發(fā)布時間：2023-03-17 18:01:37
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的概念設(shè)計論文樣本，期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
在均布荷載作用下構(gòu)件的彎矩與跨度成二次方的關(guān)系，因此樓板壓型鋼板布置凸肋時應(yīng)盡量沿板的短跨布置以提高樓板的平面外剛度，減小撓度。同理，次梁布置時宜按房屋的短向布置以取得較大的剛度［1］。該工程在主梁布置時采用X向與Y向均與柱剛接的方式，這樣既增加了主梁的豎向承載能力，又增加了結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度和冗余度，結(jié)構(gòu)的安全儲備得到增強(qiáng)，而且在罕遇地震時可以靠梁柱節(jié)點(diǎn)的塑形變形來消耗地震能量［2］。屋面結(jié)構(gòu)布置時，考慮到邊榀框架剛度較大，而中間榀作為大跨度框架剛度十分弱，中間與兩側(cè)變形差異較大對于結(jié)構(gòu)十分不利［3］；而屋面板為夾芯板，其平面內(nèi)與平面外剛度均較弱，不能有效地協(xié)調(diào)豎向構(gòu)件的變形，故設(shè)計時采用了設(shè)置水平支撐的方式，具體見屋面結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示。由于水平縱向支撐平面內(nèi)剛度較大能夠有效協(xié)調(diào)豎向構(gòu)件的側(cè)移，且B、C軸柱頂傳來的風(fēng)荷載可以由橫向支撐傳到A、D軸邊榀框架，傳力簡單明確，并且由于設(shè)置了橫向支撐及撐桿，減小了2至5軸屋面梁的平面外計算長度，增強(qiáng)了梁的穩(wěn)定性，能夠使梁的截面較小從而取得較大的經(jīng)濟(jì)利益。其中，在軟件中建立計算模型時屋面支撐可按PKPM（STS）中的斜桿輸入。屋面支撐設(shè)計時橫桿可按壓桿設(shè)計，斜桿可按拉桿設(shè)計，橫向及縱向支撐從概念上可以看成桁架，布置簡單，受力明確。
2立面結(jié)構(gòu)布置
立面布置時空間大、四周柱高度較高，一側(cè)沒有框架梁與之相連，詳情見中榀框架立面示意圖，如圖3所示。故其計算長度較大，長細(xì)比難以滿足規(guī)范要求的限值，長細(xì)比λ＝l／i（l為柱計算長度、i為柱截面回轉(zhuǎn)半徑）。因此，要減小長細(xì)比需從減小柱計算長度l及增大相應(yīng)方向的回轉(zhuǎn)半徑入手。由《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50017—2003附錄D［4］可知，柱上下兩端與之相連的框架梁剛度與柱剛度之比越大，柱計算長度越小。該工程設(shè)計時就將柱下端的框架梁適當(dāng)?shù)丶哟罅?，并且將工字形截面柱的弱軸放在了沒有框架梁的一側(cè)，使i值明顯加大，通過以上兩種措施長細(xì)比得到了有效的控制。需要指出的是：工作經(jīng)驗(yàn)較少的設(shè)計人員往往看到柱的長細(xì)比不滿足設(shè)計要求就加大柱截面，調(diào)整完后再一計算發(fā)現(xiàn)長細(xì)比不僅沒變小而且還有可能變大。從上邊的分析可知，框架梁截面不變，柱截面加大，梁柱線剛度比的數(shù)值減小即梁對柱的約束減弱，從而柱的計算長度系數(shù)就越大；而柱截面增大并不能有效增大回轉(zhuǎn)半徑i，故單純增大柱的截面往往起不到降低長細(xì)比的效果，反而得不償失。而該工程橫向?yàn)?跨，縱向?yàn)?跨，因此宜將工字形框架柱的弱軸宜沿橫向（Y向）布置以增強(qiáng)橫向剛度。經(jīng)軟件PKPM（SATWE）計算后，得出前三階周期，如表1所示。由于結(jié)構(gòu)材料為鋼材，強(qiáng)度較高，故按強(qiáng)度控制需要的構(gòu)件截面較小，而截面小直接導(dǎo)致結(jié)構(gòu)剛度較弱不能滿足設(shè)計規(guī)范對位移的要求。若加大梁柱截面需要耗費(fèi)較多的材料，且結(jié)構(gòu)剛度提高得并不明顯，效果也不好。無支撐框架的變形主要為梁柱的彎曲變形，而支撐的變形主要是軸向變形。眾所周知，相同的荷載、相同的截面軸向變形遠(yuǎn)小于彎曲變形，根據(jù)這個常識，該工程在框架的周圈布置上支撐以增加結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度，如圖4所示。根據(jù)多道防線的概念設(shè)計，需要指出的是框架－支撐體系中，支撐框架是第一道防線［4］，在強(qiáng)烈地震中支撐先屈服，內(nèi)力重分布使框架部分承擔(dān)的地震剪力必須增大，二者之和應(yīng)大于彈性計算的總剪力。故設(shè)計規(guī)范要求，框架部分按剛度分配計算得到的地震剪力應(yīng)乘以調(diào)整系數(shù)，應(yīng)不小于結(jié)構(gòu)底部總地震剪力的25％；最終在結(jié)構(gòu)底部總地震剪力的25％與框架部分計算最大層剪力的1．8倍這兩個數(shù)值之間，選取較小值。柱間支撐的布置有多種形式，常見的中心支撐有“X”形、“人”字形及“K”形等等。1）其中“X”形支撐可按拉桿進(jìn)行截面設(shè)計，即在水平力的作用（地震作用或風(fēng)荷載作用）下，支撐交叉斜桿受力為一拉一壓，考慮支撐斜桿在壓力的作用下退出工作，只剩受拉力的桿件起作用，按桿件受壓計算截面承載力時，計算公式為N＝×f×A（f為材料強(qiáng)度，A為截面面積，N為承載力），應(yīng)該考慮構(gòu)件的受壓穩(wěn)定系（＜1）數(shù)以防止構(gòu)件的穩(wěn)定性不足而發(fā)生失穩(wěn)破壞，而按拉桿設(shè)計時可不必考慮受壓穩(wěn)定系數(shù)的影響。因此，按拉桿設(shè)計時所需截面小于按壓桿設(shè)計所需界面，故能夠取得較好的經(jīng)濟(jì)效益，需要指出的是根據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011—2010第8．4．1條第1款規(guī)定一、二、三級中心支撐不得采用拉桿設(shè)計，四級采用拉桿設(shè)計時，其長細(xì)比不應(yīng)大于180。而由于該工程抗震等級為三級，故計算時不能采用拉桿設(shè)計。2）“人”字形支撐在相同的由梁柱構(gòu)成的框架區(qū)格內(nèi)，其斜桿構(gòu)件長度一般小于“X”形支撐的斜桿構(gòu)件，故其經(jīng)濟(jì)性較好。但是根據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011—2010第8．2．6條第2款規(guī)定：人字支撐和V形支撐的框架梁在支撐連接處應(yīng)保持連續(xù)，并按不計入支撐支點(diǎn)作用的梁驗(yàn)算重力荷載和支撐屈曲時不平衡力作用下的承載力；不平衡力應(yīng)按受拉支撐的最小屈服承載力和受壓支撐最大屈曲承載力的0．3倍計算［5］。必要時，人字支撐和V形支撐可沿豎向交替設(shè)置或采用拉鏈柱。按此規(guī)定計算后鋼材的用量可能并不能比“X”形支撐的框架鋼材整體用量少，故可根據(jù)具體的工程具體分析采用哪一種支撐形式。3）“K”形支撐由于其斜桿交匯點(diǎn)在柱中位置處，在罕遇地震作用下，在支撐交匯點(diǎn)處比較容易出現(xiàn)塑性鉸。而該塑性鉸出現(xiàn)在柱中，容易造成結(jié)構(gòu)的整體垮塌，有悖于“強(qiáng)柱弱梁”的設(shè)計概念，因此從抗震角度來講不宜采用“K”形支撐。支撐的截面形式可采用單槽鋼、單角鋼、雙角鋼、雙槽鋼、H形鋼、鋼管等等。以上幾種截面除鋼管外均有弱軸，在相同的計算長度內(nèi)，在壓力作用下構(gòu)件一般較弱軸失穩(wěn)，而強(qiáng)軸方向又得不到充分的利用，而圓鋼管沿任意直徑方向均對稱，截面能夠得到有效的利用，因此該工程支撐截面選用的是圓鋼管。除了上述的中心支撐，還有偏心支撐。偏心支撐顧名思義即支撐桿件的軸線與梁柱的軸線不是相交于一點(diǎn)，而是偏離了一段距離。這樣設(shè)計的好處是可以將框架梁的一段設(shè)計成耗能梁段從而吸收耗散地震能量。該工程未采用這種支撐，故不做詳細(xì)的討論。經(jīng)計算與分析表明：相鄰的兩跨柱間布置的兩道支撐剛度要大于相隔的兩跨柱間布置的兩道支撐剛度，即兩道緊貼的支撐剛度要大于分離的兩道支撐剛度。原因是兩道分離的支撐剛度之和僅為各自剛度的相加，而兩道緊貼的支撐由于其合并在一起，其力臂加高了一倍，故其剛度肯定要比各自剛度相加的數(shù)值要大，故設(shè)計時宜將支撐緊貼在一起布置以取得較大的抗側(cè)剛度。但是該工程由于工藝布置的要求，墻面上有許多洞口，所以不能按上述的原則布置支撐，而只能將支撐分離開布置。因此，在布置支撐時不應(yīng)只從結(jié)構(gòu)力學(xué)的角度來進(jìn)行設(shè)計，還要考慮設(shè)計工藝的要求，盡量做到經(jīng)濟(jì)合理、安全適用。
3柱腳設(shè)計
如何有效促進(jìn)學(xué)生從“電離模型”向“水解模型”轉(zhuǎn)變？單純靠老師的講授顯然是不可行的。教學(xué)的首要任務(wù)在于引發(fā)認(rèn)知沖突，從而認(rèn)識“電離模型”的局限性。在此基礎(chǔ)上，讓學(xué)生認(rèn)識到改變或調(diào)整原有認(rèn)知的必要性。于是，借助一定手段、設(shè)置能使學(xué)生產(chǎn)生認(rèn)知困惑和沖突的問題情景，并立足于這一困惑和沖突的問題情景，開展深入的探究，從而實(shí)現(xiàn)舊概念的重組、新概念的建構(gòu)成為教學(xué)的關(guān)鍵。問題情景對學(xué)生造成的認(rèn)知沖突程度越顯著，越有利于激發(fā)學(xué)生解決困惑與沖突的探究興趣。如何設(shè)置能使學(xué)生產(chǎn)生強(qiáng)烈認(rèn)知沖突的問題情景？一方面，要強(qiáng)化學(xué)生原有認(rèn)知，讓學(xué)生清晰認(rèn)識頭腦中“電離模型”；另一方面，呈現(xiàn)直觀明顯、沖突強(qiáng)烈的反例，讓學(xué)生對原有認(rèn)知產(chǎn)生強(qiáng)烈的不適感。當(dāng)對“反例”產(chǎn)生認(rèn)知沖突時，引導(dǎo)學(xué)生立足于從系統(tǒng)的視角去分析溶液中存在的微粒及微粒間的作用，初步建構(gòu)起解釋鹽溶液酸堿性的“水解模型”；在初步建立新模型的基礎(chǔ)上，應(yīng)用此模型去預(yù)測更多未知鹽溶液的酸堿性，并通過實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證，從而讓學(xué)生認(rèn)識到新認(rèn)知模型的合理性和有效性。最后，對新、舊認(rèn)知模型進(jìn)行對比分析，明確適用對象、本質(zhì)差異等，深化對新概念模型的認(rèn)識，從而有效實(shí)現(xiàn)“概念轉(zhuǎn)變”。
二、“鹽類的水解”（第一課時）的教學(xué)設(shè)計
概念轉(zhuǎn)變的前提條件是“對現(xiàn)有概念的不滿”。對“現(xiàn)有概念的不滿”，不僅與學(xué)習(xí)者面對的情景有關(guān)，而且與學(xué)習(xí)者對自身原有認(rèn)知的清晰度有關(guān)。學(xué)習(xí)者對自身的原有認(rèn)知越清晰，面臨新的問題情境時，產(chǎn)生的沖突將越強(qiáng)烈。本課教學(xué)時，先安排下述復(fù)習(xí)回顧活動：請同學(xué)們結(jié)合已有經(jīng)驗(yàn)與知識（如強(qiáng)弱電解質(zhì)電離、溶液酸堿性等），思考如下問題：
（1）純水會發(fā)生怎樣的電離？常溫下，純水中的c（H＋）、c（OH－）大小關(guān)系如何？
（2）對于水溶液而言，溶液的酸堿性與溶液中c（H＋）、c（OH－）大小有何關(guān)系？
（3）酸（或堿）溶于水后形成的溶液顯酸（或堿）性，為什么？歸納總結(jié)：酸（或堿）溶于水形成的溶液顯酸（或堿）性，是因?yàn)樗幔ɑ驂A）電離出H＋（或OH－），導(dǎo)致溶液中c（H＋）大于（或小于）c（OH－）。
設(shè)置三個問題供學(xué)生思考，強(qiáng)化學(xué)生對水的電離、溶液酸堿性與c（H＋）、c（OH－）大小關(guān)系的認(rèn)識，并激活“電離模型”。其目的不僅為鹽溶液酸堿性分析奠定基礎(chǔ)，并為后認(rèn)知沖突作鋪墊。在完成上述教學(xué)任務(wù)之后，接著安排如下探究活動：提出問題：現(xiàn)有一瓶0．1mol／LCH3COONa溶液，請分析與預(yù)測：
（1）CH3COONa在水中如何電離？是否產(chǎn)生H＋或OH－？
（2）請預(yù)測：CH3COONa溶液顯酸性、中性還是堿性？為什么？實(shí)驗(yàn)活動：請在預(yù)測基礎(chǔ)上，用pH試紙測定該溶液的pH。要求“分析與預(yù)測”的目的在于引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用“電離模型”解釋未知溶液酸堿性，為認(rèn)知沖突埋下伏筆；“實(shí)驗(yàn)活動”的目的，則讓學(xué)生親自獲取感性材料，強(qiáng)烈感知預(yù)測和實(shí)驗(yàn)結(jié)果差異性，從而產(chǎn)生強(qiáng)烈的認(rèn)知沖突，誘發(fā)學(xué)生對“電離模型”的不滿。接下來，并不急于分析醋酸鈉溶液為何顯堿性，而是安排學(xué)生反思與動手實(shí)驗(yàn)。具體安排如下：提出問題：請反思自己的“分析與預(yù)測”及“實(shí)驗(yàn)活動”，看看是否存在問題。實(shí)驗(yàn)活動：請重測CH3COONa溶液的pH，并用同樣方法測0．1mol／LNH4Cl溶液的pH。將結(jié)果填入表中。反思的目的，在于確認(rèn)自己的分析與pH檢測無誤；實(shí)驗(yàn)活動的目的，不僅確認(rèn)醋酸鈉溶液pH確實(shí)顯堿性并獲取更多的事實(shí)證據(jù)，同時得出鹽溶液可呈堿性、也可以呈酸性的事實(shí)，從而進(jìn)一步認(rèn)識到“電離模型”的局限，激發(fā)建構(gòu)新思維的驅(qū)動力。前面的教學(xué)活動，為“概念轉(zhuǎn)變”提供了前提條件。接下來的教學(xué)，便是要引導(dǎo)學(xué)生探究，以期建立“水解模型”。教學(xué)安排如下：提出問題：
1．請結(jié)合醋酸鈉溶液顯堿性的實(shí)驗(yàn)事實(shí)，思考并討論下述問題：
（1）該溶液體系存在哪些電離？是否可逆？電離出哪些微粒？
（2）溶液中H＋、OH－均來自水的電離，對于純水電離而言，c（H＋）應(yīng)等于c（OH－）。為何該溶液中c（H＋）小于c（OH－）？是不是體系中哪些微粒結(jié)合了水電離產(chǎn)生的H＋？請結(jié)合溶液中的微粒加以分析。
2．按前述醋酸鈉溶液顯堿性的分析思路，探討NH4Cl溶液顯酸性的原因。
3．和同學(xué)交流討論，并用自己話語歸納總結(jié)鹽溶
液顯酸性或堿性的原因。引導(dǎo)學(xué)生從同時考慮醋酸鈉和水的電離、電離是否可逆、電離產(chǎn)生的微粒出發(fā)，并從系統(tǒng)中微粒相互作用的視角分析醋酸鈉溶液中c（H＋）、c（OH－）變化的原因。之后，遵循這樣的思路，分析討論NH4Cl溶液顯酸性的原因。經(jīng)歷這樣的探究活動，學(xué)生將初步建起了鹽溶液酸堿性分析的基本思路，初步形成鹽類水解的概念，初步建立起體系中微粒間的相互作用、水的電離平衡及移動、鹽溶液的酸堿性等整體性認(rèn)識。這樣的學(xué)習(xí)，解決了“新概念的可理解性”、“新概念的合理性”問題，從而有利于概念轉(zhuǎn)變。學(xué)生雖然建立起對“鹽類的水解”概念及“水解模型”的初步認(rèn)識，但還需進(jìn)一步檢驗(yàn)。因此，接下來的教學(xué)，要讓學(xué)生從理論與實(shí)踐兩個層面去論證“水解模型”的合理性。教學(xué)過程如下：問題討論：
1．為何鹽溶液體系中的鹽電離出來的金屬離子或酸根離子會與水電離出來的OH－或H＋結(jié)合？你將如何證明？
2．根據(jù)你的分析，預(yù)測Na2CO3及Al2（SO4）
3溶液酸堿性，并從微觀視角加以分析。實(shí)驗(yàn)活動：
1．設(shè)計實(shí)驗(yàn)并驗(yàn)證“鹽溶液體系中的鹽電離出來的金屬離子或酸根離子會與水電離出來的OH－或H＋結(jié)合形成弱電解質(zhì)；
2．用pH試紙測定0．1mol／LNa2CO3、Al2（SO4）3及KNO3溶液的pH，并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與預(yù)測相對比。本階段教學(xué)任務(wù)的功能如下：一是寄希望于學(xué)生能從弱電解質(zhì)電離平衡的角度，認(rèn)識到溶液體系中若同時存在弱堿的金屬離子與OH－、弱酸的酸根離子與H＋時，將結(jié)合為弱電解質(zhì)分子并建立起平衡，再用實(shí)驗(yàn)來證實(shí)；二是應(yīng)用“水解模型”去預(yù)測未知鹽溶液的酸堿性，并通過實(shí)驗(yàn)來證實(shí)。最終，讓學(xué)生從理論和實(shí)踐層面證實(shí)“水解模型”合理性，同時體驗(yàn)“新概念的有效性”。到此為止，學(xué)生將體驗(yàn)到“電離模型”不合理性，體驗(yàn)到“水解模型”的可接受性、合理性及有效性，從而較好地達(dá)成“概念轉(zhuǎn)變”———即判斷溶液酸堿性從“電離模型”轉(zhuǎn)向“水解模型”。但是，教學(xué)并不能到此為止，還需繼續(xù)安排相關(guān)的學(xué)習(xí)活動。提出問題：現(xiàn)有一瓶0．1mol／L的NaCl、KNO3溶液，請預(yù)測這兩種溶液的pH，并從微觀視角加以分析。實(shí)驗(yàn)活動：請用pH試紙檢測上述兩種溶液的pH。交流討論：
（1）你的預(yù)測結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否一致？
（2）若不一致，請分析其可能原因；
（3）結(jié)合前面六種鹽溶液酸堿性及微觀視角的分析，總結(jié)分析鹽溶液的思路。本階段活動的安排，旨在讓學(xué)生認(rèn)識到鹽溶液還可能顯中性。這是其一；第二，通過提供鹽類水解的“反例”（即有些鹽并不水解），進(jìn)一步深化對“水解模型”的認(rèn)識（此類鹽不水解，照樣可以用“水解模型”解釋———因?yàn)榇祟慃}電離時既不產(chǎn)生弱酸根離子，也不產(chǎn)生弱堿的金屬陽離子，將不會結(jié)合水電離出來的H＋、OH－而不破壞水的電離平衡，故其溶液顯中性）。至此，學(xué)生借助“水解模型”全面解釋了各類鹽（能水解的鹽、不能水解的鹽）溶液的酸堿性，深刻認(rèn)識到“水解模型”的合理性和有效性，將牢固建立分析溶液酸堿性的新模型。最后，安排如下活動，幫助學(xué)生總結(jié)溶液酸堿性判斷兩類模型（“電離模型”和“水解模型”）的適用對象與分析思路，達(dá)成本課的學(xué)習(xí)目標(biāo)。提出問題：現(xiàn)有稀鹽酸、氫氧化鈉溶液、硫酸鈉溶液、氯化鐵溶液及硅酸鈉溶液。
（1）哪些溶液顯酸性？哪些溶液顯中性？哪些溶液顯堿性？
（2）以上述顯酸性溶液為例，從微觀角度分析它們顯酸性的原因。
（3）結(jié)合問題（2），總結(jié)可從哪些角度分析溶液的酸堿性？
功能分解策略
廣義上說，功能是對于某一機(jī)械產(chǎn)品工作能力的抽象，它包括產(chǎn)品的功用、用途、性能、能力等。從系統(tǒng)工程學(xué)的角度來看，可將機(jī)械產(chǎn)品看成是技術(shù)系統(tǒng)，功能是以實(shí)現(xiàn)某種任務(wù)為目標(biāo)，對其輸入量(信息流、能量流、物料流)和輸出量之間的相互轉(zhuǎn)換。在概念設(shè)計階段之初，通常要對產(chǎn)品的功能進(jìn)行分解。通過對現(xiàn)有機(jī)械系統(tǒng)的分析，筆者提出功能分解的三個策略:①從解決問題的目的和手段著手;②從產(chǎn)品生產(chǎn)的工藝動作過程(生產(chǎn)的空間順序和時間順序)著手;③從機(jī)械系統(tǒng)四大模塊著手。在實(shí)際的產(chǎn)品功能分解中，往往需要采用多種功能分解策略。對機(jī)械系統(tǒng)而言，執(zhí)行系統(tǒng)是機(jī)械系統(tǒng)的核心，最終決定產(chǎn)品的功能輸出。執(zhí)行系統(tǒng)的功能是通過工藝動作過程來實(shí)現(xiàn)，因此可通過工藝動作過程對其進(jìn)行分解;而對于機(jī)械系統(tǒng)的其他子系統(tǒng)(包括傳動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng))，可采用“目的－手段”進(jìn)行功能分解。下面詳細(xì)介紹這三個功能分解策略的運(yùn)用方法和步驟。
首先從目的和手段來分解功能，可以把目的稱為上位功能，手段稱為下位功能，目的功能是主功能，手段功能從屬于目的功能，為實(shí)現(xiàn)目的功能起手段作用，屬于下一級分功能，在下一級分功能中，手段功能又稱為目的功能，如圖1所示，手段功能2在下一級分功能中稱為目的功能3。通過“目的－手段”可以將復(fù)雜的產(chǎn)品進(jìn)行功能分解，同時又可將各個分功能之間的邏輯關(guān)系聯(lián)系在一起，最終獲得產(chǎn)品的功能系統(tǒng)圖。接著按照工藝動作過程對功能進(jìn)行分解。工藝動作過程是實(shí)現(xiàn)機(jī)器功能所需要的一系列動作型式，按一定順序組合而成的系列動作。機(jī)械產(chǎn)品的執(zhí)行系統(tǒng)功能是通過其工藝動作過程來完成的。例如，汽水灌裝自動機(jī)的功能包括瓶、蓋、汽水的貯存與輸送、灌裝、加蓋、封口、貼商標(biāo)、成品輸送的工藝動作過程來實(shí)現(xiàn)灌裝功能。又如，平板印刷機(jī)的功能是通過上墨、刷墨、印刷的工藝動作來實(shí)現(xiàn)印刷功能。
最后是從機(jī)械系統(tǒng)四大子系統(tǒng)模塊來對產(chǎn)品的功能進(jìn)行分解，這四大系統(tǒng)分別為驅(qū)動系統(tǒng)(動力系統(tǒng))、執(zhí)行系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和架體支撐系統(tǒng)。任何機(jī)械產(chǎn)品的技術(shù)過程(主體功能)都是原動機(jī)到傳動部分，再到工作機(jī)構(gòu)(即執(zhí)行系統(tǒng))部分。原動機(jī)主要提供機(jī)械能或轉(zhuǎn)換為有效的機(jī)械功，傳動部分主要傳遞運(yùn)動和動力要求，工作部分是機(jī)器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，架體支撐系統(tǒng)主要起支撐部件的作用。在主體功能的基礎(chǔ)上，再添加輔助功能，通過控制系統(tǒng)來控制協(xié)調(diào)各部件的工作。下面綜合前面講述的三種分解策略，以挖掘機(jī)為例進(jìn)行功能分解，如圖2所示。
尋求功能作用原理策略思想
機(jī)械產(chǎn)品功能目標(biāo)確定后，可針對產(chǎn)品的主要功能提出原理性構(gòu)思，這可以通過科學(xué)原理向技術(shù)原理的轉(zhuǎn)變加以實(shí)現(xiàn)，技術(shù)的需求是科學(xué)發(fā)展的動力，而技術(shù)開發(fā)必須以科學(xué)規(guī)律為基礎(chǔ)，產(chǎn)品開發(fā)過程就是科學(xué)原理與技術(shù)經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合的過程。作為設(shè)計開發(fā)人員，應(yīng)在產(chǎn)品概念設(shè)計階段中，掌握廣泛的科學(xué)原理，善于實(shí)現(xiàn)科學(xué)原理向技術(shù)原理的轉(zhuǎn)變，例如，在機(jī)電行業(yè)中，為能實(shí)現(xiàn)電能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)換，一般通過能量轉(zhuǎn)換科學(xué)原理向“電磁效應(yīng)”這一技術(shù)原理轉(zhuǎn)變，開發(fā)出了電動機(jī)。其次，可由已有的技術(shù)原理形成新的技術(shù)原理，有些技術(shù)的產(chǎn)生是在已有技術(shù)成果的基礎(chǔ)上進(jìn)行移植、綜合和革新的結(jié)果。例如，愛因斯坦提出受激輻射理論奠定了激光技術(shù)的理論基礎(chǔ)。微波波譜的成果進(jìn)而為激光的應(yīng)用提供了技術(shù)原理?，F(xiàn)今，激光已應(yīng)用于機(jī)械制造行業(yè)，可對材料進(jìn)行熱加工，如表面熱處理，焊接和切割打孔等。因此，在產(chǎn)品概念設(shè)計階段，不斷尋找適合的作用原理有利于產(chǎn)品的創(chuàng)新。
執(zhí)行系統(tǒng)概念設(shè)計過程模型探討
基于FBS概念設(shè)計過程模型進(jìn)行研究，此模型在“功能分解－載體”映射模型的基礎(chǔ)上引入行為作為橋梁，即“功能－行為－載體”過程模型。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，提出了“功能－作用原理－工藝動作過程－執(zhí)行動作－行為－功能載體”概念設(shè)計過程模型。根據(jù)機(jī)械產(chǎn)品的功能要求和工作性能要求來驅(qū)動尋找實(shí)現(xiàn)功能的作用原理。同一功能可通過不同的作用原理來實(shí)現(xiàn)功能，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品創(chuàng)新。
其次，工藝動作過程取決于所需實(shí)現(xiàn)功能的工作原理，不同的工作原理有不同的工藝動作過程，本過程模型可通過工藝動作過程支持功能分解。工藝動作過程包括一系列按照時間順序排列的工藝動作，通過工藝動作進(jìn)一步分解可以得到按照一定時間順序的執(zhí)行動作。最后，通過執(zhí)行動作與功能載體之間引入機(jī)械動作行為作為橋梁，以實(shí)現(xiàn)尋找實(shí)現(xiàn)功能的載體。圖3給出了基于“功能－作用原理－工藝動作過程－執(zhí)行動作－行為－功能載體”的概念設(shè)計過程模型。
執(zhí)行系統(tǒng)概念設(shè)計過程模型映射分析
上述概念設(shè)計過程模型的關(guān)鍵是各階段的求解映射策略，使得尋求作用原理解的關(guān)系脈絡(luò)更為清楚和詳細(xì)，這使得設(shè)計人員在概念設(shè)計中能符合設(shè)計思維邏輯，并促進(jìn)開發(fā)人員的創(chuàng)新能力。為此筆者提出如圖4所示的求解映射策略。從圖4中映射層之間的關(guān)系，可以看出產(chǎn)品的功能可以通過不同的作用原理來實(shí)現(xiàn)，子功能(F123)可由原理層的多個作用原理分別來實(shí)現(xiàn)。由于執(zhí)行系統(tǒng)功能是通過工藝動作過程來實(shí)現(xiàn)的，同時工藝動作過程的分解又能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功能分解，而工藝動作過程的分解又取決于工作原理，不同的工作原理有不同的工藝動作過程，例如對齒輪進(jìn)行加工，有兩種不同的工作原理，分別為滾齒原理和插齒原理，顯然這兩種工作原理的工藝動作過程是不一樣的。同時，同一種工作原理的工藝動作過程也可以有不同的工藝動作過程，因此在進(jìn)行工藝動作過程分解時，可通過增加、減少或者合并工序改變機(jī)器的工藝動作，這有利于獲得新的結(jié)構(gòu)，創(chuàng)造新的機(jī)械設(shè)備。如果工藝動作比較簡單，可直接采用工藝動作到載體的直接映射求解;反之，就需要對工藝動作進(jìn)行分解。對于每一個具體分解的執(zhí)行動作，如果執(zhí)行動作比較簡單，可采用直接映射求解。反之，需要通過行為層為橋梁，來更好的實(shí)現(xiàn)從執(zhí)行動作到載體的映射求解。對于同一個執(zhí)行動作可采用不同行為關(guān)系來實(shí)現(xiàn)。行為庫中主要包括執(zhí)行動作的類型、連續(xù)性、運(yùn)動速率特性和運(yùn)動往復(fù)性，由于執(zhí)行動作的的類型很多，按照機(jī)構(gòu)的運(yùn)動類型進(jìn)行分類，主要包括以下幾種類型，其分類如表1所示。
應(yīng)用分析
本節(jié)以縫紉機(jī)中的GC30型平縫機(jī)的執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計為例，對以上提出的執(zhí)行系統(tǒng)概念設(shè)計過程模型進(jìn)行實(shí)例說明?？p紉機(jī)的總功能是完成對棉、皮革、人造纖維的縫制作用，完成此功能的工藝動作過程為刺布－供線－勾線－收線－送布來實(shí)現(xiàn)此功能的。對于每一個具體工藝動作來說，如果工藝動作比較簡單，只需某一種機(jī)構(gòu)就能實(shí)現(xiàn)，如果比較復(fù)雜，需對每一個工藝動作進(jìn)行按照實(shí)現(xiàn)工藝動作一系列執(zhí)行動作來完成，即按照實(shí)現(xiàn)每一個執(zhí)行動作的簡單機(jī)構(gòu)的組合。機(jī)構(gòu)每一個執(zhí)行動作的類型可以參照表1，下面主要以送布機(jī)構(gòu)設(shè)計為例。需要對送布工藝動作進(jìn)行分解為具體的執(zhí)行動作，一般分解的結(jié)果會有很多種，容易設(shè)計出新的結(jié)構(gòu)，把送布工藝動作分解為:實(shí)現(xiàn)針跡距的調(diào)節(jié)運(yùn)動－旋轉(zhuǎn)到直線運(yùn)動－直線到擺動。然后分別通過實(shí)現(xiàn)不同執(zhí)行動作的簡單機(jī)構(gòu)來進(jìn)行組合即可實(shí)現(xiàn)送布這一工藝動，送布機(jī)構(gòu)如圖5所示?；趫D5所示的執(zhí)行動作過程，簡述其傳動關(guān)系，通過送料調(diào)節(jié)器螺釘改變送料調(diào)節(jié)器凸輪面的工作位置，實(shí)現(xiàn)不同的針跡距，當(dāng)針跡距一定時，上軸帶動送料偏心輪旋轉(zhuǎn)，通過送料連桿使送料曲柄繞著送料軸擺動形成送料牙的水平運(yùn)動。
現(xiàn)代科技的迅猛發(fā)展，尤其是微電子、信息、新材料及集成技術(shù)的進(jìn)展，使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)發(fā)生了革命性的變化，機(jī)電一體化、模塊化已成為工程產(chǎn)品的發(fā)展趨勢；計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，深刻的影響著設(shè)計開發(fā)過程、制造過程、營銷和售后服務(wù)過程，并改變著產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和功能；先進(jìn)工藝技術(shù)和先進(jìn)制造技術(shù)為現(xiàn)代工程設(shè)計提供了前所未有的工藝技術(shù)手段和社會化制造體系。這些變化都深刻地影響著工程設(shè)計的發(fā)展。
工程設(shè)計是人們運(yùn)用科技知識和方法，有目標(biāo)地創(chuàng)造工程產(chǎn)品構(gòu)思和計劃的過程，幾乎涉及到人類活動的全部領(lǐng)域。工程設(shè)計的費(fèi)用往往只占最終產(chǎn)品成本的一小部分（8~15%），然而它對產(chǎn)品的先進(jìn)性和競爭能力卻起著決定性的影響,并往往決定70~80%的制造成本和營銷服務(wù)成本。所以說工程設(shè)計是現(xiàn)代社會工業(yè)文明的最重要的支柱，是工業(yè)創(chuàng)新的核心環(huán)節(jié)，也是現(xiàn)代社會生產(chǎn)力的龍頭。工程設(shè)計的水平和能力是一個國家和地區(qū)工業(yè)創(chuàng)新能力和競爭能力的決定性因素之一。
工程設(shè)計的全過程就是不斷建立各種模型，并不斷進(jìn)行綜合和分析的過程，即反復(fù)地創(chuàng)造模型和評價模型的過程。工程設(shè)計的內(nèi)容大致可分為兩類：一類是數(shù)值計算型的工作，包括大量的計算、分析、繪圖、編寫說明書和填寫各種表格；另一類是符號推理性的工作，主要是方案設(shè)計工作。在設(shè)計方法學(xué)中，前者稱之為細(xì)節(jié)設(shè)計，后者稱之為概念設(shè)計。概念設(shè)計主要包括功能設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計兩大部分。其作用主要體現(xiàn)在產(chǎn)品設(shè)計的早期階段，把主設(shè)計師根據(jù)產(chǎn)品功能的需求而萌發(fā)出來的原始構(gòu)思和沖動形成產(chǎn)品的主體框架，及它應(yīng)包括的各主要模塊和組件，以完成整體布局和外型初步設(shè)計。然后進(jìn)行評估和優(yōu)化，確定整體設(shè)計方案。再由各責(zé)任設(shè)計師把總設(shè)計師的設(shè)計思想落實(shí)到具體設(shè)計中去，實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)設(shè)計?？梢姼拍钤O(shè)計是個創(chuàng)造性過程，它要求設(shè)計者能綜合運(yùn)用許多學(xué)科的專門知識和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，并通過廣泛的調(diào)查研究而占有大量的信息資料，再經(jīng)過反復(fù)思考、推理和決策，才能創(chuàng)造出與眾不同的、滿足用戶要求的設(shè)計方案來。
在工程設(shè)計領(lǐng)域中存在這樣一個誤區(qū)：設(shè)計、構(gòu)思的原始沖動是三維概念，最終設(shè)計實(shí)施之結(jié)果即產(chǎn)品也是三維形體?？墒嵌嗄陙硪远S繪圖為基礎(chǔ)的產(chǎn)品設(shè)計、制造模式嚴(yán)重地束縛了工程技術(shù)人員的創(chuàng)造力和想象力，成為創(chuàng)新的桎枯。
三維建模技術(shù)的崛起以及虛擬制造技術(shù)的出現(xiàn)為概念設(shè)計和創(chuàng)新提供了一種極好的工作平臺，設(shè)計師們可以直接從三維概念和構(gòu)思入手，進(jìn)行概念設(shè)計，形成產(chǎn)品的初步框架，然后進(jìn)一步通過工程分析、數(shù)字仿真、虛擬現(xiàn)實(shí)等高新技術(shù)手段來分析和評價設(shè)計方案的可行性及未來產(chǎn)品的質(zhì)量、可靠性。這種設(shè)計方法尤其能充分發(fā)揮自頂向下的設(shè)計過程中,設(shè)計者的智慧和創(chuàng)新能力，不必拘泥于平面圖紙的限制和束縛，而把主要精力聚焦于創(chuàng)造性的勞動——創(chuàng)新。
2概念設(shè)計與創(chuàng)造性思維和技術(shù)創(chuàng)新
2.1創(chuàng)造性思維及其特點(diǎn)
要設(shè)計就要有創(chuàng)新，而創(chuàng)新正是設(shè)計人員進(jìn)行創(chuàng)造性思維的結(jié)果。設(shè)計人員要打破習(xí)慣性思維，變換角度，開闊視野，才能使自己的創(chuàng)造力得到更充分的發(fā)揮。創(chuàng)造性思維是指有創(chuàng)建的思維，即通過思維，不僅能揭示事物的本質(zhì)，而且能在此基礎(chǔ)上提供新的、具有社會價值的產(chǎn)物。創(chuàng)造性思維有擴(kuò)散思維和集中思維、邏輯思維和形象思維、直覺思維和靈感思維等多種形式。在工程設(shè)計的概念設(shè)計中，要努力發(fā)掘創(chuàng)造性思維的能力，充分注意擴(kuò)散思維和集中思維的辨證統(tǒng)一，準(zhǔn)確把握邏輯思維和形象思維的巧妙結(jié)合，善于捕捉直覺思維和靈感思維的“閃光和亮點(diǎn)”，這樣才有可能設(shè)計出新穎、獨(dú)特、有創(chuàng)意的產(chǎn)品。
創(chuàng)造性思維具有如下一些特點(diǎn)：
（1）獨(dú)創(chuàng)性：創(chuàng)造性思維所要解決的問題是不能用常規(guī)、傳統(tǒng)的方式解決的問題。它要求重新組織觀念，以便產(chǎn)生某種至少以前在思維者頭腦中不存在的、新穎的、獨(dú)特的思維。這就是它的獨(dú)創(chuàng)性。獨(dú)創(chuàng)性要求人們敢于對司空見慣或“完美無缺”的事物提出懷疑，敢于向傳統(tǒng)的陳規(guī)舊習(xí)挑戰(zhàn)，敢于否定自己思想上的“框框”,從新的角度分析問題、認(rèn)識問題。
（2）連動性：創(chuàng)造性思維又是一種連動思維，它引導(dǎo)人們由已知探索未知，開拓思路。連動思維表現(xiàn)為縱向、橫向和逆向連動?？v向連動針對某現(xiàn)象或問題進(jìn)行縱深思考，探詢其本質(zhì)而得到新的啟發(fā)。橫向連動則通過某一現(xiàn)象聯(lián)想到特點(diǎn)與它相似或相關(guān)的事物，從而得到該現(xiàn)象的新應(yīng)用。逆向連動則是針對現(xiàn)象、問題或解法，分析其相反的方面，從順推到逆推，從另一角度探索新的途徑。
（3）多向性：創(chuàng)造性思維要求向多個方向發(fā)展，尋求新的思路?？梢詮囊稽c(diǎn)向多個方向擴(kuò)散；也可以從不同角度對同一個問題進(jìn)行思考、解決。
（4）善于想象：創(chuàng)造性思維要求思維者善于想象，善于結(jié)合以往的知識和經(jīng)驗(yàn)在頭腦里形成新的形象，善于把觀念的東西形象化。愛因斯坦有一句名言：“想象力比知識更重要，因?yàn)橹R是有限的，而想象力概括著世界上的一切，推動著進(jìn)步，并且是知識進(jìn)化的源泉?！敝挥猩朴谙胂?，才有可能跳出現(xiàn)有事實(shí)的圈子，才有可能創(chuàng)新。
（5）突變性：直覺思維、靈感思維是在創(chuàng)造性思維中出現(xiàn)的一種突如其來的領(lǐng)悟或理解。它往往表現(xiàn)為思維邏輯的中斷，出現(xiàn)思想的飛躍，突然閃現(xiàn)出一種新設(shè)想、新觀念，使對問題的思考突破原有的框架，從而使問題得以解決。
2.2概念設(shè)計呼喚技術(shù)創(chuàng)新
技術(shù)創(chuàng)新在概念設(shè)計中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。概念設(shè)計中技術(shù)創(chuàng)新的本質(zhì)就是要在工程設(shè)計領(lǐng)域中發(fā)現(xiàn)某種新事物、提出某種新思想，在很多情況下是因?yàn)楝F(xiàn)有的產(chǎn)品不能滿足社會（用戶）的需求而激發(fā)出的新穎構(gòu)思和創(chuàng)見。技術(shù)創(chuàng)新的基礎(chǔ)是知識的積累和靈感的迸發(fā)，是設(shè)計人員進(jìn)行創(chuàng)造性思維的結(jié)果。創(chuàng)新本身就意味著不拘一格，不局限也不依賴于某種特定的模式，以下諸多方面都是孕育技術(shù)創(chuàng)新的土壤：
（1）多項(xiàng)現(xiàn)有技術(shù)的有機(jī)結(jié)合或綜合運(yùn)用往往會產(chǎn)生意想不到的效果；
（2）對已有知識的創(chuàng)造性總結(jié)和應(yīng)用常常帶來重大的科技突破；
（3）突發(fā)奇想但經(jīng)過科學(xué)論證或?qū)嶒?yàn)證明所產(chǎn)生的新思路、新方法、新技術(shù)；
（4）新知識與現(xiàn)有知識的合理嫁接；
（5）產(chǎn)品功能上的兼收并蓄和去粗取精；
（6）學(xué)科間的交叉、交融和借鑒；
（7）新技術(shù)、新材料、新工藝的有機(jī)結(jié)合及應(yīng)用；
（8）科學(xué)研究中的新發(fā)現(xiàn)和新成果應(yīng)用于工程實(shí)踐……。
由此可以進(jìn)一總結(jié)出多種行之有效的創(chuàng)新技法：
l智力激勵法：又稱集智法、智暴法。即通過集會讓設(shè)計人員用口頭或書面交流的方法暢所欲言、互相啟發(fā)進(jìn)行集智或激智，引起創(chuàng)造性思維的連鎖反應(yīng)；
l提問追溯法：根據(jù)研究對象系統(tǒng)地列出有關(guān)問題，逐個核對討論，從中獲得解決問題的辦法和創(chuàng)造性發(fā)明的設(shè)想，或是針對新開發(fā)產(chǎn)品的希望點(diǎn)（或缺點(diǎn)），逐點(diǎn)深入分析，尋找解決問題的新途徑；
l聯(lián)想類推法：通過相似、相近、對比幾種聯(lián)想的交叉使用以及在比較之中找出同中之異、異中之同，從而產(chǎn)生創(chuàng)造性思維和創(chuàng)新的方案；
l反向探求法：采用背離慣常的思考方法，通過逆向思維、轉(zhuǎn)換構(gòu)思，從功能反轉(zhuǎn)、結(jié)構(gòu)反轉(zhuǎn)、因果反轉(zhuǎn)等方面尋求解決問題的新途徑；
l系統(tǒng)搜索法：從一個初始狀態(tài)開始，分析影響系統(tǒng)的各個參量，逐步向前搜索，或采用孤立因素、更換參數(shù)等方法獲取系統(tǒng)的多種解法并求得最優(yōu)解；
l組（綜）合創(chuàng)新法：將現(xiàn)有的技術(shù)或產(chǎn)品通過功能原理、構(gòu)造方法的組合變化，或者通過已知的東西作媒介，將毫無關(guān)聯(lián)的不同知識要素結(jié)合起來，攝取各種產(chǎn)品的長處使之綜合在一起，形成具有創(chuàng)新性的設(shè)計技術(shù)思想或新產(chǎn)品；
l知識鏈接法：創(chuàng)新是一個動態(tài)的和復(fù)雜的作用過程和知識流，它包括知識的產(chǎn)生、開發(fā)、轉(zhuǎn)移和應(yīng)用，這四個階段構(gòu)成一條“知識供應(yīng)鏈”并按照下述原則進(jìn)行管理：把技術(shù)創(chuàng)新過程作為一個集成化的系統(tǒng)，只有將所有涉及該過程的伙伴捆綁在一起，才能發(fā)揮最大作用，這些伙伴都應(yīng)明確什么知識內(nèi)容才能滿足用戶最大需求，知識轉(zhuǎn)移的特征和形式是什么，最終用戶是誰，他們何時需要使用這些知識？涉及創(chuàng)新的所有信息流和通信流對全體伙伴都是開放的，在每個知識供應(yīng)者和知識使用者之間建立信息反饋，使信息交換更為有效，知識供應(yīng)鏈中每一個伙伴能夠感受到整個系統(tǒng)和他們自己都從中獲得巨大利益，認(rèn)識到自己是鏈中不可缺少的重要環(huán)節(jié)。該方法適于更大范圍內(nèi)、更高層面上的技術(shù)創(chuàng)新。
3工程設(shè)計領(lǐng)域中的概念設(shè)計技術(shù)創(chuàng)新實(shí)踐
基于上述分析，我們提出了若干種含有技術(shù)創(chuàng)新的產(chǎn)品概念設(shè)計范例：
（1）采用先進(jìn)的控制、驅(qū)動和定位系統(tǒng)，由局部小畫面組成整體大畫面的可變畫面巨型燈箱廣告機(jī)的設(shè)計；
（2）時速超過運(yùn)七飛機(jī)的高速鐵路機(jī)車車身外型設(shè)計，既要滿足空氣動力學(xué)性能，又要有美觀的外型，三維CAD建模技術(shù)和NURBS曲線面理論的應(yīng)用；
（3）適應(yīng)于多彎道和小半徑城市軌道交通環(huán)境下的擺式列車車身及減振轉(zhuǎn)向架的設(shè)計；
（4）反求工程已廣泛應(yīng)用于一些具有復(fù)雜曲面的實(shí)物模型（如模具）的三維數(shù)據(jù)重構(gòu)，不妨借鑒用來對生物醫(yī)學(xué)圖象進(jìn)行數(shù)字圖象處理，為醫(yī)務(wù)人員的臨床診斷和治療提供更逼真的三維模型和實(shí)體模型；
（5）基于電動機(jī)——發(fā)電機(jī)可逆原理的新型電動自行車的設(shè)計，把（下坡時）車輪轉(zhuǎn)動的動能所轉(zhuǎn)化成的電能再回充給蓄電池，從而增加電動自行車蓄電池一次充電使用的續(xù)行距離；
（6）加工中心自動換刀功能的擴(kuò)展，用于東風(fēng)4（11）型內(nèi)燃機(jī)車發(fā)動機(jī)端面多軸孔加工的自動換箱多軸箱設(shè)計；
（7）把列車檢修工人的豐富經(jīng)驗(yàn)升華為專家系統(tǒng)——基于加速度傳感器和單片機(jī)控制的智能式檢振錘的設(shè)計；
（8）虛擬軸機(jī)床（并聯(lián)機(jī)床）的概念設(shè)計。
這里以鐵路機(jī)車車身設(shè)計為例，對概念設(shè)計及創(chuàng)新的過程加以說明。
時速300公里以上的高速列車在歐美、日本等發(fā)達(dá)國家得到廣泛應(yīng)用。我國已通過論證并計劃在下世紀(jì)初建設(shè)第一條（京滬）高速鐵路。
當(dāng)我們看到法國TGV（TraindelaGrandeVitesse）實(shí)驗(yàn)車速達(dá)到515.25公里／小時時，我們知道這已經(jīng)超過了我國“運(yùn)八”飛機(jī)的時速，設(shè)計師的頭腦中自然應(yīng)該產(chǎn)生這樣的概念：時速300公里的鐵路機(jī)車車頭的外型也應(yīng)該像飛機(jī)那樣具有流線型和光順性，才會有較好的動力學(xué)特性?！肮忭槨币辉~的幾何意義是所構(gòu)造的曲線、曲面應(yīng)具有C2連續(xù)，且無奇點(diǎn)。從通俗的概念來理解，即為“光滑順眼”之意。
由這些概念和構(gòu)思出發(fā)，我們可以由整體構(gòu)思和概念設(shè)計逐步進(jìn)入流線型機(jī)車車身的細(xì)節(jié)設(shè)計環(huán)節(jié)。
鐵路工業(yè)和汽車工業(yè)對車身外型設(shè)計的先進(jìn)性和創(chuàng)新性的都有著一致和迫切的要求。歸納起來應(yīng)是以下幾個方面：
l具有良好的空氣動力學(xué)特性，以減少在高速運(yùn)行時的摩擦阻力。
l具有良好的結(jié)構(gòu)布局及足夠的強(qiáng)度和剛度。
l具有美學(xué)曲面的質(zhì)感和動感，以美化生活和環(huán)境。
l盡可能短的設(shè)計和制造周期，以盡快地占領(lǐng)市場。
顯然滿足上述諸要求的車身外型曲面是相當(dāng)復(fù)雜的，非一般常規(guī)曲面（如柱面、球面、錐面、環(huán)面等）所能表達(dá)。再者，若按常規(guī)設(shè)計、制造方法和過程來完成如此高要求的設(shè)計外型，則上述第四項(xiàng)要求更是高不可攀。只有積極謀求技術(shù)進(jìn)步，大力推廣應(yīng)用CAD/CAM技術(shù)才是解決車身外型改型頻繁、不斷創(chuàng)新且滿足上述各種要求的關(guān)鍵所在。
近十年來，CAD業(yè)界涌現(xiàn)出一批象EDS的UG、PTC的Pro-Engineer、MATRA的EUCLID、IBM的CATIA等等一系列優(yōu)秀的CAD/CAM軟件，為我們提供了一個極好的開發(fā)工具和環(huán)境。它們的三維實(shí)體建模、參數(shù)建模及復(fù)合（Hybrid）建模技術(shù)，實(shí)體與曲面相結(jié)合的造型方法，以及自由形式特征建模（FreeFormFeatureModeling）技術(shù)為我們的設(shè)計工作提供了強(qiáng)有力的工具。
這里具體地介紹如何使用UG的FreeFormFeature等功能，來實(shí)現(xiàn)車身外型的概念設(shè)計到細(xì)節(jié)設(shè)計。
UG的FreeFormFeatureModeling模塊把實(shí)體建模和表面建模技術(shù)集成為一個功能十分強(qiáng)大的建模工具組，它支持復(fù)雜自由曲面的造型設(shè)計。它的復(fù)合建模技術(shù)，自由型面特征建模，可視化編輯，多組件裝配，二維視圖自動生成，尤其是伴隨最新UGV14.0版本推出的全新概念設(shè)計WAVE（What-ifAlternativeValueEngineering）可使不同部門的工程師在設(shè)計的早期階段，站在系統(tǒng)工程的角度，同時針對多種可供選擇的方案進(jìn)行評估，通過將設(shè)計意圖組織到一個“控件結(jié)構(gòu)”中去，使工程師十分有效地控制設(shè)計變更，而且所發(fā)生的變更會自動地傳遞到上級設(shè)計中去。
這里以創(chuàng)建流線型機(jī)車車身外型為例，具體步驟如下：
（1）根據(jù)前節(jié)所述模線的來源，本例參考法國TGV和德國ACE機(jī)車外型模板，并加以個性化修改。所選定的23條模型基線見于圖1。
外形模型基線向等值半徑線云圖
以這一組模線為基礎(chǔ)，采用UG的FreeFormFeature/ThroughCurve來創(chuàng)建曲面；采用Info/Analysis/FaceCurvature功能來觀察和分析該曲面的光順性，圖2即為車身外型曲面及頂面法向半徑等值線云圖。
在構(gòu)造模線的原始數(shù)據(jù)中可能有“瑕點(diǎn)”，或者僅憑“感覺”進(jìn)行判斷，創(chuàng)建的曲面不一定能完全滿足C2連續(xù)的條件和光順性的要求,可以通過光順處理予以滿足。圖3是對其中一條模線進(jìn)行光順處理的過程。值得重視的是：獲得一組光順的模線是生成光順曲面的必要條件。
采用光順后的模線重新構(gòu)造車身外型曲面。采用UG/Photo功能并指定材質(zhì)，可進(jìn)行著色、光照、渲染，以得到更為逼真的三維造型圖。見圖4。
圖4機(jī)車車身三維造型圖5機(jī)車車身二維投影圖
（5）對機(jī)車車身裙部和頭部下端，可采用Feature/Curve/Mesh功能分片進(jìn)行創(chuàng)建。這里充分體現(xiàn)出UG軟件對角域曲面的三維造型能力。
（6）機(jī)車車身三維造型基本實(shí)現(xiàn)之后，還可進(jìn)一步作局部修改，由于UG軟件的“相關(guān)”（Associative）能力,這里進(jìn)行的修改將影響到它所關(guān)聯(lián)的所有設(shè)計過程。
（7）三維造型細(xì)節(jié)設(shè)計完成之后，其各方向二維視圖可由應(yīng)用軟件自動生成，設(shè)計人員不必再做重復(fù)工作。圖5即為該機(jī)車車身外型的二維側(cè)視圖。
摘要：本文論述了工程領(lǐng)域中的概念設(shè)計的主要原理和功能；闡述了概念設(shè)計與創(chuàng)造性思維和技術(shù)創(chuàng)新的內(nèi)在聯(lián)系；舉出了各種創(chuàng)造性思維的形式并分析了其特點(diǎn)；強(qiáng)調(diào)技術(shù)創(chuàng)新在概念設(shè)計中的重要的作用；根據(jù)作者本人所在的設(shè)計群體多年來的設(shè)計經(jīng)驗(yàn)和體會總結(jié)出一系列的創(chuàng)新技法，并結(jié)合工程設(shè)計領(lǐng)域中的概念設(shè)計創(chuàng)新實(shí)踐，列舉了若干種含有技術(shù)創(chuàng)新的產(chǎn)品概念設(shè)計范例。
關(guān)鍵詞：工程設(shè)計，概念設(shè)計，創(chuàng)造性思維，創(chuàng)新
參考文獻(xiàn)
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1.1動車轉(zhuǎn)向架液壓制動系統(tǒng)配置如圖2所示，每個動車轉(zhuǎn)向架配備2套牽引單元，分別由1臺電機(jī)和2個齒輪箱驅(qū)動同側(cè)2個車輪。電機(jī)軸上裝有1個制動盤及1個彈簧施加液壓緩解的制動夾鉗（被動式）。每個動車轉(zhuǎn)向架上安裝有1個電液控制單元并聯(lián)控制每個電機(jī)軸的制動夾鉗。電液控制單元由制動控制模塊（HCM）進(jìn)行精確控制。在工作液無壓力狀態(tài)，彈簧作用施加最大制動力。逐漸提高液壓，制動夾鉗的制動力將逐漸被抵消并減小，最終夾鉗將緩解復(fù)位。由于電機(jī)軸較細(xì)，故無法承受大的制動力。動車轉(zhuǎn)向架通常情況下的制動功率是由電機(jī)反轉(zhuǎn)產(chǎn)生的動力制動提供，液壓系統(tǒng)應(yīng)用較少且功率較低，因此可不設(shè)置機(jī)械防滑功能。電制動防滑功能由VCU提供。液壓制動系統(tǒng)具有緊急泄壓閥，由電車的安全回路控制。當(dāng)該閥被觸發(fā)時，系統(tǒng)內(nèi)液體壓力立即釋放，此時不管制動指令如何，彈簧都將施加制動。在液壓控制單元（EHU）出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)無法提供壓力液體，車輛失去正常的緩解功能。在車輛需要緩解時，需要由輔助緩解單元（ARU）提供壓力液體，緩解施加在轉(zhuǎn)向架上的彈簧制動力。
1.2拖車轉(zhuǎn)向架液壓制動系統(tǒng)配置如圖3，拖車轉(zhuǎn)向架的4個車輪彼此獨(dú)立旋轉(zhuǎn)，每個車輪均裝有1個制動盤和1個液壓制動夾鉗（主動式）。制動控制單元BCU控制電液控制單元（EHU）實(shí)施制動。當(dāng)工作液壓力增大時，主動制動夾鉗施加到制動盤的夾緊力也隨之增大。壓力釋放時，夾鉗將緩解復(fù)位。拖車轉(zhuǎn)向架無電動力制動功能，其液壓制動器在進(jìn)行制動時，需要啟動防滑功能?？紤]到液壓泵在短時間內(nèi)可能無法提供足夠的液壓油來滿足滑行保護(hù)的需求，需要安裝蓄能器來滿足滑行發(fā)生時系統(tǒng)壓力劇烈變化的要求。當(dāng)電車的安全制動信號被觸發(fā)時，拖車轉(zhuǎn)向架的緊急釋放閥也被激活。系統(tǒng)內(nèi)液體壓力立即釋放，此時拖車的制動系統(tǒng)將不產(chǎn)生制動力。
1.3自動載荷調(diào)整功能列車在到站上下乘客時，整車重量變化很大，為達(dá)到指定制動減速度所需的制動力也不同，因此車輛需具備根據(jù)載荷信息自動調(diào)整制動力的功能。每個轉(zhuǎn)向架彈簧系統(tǒng)中均安裝有載荷傳感器，用來檢測載荷信號并傳給車輛控制單元VCU和制動控制單元BCU，車輛將根據(jù)載荷信息自動調(diào)整制動力大小及分配。載荷信號在列車運(yùn)行時并不進(jìn)行檢測，只有在每次車輛啟動之前進(jìn)行檢測，并將啟動時的信息進(jìn)行保存，直至下一次車輛停止。
1.4撒砂裝置為滿足輕軌電車緊急制動時所需要的較大的減速度，同時為改善在雨雪天氣時惡劣的輪軌粘著狀況，需要設(shè)置撒砂裝置。撒砂裝置安裝于2個動車轉(zhuǎn)向架的外端，運(yùn)行時只有在車輛運(yùn)行方向前方的撒砂裝置可以激活。
1.5制動系統(tǒng)部件分配整列車制動系統(tǒng)部件的分配及數(shù)量見表1。
2制動性能指標(biāo)及功能分布
綜合歐洲和國內(nèi)各項(xiàng)輕軌電車標(biāo)準(zhǔn)，作出制動功能狀態(tài)邏輯表格見表2，性能指標(biāo)對比見表3。
3結(jié)語
橋梁的總體布置
1立交匝道橋的特點(diǎn)
互通立交的匝道橋，受地形、地物和占地面積等影響，其總體布局跟其它橋梁相比，有以下特點(diǎn)：
（1）由于互通立交區(qū)匝道的最小平曲線半徑可達(dá)30m，如果橋梁剛好位于小半徑平曲線上，則該橋就可能做成曲線梁橋，且往往超高值較大，故橋梁的橫坡較大。
（2）由于要在短距離內(nèi)實(shí)現(xiàn)高差，匝道橋往往縱坡較大。
（3）橋面較窄。
（4）匝道橋有時候需要跨越主線或其他匝道，以及非機(jī)動車道，因此匝道橋的單跨跨徑受到限制，不能減小。
由于匝道橋具有斜、彎、坡、異形等特點(diǎn)，屬于不規(guī)則橋梁，在地震作用下的響應(yīng)相對比較特殊，其抗震設(shè)計將更復(fù)雜，不僅要滿足常規(guī)橋梁所規(guī)定的構(gòu)造，而且在某些方面需要提出更高的要求。震害表明，曲線梁橋具有較高的地震易損性，薄弱環(huán)節(jié)較多，因此其抗震概念設(shè)計就顯得尤為重要。
2上部結(jié)構(gòu)
由于匝道橋很多是彎、窄橋，其在荷載作用下，包括靜力荷載和動力作用，上部結(jié)構(gòu)的扭矩較大，上部結(jié)構(gòu)受力處于彎扭耦合狀態(tài)，故需要采用抗扭剛度較大的截面，且橋梁上部結(jié)構(gòu)的整體性要好。因此，對于匝道橋，特別是在小半徑曲線上的匝道橋，宜采用箱形截面（跨度相對較大時）或者實(shí)心截面（跨度相對較小時）。也正是因?yàn)槿绱?，為增加剛度和穩(wěn)定性，上部結(jié)構(gòu)宜采用結(jié)構(gòu)連續(xù)。所以，對于匝道橋，上部結(jié)構(gòu)采用連續(xù)箱梁或者連續(xù)實(shí)心板，將有效地提高其抗震性能。
3下部結(jié)構(gòu)
3．1橋墩的形式
匝道橋一般相對較窄，橋墩一般采用雙柱墩或者獨(dú)柱墩，橋墩的剛度相對較小。在地震作用下，墩身的彎矩和剪力一般不大，但是位移相對較大，如有較好的限位措施，對于抗震來說，未必是不利的。而對于小半徑匝道橋來說，地震作用下，可能會導(dǎo)致橋墩產(chǎn)生較大的扭矩，故橋墩的墩身宜采用抗扭剛度相對較大且整體性較好的結(jié)構(gòu)，如獨(dú)柱實(shí)心墩或者空心墩。如采用雙柱式墩，應(yīng)對其進(jìn)行全橋空間地震響應(yīng)分析，對關(guān)鍵部位進(jìn)行加強(qiáng)。
3．2橋墩的剛度
對于連續(xù)梁橋，同一聯(lián)內(nèi)各橋墩的高度不同而導(dǎo)致其抗推剛度相差較大，則水平地震力在各墩間的分配不均衡，剛度大的墩將承受較大的水平地震力，嚴(yán)重時可能導(dǎo)致剛度較大的橋墩發(fā)生破壞，從而導(dǎo)致全橋的損毀。如果剛度扭轉(zhuǎn)中心和質(zhì)量中心偏離，上部結(jié)構(gòu)還將伴隨產(chǎn)生水平轉(zhuǎn)動，又可能導(dǎo)致落梁或者上部結(jié)構(gòu)的碰撞。而匝道橋恰好容易符合這兩個條件：縱坡較大，橋墩高差將會比較大；在小半徑曲線上，地震作用下可能會出現(xiàn)上部結(jié)構(gòu)的水平轉(zhuǎn)動。
雖然匝道橋的橋墩高度相差較大，可以通過改變橋墩截面的形式或大小來對其抗推剛度進(jìn)行調(diào)節(jié)。對于相對較高的橋墩，可以采用剛度較大的截面形式，或者增加其截面尺寸。如此一來，可以使得地震作用下各橋墩的水平地震相應(yīng)達(dá)到均衡。
如橋梁位于小半徑曲線上，地震來臨時，橋墩承受的水平力方向是不確定的，且有扭矩的存在。因此，橋墩截面的剛度在各個方向大致相同將會是比較好的處理方法，如采用獨(dú)柱墩或者空心薄壁墩。
3．3橋墩的配筋方式
近年來，橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)健性（robustness）越來越受到重視。穩(wěn)健性的意思，即當(dāng)參數(shù)攝動時，仍能保持整體穩(wěn)固性的能力，故亦稱為“參數(shù)攝動不敏感性”。對于工程結(jié)構(gòu)，則指意外作用下的結(jié)構(gòu)的整體牢固性，或者說結(jié)構(gòu)破壞的后果與原因的不對應(yīng)（不相稱）時的牢固性。橋梁的抗震設(shè)計，除遵守通常規(guī)范的承載力準(zhǔn)則外，還需力求避免意外的次生損毀、再次垮塌，縮小損毀范圍以及損壞的可修復(fù)、快修復(fù)性。匝道橋一般相對較窄，其橋墩要么是獨(dú)柱墩，要么是雙柱墩，沒有“冗余約束”，從結(jié)構(gòu)本身來看，其穩(wěn)健性相對較差。故需通過配筋來提高其在地震作用下的穩(wěn)健性。
提高橋墩的延性，是提高其穩(wěn)健性的有效方法之一。配置數(shù)量足夠的、錨固合理的橫向鋼筋，對于墩柱來說，可以起到3個方面的作用：約束塑性鉸區(qū)域內(nèi)的混凝土，提高混凝土的抗壓強(qiáng)度和延性；提高抗剪能力；防止縱向鋼筋壓曲。因此，箍筋或螺旋筋的間距小一些。各國抗震設(shè)計規(guī)范對塑性鉸區(qū)橫向鋼筋的最小配筋率都進(jìn)行了具體的規(guī)定。對于尺寸較大的墩柱，除須配置間距足夠小的箍筋或螺旋筋外，還應(yīng)配置橫向加勁鋼筋甚至是雙層箍筋，以滿足其對核心混凝土的套箍作用（如圖1所示），以提高橋墩的延性，從而提高其地震作用下的穩(wěn)健性。
其他構(gòu)造
1支座
為保證橋梁剛度均衡，設(shè)計時應(yīng)優(yōu)先考慮采用等跨徑、等墩高、等橋面寬度的結(jié)構(gòu)形式。如不能滿足，也可通過調(diào)整墩的截面形式和尺寸，或者調(diào)整支座等方法來改善橋墩的剛度均衡情況。其中，調(diào)整支座可能是最簡單易行的辦法，效果也很顯著。當(dāng)采用橡膠支座后，由墩和支座構(gòu)成的串聯(lián)體系的組合抗推剛度為：式中：kt是墩和支座的組合抗推剛度，kz和kp分別為橡膠支座的剪切剛度和橋墩的水平剛度。如地震作用下，橋墩仍處于彈性狀態(tài)，其水平地震力就是按墩的組合抗推剛度的比例分配的，從上式可以看出，調(diào)整支座的剛度可以有效地改善橋的剛度均衡狀況。
另外，如果地震設(shè)防烈度較高（超過8度），須考慮將支座設(shè)計成抗震支座，以達(dá)到減、隔震的目的。
2墩梁連接方式
一般情況下，橋墩跟上部結(jié)構(gòu)之間，采用支座連接。但是，有些情況下，可以將抗推剛度較小的橋墩和上部結(jié)構(gòu)固結(jié)來考慮，剛度較大的橋墩與上部結(jié)構(gòu)之間通過支座連接。如此，一方面可以增加橋梁的整體穩(wěn)定性，另一方面，也可以讓橋墩之間的抗推剛度均衡。
3限位裝置
對于橋墩剛度較小的情況，由于地震作用下的墩頂水平位移較大，限位裝置是不可或缺的。橫橋向的限位措施主要有剪力鍵和防震錨栓，縱向限位措施包括剪力鍵、防震錨栓、鏈索式和拉桿式限位器等（如圖2所示）。限位裝置應(yīng)允許梁體在小范圍內(nèi)自由移動，該自由移動范圍的大小一般以不影響支座的正常變形為宜。為減小碰撞力和碰撞損傷，限位器常在梁間和主梁與剪力鍵間設(shè)置橡膠等緩沖材料。
工程實(shí)例
1工程概況
云南某高速公路的互通立交區(qū)橋梁，位于平曲線半徑42m的匝道上，超高0．08，最大縱坡5％，橋?qū)?．75m，設(shè)計采用3～20m現(xiàn)澆箱梁，下部結(jié)構(gòu)采用樁徑1．4m獨(dú)柱墩，①號橋墩墩高8m，②號墩高13m。其立面圖如圖2所示。
原設(shè)計未進(jìn)行概念設(shè)計。橋墩高度不同，而截面相同；未設(shè)限位裝置?，F(xiàn)將原設(shè)計做局部修改，增加防震銷，橋墩截面隨高度增加，使其抗推剛度接近一致。對該橋的原設(shè)計方案和按照本文前述內(nèi)容進(jìn)行修正后的方案進(jìn)行地震響應(yīng)分析，比較其地震響應(yīng)的區(qū)別。
2有限元模型
取全橋?yàn)榉治瞿Ｐ?，主要分析縱橋向的地震響應(yīng)。墩底為完全固結(jié)。根據(jù)橋址的場地土條特性，選用El－Centro波作為非線性時程分析地震輸入，因該橋抗震設(shè)防烈度為8度，故將El－Centro波水平地震加速度峰值調(diào)至0．2g。計算模型如圖3所示。3．3地震響應(yīng)分析本文對優(yōu)化前后的橋梁地震響應(yīng)進(jìn)行分析和比較。
設(shè)置限位裝置之后的墩頂位移與原設(shè)計墩頂位移對比分析：①號墩僅有微小的變化，②號墩位移相比原來小了14．27％，抗震性能提高明顯?？梢?，限位裝置效果的體現(xiàn)對較高的柔性墩有明顯的影響。
（2）統(tǒng)一橋墩抗推剛度后的影響（見表2）②號墩直徑加大，使其剛度與①號墩一致，計算結(jié)果分析對比：橋墩底的內(nèi)力均有不同程度的改善，其中②號墩改善最顯著，墩底內(nèi)力與墩頂位移均有大幅度的提高。
①號墩也有相對②號墩較小的變化。可見，讓各墩的剛度盡量相等，對整座橋橋墩的內(nèi)力和位移都有影響，優(yōu)化之后的①、②號墩剛度趨向于一致，使全橋的內(nèi)力分配更均勻，從而提高的橋梁的抗震性能。
(1)培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識,結(jié)合實(shí)際獨(dú)立完成課題的工作能力.
(2)對學(xué)生的知識面,掌握知識的深度,運(yùn)用理論結(jié)合實(shí)際去處理問題的能力,實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?外語水平,計算機(jī)運(yùn)用水平,書面及口頭表達(dá)能力進(jìn)行考核.
2.要求
(1)要求一定要有結(jié)合實(shí)際的某項(xiàng)具體項(xiàng)目的設(shè)計或?qū)δ尘唧w課題進(jìn)行有獨(dú)立見解的論證,并要求技術(shù)含量較高.
(2)設(shè)計或論文應(yīng)該在教學(xué)計劃所規(guī)定的時限內(nèi)完成.
(3)書面材料:框架及字?jǐn)?shù)應(yīng)符合規(guī)定
3.成績評定
(1)一般采用優(yōu)秀,良好,及格和不及格四級計分的方法.
(2)評閱人和答辯委員會成員對學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計或畢業(yè)論文的成績給予評定.
4.評分標(biāo)準(zhǔn)
優(yōu)秀:按期圓滿完成任務(wù)書中規(guī)定的項(xiàng)目;能熟練地綜合運(yùn)用所學(xué)理論和專業(yè)知識; 有結(jié)合實(shí)際的某項(xiàng)具體項(xiàng)目的設(shè)計或?qū)δ尘唧w課題進(jìn)行有獨(dú)立見解的論證,并有較高技術(shù)含量.
立論正確,計算,分析,實(shí)驗(yàn)正確,嚴(yán)謹(jǐn),結(jié)論合理,獨(dú)立工作能力較強(qiáng),科學(xué)作風(fēng)嚴(yán)謹(jǐn);畢業(yè)設(shè)計(論文)有一些獨(dú)到之處,水平較高.
文字材料條理清楚,通順,論述充分,符合技術(shù)用語要求,符號統(tǒng)一,編號齊全,書寫工整.圖紙完備,整潔,正確.
答辯時,思路清晰,論點(diǎn)正確,回答問題基本概念清楚,對主要問題回答正確,深入.
(2)良好:按期圓滿完成任務(wù)書中規(guī)定的項(xiàng)目;能較好地運(yùn)用所學(xué)理論和專業(yè)知識; 有一定的結(jié)合實(shí)際的某項(xiàng)具體項(xiàng)目的設(shè)計或?qū)δ尘唧w課題進(jìn)行有獨(dú)立見解的論證,并有一定的技術(shù)含量.立論正確,計算,分析,實(shí)驗(yàn)正確,結(jié)論合理;有一定的獨(dú)立工作能為,科學(xué)作風(fēng)好;設(shè)計〈論文〉有一定的水平.
文字材料條理清楚,通順,論述正確,符合技術(shù)用語要求,書寫工整.設(shè)計圖紙完備,整潔,正確.
答辯時,思路清晰,論點(diǎn)基本正確,能正確地回答主要問題.
(3)及格:在指導(dǎo)教師的具體幫助下,能按期完成任務(wù),獨(dú)立工作能力較差且有一些小的疏忽和遺漏;能結(jié)合實(shí)際的某項(xiàng)具體項(xiàng)目的設(shè)計或?qū)δ尘唧w課題進(jìn)行有獨(dú)立見解的論證,但技術(shù)含量不高.在運(yùn)用理論和專業(yè)知識中,沒有大的原則性錯誤;論點(diǎn),論據(jù)基本成立,計算,分析,實(shí)驗(yàn)基本正確.畢業(yè)設(shè)計(論文)基本符合要求.
文字材料通順,但敘述不夠恰當(dāng)和清晰;詞句,符號方面的問題較少i圖紙質(zhì)量不高,工作不夠認(rèn)真,個別錯誤明顯.
答辯時,主要問題能答出,或經(jīng)啟發(fā)后能答出,回答問題較膚淺.
(5)不及格:任務(wù)書規(guī)定的項(xiàng)目未按期完成;或基本概念和基本技能未掌握.沒有本人結(jié)合實(shí)際的具體設(shè)計內(nèi)容或獨(dú)立見解的論證,只是一些文件,資料內(nèi)容的摘抄.畢業(yè)設(shè)計(論文)未達(dá)到最低要求.
文字材料不通順,書寫潦草,質(zhì)量很差.圖紙不全,或有原則性錯誤.
答辯時,對畢業(yè)設(shè)計(論文)的主要內(nèi)容闡述不清,基本概念糊涂,對主要問題回答有錯誤,或回答不出.
對畢業(yè)設(shè)計(論文)質(zhì)量要求
----論文內(nèi)容符合任務(wù)書要求
1.對管理類論文要求:
·對畢業(yè)論文的要求是一定要有結(jié)合實(shí)際的本人獨(dú)立論證的內(nèi)容.
·要求論點(diǎn)明確,立論正確,論證準(zhǔn)確,結(jié)論確切
·論證內(nèi)容要求有調(diào)查研究,有統(tǒng)計數(shù)據(jù),對統(tǒng)計數(shù)據(jù)要有分析,歸納,總結(jié),
·根據(jù)總結(jié)得出結(jié)論.
·最后有例證說明
管理類論文畢業(yè)論文行文的邏輯要領(lǐng)
增強(qiáng)畢業(yè)論文行文的邏輯力量,達(dá)到概念明確,論證充分,條理分明,思路暢通,是寫好畢業(yè)論文的關(guān)鍵.提高畢業(yè)論文行文的邏輯性,需把握以下幾點(diǎn):
(1)要思路暢通
寫畢業(yè)論文時,思維必須具有清晰性,連貫性,周密性,條理性和規(guī)律性,才能構(gòu)建起嚴(yán)謹(jǐn),和諧的邏輯結(jié)構(gòu).
(2)要層次清晰,有條有理寫畢業(yè)論文,先說什么,后說什么,一層一層如何銜接,這一點(diǎn)和論文行文的邏輯性很有關(guān)系.
(3)要論證充分,以理服人,寫畢業(yè)論文,最常用的方法是歸納論證,即用對事實(shí)的科學(xué)分析和敘述來證明觀點(diǎn),或用基本的史實(shí),科學(xué)的調(diào)查,精確的數(shù)字來證明觀點(diǎn).
(4)畢業(yè)論文行文要注意思維和論述首尾一貫,明白確切.
(5)文字書寫規(guī)范,語言準(zhǔn)確,簡潔.
2.對工程設(shè)計性論文要求:
·有設(shè)計地域的自然狀況說明和介紹
·有原有通信網(wǎng)概況介紹及運(yùn)行參數(shù)的說明
·有設(shè)計需求,業(yè)務(wù)預(yù)測
·有具體的設(shè)計方案
·有相應(yīng)性能及參數(shù)設(shè)計和計算
·有完整的設(shè)計圖紙
例如: A市本地SDH傳輸網(wǎng)設(shè)計方案
一,A市概況簡介
二, A市電信局SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀(或PDH傳輸網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀)
1, A市本地網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),交換局?jǐn)?shù)量及位置,傳輸設(shè)備類型及容量
2, 存在的問題及擴(kuò)大SDH網(wǎng)的必要性(或建設(shè)SDH網(wǎng)的必要性)----需求及業(yè)務(wù)預(yù)測
三, A市電信局SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計方案
1, 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計
2,設(shè)備簡介
3, 局間中繼電路的計算與分配
4, 局間中繼距離的計算
四, SDH網(wǎng)絡(luò)保護(hù)方式
1, SDH網(wǎng)絡(luò)保護(hù)的基本原理
2, A市電信局SDH網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)保護(hù)方式的選擇及具體設(shè)計
五, SDH網(wǎng)同步
1, 同步網(wǎng)概念與結(jié)構(gòu)
2, 定時信號的傳送方式
3, A市電信局SDH網(wǎng)絡(luò)同步方式具體設(shè)計
六, 方案論證,評估
3.計算機(jī)類型題目論文要求:
管理信息系統(tǒng)
·需求分析(含設(shè)計目標(biāo))
·總體方案設(shè)計(總體功能框圖,軟件平臺的選擇,運(yùn)行模式等)
·數(shù)據(jù)庫設(shè)計(需求分析,概念庫設(shè)計,邏輯庫設(shè)計,物理庫設(shè)計,E-R圖,數(shù)據(jù)流圖,數(shù)據(jù)字典,數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)及關(guān)系),
·模塊軟件設(shè)計(各模塊的設(shè)計流程),
·系統(tǒng)運(yùn)行與調(diào)試.
·附主要程序清單(與學(xué)生設(shè)計相關(guān)的部分,目的是檢測是否是學(xué)生自己作的).
校園網(wǎng),企業(yè)網(wǎng)等局域網(wǎng)設(shè)計
·功能需求
·對通信量的分析
·網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)拓?fù)湓O(shè)計
·設(shè)備選型,配置
·軟件配置
·子網(wǎng)及VLAN的劃分
·IP地址規(guī)劃
·接入Internet
·網(wǎng)絡(luò)安全
例如:××人事勞資管理信息系統(tǒng)的開發(fā)與設(shè)計
1,開發(fā)人事勞資管理信息系統(tǒng)的設(shè)想
(1)人事勞資管理信息系統(tǒng)簡介
(2)人事勞資管理信息系統(tǒng)的用戶需求
2,人事勞資管理信息系統(tǒng)的分析設(shè)計
(1)系統(tǒng)功能模塊設(shè)計
(2)數(shù)據(jù)庫設(shè)計
—數(shù)據(jù)庫概念結(jié)構(gòu)設(shè)計
—數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計
(3)系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境簡介
3,人事勞資管理信息系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)
(1)數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)
(2)應(yīng)用程序?qū)ο蟮膭?chuàng)建
(3)應(yīng)用程序的主窗口
(4)菜單結(jié)構(gòu)
(5)數(shù)據(jù)窗口對象的創(chuàng)建
(6)登錄程序設(shè)計
(7)輸入程序設(shè)計
(8)查詢程序設(shè)計
(9)報表程序設(shè)計
4,總結(jié)
(1)培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識,結(jié)合實(shí)際獨(dú)立完成課題的工作能力.
(2)對學(xué)生的知識面,掌握知識的深度,運(yùn)用理論結(jié)合實(shí)際去處理問題的能力,實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?外語水平,計算機(jī)運(yùn)用水平,書面及口頭表達(dá)能力進(jìn)行考核.
2.要求
(1)要求一定要有結(jié)合實(shí)際的某項(xiàng)具體項(xiàng)目的設(shè)計或?qū)δ尘唧w課題進(jìn)行有獨(dú)立見解的論證,并要求技術(shù)含量較高.
(2)設(shè)計或論文應(yīng)該在教學(xué)計劃所規(guī)定的時限內(nèi)完成.
(3)書面材料:框架及字?jǐn)?shù)應(yīng)符合規(guī)定
3.成績評定
(1)一般采用優(yōu)秀,良好,及格和不及格四級計分的方法.
(2)評閱人和答辯委員會成員對學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計或畢業(yè)論文的成績給予評定.
4.評分標(biāo)準(zhǔn)
優(yōu)秀:按期圓滿完成任務(wù)書中規(guī)定的項(xiàng)目;能熟練地綜合運(yùn)用所學(xué)理論和專業(yè)知識; 有結(jié)合實(shí)際的某項(xiàng)具體項(xiàng)目的設(shè)計或?qū)δ尘唧w課題進(jìn)行有獨(dú)立見解的論證,并有較高技術(shù)含量.
立論正確,計算,分析,實(shí)驗(yàn)正確,嚴(yán)謹(jǐn),結(jié)論合理,獨(dú)立工作能力較強(qiáng),科學(xué)作風(fēng)嚴(yán)謹(jǐn);畢業(yè)設(shè)計(論文)有一些獨(dú)到之處,水平較高.
文字材料條理清楚,通順,論述充分,符合技術(shù)用語要求,符號統(tǒng)一,編號齊全,書寫工整.圖紙完備,整潔,正確.
答辯時,思路清晰,論點(diǎn)正確,回答問題基本概念清楚,對主要問題回答正確,深入.
(2)良好:按期圓滿完成任務(wù)書中規(guī)定的項(xiàng)目;能較好地運(yùn)用所學(xué)理論和專業(yè)知識; 有一定的結(jié)合實(shí)際的某項(xiàng)具體項(xiàng)目的設(shè)計或?qū)δ尘唧w課題進(jìn)行有獨(dú)立見解的論證,并有一定的技術(shù)含量.立論正確,計算,分析,實(shí)驗(yàn)正確,結(jié)論合理;有一定的獨(dú)立工作能為,科學(xué)作風(fēng)好;設(shè)計〈論文〉有一定的水平.
文字材料條理清楚,通順,論述正確,符合技術(shù)用語要求,書寫工整.設(shè)計圖紙完備,整潔,正確.
答辯時,思路清晰,論點(diǎn)基本正確,能正確地回答主要問題.
(3)及格:在指導(dǎo)教師的具體幫助下,能按期完成任務(wù),獨(dú)立工作能力較差且有一些小的疏忽和遺漏;能結(jié)合實(shí)際的某項(xiàng)具體項(xiàng)目的設(shè)計或?qū)δ尘唧w課題進(jìn)行有獨(dú)立見解的論證,但技術(shù)含量不高.在運(yùn)用理論和專業(yè)知識中,沒有大的原則性錯誤;論點(diǎn),論據(jù)基本成立,計算,分析,實(shí)驗(yàn)基本正確.畢業(yè)設(shè)計(論文)基本符合要求.
文字材料通順,但敘述不夠恰當(dāng)和清晰;詞句,符號方面的問題較少i圖紙質(zhì)量不高,工作不夠認(rèn)真,個別錯誤明顯.
答辯時,主要問題能答出,或經(jīng)啟發(fā)后能答出,回答問題較膚淺.
(5)不及格:任務(wù)書規(guī)定的項(xiàng)目未按期完成;或基本概念和基本技能未掌握.沒有本人結(jié)合實(shí)際的具體設(shè)計內(nèi)容或獨(dú)立見解的論證,只是一些文件,資料內(nèi)容的摘抄.畢業(yè)設(shè)計(論文)未達(dá)到最低要求.
文字材料不通順,書寫潦草,質(zhì)量很差.圖紙不全,或有原則性錯誤.
答辯時,對畢業(yè)設(shè)計(論文)的主要內(nèi)容闡述不清,基本概念糊涂,對主要問題回答有錯誤,或回答不出.
對畢業(yè)設(shè)計(論文)質(zhì)量要求
----論文內(nèi)容符合任務(wù)書要求
1.對管理類論文要求:
·對畢業(yè)論文的要求是一定要有結(jié)合實(shí)際的本人獨(dú)立論證的內(nèi)容.
·要求論點(diǎn)明確,立論正確,論證準(zhǔn)確,結(jié)論確切
·論證內(nèi)容要求有調(diào)查研究,有統(tǒng)計數(shù)據(jù),對統(tǒng)計數(shù)據(jù)要有分析,歸納,總結(jié),
·根據(jù)總結(jié)得出結(jié)論.
·最后有例證說明
管理類論文畢業(yè)論文行文的邏輯要領(lǐng)
增強(qiáng)畢業(yè)論文行文的邏輯力量,達(dá)到概念明確,論證充分,條理分明,思路暢通,是寫好畢業(yè)論文的關(guān)鍵.提高畢業(yè)論文行文的邏輯性,需把握以下幾點(diǎn):
(1)要思路暢通
寫畢業(yè)論文時,思維必須具有清晰性,連貫性,周密性,條理性和規(guī)律性,才能構(gòu)建起嚴(yán)謹(jǐn),和諧的邏輯結(jié)構(gòu).
(2)要層次清晰,有條有理寫畢業(yè)論文,先說什么,后說什么,一層一層如何銜接,這一點(diǎn)和論文行文的邏輯性很有關(guān)系.
(3)要論證充分,以理服人,寫畢業(yè)論文,最常用的方法是歸納論證,即用對事實(shí)的科學(xué)分析和敘述來證明觀點(diǎn),或用基本的史實(shí),科學(xué)的調(diào)查,精確的數(shù)字來證明觀點(diǎn).
(4)畢業(yè)論文行文要注意思維和論述首尾一貫,明白確切.
(5)文字書寫規(guī)范,語言準(zhǔn)確,簡潔.
2.對工程設(shè)計性論文要求:
·有設(shè)計地域的自然狀況說明和介紹
·有原有通信網(wǎng)概況介紹及運(yùn)行參數(shù)的說明
·有設(shè)計需求,業(yè)務(wù)預(yù)測
·有具體的設(shè)計方案
·有相應(yīng)性能及參數(shù)設(shè)計和計算
·有完整的設(shè)計圖紙
例如: A市本地SDH傳輸網(wǎng)設(shè)計方案
一,A市概況簡介
二, A市電信局SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀(或PDH傳輸網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀)
1, A市本地網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),交換局?jǐn)?shù)量及位置,傳輸設(shè)備類型及容量
2, 存在的問題及擴(kuò)大SDH網(wǎng)的必要性(或建設(shè)SDH網(wǎng)的必要性)----需求及業(yè)務(wù)預(yù)測
三, A市電信局SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計方案
1, 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計
2,設(shè)備簡介
3, 局間中繼電路的計算與分配
4, 局間中繼距離的計算
四, SDH網(wǎng)絡(luò)保護(hù)方式
1, SDH網(wǎng)絡(luò)保護(hù)的基本原理
2, A市電信局SDH網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)保護(hù)方式的選擇及具體設(shè)計
五, SDH網(wǎng)同步
1, 同步網(wǎng)概念與結(jié)構(gòu)
2, 定時信號的傳送方式
3, A市電信局SDH網(wǎng)絡(luò)同步方式具體設(shè)計
六, 方案論證,評估
3.計算機(jī)類型題目論文要求:
管理信息系統(tǒng)
·需求分析(含設(shè)計目標(biāo))
·總體方案設(shè)計(總體功能框圖,軟件平臺的選擇,運(yùn)行模式等)
·數(shù)據(jù)庫設(shè)計(需求分析,概念庫設(shè)計,邏輯庫設(shè)計,物理庫設(shè)計,E-R圖,數(shù)據(jù)流圖,數(shù)據(jù)字典,數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)及關(guān)系),
·模塊軟件設(shè)計(各模塊的設(shè)計流程),
·系統(tǒng)運(yùn)行與調(diào)試.
·附主要程序清單(與學(xué)生設(shè)計相關(guān)的部分,目的是檢測是否是學(xué)生自己作的).
校園網(wǎng),企業(yè)網(wǎng)等局域網(wǎng)設(shè)計
·功能需求
·對通信量的分析
·網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)拓?fù)湓O(shè)計
·設(shè)備選型,配置
·軟件配置
·子網(wǎng)及VLAN的劃分
·IP地址規(guī)劃
·接入Internet
·網(wǎng)絡(luò)安全
例如:××人事勞資管理信息系統(tǒng)的開發(fā)與設(shè)計
1,開發(fā)人事勞資管理信息系統(tǒng)的設(shè)想
(1)人事勞資管理信息系統(tǒng)簡介
(2)人事勞資管理信息系統(tǒng)的用戶需求
2,人事勞資管理信息系統(tǒng)的分析設(shè)計
(1)系統(tǒng)功能模塊設(shè)計
(2)數(shù)據(jù)庫設(shè)計
—數(shù)據(jù)庫概念結(jié)構(gòu)設(shè)計
—數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計
(3)系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境簡介
3,人事勞資管理信息系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)
(1)數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)
(2)應(yīng)用程序?qū)ο蟮膭?chuàng)建
(3)應(yīng)用程序的主窗口
(4)菜單結(jié)構(gòu)
(5)數(shù)據(jù)窗口對象的創(chuàng)建
(6)登錄程序設(shè)計
(7)輸入程序設(shè)計
(8)查詢程序設(shè)計
(9)報表程序設(shè)計
4,總結(jié)
設(shè)計報告格式與書寫要求
·設(shè)計報告應(yīng)按統(tǒng)一格式裝訂成冊,其順序?yàn)?封面,任務(wù)書,指導(dǎo)教師評語,內(nèi)容摘要(200～400字),目錄,報告正文,圖紙,測試數(shù)據(jù)及計算機(jī)程序清單.
·報告構(gòu)思,書寫要求是:邏輯性強(qiáng),條理清楚;語言通順簡練,文字打印清楚;插圖清晰準(zhǔn)確;文字字?jǐn)?shù)要求1萬字以上例如:(1) A市本地SDH傳輸網(wǎng)設(shè)計方案
一,A市概況簡介
二, A市電信局SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀(或PDH傳輸網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀)
1, A市本地網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),交換局?jǐn)?shù)量及位置,傳輸設(shè)備類型及容量
2, 存在的問題及擴(kuò)大SDH網(wǎng)的必要性(或建設(shè)SDH網(wǎng)的必要性)----需求及業(yè)務(wù)預(yù)測
三, A市電信局SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計方案
1, 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計
2,設(shè)備簡介
3, 局間中繼電路的計算與分配
4, 局間中繼距離的計算
四, SDH網(wǎng)絡(luò)保護(hù)方式
1, SDH網(wǎng)絡(luò)保護(hù)的基本原理
2, A市電信局SDH網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)保護(hù)方式的選擇及具體設(shè)計
五, SDH網(wǎng)同步
1, 同步網(wǎng)概念與結(jié)構(gòu)
2, 定時信號的傳送方式
3, A市電信局SDH網(wǎng)絡(luò)同步方式具體設(shè)計
六, 方案論證,評估
(2 ) A 地區(qū)GSM數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計方案
一,A 地區(qū)GSM數(shù)字蜂窩移動通信現(xiàn)狀
1,A地區(qū)概況;人口,地形,發(fā)展情況
2,系統(tǒng)現(xiàn)狀;現(xiàn)有基站,話務(wù)狀況
3,現(xiàn)行網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中存在的問題及分析
①接通率數(shù)據(jù)采集與分析
②掉話率數(shù)據(jù)采集與分析
③擁塞率數(shù)據(jù)采集與分析
4,話務(wù)預(yù)測分析計算
二,A 地區(qū)GSM數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計方案
1,優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D設(shè)計
2,硬件配置及參數(shù)的優(yōu)化
3,基站勘測設(shè)計及安裝
4,交換局容量及基站數(shù)量
5,傳輸線路的設(shè)計
三,網(wǎng)絡(luò)性能及分析對比
1,優(yōu)化前網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行情況
2,數(shù)據(jù)采集與分析
3,撥打測試
四,網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方案評價
(3 ) A 市無線市話系統(tǒng)無線側(cè)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計
一,無線市話網(wǎng)絡(luò)概述
1,A 市通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展情況
2,IPAS網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)
二,A 市本地電活網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀
1,現(xiàn)有傳輸網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
2,傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃
三,無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計方案
1,A 市自然概況介紹
2,總體話務(wù)預(yù)測計算
3,IPAS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計及說明
4,覆蓋區(qū)域劃分,基站數(shù)量預(yù)測計算
(l〉每個覆蓋區(qū)話務(wù)預(yù)測計算
(2)基站容量頻道設(shè)計
5,基站選址,計算覆蓋區(qū)域內(nèi)信號覆蓋情況
6,尋呼區(qū)的劃分
(1〉各個網(wǎng)關(guān)尋呼區(qū)的劃分
(2〉各個基站控制器尋呼區(qū)的劃分
7,網(wǎng)關(guān)及CSC的規(guī)劃
(1)網(wǎng)關(guān)到CSC側(cè) 2M 鏈路設(shè)計
(2)CSC到CS線路設(shè)計
四,基站同步規(guī)劃
(4 )A 市 GSM無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化
一,GSM網(wǎng)絡(luò)概述
二,A市GSM網(wǎng)絡(luò)情況介紹
2.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
2.2 網(wǎng)元配置
2.3 現(xiàn)網(wǎng)突出問題表現(xiàn)
三,GSM網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作分類及流程
3. 1 GSM網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作分類
3.2 交換網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化流程
3.3 無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化流程
3.3.1 無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化流程
3.3.2 無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化流程的實(shí)際應(yīng)用
四,網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的相關(guān)技術(shù)指標(biāo)
4.1接通率
4.2掉話率
4.3話務(wù)量
4.4長途來話接通率
4.5擁塞率
4.6 其它
五,無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計及調(diào)整
5.1 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行質(zhì)量數(shù)據(jù)收集
5.2 網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量優(yōu)化及參數(shù)調(diào)整
