地质工程接卸设备划分为多个功能子系统，如机械系统、启动控制系统、液压控制系统等。子系统划分完成以后对每个子系统进行细化，产生概念样机。之后将产生的概念样机通过相关的虚拟样机平台得出地质工程机械的虚拟样机。虚拟样机形成以后，要从产品开发需求角度出发，利用仿真分析平台，对虚拟样机功能性进行仿真分析，并利用仿真分析平台对地质工程机械设备虚拟样机的行为进行模拟分析。产生的分析结果，用于指导产品设计模型的修改以及相应仿真分析模型的修改。在反复的建模、仿真分析、模型改进的流程中，逐渐实现产品的开发需求，形成预期的虚拟样机。

3 虚拟样机技术的应用

以地质工程机械设备中常用的气动潜孔锤为例，介绍虚拟样机技术的应用。气动潜孔锤的工作环境较为特殊，具有复杂性，且气动潜孔锤的运动的耦合、非线性表现明显。从气动潜孔锤的研发上来看，目前大多是建立在传统的产品开发方法基础上。无阀式气动潜孔锤作为气动潜孔锤的一种，在进行建模时，借助机械系统动力学自动分析软件（Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems）、Pro/Engineer三维造型软件、ANSYS有限元分析软件[3]。无阀式气动潜孔锤虚拟样机模型得以建立，并对形成的虚拟样机模型进行仿真分析，进而将虚拟样机在地质工程机械产品制造中的巨大作用体现出来。机械系统动力学自动分析软件具有建模、求解、可视化功能，是虚拟样机的重要平台，在世界机械设计制造中得到广泛的应用。通过机械系统动力学自动分析软件可以生成任意机械系统的虚拟样机虚拟模型[4]。由于潜孔锤零件复杂性较强，先利用Pro/Engineer三维造型软件生成参数化的零件实体，后通过机械系统动力学自动分析软件与Pro/Engineer三维造型软件接口将潜孔锤的模型传递给机械系统动力学自动分析软件，同时将由ANSYS有限元分析软件产生机械系统动力学自动分析软件的柔性体零件，之后在机械系统动力学自动分析软件中完成运动约束、运动激励的定义，产生参数化的虚拟样机模型。机械系统动力学自动分析软件Solver模块依据虚拟样机模型生成动力学方程，并提供所需要的解算结果。最后利用后处理模块观察运动与参数变化的对应关系。

4 结语

利用机械系统动力学自动分析软件、Pro/Engineer三维造型软件和ANSYS有限元分析软件成功建立起了气动潜孔锤的虚拟样机模型，并对其动态特性进行了分析，充分显示了虚拟样机技术在地质工程机械产品开发中的重要作用，相信随着虚拟样机技术应用越来越成熟，地质工程机械产品研发水平将会得到进一步提高。

参考文献：

[1]李瑞涛，方湄，张文明，彭龙洲.虚拟样机技术的概念及应用[J].金属矿山，2010，（7）：38-40.

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1物联网

1998年KevinAshton第一次提出物联网这一概念，在2005年信息社会世界峰会正式确定了这一概念，并对这一概念的特征、技术、发展前景等进行了相关阐述，之后欧美各国均提出了本国发展物联网技术的规划，我国物联网技术发展起步与2009年总理提出的“感知中国”。物联网技术是以各种信息传感技术为基础，对需要监控、连接、互动的物体进行信息采集，最终形成一个巨大的网络，实现物与物、人与人、物与人之间的网络连接，极大的方便管理和控制。该技术是对互联网技术和通信网技术的外延，是将多项技术与应用结合的产物。物联网技术具有实现全面感知、信息传送、智能处理的特征。所谓全面感知就是利用各种信息传感器和识别工具对物体进行相关的信息收集；信息传送就是通过互联网和通信网络对信息进行传递和共享；智能处理就是将这些信息进行自动化的分析处理，最终实现智能化的控制和决策。

2工程机械物联网体系与技术

工程机械领域的发展受到各国的重视，因为该领域的发展水平代表着国家制造业的发展水平，尤其是物联网技术提出后对机械智能化的要求越来越高。当前物联网技术已经进行了小范围的应用，例如智能交通、智能家居等。工程机械物联网体系的构建和相关的技术如下。

2.1工程机械物联网体系构建

工程机械物联网体系分为三个层次：感知、传输、应用。感知层是工程机械物联网中网络和现实的枢纽；传输层就是对数据进行传输和交换，使信息能够进行相关的传送和共享；应用是核心，对已经收集和传输的信息进行相应的处理，最终发挥物联网的作用。工程机械物联网有自己的特点，这些特点和工程机械领域的特性有关。工程机械物联网感知层主要有压力传感器、液体传感器、RFID标签与读写设备，运动控制器、IO控制器、工业遥控器等核心驱动部件和负责机械设备定位和数据传输的移动终端，并且需要信息采集、信息融合、短距离传输等核心技术的支撑。传输层不仅包含互联网和通信网结合的长距传输网络，还有包括蓝牙、WiFi等短距传输网络，实现企业内部、企业与客户、客户与客户之间的信息传输。应用层中包含高性能的服务器和处理软件，实现海量信息的处理，为工程机械企业打造智能化的决策处理平台。

2.2工程机械物联网技术

工程机械物联网技术与工程机械物联网体系相关，也是分为三个方面，及感知层、传输层、应用层都有各自需要的技术。感知层需要的技术主要是感知识别技术，工程机械物联网需要通过感知层获取机械设备自身的状态和机械设备工作的环境的信息。要提高工程机械设备的利用率、使用寿命，并对工程机械设备进行有针对性的保养，这些都需要获取精准的工程机械设备的工作环境。工程机械使用的环境差别很大，这也就要求工程机械设备需要更为精确的传感器进行信息的采集。感知层传感器主要分为采集机械设备位移、角度、速度的运动传感器；采集能耗、运行等工作状态的检测传感器；采集机械设备工作位置、环境因素的工作环境类传感器。采用相对灵敏、全面的传感器，才能较好的利用感知设别技术将工程机械物联网所需要的信息进行收集。传输层需要即插即用的标准化通信协议，建立工程机械物联网会涉及到很多的通信网络，同样也会有较多的接入方式，缺少统一的标准化通信协议会导致这些通信网络无法进行交互工作，影响数据信息的传输。因此在传输层需有一个统一的能满足这些通信协议的标准化通信协议。工程机械设备作业时会被较为复杂的因素影响，这就需要机械设备物联网要有即插即用的快速识别和通信协议，便于在复杂条件下进行工程机械设备的准确识别。工程机械物联网在应用方面要有企业控制中心，通过该控制中心对各种工程机械进行监管、故障排除、快速服务。这种控制中心需要有两方面的职能，一种是面向企业研发的，可以通过收集和传输的各种信息对机械设备的设计进行改进，研发更多的新型设备；一种是面向客户服务的，可以建立相应的租赁、故障维修、设备分析等服务。

3物联网在工程机械领域的应用及展望

物联网在工程机械领域的应用主要是通过GPS、GPRS、互联网等技术，将工程机械的工作状态、工作位置、工作环境、运行情况等进行信息的收集，并通过智能处理系统对这些机械设备进行管控和服务、研发。物联网运用于工程机械领域可以实现对工程机械的全寿命周期智能化管控。物联网在工程机械领域的应用及展望如下：

3.1利用物联网进行工程机械远程监测

利用物联网可以对工程机械的工作运行状态进行实时监测，一旦工程机械发生故障还可以进行远程的诊断。对机械进行远程监测需要车载终端、数据传输、远程监控平台三个部分发挥作用。车载终端包括GPS、GPRS、RFID、GPRS，可以完成对机械运行的数据收集和上传。数据传输主要由互联网和GPRS组合而成，将车载终端上传的机械运行数据传送至远程监控平台，同时也可以传输远程监控平台指令。远程监控平台包含地理信息系统、设备信息系统、远程故障诊断和维护保养系统。远程监控平台通过这些信息系统完成对工程机械的运行状态查询、故障预警、故障诊断、故障日志、维修保养日志等内容。如果单纯的通过智能化的物联网系统无法将故障排除，那么远程监控平台还可以推送相关的地理信息使工程技术人员尽快达到。

3.2物联网应用于工程机械租赁

工程机械设备租赁与按揭付款在该市场较为流行，但是资金回收困难、用户骗车逃跑等问题会给承租方带来较大的损失。利用物联网技术可以对工程机械安装相关终端，一旦发生不偿还资金、骗车逃跑等问题，可以直接实现工程机械的定位、锁车等功能。物联网技术应用于机械租赁可以较好的保护承租方的利益。

3.3利用物联网技术建立手机服务平台

目前智能手机的普及率越来越高，利用物联网技术和手机软件开发等手段，开发智能手机客户端，为客户建立手机监控平台。采用这样的方式可以让客户通过手机就能够掌握其机械设备状况，同时也便于机械设备制造商联系用户进行相关服务和技术指导。

3.4大数据利用

通过物联网技术可以搜集大量工程机械相关信息数据，这些基础数据有较大的利用价值。企业通过对这些数据的分析和挖掘有助于找出工程机械的不足加以改进，进而提高工程机械的品质；同时根据机械设备的使用状况制定相应的制造和销售计划，更好的贴合市场；最后可以根据机械设备位置分析，在机械设备集中的区域有针对的设立服务网点。

4结束语

我国的物联网技术和工程机械智能化的起步均较晚，物联网技术在工程机械领域的运用还较少。物联网技术在我国工程机械领域具有非常广阔的应用前景。远程监控、检测和诊断是工程机械走向全面服务型制造的重要一步。

参考文献：

[1]孙其博,刘杰,黎羴,等.物联网:概念、架构与关键技术研究综述[J].北京邮电大学学报,2014,33(3):2-9．

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中图分类号： TH122 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2017）06-159-2

1 概述

随着经济全球化的发展，各行各业的市场竞争越演越烈，特别是作为制造业基础的工程机械。为满足各行业的技术装备目前我国工程机械产品具有小批量、多品种特点，包含适应性设计、变形设计、创新性设计三大类。然而在世界经济的冲击下，当前我国工程机械行业产品设计开发中存在诸多问题，一是企业对于设计知识、设计经验等无形资产重用率低；二是企业在设计过程中主要还是依赖CAD，缺乏面向工程机械产品设计的专业化软件，软件应用层次低，缺乏快捷的设计工具；三是企业新产品贡献率低，自主创新能力不足；四是企业对市场的快速反应能力差，产品开发周期长；五是企业知识管理软件的智能化程度低，缺乏快捷获取信息的工具，企业管理协调存在问题。面对国际越来越严苛的市场要求，如何快速进行工程机械设计以及支持快速设计的软件是否在企业中有效实施，都是制造业未来思考的方向。本文以CBR（case based reasoning）技术作为支撑，探讨工程机械产品在CBR模式下的快速设计应用。

2 工程机械快速设计概念以及CBR原理和关键技术

2.1 工程机械快速设计概念

随着信息化技术的进步和互联网应用的普及，市场越来越要求时效性，对于制造业的工程机械产品而言其生命的周期也在逐渐缩短。自1996年美国autofact学术会议开始便提出“工程机械快速设计”的概念，即以缩短工程机械产品设计开发周期为目的的结合当代信息电子科技技术，不违背现代设计理论和方法的设计技术。

工程机械快速设计的内容主要有三方面，一是根据市场需求能够快速生成整体设计方案；二是能够对产品库进行设计和系列化结构规划；三是利用三维优化设计，对设计方案进行快速模拟仿真评估。

2.2 实现工程机械快速设计的主要手段

根据文献资料显示，对目前工程机械产品常用的设计方法和相应的优缺点、侧重点进行对比分析，结果如表1所示。

通过表1的分析，实现工程机械快速设计的主要手段在于有效地利用产品的设计经验和设计资源，因此，提出在解决问题过程中直接利用以往成功经验的实例推理技术，即CBR模式技术。

2.3 CBR原理及关键技术

作为人工智能化发展的其中一项技术，CBR技术的灵感来源就是通过生物上对人脑记忆的研究，其中作为CBR技术的四个基本处理环节包含了从检索、复用（问题求解）、修正和保存（更新），CBR技术的核心思想就是充分利用人类已有的成功经验作为同类问题的参考来解决当前问题，每一次问题的求解过程，即每进行一次CBR模拟，都是借鉴已有成功案例作为参考和设计思路的提供，同时更是案例的学习过程，也是系统更新知识的过程。其关键技术在于案例的组织表示、案例的检索和修正，以及系统知识的更新。

3 CBR模式下工程机械快速设计的案例分析

3.1 基于XML的机械产品复杂实例组织表示

XML即第二代互联网网络设计语言的标准，采用XML作为CBR系统处理的基础，可以实现分布式的实例检索与存储，解决不同CBR系统在相同设计领域内实例资源共享以及不同系统之间信息传递问题。首先构建机械产品复杂实例表示模型：CaseObjectModel=（OI，CI，R，A，M，C，S）（其中，OI为实例对象的唯一标识；CI为实例对象的索引段；R为关系集；A为属性集；M为方法集；C为约束集；S为解决方案）在设计过程中，按照继承关系对不同的实例进行组织管理，以此为基础建立实例库，再按照实例的功能关系和装配关系再进行组织分配，最后进行详细的系统表示。

3.2 多层次化动态实例库构建

首先在建立多层次化动态实例库之前需解决实例借用关系表达、实例的存储形式、信息模型的组织形式三大问题，采用面向对象的方法，对其进行多层次动态实例库构建模型结构。通过对每个子点进行详细的定义描述最后再通过XML实例描述方法进行组织表示，最后建立CBR实例库系统。

3.3 实例检索模型

建立实例检索模型主要将实例特征属性按照设计重要度和关注度高低进行分解，建立混合实例型检索模型，将关注度最高的若干属性作为一级特征属性，在更具最优特征权重分配的计算方法得到一级特征属性的权重值；接下来根据一级特征属性检索出的实例集，对该实例集进行重要度和关注度高低的分解确定权重值，最终确定二级特征属性；同理以此类推，在已筛选出的实例集中进行更细致的检索，直到检索出最佳匹配实例为止。

3.4 系统检索、复用、修正和保持、维护

以液压马达为例，根据上述方法建立CBR系统，现在对系统案例进行检索。首先建立液压马达设计流程图，首先选择一个案例类，然后描述推理目标即对需查询的液压马达相关参数进行描述，接着对液压马达设计的输入案例进行约束即对案例设定约束条件，最后确定案例，上述即为系统检索的步骤。针对检索后出现符合条件的案例进行分析，由此提供设计思路，同时在调取模型时可直接保存到指定文件中，即为案例的复用。若调取的模型数据不能满足当前设计需求，可人工对相应的几何案例进行适当的修改，或者在案例检索过程中对相似案例类矩阵进行修正。修正过程中系统会自动关联，在操作过程中需对修正的几何模型的案例进行保存，随着不断的修正、扩充、使用，系统中的案例煲揽苛扛傥护工具进行系统不断升级扩充过程中的维护。

4 总结

本文针对CBR技术发展的概况，以工程机械快速设计和应用作为此次讨论的对象，重点讨论了CBR的技术原理，以及分析了快速设计的背景和其现实意义，然后基于此探讨了在CBR模式下工程机械快速设计并将其应用领域进行举例说明其实现的过程，充分展现了CBR技术在工程快速设计方面的优点，体现了CBR在案例推理方面的准确性和灵活性，以及CBR技术在未来工程快速设计领域巨大的潜力。

参 考 文 献

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一教学体系有序系统，优化教学结构

面对以具有机械制图、机械原理、机械零件、电工与电子技术、微机控制原理、测试与传感技术、液压传动等机械专业基础知识的学生，作为工程机械专业的导论课，“工程机械概论”课程试图综合并引领工程机械底盘设计、工程机械底盘原理与性能、工程机械传动与控制、工程机械发动机与底盘构造、工程机械运用与管理等后续专业课程的内容，专门阐述工程机械领域内各类专业知识的总体结构框架和它们之间相互关系，使学生明确各专业课程的作用和地位，为他们深入学习专业课起到提纲挈领和抛砖引玉的作用。

二教学内容合理整合，突出教学重点

工程机械种类繁多，用途各异，不可能在授课过程中逐一介绍，在本课程的教学过程中，为了使学生对于工程机械有一整体性的了解，授课过程中不是直接进入具体工程机械的学习介绍，而是专门安排一次综述性质的知识讲解，在这一讲中首先从工程机械的服务领域、历史的发展、从不同角度对工程机械的分类以及现代化工程接卸的发展趋势进行阐述，在基本概念上让学生对工程机械有一整体性的认识。随着现代工程机械向自动化、智能化方向发展，及时收录最新的工程机械产品，以主流设备为主，淘汰老旧的设备以及装置。在后续课程中选取若干的工程施工中常用和典型的通用和专用工程机械，系统讲授各类工程机械的各种装置和总成的作业原理，包括动力、传动、行走、作业（工作原理、构造性能、操纵控制方法和作业特点）等，以反映工程机械的整体知识。这样的课程设计可以使学生对各种工程机械结构组成有一提高挈领的了解，使他们领会今后不论在设计或使用任何一种工程机械时，机器的各个总成和装置都与此种机械的作用功能有着密切的连接，也有助于他们更好的理解各门专业课程的作用与地位。

三教学方式新颖多样，强化实践创新

鉴于目前较少的课时数和较大课程容量的现实状况，只有通过网络线上线下的混合式教学才能在有限的教学时间内不断充实拓展学生的学习空间。对于本门课程，在教学过程中积极开展线上线下混合式教学，线上是指学生利用在线课程讲解视频、在线PPT、远程虚拟仿真实验等互联网手段对基础知识进行课前学习；线下则为在课堂上，教师不再讲解基础的或者简单的理论知识，而将时间用于重点和难点问题的讲解和答疑学生的问题，促使学生更好地掌握知识。例如在挖掘机械这一章节中，相关基础知识学生可以通过班级群中的微课视频和在线PPT进行学习，相关案例操作可以访问我校反铲式液压挖掘机工作性能虚拟仿真实验进行仿真操作，通过在线学习和仿真实验操作，学生可以发现本节课程的重难点为工作装置的工作原理和运动特点、挖掘包络图的线段组成和整机作业稳定性及相关概念；同时掌握整机作业挖掘力及其分布规律。教师在实际的课程教学中只针对重难点进行讲解即可，同时在课后学生线上学习复习时进行线上辅导，学生主动学习和思考的能力得以培养，学习效果明显提高。我校工程机械专业已通过工程教育专业认证，为培养学生工程实践能力，在授课过程中注重工程实例讲解，从小项目开始，以学生为主体，教师引导的教学方式，将学生分成若干个小组进行合作学习，以实际工作需求为导向分析学生需要掌握的基本技能，并将教学内容与教学目标进行细化，编制一个个的教学项目，并根据教学项目之间存在的逻辑关系来确定教学形式以及教学进度。通过提出问题、分析问题的方法来驱动学生自主查阅资料、提出问题，进而培养学生解决问题和主动实践的能力，在分析过程中教师可以通过播放视频、图片以及一些真实的数据，模拟现场方式清晰地将工程实例呈现在课堂上，系统地扩展关联性课程的学习，使学生在解决实际问题过程中建立一种“一点多面”的思维，有效地提高了解决工程实际问题的能力。这种任务驱动式或项目化的教学模式，可以大大激发学生的学习热情，提高教学效果。

四教学评价客观科学注重过程管理

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在自然界中，每一种生物都经历了亿万年的自然进化和优胜劣汰，最终能够生存下来的物种必定拥有一些非同寻常的能力和特性。仿生学正是通过研究生物物种的某些结构、形态以及功能特性来模仿设计出相应的机械设备和装置，进而更好地服务于社会，提升人们生产生活的品质。许多工程机械设备的发明改进都与仿生学有着千丝万缕的联系，例如最初飞机的发明就是基于结构仿生学的设计理念，对鸟类身体构造进行仿生，最终制造出能够像鸟类一样飞翔的机械。仿生学是一门综合性较强的学科，目前已经开始应用于各项工业设计，在工程机械结构的设计过程中应用“仿生”概念，不仅能够大幅度地提高机械性能，甚至还有可能探索并开辟出革命性的设计思路。

1仿生学的基本概念和理论

仿生学是一门综合性十分强的古老学科，包含了自然生物学、材料物理学和数学建模等多种知识的交叉[1]，主要研究对象囊括动物、植物和微生物在内的整个自然界，可以说，仿生学的应用研究是人类不断认识自然、了解自然、挖掘自然潜力的过程，总体来说可以分为形态、功能和结构仿生。

1.1形态仿生

在自然界中，每种生物都拥有各自独特的外在形态，而这些形态都是经过上亿年自然选择的结果，其中必然隐藏着某些物种赖以生存的特性能力。通过对生物形态的系统研究，工业产品对其形态进行模仿再现，进而还原这些生物特性并最终体现在产品之中。例如海豚具有流线型形态，在水中游动时的阻力相对较少，因而游速较快，基于这一点，现在汽车外形大多数对海豚形态仿生，模仿设计出流线型的车身，这在很大程度上较少了汽车运行过程中的空气阻力，提高了汽车的运动性能。

1.2功能仿生

在自然界生存的每一种物种都具备与恶劣环境相抗衡的生存功能，正是这些功能保证它们能够经受得住“优胜劣汰、适者生存”的自然法则。功能仿生就是通过研究生物体某些特殊功能并弄清其运作原理，进而将这些功能应用到产品设计之中，使得产品具有生物体同等功能，同时这也是人类不断创新进步的重要源泉。功能仿生在产品设计中的应用十分广泛，例如蝙蝠具有发射超声波的功能，所以能够夜间飞行，设计者对这一功能进行仿生最终制造出雷达，并广泛运用于军事领域。

1.3结构仿生

在很久以前，人类已经开始认识到不同生物体结构各自所表现出迥异的功能特性，例如鱼的尾巴能够自由地控制方向；细长的柳条能够承受巨大的力矩；柔弱的蛛网可以经受住大风等。结构仿生主要以生物体的结构特点作为研究对象，并且对结构原理进行深层次地剖析，进而在产品设计中植入相应的构造已达到同等的功能效果。例如蜂窝结构是无数个正六边形镶嵌拼接而成，具有良好的稳定性，将这一结构应用到汽车轮胎之中能够有效地控制轮胎形变，避免爆胎。

2结构仿生学在工程机械结构设计上的具体应用

工程机械在结构设计要综合考虑各方面的因素，尺寸规格、部件连接和工作装置对机械性能都至关重要，因此结构仿生学应当从这几方面入手对工程机械进行仿生设计。

2.1外形尺寸的结构仿生应用

在生物界中，外形结构尺寸对于生物体的功能特性起着十分关键的重要，例如蚂蚁能够运载比它身体质量重数倍的物体，这在很大程度上归功于蚂蚁外形的尺寸构造。蚂蚁的头部和胸部结构紧凑且灵活，腹部与胸部间依靠三节腹柄来支撑受力，这些独特的外形及合适的尺寸为其赢得了“大力士”的美誉。通过对蚂蚁身体的结构尺寸比例、重心位置及运动方式的研究，设计人员对装载机、挖掘机、自卸车等工程机械的外形尺寸进行了结构仿生，重新定义了桥荷比值，而且也可以通过设计根据工况自动调整的重力平衡装置，从而保证了机械能够在满载情况下仍具有高稳定性和高效率作业能力。

2.2连接部件的结构仿生应用

在生物界生物一直都很擅长利用有限的空间和结构以利于自身的运动，增强对环境的适应能力。生物结构的受力情况十分均匀，很少出现应力过大的区域，所以形成的结构也多是优化的力学结构。基于这一点，工程机械中一些连接部件的设计都进行了结构仿生，具体而言分为以下三种方式：（1）模仿竹节结构、树木的板根结构、王莲的网状助板结构，对直接受力的支撑构件、主要受力结构进行结构加强；（2）较多的采用光滑的曲线作为结构的形线，能有效的减少由于形状或结构的突变引起的应力集中现象。（3）改进结构形式和条件，减少连接结构的能量损失，提高联接结构的可靠性，延长部件的使用寿命。

2.3工作装置的结构仿生应用

人类手的结构十分精巧，对人类的生存来说十分重要。人类的手部结构紧凑，抓握动作灵活稳定，功能强大。人们对了人类部结构的研究巳有较长的历史。而真意义上能实现灵活动作的仿生则是仅有几十年的时间。由于“灵巧”的研究具有很强的应用价值，各国对其都格外重视，也是少数几个一直没有闻断的仿生学研究课题，美国、本、欧洲等国都在“灵巧手”方而的研究投入了大量的科研精力，由德国中航中心与哈尔滨工业大学合作研发的HIT/DLR机器人灵巧手，结构和功能与人体手几乎一样，可以自由活动并能够轻松提取重物[2]。

总而言之，随着人类对自然界的不断探索和了解，许多生物体结构的仿生功能将会广泛应用工程机械设计之中，这将极大地提高机械性能，进而更好地为整个社会服务。

作者：范曙远

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目前大多数工程设计都进行了新技术改革，并且也取得了一定的进步和发展，在实现产品设计现代化和提高工作效率上，有一定的成效。在虚拟样机技术使用于工程机械领域的过程中，许多产品设计实现了非物质化依赖化，主要依靠虚拟样机技术便可以实现产品设计的整个流程，有利于新产品设计技术的不断开发利用，实现新科技环境下的新技术开发。

1虚拟样机技术的特征

（1）概念的新颖性。虚拟样机技术在工程领域有着颇为成功的运用，其特征之一在于设计概念的新颖性，是一种全新的机械产品设计理念。传统的仿真机主要是对于单个子系统的模仿，人们已经逐渐意识到这种仿真机即使针对整个系统的性能都进行了优化，但并非这种简单的将已经得到优化的子系统进行叠加就可以使得整体系统得到优化。虚拟样机技术而是强调整体优化大于机械式的叠加优化，使得虚拟整机与虚拟环境进行不断的耦合，对于各种产品设计方案进行检测、评价，不断改进产品的设计方案以达到最优化，实现整体最优而不是局部优化。（2）设计的系统性。通过整机结构、液压系统、控制系统等的独立设计，实现局部优化促进整体优化是传统的产品设计方法惯用的套路。在虚拟样机技术中，注重各个子系统之间的动态交互与协调求解，改善了传统产品设计中，因设计考虑不周，在产品开发之后发现不足导致的浪费现象。通过虚拟样机技术，逐渐建立起各个子系统之间的多体动力学虚拟样机，实现产品的协同设计，及时的发现设计中存在的问题，解决问题，以系统的测试分析来驱动整个产品设计过程。

2虚拟样机技术的实际应用

（1）虚拟样机技术在国外的运用。早在美国最早研制出无图纸研发飞机波音777时，虚拟样机技术就已经在飞机研发的设计、装配、性能评价以及分析评估上发挥了重大作用，这项技术的应用不仅使得波音777飞机的研制成本大大降低至75%，而且使得制造周期大大缩短一半，并且确保了产品最终一次性成功装接，实现了飞机制造的一次伟大成功。著名的生产工程机械商JohnDeere公司在解决工程机械在高速行驶时的蛇行现象以及重载下自己震动问题时，积极地采用虚拟样机技术进行原因查找，并且大胆的进行方案改进，虚拟样机技术大大提高了产品的高速行驶性能与重载作业性能，解决了传统方式无法查找原因的问题。还有类似福特公司等美国的汽车制造公司也都相继采用了虚拟样机技术来进行样图的设计和产品检测、评估，其目的之一就是降低开开产品的成本，减少在研发使用的过程中存在的风险，从而改进产品的质量，并且获得较好的经济效益，由此来达到自己生产产品的目的。（2）虚拟样机技术在国内的运用。虚拟样机技术在国内的主要应用体现在对于虚拟样机技术的技术内涵、组成运行模式进行进一步的探讨，深入的研究虚拟样机技术在自主研发平台上的发展前景以及在科技高速发展过程中的环境支持。多领域研究虚拟样机技术有助与对于该技术的深入开发，实现虚拟样机技术在于各个行业内的广泛应用。在国内的虚拟样机技术应用实例比较多，在许多科学研究中广泛应用虚拟样机技术进行深入的开发，获得了较好的成果，这项技术为国内制造业创新发展带来了无限可能。研究员也纷纷将虚拟样机技术分散应用于汽车制造业、工程机械业等等各个行业，国防工业以及航天航空业等进行更加广泛的应用，不断的促进虚拟样机技术的完善和发展，增强我国的企业产品开发能力。

3虚拟样机技术在工程机械上的应用以及前景

（1）虚拟样机技术在工程机械上的使用流程。虚拟样机技术在工程机械上的应用优势主要体现在能够保证产品设计的美观性、舒适性。安全性、可靠性、制造的简便性以及可维护性等等。由于虚拟样机技术具备其他技术所没有的可视性特点，因此可以再计算机虚拟现实环境中进行技术设计、产品组装以及性能优化等，并且综合考虑产品的外观设计在虚拟的环境中进行进一步的尺寸模型分析，利用可以被直接操纵和修改的生成模型进行产品的不断完善。市场上一些成熟的软件，如：CAD、CAE等都可以进行虚拟工程机械设计，虚拟样机技术主要是利用图1流程进行产品的开发利用。上述流程借助商业上的三围CAD软件进行构图设计分析，进一步实现虚拟样机技术在工程机械设计上的有效利用。（2）虚拟样机技术在工程机械上的发展情况。虚拟样机技术的广泛应用能够实现产品设计的低成本、高效益，并且摆脱产品设计的物质依赖性，是一种全新的开发模式，将会给工程机械设计带来重大影响。主要的发展前景体现在：加快产品更新换代、引发一轮虚拟产品的销售潮，企业引发新的竞争点和增长点、促进企业间联盟、加快技术人员的技术提高，优胜劣汰速度。如此一来，将有利于产品的研发和企业的发展，以及人员素质的不断提高，可见，在新时代虚拟样机技术将成为工程机械产品开发的主流，引发全球经济新挑战。

4结语

文章讨论了虚拟样机技术在工程机械上的应用，探讨了虚拟样机技术的特征以及该技术在国内外的应用情况，大胆的畅想了新技术在工程机械上的开发利用情况，虚拟样机技术的发展将有助于新产品设计开发，同时促进工程机械流程的不断改革完善，促进我国工程机械设计实现高效、资源节约、发展迅速、人员配置合理的高效设计系统。

参考文献

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关键词：公路施工；机械设备；保养；成本管理

        0前言

当前机械设备的总成本在整个公路施工工程成本中占据很大的比重,尤其是在公路路面施工当中,机械设备的使用成本占据全部的工程造价约30%,当中的维修保养费用又占有相当大的比例,保养好了,故障率低了,维修的成本也就随之减少了。因此,强化工程机械设备在公路施工生产中的保障作用,加大机械设备的管理力度,有效控制施工工程机械的维修保养成本,降低工程机械维修保养费用,进一步提高工程机械的经济效益,是当今公路工程施工企业共同关心、关注的话题。

        1.影响工程机械设备维修保养成本的因素

（1）认识不足,缺乏切实可行的操作制度。随着市场经济的发展,公路工程施工也进入了市场竞争的行列,资金紧、任务重、工期短成为施工生产中的常见的难题,而机务管理的计划时代已逐步转变为按需进行,这就导致我们的管理者淡忘了机务管理的真正含义和重要性,出现管理松懈、制度不完善、执行力差的状况,对工程机械设备使用状况、性能不了解,盲目使用,不以求真务实的态度去制定高效、合理的维修保养计划,致使出现工程机械性能下降,维修费用超额,使用效率低下等问题。

（2）工程机械设备选型盲目追求价格最低化。机械设备选型是指购置机械设备时,根据生产工艺要求和市场供应情况,按照技术上先进、经济上合理,生产上适用的原则,以及可行性、维修性、操作性和能源供应等要求,进行调查和分析比较,以确定设备的优化方案。

由于前面所述现今工程施工资金紧、任务重、工期短是制约施工常见难题,导致我们的管理者在自有工程机械设备不足的情况下,采取购置或租赁方式以解决施工,而在进行工程机械购置时又不完全遵循工程机械选型原则,一味的追求只要满足施工要求,价格最低即为最好,忽略了其他要素,形成机械保修期已过,发生故障率高、维修率高、配件供应不及时、售后不及时等现象,造成工程机械性能下降,直接增加了工程机械维修保养成本,更严重的造成工程机械无法在下一个工程施工中满足施工要求,直接淘汰,增加工程成本。

（3）制度不健全,执行不力。现今我们诸多施工企业在设备管理中常常是“重使用轻保养”,虽然实行“定人、定机、定岗”制度,却忽视了机械设备保养制度对人的活动的制约性,没有明确落实到人。操作人员只是注重使用,对出现的问题不能及时处理;另外,在工程机械出现故障需要维修时,许多维修人员责任心不强,应付差事,从而造成设备故障的不断扩大和发展。当出现问题时,操作与维修人员往往互相推卸责任,不能意识到问题的严重性。这不仅影响施工的质量和进度,也增加了维修、运转的费用,致使工程机械的使用寿命缩短,安全性降低。

（4）使用不规范,加速机械设备磨损老化。由于企业发展,大量的新鲜血液补充到了企业中,可机械设备操作人员却存在断层,主要原因是新进入企业的学生,尤其是大学生好高骛远,对机械设备操作管理从思想上存在无前途的概念,导致机械设备操作人员趋于老龄化,特别是在人员不足时,为了工程施工临时聘用一些技术素质差的操作人员,这就造成由于对施工技术、机械设备的使用知识所知不足,不注重具体的施工条件和作业方法,在项目领导一味追求工期、进度的管理下使工程机械设备一直处于超负荷或带病作业状态(甚至违章操作),从而加速了工程机械设备的磨损老化。

工程项目结束后盲目退场,机械设备得不到按规定进行的认真保养、维护和修理,被调配到新的工程项目后,出现故障,又开始“头痛医头,脚痛医脚”的循环模式。

这样直接导致恶性循环,在保证机械设备性能上既花费了较大的精力,又付出了高额的修理费用,严重的延误了正常的施工工期。

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引言

随着我国市场经济发展进程的不断加快，人们对工业建设的安全稳定需求越来越大。机械设备产品作为保证行业发展快速稳定效果的关键，其在进行造型设计过程存在诸多不合理问题，这就减低了机械设备产品的运行使用效率。基于此，相关建设人员应在明确工程机械产品造型设计条件的前提下，从形态设计、色彩设计以及质量设计三方面出发，以提高产品设计应用于实践的效果价值。这是实现当前现代化经济建设背景下工业发展可持续性目标的关键，研究人员应将其充分重视起来，以作用于实践。

1研究工程机械产品造型设计要点的现实意义

与消费类的电子产品不同，工程机械产品设计应将功能性与操作性作为控制目标。研究表明，从宏观的角度来看，其与传统设计技术应用涉及的偏重造型工业设计的关系不大，但其形式对工程机械设备具有一定影响。因此，机械产品设计应将功能与形式两方面，均作为重点设计目标。即对各种设计因素进行综合性分析，以找出具有可行性的机械产品造型设计方案。然而，在此之前，相关人员应在明确造型设计条件的情况下，找出设计控制要点。这是提升现代化经济建设背景下工业快速稳定发展水平的重要课题，相关人员应将其作为重点研究对象，以服务当前经济建设的全面发展进程[1]。

2工程机械产品造型设计条件分析

以R式仓储电动叉车产品设计过程为例，叉车作为用来装卸、短距离运输以及堆垛的仓储设备，其在未来的产品造型设计中，更多地体现了电子智能化、作业安全性以及节能环保型。如表1所示，R式仓储电动叉车产品设计要求。然而，由于国内工程机械产品自主创新能力比较弱，即关键零部件研发相对落后，这就在一定程度上制约了对工业设计作用的认识和运用。此外，该市场环境下，使得国内比较缺乏针对仓储电动叉车造型设计的方法支持，如由眼动仪获取数据支持感性评价的尝试在有效性和实用性方面等均存在一定局限。为此，相关建设人员应从实践角度出发，即在明确：形、色和质单个造型设计要素的基础上，找出优化控制的方法策略[2]。

3工程机械产品的造型设计要点

针对当前仓储电动叉车的运行使用实际情况，造型设计人员在规划阶段，应通过发散联想与创新思维，来确定造型设计的关键词，即“Rotation”。研究表明，其能较为准确的传达工程机械产品的整体一项，即能够充分与仓储电动叉车狭小空间高效率运行作业功能特性实现融合，从而使造型设计使用准确的造型语言，来表达这一设计概念。具体来说，“Rotation”产品意象设计概念，还能与R式仓储电动叉车独特的转向功能进行呼应。此外，叉车大多采用液压动力，即依靠后轮转向与频繁转向来实践运作，但这一设计会受狭小作业空间的限制，而降低设备运行效果。因此，R式仓储电动叉车特别的转向设计采取的方案是车身底盘的中间部分、驾驶室和工作部分能够360°自由旋转；而且，四轮驱动技术可达到90°转向，实现左右平移[3]。与此同时，这一整体圆弧形的造型设计，还能实现设计应用的机动灵巧功能目标。具体来说，为实现叉车造型设计的整体性与统一性，在形态设计方面，安全架应采用圆弧曲线设计，即车体选用圆形结构。这样一来，R式仓储电动叉车的形态设计语言，就能从传统的直线型转向与曲线型的复合，这就突出了工程机械造型设计中的传统形式美感，进而最大限度的提高机械设备运行使用的适用性。在色彩设计方面，由于工程机械产品大多采用明度效果好以及纯度低的黄色，以及配有黑色线条来消除与分割产品造型色彩设置的呆板印象。但对于底部，为提高设备运行使用在视觉效果上的安全感与稳定感，应设置为黑色。值得注意的是，对于配色类别的调整，应基本控制在三类，主色大面积覆盖，辅助色主要配合功能分区或配合文本标识传达某些特定的信息。在质量控制方面，R式仓储电动叉车造型设计综合考虑了产品品牌形象、操作行为人因工学、产品造型感性意象与产品功能之间的相互关系，表明产品造型设计不仅需要关注产品的技术（包括材料加工工艺等），同时还要关注产品造型的审美，以及产品造型的认知。在工程机械造型设计中，技术是基础，它支撑与产品造型设计密切关联的审美和认知，应妥善处理好三者间的关系[4]。

4结束语

总体而言，工程机械产品在造型设计过程中，受市场环境复杂性以及技术应用局限问题的影响，使得机械设备作用于实践工程施工建设使用的安全稳定效果并未发挥出来。这种情况，要求设计人员将现有的机械产品造型设计资源充分利用起来，并通过科学合理化的改进，来提高产品应用的耐久性。事实证明，设计人员需综合分析工程机械产品的设计使用需求，进而在明确设计改进方向与措施技术方法的情况下，使产品应用于实践的效果价值充分发挥出来。这是促进工业快速稳定发展的重要组成部分，相关人员要将上述研究成果更多地作用于实践，以提高机械产品应用的质量安全性。

参考文献

[1]孙华岩.机械工程产品可靠性优化设计要点分析[J].中国新技术新产品，2017（15）：36~37.

[2]周连超，戴端，李宜信.器与道对中国当代工程机械产品造型设计的影响[J].包装工程，2015，36（18）：66~69.

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1.工程机械产品形态分析

1.1 材质分析

在对工程机械产品形态设计之前进行材质分析是十分重要的一步，因为只有充分了解材质的特性，才能选择合适形态将材质的性能完全表现出来，同时在另外一个方面如果利用比较良好的材质就可以在很大程度上使工程机械产品设计以最简约的方式充满艺术性。

1.2 工程机械产品功能分析

只有完全了解产品的功能才能有根据地对产品进行设计，才能从根本上选择与产品功能相适应的形态，才能保证设计出来的形态不脱离产品功能而存在。

1.3 线形与色彩分析

工程机械产品的形态设计中的色彩设计不仅仅要满足使用者的审美要求，美观大方，同时还要与工程机械产品的使用环境相协调，只有这样才能在最大程度上发挥工程机械产品的功能与使用效果，甚至还有可能给使用者带来超值感受。同时在产品形态设计中还要分析机械产品的线条特征，尽量在线条设计时做到静中有动、直中有曲的形式美。

2.工程机械产品形态设计原则

合理的工程机械产品形态设计应该是在保证产品基本使用功能的基础之上，使其制造成本最低，因此工程机械产品的形态设计必须要遵循一定的原则。首先工程机械产品的形态设计必须要严格符合国家的产业发展政策和有关法令法规。

人性化设计原则，工程机械产品是一个与使用者、使用环境息息相关的产品，在实际的使用中，产品所发挥的功能、带给使用者的心理体验会直接影响用户对其设计的评价，因此产品形态设计中应该以用户为中心，确保设计出的工程机械产品完全符合“以人为本”的设计原则。

3.工程机械产品的形态设计方法分析

3.1 计算机辅助形态设计技术

3.1.1形态造型特征设计技术

形态造型特征设计技术是一种高层次的辅助设计方法，它将不同类型的形态实现方法、构成方法以及造型风格表现方式进行有效调整，结合专业化描述词汇给设计师提供专业的造型工具。同时进一步促进计算机辅助设计技术更好的应用于形态设计方面。

3.1.2草图设计技术

草图设计技术是为了满足工业设计师手绘习惯发展的一种造型技术。它缩小了传统CAD系统与工业设计之间的差距，草图设计技术的重心主要体现在两方面：（1）人机交互技术，在设计系统的过程中进行有效的模拟设计手绘。（2）草图重建技术。目前，在国内外已经出现了基于草图的CAD系统。通常情况下，草图设计技术是建立在CAD造型平台的几何模型上，给设计师提供了网格的草图板，设计师可以根据其中的比例关系来勾画各种造型曲线，同时在自定义选项获取特征线和平面形。

3.1.3自由曲面设计技术

现代产品形态设计的风格逐渐趋向简洁与人性化，自由曲面造型得到广泛的应用，计算机辅助形态设计也开始注重它的发展。目前自由曲面设计技术是LAID的重点研究之一，它主要采用的是曲面特征设计（SurfaceFeatureDesign），在曲面特征设计中包括基本表面、移动特征和串通图形。

3.1.4线型设计技术

所谓线型设计技术就是要遵循在工业设计中的美学原则，按照一定线型组织方式来组织线型，从整体上来协调各部的效果，确保整体造型的美观。线型的设计在选取线型和布置上对造型有很大的影响，线型的设计在产品造型设计中具有重要的作用，是不可缺少的重要组成部分之一。

3.2 工程机械产品形态设计法则

3.2.1人机工程法则

人机工程学的范围与很多理论学科都有重要的联系，他的领域很大，很多企业非常重视这门学科，在市场信息的发展过程中，如果产品比较容易好进行运转，所以他的地位非常重要。因此可以说这门科学是许多公司的重要理论依据，以此为方向，提高自身的企业内部产品的质量和企业的整体的舆论和评价。在工业的市场发展中，两者的相互作用是最主要的原因，这样可以提高产品质量和工作能力，实现高效的运行。

3.2.2形式美法则

在整个的人类社会前进过程中，有一个人们所共同认可的理念：尽管每一个时代的背景不一样，文化理念不一样，对美的概念也有不同的认识。不过这个审美原则是一直没有变化的，保持固定的。我们可以借鉴这个原则应用于机械的审美设计。有位名人说过，有生命的物体通过相互竞争从而实现层次，主要原因是整体的大趋势是保持原则的，所以说整个规划不会出现大的变化，成为标准。

3.2.3工程机械产品形态设计中的视错觉的应用

由于人眼的特殊结构，再加上人在观察事物时总是受到形、光、色的相互干扰以及周围环境因素的制约，因此就产生了视错觉。在设计中，无论是平面还是立体，经常遇到视错觉现象，因此视错成了设计中一个注目的问题，有意识地利用这些视错觉，往往能取得意想不到的效果，其中在工程机械产品的形态设计中常应用到的有分割错觉、大小错觉、凸凹错觉、光渗错觉等。

3.2.4工程机械产品的色彩设计

色彩作为视觉审美的核心，深刻地影响着人们的视觉感受和情绪状态。人类对色彩的感觉最强烈、最直接，印象也最深刻。产品的色彩来自于色彩对人的视觉感受和生理刺激，以及由此而产生的丰富的经验联想和生理联想，从而产生复杂的心理反映。在工程机械产品的色彩设计中要考虑到功能和安全因素、企业文化和理念因素、产品形象要素、环境色彩因素等的影响。

4.结束语

值得注意的是，工程机械产品的形态设计要设计法则，在满足功能要求、设计美学、人机工程学等前提下，运用现代的观念去改造和提炼，将它们有机结合起来，创造出形态美观，功能良好，具有特色和差异化的产品。

篇12

中图分类号：TD60 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）03（b）-0064-01

机电一体化是一门新兴的综合性科学技术，亦称为机械电子学，它主要是将电子技术、计算机技术、信息技术等与机械技术进行有机结合，并综合应用到实际运作中。近年来，信息技术的不断发展为机电一体化提供了强有力的核心技术支持，机电一体化技术的发展提高了工程机械的运作效率，降低了工程成本，满足了我国工程机械领域节能化、智能化和自动化的要求，它的正确使用是工程机械完美运作的重中之重。

机电一体化的运用主要是通过电子控制系统加以实现的，电子控制系统应用的好坏直接影响到工程机械的安全性、经济性、施工质量、使用寿命等。引入机电一体化技术，能够大大提高工程机械的动力性、燃油经济性、操作舒适性及工作精准度、工作效率等，所以现代工程施工中，机电一体化技术业已在工程机械众多领域得到广泛应用，生产过程对工程机械的性能要求也日益增高，而且工程机械中机电一体化技术的管理与应用也将是今后的发展趋势。因此，如何管理并有效应用机电一体化技术成为很多工程施工企业不得不面临的必要课题。

1 工程机械领域机电一体化技术的应用现状

1.1 自我监测与诊断，延长机械使用寿命

与传统的只能由相关工作人员定期排检故障的模式不同的是，机电一体化工程机械中的自我监测与诊断功能，能够对机械的发动机、液压系统、传动系统、工作装置等的运行状态实施全面监控，如果出现异常，可以自动报警，避免故障损伤的扩大化，并能够自我诊断找到故障部位，以便维修人员可以尽快的对故障部位进行检修，减少故障排检时间和停机维修时间，提高了工程机械的利用效率，降低了生产成本。同时自我监测可以避免重大故障发生，延长机械使用寿命。

1.2 节能减耗，提高生产效率

工程机械机电一体化中电子节能控制器的使用改变了以往的工程机械能源损耗大、利用率低、工程经济效益低等缺点，取而代之的是低能耗高效率高效益，符合国家倡导的节能减排这一政策。而且我国企业间的竞争日趋激烈，科学技术的融入可以大大提高企业的市场竞争力，其中电子节能控制器的使用极大的降低了大型工程机械设备的能耗，改善了施工环境，同时它的操作相对较为简单，设备磨损较少，也在一定程度上提高了生产效率。

1.3 保证操作作业的精准度

机电一体化技术保证了工程机械稳步向高精准度的层次发展，从而最大限度的提高机械性能和工作效率。比如在道路铺设工程中通过微机控制的电子称量系统的应用、自动找平系统的应用、采用超声波技术的自动供料系统等的应用，这些使得称量实现自动化，提高了精准度，减少了人工误差，提高了作业质量和效率，同时减少了人力资源的投入，降低了工作人员的劳动强度，节省了许多的施工工序，使其更加符合现代工程机械的施工要求。

1.4 实现机械作业的自动化或半自动化

机电一体化技术在工程机械领域中的应用实现了机械作业的自动化或半自动化，很大程度上降低了施工过程中人力物力的投入，减少了施工人员的劳动量和劳动强度，提高了设备的劳动产出比，而且还可以有效防止操作人员因缺乏经验、技术不足或疲劳而产生的操作误差，进而保障了机械作业的高质量。机械作业的自动化或半自动化降低了企业的人力资源成本，提高了工程的质量，保障了工程的整体经济效益。

1.5 机电一体化技术的其他应用

机电一体化技术在工程机械领域的应用越来越广泛，例如为了提升发动机功率、简化工序、降低能耗、减少工作量而在装载机、推土机、铲运机等中采用的自动变速器；为了提高作业的安全性而在起重设备中采用的力矩限制器；为实现危险地带、恶劣工作环境或人员无法到达地点的无人驾驶而采用的无线遥控装置等等。总之，机电一体化在工程机械领域的诸多应用，都是为了工程机械的良好运作，是机械工作发展的必然趋势。

2 工程机械领域机电一体化的发展趋势

2.1 智能化

智能化是机电一体化技术的必然发展趋势，其应用需求也越来越高。所谓智能化，即立足于相关控制理论，将心理学、生理学、计算机网络、运筹学、人工智能等多学科知识运用到工程机械领域，使工程机械的操作可以逐渐取代人为操作，进一步降低工程预算成本，实现更精准的控制，满足工程施工的更高要求，因此工程机械的智能化仍是大势所趋。

2.2 微型化

微型化这一概念源于上世纪80年代末期，是指机电一体化向微电子机械系统领域发展的趋势。微型机电一体化产品是电子技术与机械技术在纳米尺度上相融合的产物，它的特点主要是体积小、耗能低、运动灵活，在生物医疗、军事、信息等领域有着不可超越的优越性。现阶段微型机电一体化产品都朝着小于1立方厘米的体积发展，甚至是朝着微米、纳米级别发展，其瓶颈为微机械技术。

2.3 网络化

随着计算机网络的普及，基于网络的各种远程控制设备可以达到让人们足不出户即可控制多种设备的目标，使工程机械的操作更加便捷，而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。工程机械领域中远程控制盒监控技术的快速发展使得机电一体化产品向着网络化方向发展成为必然趋势。

2.4 节能环保化

随着工业化进程的持续推进，人类社会的经济化水平不断提高，但与此同时人们赖以生存的环境也遭到了巨大的破坏。进入新世纪以来，社会公众对环保的关注和呼声越来越高，国家也出台了一系列的相关政策来号召节能减排，为适应节约型社会的发展，机电一体化产品在使用时不造成资源浪费和环境污染，报废后可以回收利用，实现绿色化产品概念和绿色化设计制造更能适应今后的市场需求。

3 结语

总之，工程机械领域中机电一体化技术的应用日趋广泛，发展前景可观，工程机械为适应机电一体化这一趋势，尽可能的提高机械运作效率，需要其操作者或使用者顺应科学发展潮流，加大研究力度，全面掌握机电一体化技术，振兴机械工业，更好的为我国建设事业服务。

参考文献

[1] 黄宋义.工程机械中机电一体化的应用[J].科技资讯，2009（18）：33-33.