机械设计方案范文

导语：如何才能写好一篇机械设计方案，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

关键词：机械产品；方案设计方法；发展趋势

引言

科学技术的飞速发展，产品功能要求的日益增多，复杂性增加，寿命期缩短，更新换代速度加快。然而，产品的设计，尤其是机械产品方案的设计手段，则显得力不从心，跟不上时展的需要。目前，计算机辅助产品的设计绘图、设计计算、加工制造、生产规划已得到了比较广泛和深入的研究，并初见成效，而产品开发初期方案的计算机辅助设计却远远不能满足设计的需要。为此，作者在阅读了大量文献的基础上，概括总结了国内外设计学者进行方案设计时采用的方法，并讨论了各种方法之间的有机联系和机械产品方案设计计算机实现的发展趋势。

根据目前国内外设计学者进行机械产品方案设计所用方法的主要特征，可以将方案的现代设计方法概括为下述四大类型。

1、系统化设计方法

系统化设计方法的主要特点是：将设计看成由若干个设计要素组成的一个系统，每个设计要素具有独立性，各个要素间存在着有机的联系，并具有层次性，所有的设计要素结合后，即可实现设计系统所需完成的任务。

系统化设计思想于70年代由德国学者Pahl和Beitz教授提出，他们以系统理论为基础，制订了设计的一般模式，倡导设计工作应具备条理性。德国工程师协会在这一设计思想的基础上，制订出标准VDI2221“技术系统和产品的开发设计方法。

制定的机械产品方案设计进程模式，基本上沿用了德国标准VDI2221的设计方式。除此之外，我国许多设计学者在进行产品方案设计时还借鉴和引用了其他发达国家的系统化设计思想，其中具有代表性的是：

(1)将用户需求作为产品功能特征构思、结构设计和零件设计、工艺规划、作业控制等的基础，从产品开发的宏观过程出发，利用质量功能布置方法，系统地将用户需求信息合理而有效地转换为产品开发各阶段的技术目标和作业控制规程的方法。

(2)将产品看作有机体层次上的生命系统，并借助于生命系统理论，把产品的设计过程划分成功能需求层次、实现功能要求的概念层次和产品的具体设计层次。同时采用了生命系统图符抽象地表达产品的功能要求，形成产品功能系统结构。

(3)将机械设计中系统科学的应用归纳为两个基本问题：一是把要设计的产品作为一个系统处理，最佳地确定其组成部分(单元)及其相互关系；二是将产品设计过程看成一个系统，根据设计目标，正确、合理地确定设计中各个方面的工作和各个不同的设计阶段。

由于每个设计者研究问题的角度以及考虑问题的侧重点不同，进行方案设计时采用的具体研究方法亦存在差异。下面介绍一些具有代表性的系统化设计方法。

1.1设计元素法

用五个设计元素(功能、效应、效应载体、形状元素和表面参数)描述“产品解”，认为一个产品的五个设计元素值确定之后，产品的所有特征和特征值即已确定。我国亦有设计学者采用了类似方法描述产品的原理解。

1.2图形建模法

研制的“设计分析和引导系统”KALEIT，用层次清楚的图形描述出产品的功能结构及其相关的抽象信息，实现了系统结构、功能关系的图形化建模，以及功能层之间的联接。

将设计划分成辅助方法和信息交换两个方面，利用Nijssen信息分析方法可以采用图形符号、具有内容丰富的语义模型结构、可以描述集成条件、可以划分约束类型、可以实现关系间的任意结合等特点，将设计方法解与信息技术进行集成，实现了设计过程中不同抽象层间信息关系的图形化建模。

文献［11］将语义设计网作为设计工具，在其开发的活性语义设计网ASK中，采用结点和线条组成的网络描述设计，结点表示元件化的单元(如设计任务、功能、构件或加工设备等)，线条用以调整和定义结点间不同的语义关系，由此为设计过程中的所有活动和结果预先建立模型，使早期设计要求的定义到每一个结构的具体描述均可由关系间的定义表达，实现了计算机辅助设计过程由抽象到具体的飞跃。

1.3“构思”—“设计”法

将产品的方案设计分成“构思”和“设计”两个阶段。“构思”阶段的任务是寻求、选择和组合满足设计任务要求的原理解。“设计”阶段的工作则是具体实现构思阶段的原理解。

将方案的“构思”具体描述为：根据合适的功能结构，寻求满足设计任务要求的原理解。即功能结构中的分功能由“结构元素”实现，并将“结构元素”间的物理联接定义为“功能载体”，“功能载体”和“结构元素”间的相互作用又形成了功能示意图(机械运动简图)。方案的“设计”是根据功能示意图，先定性地描述所有的“功能载体”和“结构元素”，再定量地描述所有“结构元素”和联接件(“功能载体”)的形状及位置，得到结构示意图。Roper，H.利用图论理论，借助于由他定义的“总设计单元(GE)”、“结构元素(KE)”、“功能结构元素(FKE)”、“联接结构元素(VKE)”、“结构零件(KT)”、“结构元素零件(KET)”等概念，以及描述结构元素尺寸、位置和传动参数间相互关系的若干种简图，把设计专家凭直觉设计的方法做了形式化的描述，形成了有效地应用现有知识的方法，并将其应用于“构思”和“设计”阶段。

从设计方法学的观点出发，将明确了设计任务后的设计工作分为三步：1)获取功能和功能结构(简称为“功能”)；2)寻找效应(简称为“效应”)；3)寻找结构(简称为“构形规则”)。并用下述四种策略描述机械产品构思阶段的工作流程：策略1：分别考虑“功能”、“效应”和“构形规则”。因此，可以在各个工作步骤中分别创建变型方案，由此产生广泛的原理解谱。策略2：“效应”与“构形规则”(包括设计者创建的规则)关联，单独考虑功能(通常与设计任务相关)。此时，辨别典型的构形规则及其所属效应需要有丰富的经验，产生的方案谱远远少于策略1的方案谱。策略3：“功能”、“效应”、“构形规则”三者密切相关。适用于功能、效应和构形规则间没有选择余地、具有特殊要求的领域，如超小型机械、特大型机械、价值高的功能零件，以及有特殊功能要求的零部件等等。策略4：针对设计要求进行结构化求解。该策略从已有的零件出发，通过零件间不同的排序和连接，获得预期功能。

1.4矩阵设计法

在方案设计过程中采用“要求—功能”逻辑树(“与或”树)描述要求、功能之间的相互关系，得到满足要求的功能设计解集，形成不同的设计方案。再根据“要求—功能”逻辑树建立“要求—功能”关联矩阵，以描述满足要求所需功能之间的复杂关系，表示出要求与功能间一一对应的关系。

Kotaetal将矩阵作为机械系统方案设计的基础，把机械系统的设计空间分解为功能子空间，每个子空间只表示方案设计的一个模块，在抽象阶段的高层，每个设计模块用运动转换矩阵和一个可进行操作的约束矢量表示；在抽象阶段的低层，每个设计模块被表示为参数矩阵和一个运动方程。

1.5键合图法

将组成系统元件的功能分成产生能量、消耗能量、转变能量形式、传递能量等各种类型，并借用键合图表达元件的功能解，希望将基于功能的模型与键合图结合，实现功能结构的自动生成和功能结构与键合图之间的自动转换，寻求由键合图产生多个设计方案的方法。

2、结构模块化设计方法

从规划产品的角度提出：定义设计任务时以功能化的产品结构为基础，引用已有的产品解(如通用零件部件等)描述设计任务，即分解任务时就考虑每个分任务是否存在对应的产品解，这样，能够在产品规划阶段就消除设计任务中可能存在的矛盾，早期预测生产能力、费用，以及开发设计过程中计划的可调整性，由此提高设计效率和设计的可靠性，同时也降低新产品的成本。Feldmann将描述设计任务的功能化产品结构分为四层，(1)产品(2)功能组成(3)主要功能组件(4)功能元件。并采用面向应用的结构化特征目录，对功能元件进行更为具体的定性和定量描述。同时研制出适合于产品开发早期和设计初期使用的工具软件STRAT。

认为专用机械中多数功能可以采用已有的产品解，而具有新型解的专用功能只是少数，因此，在专用机械设计中采用功能化的产品结构，对于评价专用机械的设计、制造风险十分有利。

提倡在产品功能分析的基础上，将产品分解成具有某种功能的一个或几个模块化的基本结构，通过选择和组合这些模块化基本结构组建成不同的产品。这些基本结构可以是零件、部件，甚至是一个系统。理想的模块化基本结构应该具有标准化的接口(联接和配合部)，并且是系列化、通用化、集成化、层次化、灵便化、经济化，具有互换性、相容性和相关性。我国结合软件构件技术和CAD技术，将变形设计与组合设计相结合，根据分级模块化原理，将加工中心机床由大到小分为产品级、部件级、组件级和元件级，并利用专家知识和CAD技术将它们组合成不同品种、不同规格的功能模块，再由这些功能模块组合成不同的加工中心总体方案。

以设计为目录作为选择变异机械结构的工具，提出将设计的解元素进行完整的、结构化的编排，形成解集设计目录。并在解集设计目录中列出评论每一个解的附加信息，非常有利于设计工程师选择解元素。

根据机械零部件的联接特征，将其归纳成四种类型：1)元件间直接定位，并具有自调整性的部件；2)结构上具有共性的组合件；3)具有嵌套式结构及嵌套式元件的联接；4)具有模块化结构和模块化元件的联接。并采用准符号表示典型元件和元件间的连接规则，由此实现元件间联接的算法化和概念的可视化。

在进行机械系统的方案设计中，用“功能建立”模块对功能进行分解，并规定功能分解的最佳“粒化”程度是功能与机构型式的一一对应。“结构建立”模块则作为功能解的选择对象以便于实现映射算法。

3、基于产品特征知识的设计方法

基于产品特征知识设计方法的主要特点是：用计算机能够识别的语言描述产品的特征及其设计领域专家的知识和经验，建立相应的知识库及推理机，再利用已存储的领域知识和建立的推理机制实现计算机辅助产品的方案设计。

机械系统的方案设计主要是依据产品所具有的特征，以及设计领域专家的知识和经验进行推量和决策，完成机构的型、数综合。欲实现这一阶段的计算机辅助设计，必须研究知识的自动获取、表达、集成、协调、管理和使用。为此，国内外设计学者针对机械系统方案设计知识的自动化处理做了大量的研究工作，采用的方法可归纳为下述几种。

3.1编码法

根据“运动转换”功能(简称功能元)将机构进行分类，并利用代码描述功能元和机构类别，由此建立起“机构系统方案设计专家系统”知识库。在此基础上，将二元逻辑推理与模糊综合评判原理相结合，建立了该“专家系统”的推理机制，并用于四工位专用机床的方案设计中。

利用生物进化理论，通过自然选择和有性繁殖使生物体得以演化的原理，在机构方案设计中，运用网络图论方法将机构的结构表达为拓扑图，再通过编码技术，把机构的结构和性能转化为个体染色体的二进制数串，并根据设计要求编制适应值，运用生物进化理论控制繁殖机制，通过选择、交叉、突然变异等手段，淘汰适应值低的不适应个体，以极快的进化过程得到适应性最优的个体，即最符合设计要求的机构方案。

3.2知识的混合型表达法

针对复杂机械系统的方案设计，采用混合型的知识表达方式描述设计中的各类知识尤为适合，这一点已得到我国许多设计学者的共识。

在研制复杂产品方案设计智能决策支持系统DMDSS中，将规则、框架、过程和神经网络等知识表示方法有机地结合在一起，以适应设计中不同类型知识的描述。将多种单一的知识表达方法(规则、框架和过程)，按面向对象的编程原则，用框架的槽表示对象的属性，用规则表示对象的动态特征，用过程表示知识的处理，组成一种混合型的知识表达型式，并成功地研制出“面向对象的数控龙门铣床变速箱方案设计智能系统GBCDIS”和“变速箱结构设计专家系统GBSDES”。

3.3利用基于知识的开发工具

在联轴器的CAD系统中，利用基于知识的开发工具NEXPERT-OBJECT，借助于面向对象的方法，创建了面向对象的设计方法数据库，为设计者进行联轴器的方案设计和结构设计提供了广泛且可靠的设计方法谱。则利用NEXPERT描述直线导轨设计中需要基于知识进行设计的内容，由此寻求出基于知识的解，并开发出直线导轨设计专家系统。

3.4设计目录法

构造了“功能模块”、“功能元解”和“机构组”三级递进式设计目录，并将这三级递进式设计目录作为机械传动原理方案智能设计系统的知识库和开发设计的辅助工具。

3.5基于实例的方法

在研制设计型专家系统的知识库中，采用基本谓词描述设计要求、设计条件和选取的方案，用框架结构描述“工程实例”和各种“概念实体”，通过基于实例的推理技术产生候选解来配匹产品的设计要求。

4、智能化设计方法

智能化设计方法的主要特点是：根据设计方法学理论，借助于三维图形软件、智能化设计软件和虚拟现实技术，以及多媒体、超媒体工具进行产品的开发设计、表达产品的构思、描述产品的结构。

在利用数学系统理论的同时，考虑了系统工程理论、产品设计技术和系统开发方法学VDI2221，研制出适合于产品设计初期使用的多媒体开发系统软件MUSE。

在进行自动取款机设计时，把产品的整个开发过程概括为“产品规划”、“开发”和“生产规划”三个阶段，并且充分利用了现有的CAD尖端技术——虚拟现实技术。1)产品规划—构思产品。其任务是确定产品的外部特性，如色彩、形状、表面质量、人机工程等等，并将最初的设想用CAD立体模型表示出，建立能够体现整个产品外形的简单模型，该模型可以在虚拟环境中建立，借助于数据帽和三维鼠标，用户还可在一定程度上参与到这一环境中，并且能够迅速地生成不同的造型和色彩。立体模型是检测外部形状效果的依据，也是几何图形显示设计变量的依据，同时还是开发过程中各类分析的基础。2)开发—设计产品。该阶段主要根据“系统合成”原理，在立体模型上配置和集成解元素，解元素根据设计目标的不同有不同的含义：可以是基本元素，如螺栓、轴或轮毂联接等；也可以是复合元素，如机、电、电子部件、控制技术或软件组成的传动系统；还可以是要求、特性、形状等等。将实现功能的关键性解元素配置到立体模型上之后，即可对产品的配置(设计模型中解元素间的关系)进行分析，产品配置分析是综合“产品规划”和“开发”结果的重要手段。3)生产规划—加工和装配产品。在这一阶段中，主要论述了装配过程中CAD技术的应用，提出用计算机图像显示解元素在相应位置的装配过程，即通过虚拟装配模型揭示造形和装配间的关系，由此发现难点和问题，并找出解决问题的方法，并认为将CAD技术综合应用于产品开发的三个阶段，可以使设计过程的综合与分析在“产品规划”、“开发”和“生产规划”中连续地交替进行。因此，可以较早地发现各个阶段中存在的问题，使产品在开发进程中不断地细化和完善。

我国利用虚拟现实技术进行设计还处于刚刚起步阶段。利用面向对象的技术，重点研究了按时序合成的机构组合方案设计专家系统，并借助于具有高性能图形和交换处理能力的OpenGL技术，在三维环境中从各个角度对专家系统设计出的方案进行观察，如运动中机构间的衔接状况是否产生冲突等等。

将构造标准模块、产品整体构造及其制造工艺和使用说明的拟订(见图1)称之为快速成型技术。建议在产品开发过程中将快速成型技术、多媒体技术以及虚拟表达与神经网络(应用于各个阶段求解过程需要的场合)结合应用。指出随着计算机软、硬件的不断完善，应尽可能地将多媒体图形处理技术应用于产品开发中，例如三维图形(立体模型)代替装配、拆卸和设计联接件时所需的立体结构想象力等等。

利用智能型CAD系统SIGRAPH-DESIGN作为开发平台，将产品的开发过程分为概念设计、装配设计和零件设计，并以变量设计技术为基础，建立了胶印机凸轮连杆机构的概念模型。从文献介绍的研究工作看，其概念模型是在确定了机构型、数综合的基础上，借助于软件SIGRAPH-DESIGN提供的变量设计功能，使原理图随着机构的结构参数变化而变化，并将概念模型的参数传递给下一级的装配模型、零件设计。

5、各类设计方法评述及发展趋势

综上所述，系统化设计方法将设计任务由抽象到具体(由设计的任务要求到实现该任务的方案或结构)进行层次划分，拟定出每一层欲实现的目标和方法，由浅入深、由抽象至具体地将各层有机地联系在一起，使整个设计过程系统化，使设计有规律可循，有方法可依，易于设计过程的计算机辅助实现。

结构模块化设计方法视具有某种功能的实现为一个结构模块，通过结构模块的组合，实现产品的方案设计。对于特定种类的机械产品，由于其组成部分的功能较为明确且相对稳定，结构模块的划分比较容易，因此，采用结构模块化方法进行方案设计较为合适。由于实体与功能之间并非是一一对应的关系，一个实体通常可以实现若干种功能，一个功能往往又可通过若干种实体予以实现。因此，若将结构模块化设计方法用于一般意义的产品方案设计，结构模块的划分和选用都比较困难，而且要求设计人员具有相当丰富的设计经验和广博的多学科领域知识。

机械产品的方案设计通常无法采用纯数学演算的方法进行，也难以用数学模型进行完整的描述，而需根据产品特征进行形式化的描述，借助于设计专家的知识和经验进行推理和决策。因此，欲实现计算机辅助产品的方案设计，必须解决计算机存储和运用产品设计知识和专家设计决策等有关方面的问题，由此形成基于产品特征知识的设计方法。

目前，智能化设计方法主要是利用三维图形软件和虚拟现实技术进行设计，直观性较好，开发初期用户可以在一定程度上直接参与到设计中，但系统性较差，且零部件的结构、形状、尺寸、位置的合理确定，要求软件具有较高的智能化程度，或者有丰富经验的设计者参与。

值得一提的是：上述各种方法并不是完全孤立的，各类方法之间都存在一定程度上的联系，如结构模块化设计方法中，划分结构模块时就蕴含有系统化思想，建立产品特征及设计方法知识库和推理机时，通常也需运用系统化和结构模块化方法，此外，基于产品特征知识的设计同时又是方案智能化设计的基础之一。在机械产品方案设计中，视能够实现特定功能的通用零件、部件或常用机构为结构模块，并将其应用到系统化设计有关层次的具体设计中，即将结构模块化方法融于系统化设计方法中，不仅可以保证设计的规范化，而且可以简化设计过程，提高设计效率和质量，降低设计成本。

篇2

关键词：机械产品；方案设计方法；发展趋势

引　言

科学技术的飞速发展，产品功能要求的日益增多，复杂性增加，寿命期缩短，更新换代速度加快。然而，产品的设计，尤其是机械产品方案的设计手段，则显得力不从心，跟不上时展的需要。目前，计算机辅助产品的设计绘图、设计计算、加工制造、生产规划已得到了比较广泛和深入的研究，并初见成效，而产品开发初期方案的计算机辅助设计却远远不能满足设计的需要。为此，作者在阅读了大量文献的基础上，概括总结了国内外设计学者进行方案设计时采用的方法，并讨论了各种方法之间的有机联系和机械产品方案设计计算机实现的 发展趋势。

根据目前国内外设计学者进行机械产品方案设计所用方法的主要特征，可以将方案的现代设计方法概括为下述四大类型。

1、系统化设计方法

系统化设计方法的主要特点是：将设计看成由若干个设计要素组成的一个系统，每个设计要素具有独立性，各个要素间存在着有机的联系，并具有层次性，所有的设计要素结合后，即可实现设计系统所需完成的任务。

系统化设计思想于70年代由德国学者Pahl和Beitz教授提出，他们以系统理论为基础，制订了设计的一般模式，倡导设计工作应具备条理性。德国工程师协会在这一设计思想的基础上，制订出标准VDI2221“技术系统和产品的开发设计方法。

制定的机械产品方案设计进程模式，基本上沿用了德国标准VDI2221的设计方式。除此之外，我国许多设计学者在进行产品方案设计时还借鉴和引用了其他发达国家的系统化设计思想，其中具有代表性的是：

(1)将用户需求作为产品功能特征构思、结构设计和零件设计、工艺规划、作业控制等的基础，从产品开发的宏观过程出发，利用质量功能布置方法，系统地将用户需求信息合理而有效地转换为产品开发各阶段的技术目标和作业控制规程的方法。

(2)将产品看作有机体层次上的生命系统，并借助于生命系统理论，把产品的设计过程划分成功能需求层次、实现功能要求的概念层次和产品的具体设计层次。同时采用了生命系统图符抽象地表达产品的功能要求，形成产品功能系统结构。

(3)将机械设计中系统科学的应用归纳为两个基本问题：一是把要设计的产品作为一个系统处理，最佳地确定其组成部分(单元)及其相互关系；二是将产品设计过程看成一个系统，根据设计目标，正确、合理地确定设计中各个方面的工作和各个不同的设计阶段 。

由于每个设计者研究问题的角度以及考虑问题的侧重点不同，进行方案设计时采用的具体研究方法亦存在差异。下面介绍一些具有代表性的系统化设计方法。

1.1　设计元素法

用五个设计元素(功能、效应、效应载体、形状元素和表面参数)描述“产品解”，认为一个产品的五个设计元素值确定之后，产品的所有特征和特征值即已确定。我国亦有设计学者采用了类似方法描述产品的原理解。

1.2　图形建模法

研制的“设计分析和引导系统”KALEIT，用层次清楚的图形描述出产品的功能结构及其相关的抽象信息，实现了系统结构、功能关系的图形化建模，以及功能层之间的联接 。

将设计划分成辅助方法和信息交换两个方面，利用Nijssen信息分析方法可以采用图形符号、具有内容丰富的语义模型结构、可以描述集成条件、可以划分约束类型、可以实现关系间的任意结合等特点，将设计方法解与信息技术进行集成，实现了设计过程中不同抽象层间信息关系的图形化建模。

文献［11］将语义设计网作为设计工具，在其开发的活性语义设计网ASK中，采用结点和线条组成的网络描述设计，结点表示元件化的单元(如设计任务、功能、构件或加工设备等)，线条用以调整和定义结点间不同的语义关系，由此为设计过程中的所有活动和结果预先建立模型，使早期设计要求的定义到每一个结构的具体描述均可由关系间的定义表达，实现了计算机辅助设计过程由抽象到具体的飞跃。

1.3　“构思”—“设计”法

将产品的方案设计分成“构思”和“设计”两个阶段。“构思”阶段的任务是寻求、选择和组合满足设计任务要求的原理解。“设计”阶段的工作则是具体实现构思阶段的原理解。

将方案的“构思”具体描述为：根据合适的功能结构，寻求满足设计任务要求的原理解。即功能结构中的分功能由“结构元素”实现，并将“结构元素”间的物理联接定义为“功能载体”，“功能载体”和“结构元素”间的相互作用又形成了功能示意图(机械运动简图)。方案的“设计”是根据功能示意图，先定性地描述所有的“功能载体”和“结构元素”，再定量地描述所有“结构元素”和联接件(“功能载体”)的形状及位置，得到结构示意图。Roper，H.利用图论理论，借助于由他定义的“总设计单元(GE)”、“结构元素(KE)”、“功能结构元素(FKE)”、“联接结构元素(VKE)”、“结构零件(KT)”、“结构元素零件(KET)”等概念，以及描述结构元素尺寸、位置和传动参数间相互关系的若干种简图，把设计专家凭直觉设计的方法做了形式化的描述，形成了有效地应用现有知识的方法，并将其应用于“构思”和“设计”阶段。

从设计方法学的观点出发，将明确了设计任务后的设计工作分为三步：1) 获取功能和功能结构(简称为“功能”)；2) 寻找效应(简称为“效应”)；3) 寻找结构(简称为“构形规则”)。并用下述四种策略描述机械产品构思阶段的工作流程：策略1：分别考虑“功能”、“效应”和“构形规则”。因此，可以在各个工作步骤中分别创建变型方案，由此产生广泛的原理解谱。策略2：“效应”与“构形规则”(包括设计者创建的规则)关联，单独考虑功能(通常与设计任务相关)。此时，辨别典型的构形规则及其所属效应需要有丰富的经验，产生的方案谱远远少于策略1的方案谱。策略3：“功能”、“效应”、“构形规则”三者密切相关。适用于功能、效应和构形规则间没有选择余地、具有特殊要求的领域，如超小型机械、特大型机械、价值高的功能零件，以及有特殊功能要求的零部件等等。策略4：针对设计要求进行结构化求解。该策略从已有的零件出发，通过零件间不同的排序和连接，获得预期功能 。

1.4　矩阵设计法

在方案设计过程中采用“要求—功能”逻辑树(“与或”树)描述要求、功能之间的相互关系，得到满足要求的功能设计解集，形成不同的设计方案。再根据“要求—功能”逻辑树建立“要求—功能”关联矩阵，以描述满足要求所需功能之间的复杂关系，表示出要求与功能间一一对应的关系。

Kotaetal将矩阵作为机械系统方案设计的基础，把机械系统的设计空间分解为功能子空间，每个子空间只表示方案设计的一个模块，在抽象阶段的高层，每个设计模块用运动转换矩阵和一个可进行操作的约束矢量表示；在抽象阶段的低层，每个设计模块被表示为参数矩阵和一个运动方程。

1.5　键合图法

将组成系统元件的功能分成产生能量、消耗能量、转变能量形式、传递能量等各种类型，并借用键合图表达元件的功能解，希望将基于功能的模型与键合图结合，实现功能结构的自动生成和功能结构与键合图之间的自动转换，寻求由键合图产生多个设计方案的方 法。

2、结构模块化设计方法

从规划产品的角度提出：定义设计任务时以功能化的产品结构为基础，引用已有的产品解(如通用零件部件等)描述设计任务，即分解任务时就考虑每个分任务是否存在对应的产品解，这样，能够在产品规划阶段就消除设计任务中可能存在的矛盾，早期预测生产能力、费用，以及开发设计过程中计划的可调整性，由此提高设计效率和设计的可靠性，同时也降低新产品的成本。Feldmann将描述设计任务的功能化产品结构分为四层，(1)产品(2)功能组成(3)主要功能组件(4)功能元件。并采用面向应用的结构化特征目录，对功能元件进行更为具体的定性和定量描述。同时研制出适合于产品开发早期和设计初期使用的工具软件STRAT。

认为专用机械中多数功能可以采用已有的产品解，而具有新型解的专用功能只是少数，因此，在专用机械设计中采用功能化的产品结构，对于评价专用机械的设计、制造风 险十分有利。

提倡在产品功能分析的基础上，将产品分解成具有某种功能的一个或几个模块化的基本结构，通过选择和组合这些模块化基本结构组建成不同的产品。这些基本结构可以是零件、部件，甚至是一个系统。理想的模块化基本结构应该具有标准化的接口(联接和配合部)，并且是系列化、通用化、集成化、层次化、灵便化、经济化，具有互换性、相容性和相关性。我国结合软件构件技术和CAD技术，将变形设计与组合设计相结合，根据分级模块化原理，将加工中心机床由大到小分为产品级、部件级、组件级和元件级，并利用专家知识和CAD技术将它们组合成不同品种、不同规格的功能模块，再由这些功能模块组合成不同的加工中心总体方案。

以设计为目录作为选择变异机械结构的工具，提出将设计的解元素进行完整的、结构化的编排，形成解集设计目录。并在解集设计目录中列出评论每一个解的附加信息，非常有利于设计工程师选择解元素。

根据机械零部件的联接特征，将其归纳成四种类型：1)元件间直接定位，并具 有自调整性的部件；2) 结构上具有共性的组合件；3)具有嵌套式结构及嵌套式元件的联接 ；4)具有模块化结构和模块化元件的联接。并采用准符号表示典型元件和元件间的连接规则，由此实现元件间联接的算法化和概念的可视化。

在进行机械系统的方案设计中，用“功能建立”模块对功能进行分解，并规定功能分解的最佳“粒化”程度是功能与机构型式的一一对应。“结构建立”模块则作为功能解的选择对象以便于实现映射算法。

3、基于产品特征知识的设计方法

基于产品特征知识设计方法的主要特点是：用计算机能够识别的语言描述产品的特征及其设计领域专家的知识和经验，建立相应的知识库及推理机，再利用已存储的领域知识和建立的推理机制实现计算机辅助产品的方案设计。

机械系统的方案设计主要是依据产品所具有的特征，以及设计领域专家的知识和经验进行推量和决策，完成机构的型、数综合。欲实现这一阶段的计算机辅助设计，必须研究知识的自动获取、表达、集成、协调、管理和使用。为此，国内外设计学者针对机械系统方案设计知识的自动化处理做了大量的研究工作，采用的方法可归纳为下述几种。

3.1　编码法

根据“运动转换”功能(简称功能元)将机构进行分类，并利用代码描述功能元和机构类别，由此建立起“机构系统方案设计专家系统”知识库。在此基础上，将二元逻辑推理与模糊综合评判原理相结合，建立了该“专家系统”的推理机制，并用于四工位专用机床的方案设计中。

利用生物进化理论，通过自然选择和有性繁殖使生物体得以演化的原理，在机构方案设计中，运用网络图论方法将机构的结构表达为拓扑图，再通过编码技术，把机构的结构和性能转化为个体染色体的二进制数串，并根据设计要求编制适应值，运用生物进化理论控制繁殖机制，通过选择、交叉、突然变异等手段，淘汰适应值低的不适应个体，以极快的进化过程得到适应性最优的个体，即最符合设计要求的机构方案。

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3.2　知识的混合型表达法

针对复杂机械系统的方案设计，采用混合型的知识表达方式描述设计中的各类知识尤为适合，这一点已得到我国许多设计学者的共识。

在研制复杂产品方案设计智能决策支持系统DMDSS中，将规则、框架、过程和神经网络等知识表示方法有机地结合在一起，以适应设计中不同类型知识的描述。将多种单一的知识表达方法(规则、框架和过程)，按面向对象的编程原则，用框架的槽表示对象的属性，用规则表示对象的动态特征，用过程表示知识的处理，组成一种混合型的知识表达型式，并成功地研制出“面向对象的数控龙门铣床变速箱方案设计智能系统GBCDIS”和“变速箱结构设计专家系统GBSDES”。

3.3　利用基于知识的开发工具

在联轴器的CAD系统中，利用基于知识的开发工具NEXPERT-OBJECT，借助于面向对象的方法，创建了面向对象的设计方法数据库，为设计者进行联轴器的方案设计和结构设计提供了广泛且可靠的设计方法谱。则利用NEXPERT描述直线导轨设计中需要基于知识进行设计的内容，由此寻求出基于知识的解，并开发出直线导轨设计专家系统。

3.4　设计目录法

构造了“功能模块”、“功能元解”和“机构组”三级递进式设计目录，并将这三级递进式设计目录作为机械传动原理方案智能设计系统的知识库和开发设计的辅助工具。

3.5　基于实例的方法

在研制设计型专家系统的知识库中，采用基本谓词描述设计要求、设计条件和选取的方案，用框架结构描述“工程实例”和各种“概念实体”，通过基于实例的推理技术产生候选解来配匹产品的设计要求。

4、智能化设计方法

智能化设计方法的主要特点是：根据设计方法学理论，借助于三维图形软件、智能化设计软件和虚拟现实技术，以及多媒体、超媒体工具进行产品的开发设计、表达产品的构思、描述 产品的结构。

在利用数学系统理论的同时，考虑了系统工程理论、产品设计技术和系统开发方法学VDI2221，研制出适合于产品设计初期使用的多媒体开发系统软件MUSE。

在进行自动取款机设计时，把产品的整个开发过程概括为“产品规划”、“开发”和“生产规划”三个阶段，并且充分利用了现有的CAD尖端技术——虚拟现实技术。1) 产品规划—构思产品。其任务是确定产品的外部特性，如色彩、形状、表面质量、人机工程等等，并将最初的设想用CAD立体模型表示出，建立能够体现整个产品外形的简单模型，该模型可以在虚拟环境中建立，借助于数据帽和三维鼠标，用户还可在一定程度上参与到这一环境中，并且能够迅速地生成不同的造型和色彩。立体模型是检测外部形状效果的依据，也是几何图形显示设计变量的依据，同时还是开发过程中各类分析的基础。 2) 开发—设计产品。该阶段主要根据“系统合成”原理，在立体模型上配置和集成解元素，解元素根据设计目标的不同有不同的含义：可以是基本元素，如螺栓、轴或轮毂联接等；也可以是复合元素，如机、电、电子部件、控制技术或软件组成的传动系统；还可以是要求、特性、形状等等。将实现功能的关键性解元素配置到立体模型上之后，即可对产品的配置(设计模型中解元素间的关系)进行分析，产品配置分析是综合“产品规划”和“开发”结果的重要手段。3) 生产规划—加工和装配产品。在这一阶段中，主要论述了装配过程中CAD技术的应用，提出用计算机图像显示解元素在相应位置的装配过程，即通过虚拟装配模型揭示造形和装配间的关系，由此发现难点和问题，并找出解决问题的方法，并认为将CAD技术综合应用于产品开发的三个阶段，可以使设计过程的综合与分析在“产品规划”、“开发”和“生产规划”中连续地交替进行。因此，可以较早地发现各个阶段中存在的问题，使产品在开发进程中不断地细化和完善。

我国利用虚拟现实技术进行设计还处于刚刚起步阶段。利用面向对象的技术，重点研究了按时序合成的机构组合方案设计专家系统，并借助于具有高性能图形和交换处理能力的OpenGL技术，在三维环境中从各个角度对专家系统设计出的方案进行观察，如运动中机构间的衔接状况是否产生冲突等等。

将构造标准模块、产品整体构造及其制造工艺和使用说明的拟订(见图1)称之为快速成型技术。建议在产品开发过程中将快速成型技术、多媒体技术以及虚拟表达与神经网络(应用于各个阶段求解过程需要的场合)结合应用。指出随着计算机软、硬件的不断完善，应尽可能地将多媒体图形处理技术应用于产品开发中，例如三维图形(立体模型)代替装配、拆卸和设计联接件时所需的立体结构想象力等等。

利用智能型CAD系统SIGRAPH-DESIGN作为开发平台，将产品的开发过程分为概念设计、装配设计和零件设计，并以变量设计技术为基础，建立了胶印机凸轮连杆机构的概念模型。从文献介绍的研究工作看，其概念模型是在确定了机构型、数综合的基础上，借助于软件SIGRAPH-DESIGN提供的变量设计功能，使原理图随着机构的结构参数变化而变化，并将概念模型的参数传递给下一级的装配模型、零件设计。

5、各类设计方法评述及发展趋势

综上所述，系统化设计方法将设计任务由抽象到具体(由设计的任务要求到实现该任务的方案或结构)进行层次划分，拟定出每一层欲实现的目标和方法，由浅入深、由抽象至具体地将各层有机地联系在一起，使整个设计过程系统化，使设计有规律可循，有方法可依，易于设计过程的计算机辅助实现。

结构模块化设计方法视具有某种功能的实现为一个结构模块，通过结构模块的组合，实现产品的方案设计。对于特定种类的机械产品，由于其组成部分的功能较为明确且相对稳定，结构模块的划分比较容易，因此，采用结构模块化方法进行方案设计较为合适。由于实体与功能之间并非是一一对应的关系，一个实体通常可以实现若干种功能，一个功能往往又可通过若干种实体予以实现。因此，若将结构模块化设计方法用于一般意义的产品方案设计，结构模块的划分和选用都比较困难，而且要求设计人员具有相当丰富的设计经验和广博的多学科 领域知识。

机械产品的方案设计通常无法采用纯数学演算的方法进行，也难以用数学模型进行完整的描述，而需根据产品特征进行形式化的描述，借助于设计专家的知识和经验进行推理和决策。因此，欲实现计算机辅助产品的方案设计，必须解决计算机存储和运用产品设计知识和专家设计决策等有关方面的问题，由此形成基于产品特征知识的设计方法。

目前，智能化设计方法主要是利用三维图形软件和虚拟现实技术进行设计，直观性较好，开发初期用户可以在一定程度上直接参与到设计中，但系统性较差，且零部件的结构、形状、尺寸、位置的合理确定，要求软件具有较高的智能化程度，或者有丰富经验的设计者参与。

值得一提的是：上述各种方法并不是完全孤立的，各类方法之间都存在一定程度上的联系，如结构模块化设计方法中，划分结构模块时就蕴含有系统化思想，建立产品特征及设计方法知识库和推理机时，通常也需运用系统化和结构模块化方法，此外，基于产品特征知识的设计同时又是方案智能化设计的基础之一。在机械产品方案设计中，视能够实现特定功能的通用零件、部件或常用机构为结构模块，并将其应用到系统化设计有关层次的具体设计中，即将结构模块化方法融于系统化设计方法中，不仅可以保证设计的规范化，而且可以简化设计过程，提高设计效率和质量，降低设计成本。

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关键词：机械设计；轴系结构；功能元

中图分类号：TH133 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）15-0024-02

轴系的结构方案设计和机器的整体质量息息相关，一旦发生轴失效，将导致严重后果。轴系的结构方案设计和一般零部件的设计存在很大的差异，不仅包括强度设计，还包括结构设计。

1 基于功能元的结构方案设计分析

机械产品概念设计内容主要包括下列三个部分：功能抽象化、功能分解、功能结构图设计。机器可被视作一个大系统，在这个系统中，各种零件按照某种关系组合在一起，以满足客户的特定需求，其基本功能要素如下：（1）轴承集——支撑功能的功能元；（2）齿轮副集——传递运动的功能元；（3）螺栓集——紧固功能元。在每一类功能元中，又可根据功能特性的差异而做进一步的细分。以图1所示的单级减速器为例，扭矩通过轴、键、齿轮、轴承、轴承座进行传递，力的传递过程可以用图2表示。

2 轴系主要功能元的特征属性分析

2.1 轴的属性

轴发挥着支撑以及传递转矩的功能，其决定性能的因素主要有两个：一是刚度，二是强度。在轴的设计过程中，不仅要以工作能力准则为基础，而且要兼顾如下要求：（1）轴向定位方法的运用；（2）周向固定轴上的各类零件，使其符合转矩传递的要求；（3）轴和其他部分存在相对滑动的表面要具有良好的耐磨性；（4）符合实际工艺生产要求。

2.2 传动类结构功能元

两轴间的运动通常依靠齿轮传动来完成。齿轮传动不仅效率高，而且持续稳定，因而具有很强的适应性。齿轮副有以下分类：（1）平面齿轮——直齿/斜齿圆柱齿轮传动；（2）空间齿轮——传递相交轴/交错轴运动。结合齿轮的特点及使用条件，采用功能元划分的方法将齿轮副的十大特征总结如下：（1）传动比；（2）传动平稳性；（3）传动效率；（4）耐磨性；（5）结构紧凑性；（6）轴向力；（7）承载能力；（8）转速要求；（9）两轴线方向；（10）制造成本。

2.3 支撑类结构功能元

在机器中，轴承装置是一种应用广泛且相当关键的部件，其设计质量关系着机器是否能够正常运转。轴承装置的设计涉及多种知识与技术，表现出了一定的复杂性和灵活性。设计师应在充分满足用户需求的基础上，对轴承的规格、型号、安装等进行科学确定。对于轴承装置设计而言，建立知识库是前提条件。以滚动轴承为例，可总结出十二个特征：（1）高速性能；（2）噪声性能；（3）旋转精度；（4）使用寿命；（5）刚性；（6）摩擦性能；（7）联合载荷；（8）轴向载荷；（9）径向载荷；（10）耐冲击性；（11）径向尺寸；（12）内外圈可分离性。

3 轴系结构设计

3.1 拟定轴上零件的装配方案

拟定轴上零件的装配方案，其重点在于确定轴上关键零件的装配方向、顺序以及彼此关系。它决定了轴的基本形式，是轴结构设计的基础，拟定轴上零件装配方案的过程中，通常需要设计多个不同方案，然后展开分析对比，确定最佳方案。

3.2 轴上零件的定位

轴上零件在受力条件下，有可能沿轴向或者周向发生位移，为避免这一问题，两种特殊情况（有游动要求或者空转要求）除外，其他轴上零件需要做好轴向和周向的有效定位，从而确保轴上零件工作位置的准确性。

3.2.1 零件在轴上的轴向定位。零件在轴上的轴向定位通常依靠以下部件实现：轴肩、套筒、圆螺母、轴端挡圈、轴承盖。至于定位方面，则需要根据轴向力的大小确定。除此之外，还需要考虑轴的制造难度、零件装拆难度以及工作稳定性等各类因素。

3.2.2 零件在轴上的周向定位。周向定位是为了避免零件和轴之间出现相对转动。主要的周向定位零件包括以下几种：键、花键、销、紧定螺钉、过盈配合。其中紧定螺钉仅适用于传力不大的部分。

3.3 各轴段直径和长度的确定

当零件定位方案与装拆方案被确定之后，轴的基本形状也便基本被确定了。各轴段直接取决于轴上载荷的大小，一般根据轴所承受的扭矩对轴直径进行初步估算。将初步估算的直径视作轴段的最小直径编，并根据零件装配方案以及相关定位要求，对各段轴的直径进行逐一确定，同时注意以下四点：（1）对于那些存在配合要求的轴段，尽可能采用标准直径；（2）便于装拆，同时降低配合表面擦伤几率，在配合轴段前一般采用相对较小的直径；（3）确定各轴段长度时，主要依据轴上配合零件的有关参数，如毅孔长度、位置、轴承宽度以及轴承端盖的厚度等；（4）应尽量保证结构的紧凑，还要兼顾零件装配空间或者调整空间的留置问题。

3.4 提高轴强度的措施

轴上零件（包括结构、工艺、安装等各个因素）将会对轴的强度产生极大的影响。为了进一步加强轴的承载力，同时减轻机器重量，减小轴尺寸，降低综合制造成本，应认真研究以下四点：（1）做好轴上零件的科学布置，从而有效减小轴的载荷；（2）做好轴上零件结构的改进，从而有效减小轴的载荷；（3）做好轴结构的改进，从而降低应力集中的不利影响；（4）做好轴表面质量的改进，从而提高轴的抗疲劳强度。

4 轴系结构方案设计实例

本文以链式运输机为例，对基于结构功能元的轴系结构方案设计进行说明。该链式运输机的设计需求如下：（1）中等冲击环境；（2）以电动机驱动；（3）功率为2.2kW；（4）转速为640r/min；（5）链轮转速为94r/min。通过相关分析与计算，得出其可使用的运动方案如表1

所示：

结合空间布局的实际需要以及各个装配方案的反复对比，最后决定选择方案1中给出的带传动方案。链传动过程中将会受到一定强度的冲击力，运动存在不均匀的问题，同时考虑到摩擦传动在承载力方面相对有限，所以，选择低速级。除此之外，还要综合考虑电动机的各项参数，如功率、外形尺寸、满载转速以及最大转矩等等，最终选择齿轮啮合的单级传动，带和齿轮的传输比分别是2和5，电动机轴转速、高速轴转速、低速轴转速以及工作机轴转速分别是940r/min、470r/min、94r/min、94r/min。

5 结语

本文结合了笔者多年的实践工作经验，从理论的角度出发，对机械设计中轴系的结构方案设计进行了深入的分析与研究。实践证明，本文所给出的方法在实践环节具有非常不错的实用价值。随着研究的进一步深入，发现该系统在通用性方面还存在一定的不足，另外，系统的智能化方向将成为日后工作的一个重点。

参考文献

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[2]肖文刚，何志华，董青海.碳纤维复合材料传动轴设计与制造技术研究[J].玻璃钢/复合材料，2012，（S1）.

[3]竺芳.机械设计中轴系结构主要功能元的特征属性研究[J].科技信息，2010，（33）.

[4]何泽军.机械设计中轴系结构方案的设计与研究[J].长春理工大学学报，2010，（9）.

[5]赵靖超，聂国林，姚新改，轧刚.基于弹塑性理论提高转矩轴设计失效转矩精度[J].机械传动，2013，（3）.

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[关键词]精度设计 培养方案 教学实践 改革

[中图分类号]G642.0 [文献标识码]A

引言

机械产品往往由于丧失精度而报废，周期性检修的实质就是对其精度的检定和修复，没有足够的几何精度，机械产品就失去了使用价值。因此，从理论上讲，无论何种生产类型、何种功能要求，都应该对零件的几何要素提出精度要求。精度设计用以确定机械各零件几何要素的公差。机械产品的精度设计是联系产品使用性能和生产制造过程的桥梁[1]，精度设计给定的公差等级、采用的公差原则对生产设备的选择、工装夹具的设计和制造、检验方法的制定等方面有着决定作用，它直接影响着生产成本的高低，进而影响着产品的市场竞争能力。

《互换性与测量技术基础》是高等院校机械类、仪器仪表类和机电相结合类各专业必需的主干技术基础课程[2]，涵盖了几何精度设计与检测两方面的内容。在几年的教学实践中发现以下问题：

（1）学生没有充分意识到几何精度对机械产品使用性能的重要性。在课程设计和毕业设计时，只做完系统设计与参数设计，精度设计基本就没做或者很少做。

（2）学生不具备相应的精度设计能力，不能灵活运用所学的相关知识进行机械产品设计。在课程设计和毕业设计时，精度的确定并没有考虑产品的性能要求和生产成本之间的关系，所做的设计在目前生产条件下无法制造生产，或者造成生产成本的增加。

（3）学生不能正确运用设计标准和规范。比如，在齿轮的设计中，图纸表达不完善，参数表只有结构参数的内容，而没有精度参数的内容，甚至没有参数表；标准件并没有按照国家标准选用规格；已废除的国标仍在使用。

鉴于此，作者对课程教学进行研究，并进行大胆尝试与改革。

一、建设课程群，确立精度设计地位

课程群是为完善同一施教对象的认知结构，而将本专业或跨专业培养方案中若干门在知识、方法、问题等方面有逻辑联系的课程加以整合而成的课程体系[3]。以实现学生综合设计能力、创新能力为培养目标，把“机械制图”、“机械原理”、“机械设计”、“互换性与测量技术”4门课程的各教学环节进行优化重组融合，形成机械类专业基础课群。机械产品的设计过程通常可分为三个阶段：系统设计、参数设计和精度设计[4]。如果说系统设计为机械产品的一次设计，那么精度设计就是系统的三次设计。系统设计以整机的功能为目标而进行的机械基本工作原理和总体布局设计，是运动学的设计，主要由机械原理课程承担；参数设计以保证系统的能量转换和工作寿命来确定机构各零件几何要素的公称值，由机械设计课程承担；精度设计以保证机械产品的性能要求同时考虑制造的经济性来确定机械各零件几何要素的允许误差，由互换性与测量技术课程承担。

通过分析，互换性与技术测量课程的教学内容应该以精度设计为主线，以提高精度设计能力为目标，和机械原理课程及机械设计课程共同研究机械产品的设计。

二、设计性能检测实验，增强精度设计意识

在几年的教学实践中发现，学生能够理解机械结构参数对机械性能的重要性，却认识不到几何精度对机械性能的重要影响，甚至错误的认为机械设计就是做系统设计和参数设计，认为精度无关紧要。

为了更好的帮助学生理解几何精度设计在生产实际中的应用，体会几何精度对机械产品性能的重要影响，增强学生综合运用知识能力，强化机械设计、几何精度和机械制造之间的相关性，指导毕业生研制出机械性能检测实验台，使学生通过实验，切身体验几何精度对机械产品性能的影响，增强精度设计意识。

本实验台的整体结构系统图如图1所示：

图1：机械性能检测实验台整体结构系统图

直流电机作为动力通过一个一级传动机构驱动发电机工作，并设计的检测系统（传感器、采集卡、PC机自行开发的测试系统）对其性能指标进行检测，如传动效率、振动、噪声、温度等。传动机构的主要零件是可以拆装的，同时，主要零部件配备有多套（结构参数相同，仅精度不同）。实验时，学生组装不同精度的传动机构，进行整机运行，通过测试性能指标比较来反映整机的运行性能。

通过本实验可以加强学生对几何精度影响产品使用性能的主要认识，增强工程意识，并通过此综合实验培养学生综合运用所学相关知识的能力。

三、进行综合设计，提高精度设计能力

依据机械类专业教学计划，机械原理课程和机械设计课程及互换性与测量技术课程一般都安排有相应的2～3周的课程设计。课程设计一般要求学生在相对集中的时间内运用所学的相关知识完成一个具体的小设计[5]。目前，一般教学安排都是每门课程独立安排相应的课程设计，而这样做的结果对学生造成一种误导，形成“机械设计就是系统设计”，或者“机械设计就是参数设计”，“质量（使用性能）是检验出来的”等错误认识；同时也不能增强学生综合设计能力的培养；另外，也不利于“培养学生的工程实践能力和创新能力”教学目标的实现。以至于做毕业设计甚至在实际工作中，出现图纸表达不清楚、不合理、不符合规范，或者设计出来的产品依据目前的生产条件根本没法生产或者是生产成本过高等问题。

针对以上问题，把机械原理课程设计、机械设计课程设计及互换性与技术测量课程设计进行优化、整合。以培养综合设计能力为目标，进行综合性课课程设计。

（一）课程设计内容优化改革

目前，机械设计课程设计所做的机械产品设计基本上都是只考虑系统设计和参数设计，至于精度设计，基本就没做或者做的很少，有的只是在图纸上参照相关的设计做了些公差标注，至于为什么要选用这些精度项目？为什么要确定如此精度？学生基本就不知道。

曾经针对此问题，提出在互换性与测量技术课程设计调整精度设计的内容，让学生各自找出自己所做的机械设计课程设计，对整个设计进行完善。学生在系统设计和参数设计的基础上进行精度设计，并对前期的错误进行更正，形成完整的机械产品技术资料。

通过此项改革，提升了学生对精度设计在机械产品设计的重要性认识，但是，这样就会由于工作的不连续就耽误了很多时间。首先，对机械设计课程设计、机械原理课程设计、互换性与技术测量课程设计时间进行调整，调整为同时进行；然后，对其设计内容进行整合，取消原来的独立课程设计，实行综合课程设计，涵盖系统设计、参数设计、精度设计等内容。

（二）选题来源于工程实际

目前，机械设计课程设计题目大多是“一级或二级齿轮减速器”的设计，它涵盖了“机械设计”课程中大部分内容，有助于学生加强相关的知识的综合运用能力，但这样就出现题目单一化，不能充分调动学生的创新意识。通过对以往的课程设计答辩情况来看，部分学生曾出现抄袭现象。基于此，课程设计的选题来源于工程实际，解决所在城市厂矿的实际问题。根据任务的大小对学生进行分组，使学生协同完成整个设计任务，而所做设计是否能满足实际需要，可以直接在生产中得到检验，在工程实际中体会精度设计与生产性能及生产成本的关系，增强学生的工程意识。另外，设计要变为产品，图纸是设计工作者和制造工作者之间的沟通语言，这样，图纸的表达必须规范。学生在实际工程中体会图纸表达规范化的重要性，并能运用国标进行规范化设计。

四、改革考核办法，激发学生学习动力

以往，对于课程设计的考核方法是“考勤（10%）+报告（20%）+答辩（70%）”，这种考核办法能够使老师对学生的知识及素质得到全面的考核。但对学生来说有种“课程到此为止”的感觉，学生只知道自己的一个综合分数，并不知道自己掌握的相应知识到何种程度，是否满足工程实际所需？或者对于实际工程，还需要哪此方面的知识？其它同学是个什么样的水平？

一种理想的课程考核模式，应该能够全面、正确、有效地实现检查评价、教育激励、诊断反馈和导向等多种功能[6，7]。因此，在对精度设计进行考核时，采取了以下措施：

1．学生作为评委对学生进行答辩。这时，老师只是作为场外指导，对学生解答不了，而对他们的能力提升有关键作用的知识点做出解释和阐述，同时也从学生的答辩时所提的问题及回答情况对答辩学生和答辩评委的知识和能力掌握程度做出全面判断。

2．指导老师和学生进行互动，并做总结。在答辩进行完毕，指导老师就精度设计和学生进行互动，学生在互动中调动学习的积极性，并能对知识理解的更深刻。然后通过老师的总结，使学生对精度设计的脉络有个更清楚的知识，能够掌握精度设计的要领，并能体会精度设计在机械产品设计中的地位。从而激发学生学习知识的积极性和动力。

五、结束语

精度设计作为机械产品设计的一个重要环节，在理论教学与实践教学中应该加强学生精度设计能力的培养。近年的教学实践，学生精度设计能力有了很大的提高，为以后的毕业设计和工作打下良好的基础。

[参考文献]

[1]王永泉，马秋生，潘艳波.机械产品精度设计与生产成本的关系[J].机械设计与制造，2005（5）：147～148.

[2]王伯平.互换性与测量技术基础（第3版）[M].机械工业出版社，2009.

[3]李慧仙.论高校课程群建设[J].江苏高教，2006（6）：73～75.

[4]杜文华，郑江.机械基础系列课程教改中机械精度设计的实现[J].华北工学院学报（社科版），2004，20（3）：89～91.

[5]刘小康，余洁冰.工科学生课程设计与综合素质培养[J]. 高教探索，2009，（5）：133～134.

[6]施军.高校考试制度改革的若干思考[J].江苏高教，2003，（5）：57～59．

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Abstract： On the basis of a lot of market research， through analyzing and comparing a variety of window cleaning device， this paper designs a double-sided window cleaning robot facing family apartment windows， which uses the mechanical mechanism as the main body， supplemented by automatic control.

关键词： 双面擦玻璃；机械机构；曲柄滑块机构；自动控制；安全方便

Key words： double-side cleaning window；mechanical mechanism；slider-crank mechanism；automatic control；safe and convenient

中图分类号：TP241.3 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）08-0070-02

0 引言

随着人民生活水平的不断提高，人们对生活环境提出了更高的要求。在建筑业，由于玻璃的采光性好、保温防潮性能好，彩色玻璃实用美观，高层建筑越来越多地采用玻璃窗的结构。但是，由于随着时间的推移，雨雪天气以及空气中的灰尘，就会逐渐的蒙上一层厚厚的城市灰尘，使得这些建筑黯然失色，这样就需要对玻璃窗进行清洗。目前对高层建筑上玻璃的清洗工作主要是由人工完成的。高空擦洗，稍有不慎就会出现事故，造成伤亡。因此人们迫切希望能有一种清洗机器来代替人工作业。这种清洗机器的使用将大大降低高层建筑的清洗成本，提高劳动生产率。所要设计的高层户外玻璃自动清洁器，要求既要做到简单实用，又要价格便宜。这样经济实惠的擦玻璃机器人想法就悠然诞生了。

1 产品类别的介绍

1.1 双面玻璃擦 ①一面擦，两面净；②站在屋里擦窗外玻璃，安全，方便，又省力；③本产品通过磁力相吸的原理，内动外应，从而达到一次操作，玻璃两面干净的效果；④同时解决了人们住楼房不便到窗外擦玻璃，极其安全。

1.2 机械臂式玻璃擦 一种手撑式电动多功能玻璃清洁器由刷头装置、撑杆装置、电动装置和喷雾装置四部分构成。功能：解决人们在高楼室内清洁窗及玻璃窗外侧面玻璃的难题。撑杆上还装有手压泵，通过软管可将清洗液送至刷头喷出，擦头罩壳内壁上有凸棱曲线，具有收集污液的功能、可避免污染周围环境。

1.3 撑杆式玻璃擦 玻璃擦头固定在一根长的不锈钢管上，一侧是擦玻璃的海绵体，另一侧是清除玻璃上污水的刮擦。

2 主要目标

根据所调查的资料显示，不管是擦玻璃器还是擦玻璃机器人的开发比较完备，无论在功能上，还是材料上，因此这次“自动擦玻璃器的设计与制作”设计主要希望实现两个目标：①功能完备化。②降低高空擦玻璃机器人的成本。

3 设计方法

具体的设计方式我们采用以下几点顺序原则：①资料的查询，在图书馆查阅工具书，电子阅览室查询论文期刊等资料，了解自动擦玻璃机的发展趋势及状况。②初步构建自己的自动擦玻璃机的图形，绘制CAD图形，了解各部分的构造。③根据图纸设计各部分的具体参数，选用电动机、伸缩杆导轨滑块，设计底盘等部分的参数。④根据所选的参数购买和加工。⑤组装及验证其功能的可行性，修改最后完成设计。

4 设计方案

4.1 运动方式的设计 支撑机构是玻璃擦设计中的最重要的结构，它对玻璃擦头的运动以及整个机构的安装位置的确定有着很大的影响，这个机构也是设计的一个重点。

蜗轮蜗杆传动，此种设计方案采用蜗轮蜗杆作为传动装置，传递电动机的动力，带动滑块在导轨上上下运动，完成玻璃擦的上下擦玻璃的任务。擦玻璃的范围由蜗轮的直径决定，擦玻璃的高度有伸缩杆的长度来决定，可以达到很高的地方，如图1所示。

但是此种设计方案在擦拭范围上存在很大的局限性，由于擦玻璃器主要面向家庭公寓使用，玻璃的尺寸大约为1500*1500mm，因此要求蜗轮的直径必须大于1000mm，这使得设计非常不现实，工作空间限制及其本身重量的限制使得本方案很难实际应用。

4.2 擦头组件的设计 由于两个玻璃擦头是用磁铁之间的吸引力，使其吸附在玻璃表面上，因此擦头的设计考虑的重点就是要轻便。玻璃擦头设计成一个盒子状，里面装有磁铁，清洗液存储空间等。在盒子的表面贴有擦玻璃布，刮水板。制作这样一个盒子，首先需要制作模具，然后才能做出塑料的玻璃擦头来[6]。但是模具制作相当的昂贵，对于实验阶段来说没有必要使用这种方法进行制作。对方案进行修改，把结构进行简化，只保留最基本的构件，实现设计要求。另外还需要考虑的问题：①磁铁位置的确定；②玻璃擦头的连接。

4.3 底盘的设计 底盘由小轮、驱动电机组成，需要承受整个机构的重量，保证其重心的稳定，使机构在运行过程中不至于倾倒。

底盘采用600*400*25mm的木板作为承重板，综合考虑电动机、曲柄滑块机构、导轨、玻璃擦等的重量大约为5KG，木板强度足够满足需求。木板下边在距离每个角90*50mm的位置安装小轮，高度大于为70mm，在满足要求的基础上尽量降低重心。小轮与固定在底盘的小电机相连，实现随着擦玻璃的进行，小车实现自动运动。小电动机配备有时间继电器，能够实现间歇式的运动，配合玻璃擦的上下运动，完成擦玻璃的任务。在底盘的上面一个长边250*50mm的位置安装一个100*100*5mm的铝合金薄板，作为导轨安装的界面，保持导轨的稳定性。

5 零件的设计制造

5.1 连接杆的设计制造 ①连杆材料的选择。连接杆与曲柄、导轨相连，起到传递动力的作用。同曲柄一样，连接杆材料也选定为铝合金，因为铝合金质量轻，强度大且容易加工。②连杆的制造。连接杆是选用直径为22mm的铝合金棒料通过数控铣床加工而成。经过几道工序加工之后，停车，取出曲柄，用锉把曲柄上的毛刺，锐边去除。第二部是钻孔，在钻床上夹紧，使用直径为6mm的钻刀，在曲柄的10mm处钻孔。每隔30mm钻一个孔，一共钻出3个孔，然后在连接杆的另一端的10mm处钻孔。用锉把曲柄上的毛刺，锐边去除。连接杆加工就完成了，如图2所示。

5.2 滑块的设计制造 螺钉的底座的厚度为3mm，用磨床把厚度磨为1mm。根据导轨的形状，选取滑块为螺钉，这样螺钉能够在导轨的凹槽里滑动，如图3所示。

5.3 底盘的设计制造 擦玻璃器的所有零件都要固定在底盘上，底盘的底部还要安装上定向轮，所以底盘既要易于加工又需要质量轻便。底盘选取为600*400的木板，质量轻且易于加工，在底盘上用电钻钻出16个直径为6mm的孔，能让4个小轮安装在底盘上。

注：黑龙江工程学院大学生创新创业训练计划.

参考文献：

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[5]黄建余.高楼擦窗机[P].中国，实用新型，专利号88213921.5，

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[关键词]起重机械 防护设备 技术创新

中图分类号：TP271.31 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）10-0010-01

起重机械在广泛被应用的同时也有一部分缺陷，由于自身的运行特点以及人为操作时的疏忽等各种因素导致了起重机械在实际运行过程中存在着很大的安全隐患。

一、起重机械存在的安全隐患

起重机械在实际工作的过程当中所存在的一些特点是安全隐患存在的主要因素，这些特点包括搬运货物的高势能、运动的多维性、作业范围大及作业条件复杂等。

1.新型防风防撞智能安全装置的特点

分析了起重机械在作业时所存在的安全隐患之后，研发了一种新型的防风防撞智能安全装置，这种安全装置具有多种功能及用途，在起重机械安全防护设备技术上具有一定的创新性，其保护性能非常突出。表1为起重机防风防撞安全装置功能对照表。

（1）由于起重机械属于高空作业，所以对操作人员操作的精确度要求很高，基本上操作人员都会把所有的注意力放在装卸货物上，如果这时候突然来阵风向不定的强风，很多的操作人员都会措手不及，从而导致起重机械安全事故的发生。新型防风防撞安全装置就是针对这个问题所安装的安全措施，它可以在突然出现大风的时候避免起重机械由于失控滑行导致的安全事故，有效的控制好起重机大车的工作状态。

（2）像造船厂、码头、大型机械厂等起重机应用比较多的地方，由于轨道的长期使用往往会出现某段下沉的现象，当起重机在这个下沉地段吊装重物时，起重机的大车经常会发生滑动现象。为了能够解决起重机械在下沉段的定点吊装问题，研究出了新型防风防撞智能安全装置，这种装置能够自动控制铁楔下落来防止大车的滑动现象，大车启动行走时自动升起铁楔，这种对大车轮子控制自如的定位在一定程度上有效的减轻了操作人员的负担，为起重机定点吊装的安全保障提供了可能。

（3）起重机械的运行空间一般都是靠操作者的肉眼来观看，但有时候会出现视觉障碍物，这时操作人员往往根据下面其他人员的指挥或者凭着自己的工作经验来进行吊装作业，由于指挥与操作之间存在时差，这就给起重机之间的碰撞事故提供了可能。新型防风防撞智能安全装置能够有效的控制好大车在多条共用轨道之间的运行，防止碰撞的发生。当起重机械在复杂的场所进行作业时，安全控制指令能够有效的控制好大车在轨道方向的正常工作或者停止，而且还可以识别轨道上的移动物体或障碍物。

（4）如果电子极板能够和智能安全装置有效的结合起来，就能实现起重机械终点限位安全装置功能。一般情况下，新型起重机械的电子反射极板安装在起重机地轨的端头，这种新技术在可靠性和稳定性方面都比传统接触式限位保护装置优越。

2.电气控制结构

新型防风防撞智能安全装置的安全控制单元主要由预警电路、限位电路和状态监测电路组成，预警电路和限位电路的主要作用是接受由传感器或者光电接近开关所传来的信号，对操作人员起到预警作用并能达到强行切断电源的目的。状态监测电路能够接受驱动器状态开关所传来的信号并对当前的防风防撞智能安全装置进行自检。下图为新型防风防撞智能起重机械安全设备结构简图。

3.新型防风防撞智能安全装置的技术创新

新型安全装置的技术创新主要变现在以下几个方面：

①首先，新型的安全装置把预警电路和限位电路集成在一个安全保护控制单元之中，在使用时所增设的限位电路起到的控制效果非常的好，当光电开关或者声波开关检测到轨道前方有障碍物时，这些开关就会立即运作起来，在几十秒之内限位电路会切断主电路，从而阻断起重机械的前行。

②该新型安全装置优化了起重机械的连接结构，起重机械的传动机构一般由驱动轴、驱动臂和曲柄组成，曲柄的两端分别与驱动轴和驱动器顶进行刚性连接，转动连接的实现是通过机架板和驱动轴之间的相互连接。这种新型安全装置结构简单，不容易被损坏，只需通过在传动机构中的曲轴设置和转折点设置并利用曲轴中心的位移来让铁楔产生起落过程时的前后位移。

③和传统的起重机械安全控制装置相比较，新型的智能安全装置增加了故障自检电路，主要是通过把非接触式的传感器开关安装在安全装置的驱动器上面，这时监测电路能自行的对比开关的正常设置状态和实际状态的差别，并自动根据对比的结果判断出是否发生故障。如果判断的结果正常，那一切操作继续进行，如果判断有故障发生，此时故障自检电路就会关闭起重机的行走，并给控制人员发出故障信号，使得维修人员能够及时的对故障进行修复，从而保证了起重机械的安全运行。

二、结束语

总之，起重机械的安全运行已经越来越受到人们的关注，新型防风防撞智能安全装置的技术创新能够有效的提高起重机械的安全运行程度，减少起重机械安全运行事故的发生，保障了人们的生命财产安全。

参考文献

[1] 裴淑玲，袁江.起重机械在使用中的安全隐患分析[J]. 中州煤炭. 2011（05）

[2] 兰天文.浅谈起重机械的安全技术管理[J].大众标准化. 2008（S2）

[3] 杨小栋.起重机械安全防护设备技术创新[J].江苏科技信息. 2008（10）

[4] 李国忠.起重机械设备安全防护对策[J].装备制造技术. 2009（06）

[5] 李黔萍.起重机械设备安全防护建议与措施[J].装备制造. 2009（05）

篇7

【关键词】IDC机房 多专业协同 PDU

中图分类号：TN915.02 文献标识码：A 文章编号：1006-1010（2014）-22-

Multi-Discipline Coordination and Design Case of Large-Scale IDC Room

CHEN Jin-fen

（Huaxin Consulting and Designing Institute Co.， Ltd.， Hangzhou 310014， China）

[Abstract]This paper first introduces the construction tendency of large-scale IDC rooms and proposes multi-discipline coordination is the premise to construct large-scale IDC rooms. And then， the paper analyzes the design points of eight disciplines including civil work， decoration， electrical lighting， electronic monitoring， fire control， air conditioning， power and craft in the construction of large-scale IDC rooms. Finally， it presents multi-discipline coordinative measures， as well as illustrates the flow and results of multi-discipline coordination design by means of specific cases.

[Key words]IDC room multi-discipline coordination PDU

1 大型IDC机房建设趋势

IDC（Internet Data Center，互联网数据中心）是电信部门利用已有的互联网通信线路、带宽资源，建立标准化的电信专业级机房环境，为企业、政府提供服务器托管、租用以及相关增值等方面的全方位服务。行业趋势、竞争压力推动大型IDC机房向高密度、高效率、模块化建设、云计算技术应用方向发展。

传统的IDC机房最大支持3kW/机柜，导致机柜内空间浪费严重。为了降低成本，提高机柜利用率，新建IDC机房实际功耗可达4.5～7kW/机柜。

传统的IDC机房PUE（Power Usage Effectiveness，电源使用效率）在2.1左右，电源容量限制、企业社会责任驱动新建IDC机房PUE值向1.5靠近。

为保证竞争力，IDC机房建设应能够根据各机房（区块）容量及建设等级灵活调整。

云计算帮助IDC中心建立业务与资源之间的关系，使现有IDC资源和业务优先级对应，所有服务器可以作为资源池进行统一调度、管理且按需动态分配，从而降低IDC运营成本。

上述IDC机房建设趋势要求各个专业紧密协作，多专业的协同设计是大型IDC机房成功建设的前提条件。

2 大型IDC机房建设涉及的专业

大型IDC机房建设涉及土建、装修、电气照明、弱电监控、消防、空调、电源、工艺这8个专业，每个专业的设计要点如表1所示：

表1 大型IDC机房建设涉及的专业及设计要点

专业

设计要点

土建

机房选址、平面布局、机房载荷、机房层高等

装修

机房的分割、吊顶、隔断、防火门、孔洞的开凿和封堵、隔热保温层、静电地板等

电气照明

消防报警、照明等

弱电监控

视频监控、门禁监控、动环监控、环境监控等

消防

消防管道、钢瓶、烟感、温感等

空调

机房温度和湿度、气体组织结构规划等

电源

供电模式、电源容量、柴油发电机等

工艺

机房整体的布局规划、走线架/尾纤槽道规划、冷/热通道封闭、机房内综合布线

3 大型IDC机房的各专业设计要点

下面详细分析土建、装修、电气照明、弱电监控、消防、空调、电源、工艺这8个专业在大型IDC机房建设中的设计要点。

3.1 土建专业

除了一般选址要求，电力引入条件、政府能耗指标和电价优惠政策等因素正成为大型IDC机房选址的关键要素，选址过程中要充分考虑电力电压等级、电力可供容量以及最近的变电站情况和此区域电力规划情况。

理想的机房平面应该是长方形、大开间（7.2/7.5/8.4/9/9.6m进深），以最大限度提高机房利用率，便于通信设备的安装布置。按照功能模块划分，IDC机房布局分为集中供电和分散供电这2种。

单个空机柜（含挡板）为150～720kg，机墩约为30kg，内置设备重量与型号和数量有关，三者重量相加即为单机柜重量。根据经验，15A机柜重量为600～700kg，20A机柜重量为800～900kg。对于租赁机房，还应根据实际设备重量进行承重再核实。

主机房梁下净高由气体灭火管道高度、工艺生产要求的净高、送风风管或活动地板高度组成，一般为3.2～4m。柴油发电机房梁下净高为3.5m（设备容量≤80kW）或者不小于4m（设备容量>80kW）;其他电力机房梁下净高与进线方式和设备要求有关，一般为4～5.6m。

3.2 装修专业

大开间机房应该根据消防要求、安全疏散距离要求、安全疏散通道要求进行合理分割。机房开门位置要尽量选择在冷热通道，装修时应将搬运斜坡设置在走廊上，以免浪费机柜位置。

暂时不用的孔洞需要做好封堵;空调背面的上线井需要预留足够的空间以防被堵。

为避免水管漏水导致机房进水，需要在空调水管与IT机房间设置混凝土挡水坎;为了有效排水，在土建阶段需要预留排水地漏。

静电地板高度一般设置为500～800mm。

在机房垂直空间富裕的情况下，建议做吊顶，吊顶以上空间可作为机房的静压送风或空调热回风通道。为防止因为温差出现凝露，机房一般需要做隔热保温，可选择地板保温或者吊顶保温。

3.3 电气照明专业

火灾自动报警系统的传输线路应采用穿金属管、经阻燃处理的硬质塑料管或封闭式线槽保护方式布线[1]。在机房内火灾自动报警系统应单独布线，不可与机房通信系统或其他弱电监控系统共用布线桥架。

越来越多的IDC机房使用了封闭冷通道的方式以加强空调制冷效果，为了实现封闭冷通道内的气体灭火，通常采用顶板的控制与消防联合动作的方式来解决消防问题。在设计阶段，需要将此部分的控制作为干接点接入消防报警系统。

灯具的高度不能与工艺各桥架冲突。

3.4 弱电监控专业

弱电监控专业包括视频监控、门禁监控、动环监控以及环境监控等。

（1）视频监控分为机房内监控和机房外公共空间监控这2种。一般运营商都建设机房外公共空间的视频监控，有选择性地建设机房内的视频监控。机房内视频监控摄像头一般设置在列头和列尾，线缆较少可与通信线缆共用走线架，线缆较多则需单独设置走线架。

（2）门禁监控包括门开关状态、合法（非法）刷卡状态、出门按钮开关量、紧急碎玻按钮开关量、门禁封锁等。

（3）动环监控包括柴油发电机状态、低压配电柜状态、交流UPS及高压直流系统状态、电源列柜状态以及PDU（Power Distribution Unit，电源分配单元）状态等。

（4）环境监控包括机房温湿度、漏水监测、空调检测、防雷器运行状态以及新风系统排风机状态等。

3.5 消防专业

消防专业的设计要点主要有以下方面：

（1）在机房垂直空间紧张的情况下，机房内消防管网需严格贴梁安装施工，否则将影响机柜上方走线空间，一般预留消防管网的空间为200mm。

（2）消防钢瓶间的承重要求达到8kN/m2[2]。

（3）在做机房划分时，一个防护区的面积不宜大于800m2（北京要求不宜大于500m2），且容积不宜大于3600m3。

（4）地板或吊顶高度大于800mm时，需要设置消防探头。

（5）2个或2个以上的防护区采用组合分配系统时，一个组合分配系统所保护的防护区不应超过8个。

3.6 空调专业

机房温度过高或过低、机房湿度过高或过低都会影响服务器设备的电子器件和逻辑电路的稳定运转，造成服务器出现故障。空调专业设计的目的是保证机房内温度和湿度满足服务器的运行要求，同时节约能耗。

空调的设计跟机房内设备功耗直接相关，不同的单机柜功耗直接影响机房内设备的排布以及空调的制冷方案。

当单机柜功耗在3kW左右时，一般采用下送风上回风的气流组织，此类机房的排列较为简单，可不做冷热通道封闭。

当单机柜功耗达到5kW以上时，效果较好的解决方法是冷（热）通道封闭技术，机柜顶部架设顶板，两侧安装封闭门，封闭整个冷热区域，以此来达到精确制冷的目的。

当单机柜功耗超过8kW时，要采用平行冷空气供应，以便从上到下的温度能够保持一致。由于机架式空调紧靠高密度机架进行安装，在运行过程中，机架产生的热风及时送入空调，处理后的冷风首先进入机架，所以风路的行程缩短，制冷效果明显提高。

3.7 电源专业

（1）供电模型比较

供电模型分为分散供电模式和集中供电模式2种。

集中供电模式的优点是电源设备集中，便于维护人员集中维护;缺点是初期大量电源设备搁置待用或轻载运行，造成浪费。

分散供电模式的优点是可靠性高、承受故障能力强，能合理配置电源设备，节约了初期投资，减少了设备和系统资源的浪费[3]。

一般根据建筑面积、可用机架、电费、运维人员数量及成本等多个因素来选择供电模式。

（2）电源容量设计

首先根据IT机房设备用电、UPS充电用电、空调设备用电、照明用电、弱电办公用电、消防用电和电梯用电计算出电力需求总容量;然后得出市电引入容量;最后进行变压器容量、油机容量、UPS容量和电池容量设计。

（3）柴油发电机组设计

柴油发电机组设计包括油机容量、油机基础、冷却和通风系统、排烟系统以及噪音控制设计。

一类或二类市供电方式下，发电机组的容量应能同时满足通信负荷功率、蓄电池组的充电功率、机房保证空调功率以及其他保证负荷功率。

机房的承重必须能支撑机组湿重加上动负荷，一般按1.0～1.25倍的机组湿重计算，当机房位置底层为楼板时，计算楼板承重须考虑基础的重量。

当机房位于负一层时，进风口应处于通风畅通的空间且保证足够的风量，排风应将其引至室外，并避免与进风发生“短路”;当机房位于地面一层时，除了保证足够的进排风口面积外，还应尽量避免进排风口位于同一立面，不可避免时间距应在10m以上，排风口尽量避开人行通道。

机房内和人易接触的地方应用隔热材料（厚50mm）包裹烟管。

柴油发电机组的噪声标准要求满足《GB3096-2008声环境质量标准》[4]。

3.8 工艺专业

工艺专业的设计要点包括IDC机房整体的布局规划、走线架/尾纤槽道规划、冷/热通道封闭、机房内综合布线等。机房布局直接影响后续的运行成本和节能减排解决方案，下面将重点分析机房布局。

单机柜功耗在4kW以下可采用下进风机柜，单机柜功耗超过4kW需采用前后通风机柜。采用下进风机柜时，机柜冷通道距离可不按地板模数进行铺设;采用前后通风机柜时，由于需要采用开孔地板，一般冷通道距离按地板模数即600mm的倍数进行铺设。

机柜按冷、热通道进行排布，即正对正、背对背放置。

成排服务器机架列长度超过6m时，两端应设出口通道，出口通道超过15m时还应增加中间出口通道，宽度不低于1m。

机架与空调机组的维护间距不低于1 200mm，配电列头柜与空调机组维护间距不低于1 500mm，设备搬运通道不低于1 500mm。

增加机柜数量可以获得更多的租金收入，可采取以下措施多排机柜：

（1）采用定制机柜，部分厂家能提供560mm宽的19英寸机架，从而使纵向由15个机柜增加到16个机柜。

（2）采用冷通道封闭时，为保证通风效果，机柜前门可不设，因此机柜深度可适当减小。

（3）在满足机房散热的前提下减小通道距离，若采用机柜内通风，机架正面通道可缩至900mm，背面散热通道可缩至1 000mm。

（4）设备排布时尽量将柱子放在机柜列中间，以减少对机房气流组织的影响。下送风机房尽量将柱子留在冷通道，柱子与机柜距离应大于650mm以方便开门。

4 大型IDC机房的各专业协同措施

大型IDC机房设计过程中涉及的专业较多，各个专业分别由不同的设计人员完成，以及建设需求变化导致设计方案频繁变更等原因，各个专业在平面布局、走线等方面不可避免地存在冲突。大型IDC机房设计过程中常见的问题如下：

（1）各个专业缺乏协同，导致机房内部的空调管道、消防管道、弱电管道、强电管道在走线方面发生冲突。

（2）空调和工艺专业缺乏协同，导致强弱电桥架与空调回风方向出现交叉甚至垂直（强弱电桥架安装时应该与空调回风方向顺直）。

（3）空调和工艺专业缺乏协同，导致空调与机柜同向设置（空调宜设在机柜列侧向位置）。

（4）电气照明和工艺专业缺乏协同，导致无吊顶机房顶部的灯具安装在设备或者机柜正上方（灯具应安装在设备或机柜列中上方）。

（5）装修和空调专业缺乏协同，装修时没有预留足够空间，导致上线洞被空调管线堵住。

针对大型IDC机房设计过程中存在的各专业缺乏协同问题，建议采取的措施如下：

（1）组建相对稳定的IDC设计和项目管理团队。该团队要求具有极强的执行力，选择熟悉各专业设计要点且有责任心的人担任项目负责人，负责审查各个专业提交的设计成果，并且在不同专业发生冲突时及时协调。

（2）有条件的话集中办公，以便各个专业的设计人员沟通顺畅，某个专业发生设计变更后能及时通知其他专业。

5 大型IDC机房设计实例

下面以1个案例来分析大型IDC机房的多专业协同设计流程和设计结果。

该IDC机房的基本概况是：共5层，建筑面积为9 000m2，机房楼建筑高度为24m，属一类高层建筑，层高为4.2m，承重可加固到10kN/m2。客户要求80%机架负载4kW、20%机架负载6kW。本项目配套有冷热电三联供系统，采用燃气发电并供冷供热。

该大型IDC机房的设计流程如下：

（1）进行现场勘查，测算出IDC机房面积，根据单机柜功耗、空调制冷方式、机房层高、机房荷载进行IDC机房平面布局规划，测算出机柜数量。

（2）根据机柜数量、单机柜功耗测算出IDC机房功耗需求、空调功耗需求，估算出总电力需求，测算出高低压、油机、UPS、电池数量，进行电力机房规划。

（3）工艺和电源专业核实机房平面布局，装修专业核实平面分割是否符合规范，最终确定机房平面。

（4）各专业分别进行设计，汇总核实是否在平面、走线等方面存在冲突，最终完成全专业设计。

该大型IDC机房的设计结果如下：

由于受层高所限，机房静电地板高度不能设置太高，要求单机柜功耗大于4kW以上，所以采用了行间制冷的空调方案，单层平面约400个可用机柜。

一楼设置空调机房、高低压配电室、消控室、瓶组间、光缆进线室和弱电监控办公网络机房。

二楼、四楼、五楼设置电力机房、数据机房以及辅助用房，布局示意图如图1所示。

三楼与二楼共用电力机房，三楼只设置数据机房、瓶组间以及辅助用房。

图1 二楼、四楼、五楼机房布局示意图

6 结束语

各个专业的协同设计是大型IDC机房成功建设的前提条件。在IDC机房的设计过程中，各个专业要密切合作、及时沟通，以便做到机房平面布局合理、走线不冲突，从而加快IDC机房的设计进度。

参考文献：

[1] 中华人民共和国公安部. GB50116-2008火灾自动报警系统设计规范[S]. 北京： 中国计划出版社， 2008.

[2] 中华人民共和国住房和城乡建设部、中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局. GB50174-2008电子信息系统机房设计规范[S]. 北京： 中国计划出版社， 2009.

[3] 比特网. 当代数据中心的供电系统解决方案[EB/OL]. （2008-07-10）[2013-06-10]. http：///70/8211070.shtml.

篇8

一般情况下，化工机械设备安装工程的质量控制是针对设备的安全运行展开的，两者之间存在明确的引导和因果关系。其中，设备安全运行的需要是引导设备安装的依据，而化工设备安装工程的质量好坏是影响设备能否安全运转的因素；但从整体执行流程来看，机械设备安装的过程并不复杂，只要从化工机械设备的生产地运输到安装地，在专业的人员和工具帮助下进行施工，最后经过技术人员的测试、调整即可完成。但是，由于化工机械设备在利用层面上具有明显的持续性、长期性特征，后期绝大多数出现的故障因素都与安装工程存在关联，这无疑提升了化工设备安装的难度，也对设备的使用寿命、性能和安全性有直接的影响。此外，化工机械设备所处的生产环境也是不得不考虑的因素。化工企业的生产环境中大多具有腐蚀、高温、高压、潮湿等特点，原料和介质也存在易燃易爆的特点，超过60%的机械设备是直接暴露在这种恶劣的环境中的。环境因素的客观危害会逐渐破坏化工机械设备的完整性、封闭性和稳定性，因此有必要提高安装工程中的质量水准，最终维护安全生产的开展。

2化工机械设备安装工程中存在的问题

(1)安装前忽视化工机械设备自身缺陷

市场上80%以上的化工机械设备(或类似设备)都具有承压功能，并要求满足一些条件恶劣的生产环境，在材质、工艺、设计等方面经过了大量的测试。但结合实际情况分析，我国的化工机械设备整体工艺并不先进，在市场上存在大量的以次充好、假冒伪劣产品，如果化工企业的设备采购人员缺乏经验或谋取私利，一些安全性较差的产品会流入化工企业。质量和安全性较差的产品安装在化工企业中会带来严重的危害，这是因为，化工产业往往具有生产联动性，任何一个设备都不可能是独立存在并发挥功能的，往往是通过多种连接方式进行相应的配合组装；单个品质差、安全性低的设备一旦投入使用，轻则影响其他设备的使用寿命和工作质量，重则导致爆炸、泄露等安全事故，对工作人员的生命造成威胁。

(2)安装中忽视化工机械设备质量监督

由于化工机械设备的安装工程具有一定的专业性，化工企业需要依赖生产单位和施工单位，自身缺乏监督能力，由此在安装过程中无法控制工程质量。而化工企业出于利益考虑，对设备安装质量监督体系的建设并不完善，往往急于开工生产，这就形成了很多潜在的隐患。

(3)安装后忽视相关文件和资料的保存

很多化工企业对设备安装的流程认识不足，只关注设备的运输、安装和调试，对化工机械设备安装工程中的质量控制分析郝建辉(内蒙古大唐国际克什克腾煤制天然气有限责任公司,内蒙古赤峰025350)摘要：随着我国现代化工业体系的逐步完善，化工机械设备在生产中发挥着越来越重要的作用，相应地化工企业对机械设备安装工程中的质量控制也越来越重视。本质上说，高水平的化工机械设备安装质量是生产优质化工产品的先决条件，也是维护化工企业正常运转的前提。本文以下分别从化工机械设备安装工程的现状、问题和控制措施入手分析，结合前人的研究成果提出建议。关键词：化工产业；机械设备；设备安装；质量控制工程开展的相关资料和文件缺乏重视，一旦出现安全事故会造成问责执行困难。本质上说，化工机械设备安装工作执行完毕，整个应用周期都是对安装质量的检验，如果缺乏必要的文件和资料，一旦出现问题就容易造成相互推诿的现象。

3化工机械设备安装工程中的质量控制措施

(1)完善设备采购质量管理体系

对于化工企业而言，化工机械设备采购是安装工程质量维护的第一步，一方面企业要加强对采购人员的专业技能培训，能够有效识别设备自身的质量问题，另一方面化工企业自身要构建完善的采购质量管理体系，有效约束采购人员的行为，避免劣质设备进入企业内部。

(2)提高设备安装人员管理水平

化工机械设备的专业性、复杂性等特点会越来越明显，基于长远发展考虑，化工企业有必要建设一支专业的设备安装人员队伍，在设备安装过程中与施工人员紧密结合，对可能存在的安全隐患及时清除，并对各种材料进行检测，如此一来可以有效提高机械设备的工作效率，提高化工企业效益。

(3)做好设备安装材料存档工作

我国化工企业管理层应该改变现有的设备管理认识，安装只是整个设备管理的一个组成部分，其有效性与使用周期存在密切的关系。在安装、调试完成后，结合企业管理部门将相关的材料进行存档，便于后期问题的排查和事故问责。

4结语

篇9

郝 滨1 田 昕2

(1唐山时代园林有限公司 063000 2河北联合大学轻工学院 063000)

[摘 要]随着人们生活水平的提高，对人与环境和谐艺术园林的需求也有所增长。下面本文就从人与环境和谐园林设计方案出发，对现代园林设计方案进

行探讨。

[关键词]人与环境 和谐艺术 园林设计

引言

环境艺术设计从中国园林“和谐自然”的设计思想中得到启示，在现代运用

中扩展和延伸观赏者的感知能力。说到园林，中国是真、善、美三位一体的自然

王国，虽以假山假水组合，表现出一个由花草、山水、建筑等组合而成的综合艺

术品，却宛若天成，富有诗情画意。中国园林强调和谐，以“和谐自然”的设计风

格和“人天同源”的哲学态度为造园主旨，对现代环境艺术设计有着巨大的影

响。

一、人与环境和谐艺术园林的发展

目前，我国城市化进程在不断推进，环境也跟着日益恶化，人们的环境保护

意识逐渐增强，越来越担心居住环境的质量。城市景观设计师们利用自己的聪

明才智，把崇尚自然，力求人与自然的高度融合作为园林景观设计的基本思路，

走出了一条可持续的城市发展之路和人与环境和谐艺术园林发展道路。近年

来，在国内现代城市的规划与建设中，城市规划部门及社会各界已经认识到园

林景观建设的重要性。建设园林景观， 展现园林的生机和活力成为园林景观

设计的重要理念之一。 相关部门不断加大园林景观建设的资金投入力度， 逐

步将园林规划放在城市生态建设的高度上去思考，并根据气候特点、自然风貌

以及地域文化特征等差异，营造出了富有地方特色的环境。其中一些城市十分

重视生态环境保护和可持续发展，坚持生态优先，科学地布局园林景观，使城市

的经济效益、社会效益、生态效益等得到了均衡发展。一些城市在园林景观建设

中坚持创新发展与科学管理相结合，依据本地区的发展现状、景观风貌、历史文

化等实际状况，逐步形成了一套科学、独特、切实可行性的园林景观规划理念。

还有一些城市从实际出发，为满足城市规划的整体需求，通过有效的景观设计

突出城市深厚的文化底蕴与历史内涵，完善了园林绿地系统，创造出了指标先

进、质量良好、 环境改善、有利于城市生态系统平衡运行的具有地域特色的园

林绿化作品、标志性园林景观雕塑和游乐设施，在园林系统绿地的布局上形成

了包括块状绿地、带状绿地、楔状绿地和混合式绿地 4种空间布局和模式，达

到了全面展现城市乡土风情， 提升城市品位的长远目标。总而言之，人与环境

和谐艺术园林发展越来越得到人们的重视，正以不同方式在城市建设中呈现。

二、人与环境和谐园林艺术设计方向

随着社会的进步与时代的发展，营造人与环境和谐的园林艺术设计，恰恰

满足了人们追求高质量生活环境的需求。其中在人与环境和谐园林艺术设计中

可以从以下几方面着手：

（一）善用自然美

善用自然美，一是利用自然本质之美；二是利用自然山水之美。人与自然是

息息相关的，自然是一切美的来源。山水、植物、是构成自然风景的基本要素，山

水有清晖，清晖能娱情。以自然界的高山流水，郁木繁华有意识的加以改造、调

整、开垦、修理，从而再现一个融于自然，高于自然的完美结合。自然之美的运

用，不仅发掘了资源，也使设计者运用科技手段去概括和突出自然景观，更能赋

予和谐自然的情趣，使人们更好的亲近自然、享受自然。

（二）巧用空间之美

园林环境空间又概括为序列空间、层次空间、边界空间、内外空间，各个空

间之间巧妙的联系，使人们在无法察觉的状态下被引导，从而完成空间的转换，

获得完美的空间体验和心理体验。园林空间之美，使人深陷其中，从而唤醒人们

内心深处的情感意识，使观众在轻松、顺畅的方式下享受景观中的乐趣。增强人

在环境中的安全感和舒适感，体现出更富有活力的景观空间。

（三）善造界面之美

界面在表现形式上善于隐藏，注重含蓄美，界面是界定空间的要素。景观中

界面的竖向设计与整体的规划设计，空间布局密不可分。顶界面相对开放，底界

面的形式关乎园林空间的美感。竖界面提高空间的艺术质量，使园林设计更融

入自然美、艺术美、生活美之中。相对于顶界面的开放和地界面的单一，侧界面

更诠释着无限的变化和多样的表达。

三、现代和谐艺术园林的设计方案

（一）从人文角度分析

我国古代“天人合一”的哲学思想，蕴含了丰富的人文内涵，将人、自然、建

筑看为一个统一的整体，这种观念对园林景观艺术设计有着重要的实用价值和

实际意义。使园林艺术设计和设计师们不断地从生活中获取灵感、从社会中获

取素材，使我们的园林景观更有艺术欣赏价值，更贴近于日常生活，充实着设计

中的人文内涵。在设计中应注意人文景观的有效借鉴，接受历史的熏陶，从中捕

捉传统的精髓，将其运用到新的设计理念中来。

（二）从生态角度分析

景观是人类世界观、价值观、伦理道德观的反应，而生态价值观则反映了人

类的新梦想，新追求。改善周围环境成为园林景观建设的先决条件，大气、风沙、

噪音等都成为园林景观的一大杀手。利用园林改善城市生态环境，注意落叶树

木的种植，水池、湖塘耐湿乔木的配置，根据不同的周边环境，选择适宜的水生

植物，保护生物多样性，维持生态平衡，减少噪音、大气污染、水土流失的现象。

着眼于整个城市的生态环境，遵循生态学原理，合理布局，绿地不仅绕在城市周

边，且把绿地引入城市之中，将各个方面划入理想的生态园林中。

（三）从景观角度分析

文化是引领景观的第一要素，园林景观设计的素材依据源于地域、历史、民

族及人类日常生活中的文化积累与沉淀。景观建设的终极目标是将建筑、城市、

人的一切活动和生活的地球和谐相处。园林景观是以植物为主体，结合建筑、水

体、地形等要素营造出空气清新、安祥舒适的生活环境，从而改善人们的生活，

提高生活质量，让人们更加亲近自然，爱护环境。园林景观使人们释放心灵，是

身心享受的过程。

四、结语

总之，完美的艺术设计需遵循大自然的规律，以表现大自然天然的山水为

主旨，再保护原有景观的基础上，不断地研究设计使人与自然更加和谐的发展。

保护原有景观不仅保护了它本身的美感，也减少了园林景观养护的成本。追求

生态、文化、景观、经济、等多种价值、实现生态、经济、社会等综合效益达最佳状

态的设计还需要不断地发展进步需要人们不断地学习努力，才可推陈出新，使

人与自然和谐、友好相处，让人们充分感受到人与自然之间深厚的感情。

参考文献

[1] 朱建宁.促进人与自然和谐发展的节约型园林[J].中国园林，2009 （2）：

78-82.

[2] 梁国智.探讨人与自然和谐的住宅小区园林绿化设计[J].中华民居，

2013（12）：33-34.

[3] 黎英杰.追求人与自然的和谐——园林设计生态双理念的建构[J].城

市建设与商业网点，2009 （25）：154-155.

作者简介

郝滨,男1984.3唐山时代园林有限公司文学学士研究方向：环境景观设计

063000.

篇10

党的十六届四中全会第一次提出了构建社会主义和谐社会的战略任务。十六届六中全会着重研究构建和谐社会问题，做出了关于构建社会主义和谐社会若干重大问题的决定。构建和谐社会是一项系统工程，其中也包括了构建和谐教育，而和谐德育对促进和谐教育具有重要价值。

21世纪的教育是我国教育发展的特殊阶段，接受教育的学生大多是独生子女，他们在家里得特别的关爱、溺爱，甚至是畸形的爱，他们在家能呼风唤雨，唯我独尊，从而养成一种不良的行为惯和比较，模糊的思想品质。他们只会索取不知回报，不知尊重师长，虚心求教，不知报答老师的教育之恩。这种对教师教育回应的冷漠，导致学生对教师情感的淡薄。因此，如何建立真正意义上的民主、平等、尊重的师生关系，还许做进一步努力。对教师来讲，要向叶圣陶先生那样，从当教师的第一天起，就要把“我要做学生的朋友，我要学生做我的朋友”看作是当好教师的起码条件。用爱心唤醒每一个学生。由此，学校决定开展“和谐德育”大型活动。

本次活动主要和谐四个队伍：一、领导班子队伍，使之达到团结协作、开拓进取、创新务实的领导集体。二、教师队伍，使之达到团结友爱、脚踏实地、甘于奉献、勇于创新的过硬队伍。三、学生群体，使之形成良好的，行为习惯、道德品质，成绩优异、操作能力强的有时代气息的青年团体。四、家长群体，做到影响家长、指导教育、促进学生进步，为家庭为社会培养人才。

本次活动还要和谐四个关系；一、干群关系和谐，形成统一的有共同目标、相互帮助、相互学习、共同监督、勇往直前能做出一番成绩的领导队伍。二、师生关系和谐，形成能明确职责、亲师信道、相互尊重、为社会发展、为自身发展而努力的向上的队伍。三、学生关系和谐，有集体意识、友情意识，有正确的是非观、价值观，有历史责任感的负责人的一带有为青年。四、家校关系和谐，做到家校一体，共谋发展、共谋大计、共谋前程。

为此，我校提出：德育要遍布校园的每个角落。生活的范围有多宽广，德育的阵地就有多宽广。要抓住5个阵地：一是课堂主阵地，让学生在各种学科教育中接受德育。二是时政学习阵地，利用报告会、一周要闻、每日新闻等形式让学生了解国内外的时事政治。三是校园文化阵地，让学生在环境中潜移默化。四是体育艺术阵地，让学生在活动中接受熏陶。五是社会实践阵地，让生活成为学生道德成长的老师。

二、活动步骤及要求

（一）宣传发动阶段（20*年9月——10月）

1、建立“和谐德育”领导小组，明确分工，落实责任制。为保证活动的顺利进行，建立由党、政、工、团负责人的德育领导小组，根据各成员的身份职能进行明确分工，落实责任，加强监督。

2、召开全校师生大会，部署学校和谐德育活动方案，各年级组根据自己的实际，也可以制定有特色的活动计划。

3、学校宣读倡议书，各班召开班会，作好动员讨论工作。

4、校内、校外加强宣传和谐德育的内容、意义，营造和谐德育的良好氛围。

5、开展“行为习惯养成”活动月。

（二）活动实施阶段（20*年9月——20*年7月）

1、在教育活动中，要有针对性和实效性，根据不同的对象分层次地开展相应的教育活动。

2、和谐德育与学校行风建设相结合。开展这项活动，教师率先垂范。

师生关系是学校教育中最基本的人际关系。目前各个学校的师生关系，普遍感到融洽度不够，究其原因，我认为：从教师方面说，由于教学的压力，不少教师比较多的只是关心学生的成绩，对学生其他方面的情况如课余与什么样的人交往？喜欢阅读何种类型的书籍？喜爱参与什么样的娱乐活动等了解甚少，所以除学习之外与学生没有什么话可谈，尤其对成绩差、表现差的学生比较反感。学生的思想品德是在良好、健康的人际环境中耳濡目染，逐渐养成的。德育过程主要是教师与学生之间、学生与学生之间的多元互动过程，其互动的效果决定了学生思想品德发展的水平，而师生互动的效果则是由师生关系的和谐程度决定的。融洽的师生关系是一种和谐、真诚和温馨的心理氛围，是师生创造性得以充分发挥的催化剂，是促进教师与学生的性情和灵魂提升的沃土，是真善美的统一。

3和谐德育活动与学校的勤俭助学相结合。在学生中广泛而深入地开展“拾起一个水瓶，净化一片土地，帮助一个伙伴”活动。号召学生在学校内外拾水瓶、废纸，变废为宝，把爱心献给生活困难的伙伴，把爱心献给社会，把善举留给自己，“送人玫瑰，手留余香”使全校学生能够识大义、明善举。在思想品德方面有大幅度的提高。

（三）总结评比阶段（12月）

我们将今年的和谐德育活动情况（包括所取得的主要成绩和存在的问题）加以全面总结，加强各班级的考核。结合年终评优工作，评出教育活动中的“标兵”和“先进班级”，并给予相应的奖励，使这一教育活动持续、深入地开展下去。

三活动内容

⑴良好的学习习惯，文明礼貌，是诚信品质的外在表现。文明礼貌，包括各种场合的文明礼仪，文明的行为举止，使用文明礼貌用语等。通过外在的文明礼貌行为实践养成诚信的内在品质。

⑵遵纪守法教育。自觉遵守社会、学校纪律和法规，是一个人良好社会信誉的标志。遵纪守法教育包括：遵守各种社会法规、教育法规和学校的各种纪律，培养遵纪守法的意识和个人的社会信誉意识。

⑶真诚待人和诚实守信的教育。真诚待人、诚实守信，是诚信在人际交往中的表现。包括真诚地理解，看待他人，善待他人，做人要诚实，人际交往中要信守承诺等。通过真诚待人和诚实守信教育，建立和谐的人际关系，体验自尊，提高个人的社会亲和力。

⑷爱心帮困的教育。富于爱心和同情心，力所能及、主动地帮助他人，把帮助他人视为自己的需要。通过爱心帮困教育，提高关心他人的能力和积极情感体验。

⑸言行一致和学会负责教育。言行一致和学会负责是诚信教育的本质要求和重要内容。包括：说和做相一致，对自己、对家庭和社会负责的意识，做一个负责任的人。

⑹诚信立人教育。诚信立人是诚信教育的核心目标和内容。包括，确立诚信立人的意识，把诚信作为做人的准则。通过诚信立人教育，唤起自我教育和自我完善的意识。

（7）孝心教育。以孝父母、敬长辈、扬公德、做孝星为目标，以孝敬课、孝敬日为阵地，以班级的名义给家长送上生日的礼物等生动活泼的活动对学生进行孝心教育。

四具体安排：

九月份1行为习惯养成活动月：学习中学生规范守则。

2迎教师节班报展。

3勤俭助学动员：“拾起一个水瓶，净化一片土地，帮助一个伙伴”活动开始。

4中学生行为习惯养成主题班团会（讨论、征文）

十月份1国庆征文、读一本好书征文。

2“净化校园，我弯腰”文明大行动。

3秋冬季健身系列活动：篮球联赛、乒乓球联赛。

4青年教师加强学习，经验交流会。

5“行为习惯养成”知识测试。

6助人为乐、勤俭助学班团会（讨论、谈感想）

十一月份1迎接期中，提倡教师义务辅导。

2勤俭助学回头看，学会“爱”，第一阶段总结。

3家长会倡议：家校联手，让孩子成人成材。

4我的祖国、我可爱的家主题班团会。

十二月份

1团员教师爱心帮困活动，困难家庭走访慰问。

2纪念“12·9”系列活动：讲座、观看记录片、长跑。

3庆元旦联欢会既合唱节。

4时光匆匆，珍惜时间主题班团会。

一月份

1法律进校园，安全教育讲座。

2安排假期工作：做一个有责任心、爱心、孝心的小公民。

三月份

1“学雷锋，扬公德”文明大行动。

2节约压岁钱，我为父母献爱心。

3“庆三八，献孝心”系列活动。

4勿以恶小而为之，勿以善小而不为主题班团会。

四月份

1“寻找革命烈士的足迹”清明祭扫活动

2初春远足，感受家乡美。

3植树绿化活动。

4保护环境，保护我的家主题班团会。

五月份

1唱给我们自己的歌，庆“五·四”系列活动：新团员入团，老团员重温誓词。

2“做丰满的雄鹰”团员知识竞赛

3青年教师学习，开展“不悔的青春，无私奉献”活动。

4青年教师教学课改大比武。

5成才之路班团会。

六月份

1庆“六·一”，美术作品展。

2开展“成材之路”讨论并征文，做好初三学生动员及思想工作。

3知识就是力量，改变我的未来主题班团会。

七月份