机械制图学生论文参考文献

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机械制图是职业院校机械类专业非常重要的一门专业基础课,机械制图教学质量的好坏直接影响学生的职业生涯。下文是我为大家搜集整理的关于机械制图方面的论文的内容，欢迎大家阅读参考!

浅谈机械制图测绘教学改革与实践

摘 要：机械制图测绘在设备维修、改造、仿制产品、技术资料完善等方面具有重要的意义，是工程技术人员必须掌握的基本技能，高职院校应加强这方面的训练。零件测绘是学生全面综合运用所学知识解决实际问题的过程，对培养适应生产第一线的应用型、技能型人才具有重要意义，本文作者根据多年的测绘教学实践，分析了现有机械制图测绘教学存在的问题，提出了改进的建议，以期达到提高学生测绘实训的教学效果。

关键词：机械制图测绘;提高教学效果;能力培养

中国社会经济的飞速发展对职业能力要求逐步提高，对从业人员的专业能力、社会能力等要求的综合化程度也相应提高。高职院校承担了目前国内职业技能从业人员的培养，为了能适应社会需要，高职教育应以就业为导向，以服务为宗旨，培养实践技能强、能“直接上岗”的应用技能型人才。

机械制图测绘在设备维修、改造、仿制产品、技术资料完善等方面具有重要的意义，是工程技术人员必须掌握的基本技能。现在很多高职院校对学生进行技能抽查，而制图这门课主要就是抽查学生的制图测绘能力，因此，高职院校应加强这方面的训练。作者根据多年的测绘教学实践，谈谈如何切实做好《机械制图测绘》这门课程的教学工作。

一、目前测绘实训中存在的问题

1.制图测绘指导书过于简单

我们原来用的制图测绘指导书，主要包括：测绘目的和任务，测绘内容和要求，测绘进程安排，部件示意图，主要零部件的测绘方法和步骤，考核方式等，而对测绘工具使用、零件配合精度、表面粗糙度、形位公差、技术要求等内容没有加以说明，而这些内容分散在制图教材的各个章节，学生难以形成系统认识，以至于—些学生零件草图画好后，不知道怎样使用测量工具和标注尺寸，不懂怎么给产品制定技术要求。

2.忽略草图的重要性

零件草图是画零件图的依据，有时还要直接用于加工生产所急需的配件。所以，零件草图除由徒手画出和无须严格遵守比例关系以外，其他内容均和零件图完全相同。但一些学生在测绘中，总觉得用直尺圆规绘制的零件图、装配图才是重要的，而徒手绘制的零件草图不重要，就是一个草稿，因此在视图表达方案的选择、尺寸的标注、技术要求的注写等方面都表现出较大的随意性，影响了装配图和零件工作图的质量。

3.尺寸标注不完整、不合理

学生在测绘中，无论是在装配图上标注尺寸，还是在零件图上标注尺寸，都会出现漏标注或重复标注。另外尺寸基准选择不合理，重要尺寸不直接给出，相关联零件尺寸标注不一致等现象也时有发生。

4.技术要求标注不合理

学生在测绘中，由于欠缺制造及加工工艺方面的知识和实践经验，对合理制定技术要求往往会感到非常棘手，标注的表面粗糙度、尺寸公差、形位公差、热处理等往往不符合零件的功用和装配的要求，错误较多。

5.相关手册、资料查阅不到位

学生在零件测绘中，手工绘制好零件草图后，必须查阅手册和资料，选用合适的尺寸公差、形位公差、表面粗糙度和金属的材料等。而在测绘部件中的常用件和标准件时，应查阅有关国家标准，正确确定零件的有关尺寸及结构参数。但由于前面的制图课学时有限，学生平时练习不足，加上课本附录上标准及有关参数列举有限，学生没有得到充分的锻炼，查阅文献的能力不强，因此造成部分学生在网上下载相似的零件，不加思考，直接照搬，有的甚至直接抄袭，这对培养学生树立工程观念，强化工程素养极为不利，也达不到应有的教学效果。

6.师生角色转换不到位

在以往的测绘实习中，多数教师仍是测绘实践课程的主导者，现实中多以教师讲授、指导为主，学生的参与度低，整个测绘过程，气氛较为沉闷，学生抄袭现象严重，这对培养学生的实际动手能力和综合分析能力极为不利。

7.测绘成绩评定方法不合理

传统的评定成绩方法，主要是根据学生上交的零件草图、零件工作图、装配工作图的质量为主要评定依据，给出成绩。这种只求结果，不注重过程，不能全面反映学生的真实工程测绘能力，反馈不了测绘效果，也让抄袭者钻了空子，造成学生埋怨考核不公平的消极心理，调动不了学生的学习积极性。

二、提高机械制图测绘周教学效果的措施探讨

1.完善制图测绘指导书

为了培养学生独立分析问题和解决问题的能力，并且能保质、保量、按时完成部件测绘的任务。我们对制图测绘指导书进行了修改，在绘制零件草图中，增加了画零件草图的基本要求、注意事项、视图选择的一般原则、作图步骤、尺寸标注方法、材料的选用、尺寸公差的选用、表面粗糙度和形位公差的选择方法，此外还增加了常用量具介绍、测量零件的常用方法、相关表格、国标和常见错误等，这样更便于学生查阅和自行纠正错误，提高学习效率。

2.加强学生徒手绘制零件草图的能力

在生产实践中，讨论设计方案、技术交流、现场参观等受现场条件或时间限制的场合都需要徒手绘制草图。徒手绘图是工程技术人员进行构思、设计必备的一种基本技能。

徒手绘图能力对训练学生的图示观察思维能力，特别是对培养学生的动手能力有极大好处，因此，在测绘过程中应加强学生徒手绘图的训练，严把测绘质量关，把绘制零件草图的成绩纳入最后的考评成绩，引起学生的重视。

3.重视和加强尺寸标注的训练

尺寸标注是测绘教学的一个重要内容，同时也是一个难点，因此教师要利用测绘的机会，适时给学生讲解零部件尺寸标注的方法，重点要求学生掌握测绘中尺寸基准的选择，了解尺寸的圆整，公差的选用，学会查找相关资料与确定参数等。教师在这一环节中起主导作用，引导学生正确标注零件图和装配图上的尺寸。

零件图的尺寸标注，应做到正确、完整、清晰、合理，且能满足设计要求和工艺要求。标注尺寸时要求学生做到： ①从设计要求和工艺要求出发，选择恰当的尺寸基准，不要注成封闭尺寸链。②尺寸应尽量注在视图外边、两视图之间。③部件中两零件有联系的部分，尺寸基准应统一。④对于标准结构，如螺纹、退刀槽、齿轮，应把测量结果与标准核对，采用标准值。⑤重要尺寸，如配合尺寸、定位尺寸、保证工作精度和性能的尺寸等，应直接标注出来。⑥尺寸标注要考虑便于加工和测量。 装配图的尺寸标注和零件图不同，它不是用来直接进行零件加工，故不需要注出每一个零件的全部尺寸，只需标注出与装配、检验、安装、使用要求等方面有关的尺寸。装配图中的尺寸大致可分为以下几种：性能(或规格)尺寸、装配尺寸、安装尺寸、总体尺寸和其他重要尺寸，这五类尺寸需根据装配体的构造情况进行标注，并不是所有装配体都具备这五类尺寸。

4.合理选择技术要求

零部件测绘中，由于学生缺乏生产实践经验和机械加工工艺方面的有关知识，对合理制定技术要求往往感到非常困难，这就要求教师在部件测绘中引导学生对互相关联的零件进行观察、分析，在真实、正确的表象中获得常见机械结构的感性认识。比如有配合关系的零件，为了具有互换性，就需要给出恰当的尺寸公差和表面粗糙度要求。有的零件要求既耐磨又耐冲击，往往还要进行热处理。要恰当选择零件材料，还需熟悉常用金属材料的性能等，因此教师应从以下方面引导学生正确标注技术要求：

(1)材料的选择。

零件材料的选择，可根据实物并结合有关标准、手册的分析来确定。常用的金属材料有碳钢、铸铁、铜、铅、铝及其合金。参考同类型零件的材料，用类比法确定。

(2)表面粗糙度的选择。

零件表面粗糙度等级可根据各个表面的工作要求及精度等级来确定，可以参考同类零件的粗糙度要求或使用粗糙度样板进行比较确定，一般接触表面、有相对运动表面、受周期载荷的表面、耐腐蚀或要求密封的表面，表面粗糙度要求较高。

(3)形状和位置公差的选择。

形状和位置误差将会影响机器或仪器的工作精度、连接强度、运动平稳性、密封性和使用寿命等，特别是对经常在高温、高压、高速及重载条件下工作的零件影响更大。例如，孔与轴的配合中，由于存在形状误差，对于间隙配合，会使间隙分布不均匀，加快局部磨损，从而降低零件的寿命;对于过盈配合，则使过盈量各处不一致。无特殊要求时一般不标注形状和位置公差。

(4)尺寸公差与配合的选择。

尺寸公差与配合的选择是在基本尺寸已经确定的情况下进行的尺寸精度设计，是对基准制、公差等级和配合种类进行的合理选择，它选择的原则是：在满足使用要求的前提下，获得最佳的技术经济效益。我们在测绘中通常采用类比法，参考相类似的部件的公差配合，通过分析比较来确定，合理选择公差配合，可以促进互换性生产，有利于提高产品质量，降低生产成本。

5.培养学生查阅资料和手册的能力

学生是未来的工程技术人员，应该培养他们查阅资料和技术手册的能力，学生在测绘中，遇上问题不要先问，而是先查，查阅标准、查阅教材、查阅手册。例如齿轮油泵，该部件中有螺栓连接、销连接，有齿轮传动，这些结构都需要学生动手去查阅有关手册，确定相关参数，保证零件尺寸和结构的正确性，这种训练为学生今后走上工作岗位，能独立完成工作打下基础。

6.转变师生角色，以学生为中心

制图测绘是在全面地学完了《机械制图》的基本理论之后开设的实践环节，是为了培养学生对机械制图课程的综合应用能力及动手能力，因此在整个教学实训过程中，要始终坚持学生处于主体的地位，教师只起到指导点拨的作用，切忌教师从布置到画图均面面俱到，使学生失去了主动性。

测绘中，教师应尽可能多地让学生多动手、多思考，多摸索，鼓励学生发现问题，并自己去解决问题，而教师则适当引导。例如如何拆卸部件并画装配体示意图、如何测量尺寸、如何确定零件的表达方案、如何查阅技术资料、如何较好地画出零件、装配体草图等，这些内容都由学生自己组织讨论、分析、研究，查阅资料，自己动手完成，而教师更多地起到辅导、引导、参谋、发现错误、提出修改意见的作用。这样可以很好地培养学生的实际动手能力、综合分析能力以及团队的协作精神。

7.改革测绘实训考核办法，提高测绘质量

测绘实训考核的目的是检验学生对已学知识与技能的掌握情况，也是对教师教学效果的一种评估。教师应改变那种仅仅根据装配图和零件图的图面质量来考核评价学生的做法，应采用过程考核和作品考核相结合的方式，制订比较科学合理的测绘考核体系，这对提高学生的实训效果十分重要。作者认为可以从以下几方面对学生进行考核：

(1)过程考核。教师在指导测绘过程中，对学生的学习态度、测绘进度、出勤情况应作详细记载，然后按比例给出成绩。

(2)提问考核。在每一个项目的教学过程中，通过与学生的探讨和提问考察其对理论知识的掌握、理解和应用等方面的能力，并做好记录;对学生的零件草图，采用一对一的批阅方式，通过提问可以考核学生独立完成图纸的情况和查找资料的能力，同时还可以帮助学生进行知识的查漏补缺，有效地抑制抄袭现象，调动学生的学习积极性。

(3)作品考核。主要是对学生上交的装配图和零件工作图进行考核，教师应列出科学合理的评分标准，对每个学生的作品给出公正的评价，对学生的劳动成果给予充分的肯定。

(4)答辩考核。测绘结束后，由专业教师组成答辩小组，对学生进行答辩及综合成绩考核，要求学生对整个测绘过程作一个描述，谈一谈自己的学习体会，再回答一些专业方面的问答，老师根据答辩情况给予一定的成绩。

对学生作全方位考核，评定出综合成绩，可以使制图测绘真正收到实效。

8.补充一些测绘实训内容

对成绩好、画图快的学生，可以让他们用CAD画零件工作图，这样可以保持他们对学习的浓厚兴趣，也使测绘实习的内容更加全面。

通过改革传统做法，优化测绘教学，为学生营造了良好的理论联系实际的环境，不仅提高了学生的绘图能力、读图能力、测绘能力和资料查阅能力，而且培养了学生团结协作、踏实工作、善于分析与一丝不苟的工作作风，为今后的专业课学习和走向生产一线工作打下了良好的基础。

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机械制图教学是一门重要的基础学科,教师在传授该门课程知识的同时,必须通过日常点滴的教学工作,培养学生丰富的空间想象力,能够让学生对制图产生兴趣,并且能建立一定的自学能力。下文是我为大家搜集整理的关于机械制图论文的内容，欢迎大家阅读参考!

浅议职业高中“机械制图”教学

机械制图是职业学校一门重要的技术基础课，是工程界通用的技术语言。它的知识性十分灵活，贯穿整个专业教学的各个环节。学习好机械制图对学生提高空间思维能力及空间构思能力都有很大的作用，所以教师必须有丰富的理论知识和技能，充分调动学生的积极性和能动性，将理论和实践有机结合，解决制图中碰到的各类问题。

一、培养学生的兴趣

兴趣是最好的老师。所以开学的第一节课至关重要。现在很多教科书的开篇都是绪论，介绍这本书的任务、目的等，学生一听，兴趣就会失去一半。从初中升到高中，不变的语数外使不少学生失去兴趣，所以学生一看到机械制图的书名，无形中就会对它产生兴趣。但如果一味采用常规教育，势必会打击学生的积极性。换种方式导入，比如例举一些生活当中的简单电器，如电视机、电脑等学生感兴趣的东西，慢慢切入，共同探讨，不断吸引学生的注意力，那你的第一节课就是成功的，第二节课学生还是会有兴趣听。当你完成一个内容时，布置一些灵活的题目，例如寻找生活中的简单机械，并说出基本形状，等到下节课共同讨论，可激发学生的兴趣，培养他们的观察能力，为学好后续内容打下基础。良好的开端是成功的一半，上课时要让学生以探索的精神去学习，建立师生平等的关系，树立学习的自信心，不断鼓励学生去钻研、去发现。

二、注重上课的技巧和气氛

语言是教师传授知识的主要工具。课堂教学最忌讳死搬硬套、照本宣读，否则前十分钟学生还能集中注意力，但余下的时间大部分学生就不能保证了。机械制图却是例外，因为里面的很多知识点都不联系在一起，所以有时候你上课的顺序可以调换一下，这样可以灵活运用各类知识点，学生学起来也特别有劲。比如讲到平面时可以和生活中的很多实例结合起来，将平面比作黑板，比作坐在前方同学的背，比作桌面，等等。讲线时，可以把树干比作线，把粉笔比作线，等等。也可让学生自己举例，尽量用通俗易懂的语言教授知识。上课的气氛也是不可小觑的，积极地调动气氛可是教师能力的体现。把知识点和学生感兴趣的话题联系起来，让学生参与其中，自然而然学生就会主动学习。语言抑扬顿挫也是调节气氛的重要手段，比如讲斜度和锥度时，其标注符号方向就要特别强调，以凸显重要性。所以教师上课时就要善于寓教于乐，将知识性和趣味性融为一体，以使教学充满吸引力、感染力，使学生听起来津津有味，唤起学生的求知欲，激发其兴趣。同时对于考点也要反复强调，以保证考试的准确性。所以教师要作一个语言的驾驭者，用生动形象的语言活跃气氛，牢牢吸引学生的注意力，深入浅出，逐层递进，把抽象的理论具体化，把深奥的道理通俗化。

三、提高学生的学习效率

学生在学习制图时很多时候都是虎头蛇尾，因此当题型进行变化时，不少学生就会失去积极性，碰到题型复杂时就会选择放弃。所以教师在上课时一定要进行针对性讲解，选择比较典型的题目，让学生熟练掌握。上课题量不在多，而在精，哪怕一节讲一题，效果好了，学生的效率就高了，这样循序渐进，不断练习，学生的空间思维能力就会不断提高。其方法有很多，比如在讲授“补视图、补缺线”疑难点时可以借助于橡皮，让学生用形体分析法进行分析，结合自己的空间思维能力，逐步把视图或缺线补齐，这种方法比较常规，但直观性较强。还有就是采用分组讨论法，当遇到难解的题目时教师可以把学生分成若干组，让学生集体讨论分析形体，从而得出正确的形体，这种方法能提高学生的能动性，产生良好的竞争心理，能很好地调动学生的思考能力。再有就是学习评价，学生对此类题目有哪些不易掌握的地方，自己作出评价，可以调动学习的热情。老师也可对学生以鼓励的形式作出评价，以树立学生的信心，增强学习的动力。教学方式多种多样，但要针对学生的基础，不断变化方式，不让学生产生视觉和听觉疲劳，这样听课的效率就会不断上升，题目的准确率也会不断上升。

四、运用现代化教学手段

以前上课运用模型、挂图，这些都不能直观地表达机件的立体性，学生掌握起来也可能比较模糊，采用多媒体教学或CAD教学等方法更能从感官上激发学生的积极性，从而培养学生的空间思维能力和构思能力。教师可以制作教科书上的模型，也可教学生使用绘图工具或软件，这样不但能提高上课效率，而且能使学生学到相关联的知识，尤其是碰到剖视图类型时，借助于Flash可以直观地呈现在面前，比如剖视的方法步骤和标注方式，碰到难理解的图形时可以反复播放解剖，以理解其方法。采用现代化教学可以节省教师画图时间，提高教学质量和效益。

五、问题反馈及时解决

学生在做补图补线时经常会出现多线或少线的情况，经过一个阶段的练习，把容易出现错误的题型集中讲解，这样学生问题能及时得到解决。如果问题越积越多，学生的积极性就会消退，最终导致失去兴趣。所以教师在课后要经常检查学生的作业情况，不断对自己的教学进行修改和补充，同时也要培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力，把空间思维能力发挥至极致。对于经常犯错误的学生要激励其信心，不断肯定其进步，教师切勿表现出急躁和气馁，正面感染学生，才会事半功倍。

学习机械制图对学生和老师都有一定的要求，学生兴趣的建立和积极性的调动在很大程度上和老师有关，所以老师应掌握多种教学模式，不断丰富和发展自己的技能，并根据不同的教学目标和内容选择恰当的教学模式，充分备课，认真钻研，上好每一节课，充分体现课堂的魅力。学生在老师的引导下，才能拥有学习的自主性。兴趣是内因，教师的鼓励是外在动力，两者要相互配合，同时采用先进的上课技术，这样就能不断提高学生的制图水平。

参考文献：

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机械论文参考文献

在学习和工作中，大家都有写论文的经历，对论文很是熟悉吧，通过论文写作可以提高我们综合运用所学知识的能力。怎么写论文才能避免踩雷呢？以下是我收集整理的机械论文参考文献，仅供参考，大家一起来看看吧。

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机械制图实训论文参考文献

机械制图毕业论文

机械制图是个复杂的过程，下面是机械制图毕业论文，希望可以帮助到你！

机械创新设计是一个极其重要而又困难的实践性较强的研究课题。目前创新设计方法研究虽然已取得一些成果，但创新学还处于发展初期，各种不同理论及工具不断涌现，远没有形成普遍可以接受的统一的理论体系。

本文认为，要进行机械创新设计要有两个必要条件：一是充分获取适用的知识；二是要使用符合创新设计思维并能激发创新思维的设计系统。设计过程充满了矛盾，所获取的知识应有助于矛盾的迅速解决，这就要求知识获取工具紧密集成到设计过程中，因此要统一研究知识获取工具与设计系统。另外，人类的创新设计思维模式是在长期的成功设计经验中总结形成的，因此设计系统必需符合创新设计思维规律。创新设计思维规律应作为算机辅助创新设计系统的理论基础。

基于上述考虑，本文从创新设计思维的研究出发，融合知识获取方法，研究创新设计理论，进而开发机械产品创新设计系统。

1 机械创新设计思维规律

我们常把思维的过程称为“思路”，是因为可用路径问题来说明人类思维过程。本文提出两个机械创新设计思维原则：

一是最短路径原则。设计者得到产品的功能要求后，往往首先检索出最佳设计实例，这样可以最迅速接近目标，然后运用价值工程方法，找出价值较低的极少数组件作为研究对象，再分析所得对象存在的矛盾，尝试作最小变动以解决矛盾，如矛盾没有解决则拟作更大变动或扩大研究对象范围，最后得出最优结果。通过这样途径所消耗的能量最少，体现了最短路径原则。

二是相似性联想。汤川秀树的定同理论认为，联想能力就是找出事物彼此相似性的创造力，相似性是指事物间的内在联系。

要用计算机系统来辅助设计师从自然界中发现形态各异的事物的相似性是很困难的，因此本文只研究从机械产品实例中挖掘相似性，以促进机械创新设计。

机械设计过程是从功能要求到作用原理，再到物理结构的映射过程[1]。在CBR系统中，功能要求、作用原理与物理结构可作为实例索引，因此可统称它们为索引项目。同一索引的不同类索引项目之间的联想可称为纵向联想，而不同索引的同类索引的联想可称为横向联想。

判断联想是否合理的依据是相似性，相似性由已有产品实例确定。比如，“超声波研磨机产品实例”使“超声波振动”作用原理与“研磨”功能要求纵向地产生了内在联系；又如，多种产品实例可满足同一功能要求，那么它们用于实现该功能的作用原理及物理结构具有相似性。

功能要求是联想的起点，经验丰富的设计师通常记忆有大量的设计实例，因而掌

握纵向及横向相似性，所以能迅速地进行横向及纵向的联想，能触类旁通，得出具有相似作用原理及物理结构的实例（简称相似实例）并进行组合优化，最后得到最优解。

这两项原则已被多种设计方法不自觉地采用了，基于实例推理不但能迅速接近最优解，体现最短路径原则；物场分析法（简称TRIZ）分析了上百万设计实例，确定功能要求与作用原理及物理载体的内在联系，以及不同作用原理或物理载体的可替代关系，使设计师可根据功能要求找到适当的作用原理及物理载体，体现相似性联想原则。

2 计算机辅助创新设计系统

两项创新设计思维原则充分体现在计算机辅助创新设计系统的设计中，系统还利用了多种创新设计方法及人工智能技术。计算机辅助创新设计系统的流程如图1所示，它包含如下关键技术：

实例检索

利用基于实例推理（CBR）技术时首先要深入研究它的优缺点。CBR是一种以实例为知识载体的知识供应方法。当前它仍有如下不足：首先，系统为了达到实用通常建立庞大的实例库，这导致管理困难，系统运行效率低；其次，通过检索得到的只是一个或很少实例，而其它不符合检索要求但含有适用知识的实例没有利用，支持创新的力度不够；最后，实例调整严重依赖领域知识，难度大，所以很多CBR系统简化为实例检索系统[2]。导致这三项缺点的深层原因是实例是独立的，不同实例所蕴含的知识难以组合利用。为了克服这个矛盾本文提出通过相似性联想找出相似实例，并利用遗传算法进行组合优化，实现实例知识的重用。

本系统的实例检索功能用商品化PDM系统IMAN中的产品结构与配置管理功能及搜索功能来实现，实例的可视化表示与管理依靠IMAN的产品结构树功能实现。

可视化的实例模型表达及矛盾分析

概念设计技术的发展方向为研究一种统一的设计方案表达方法[3]。文献[4]对日本学者吉川弘之提出的FBS图进行扩充，使用两个框架分别描述一个设计方案的功能层次与结构层次，并存储功能单元与结构单元的对应关系，使计算机理解产品的'结构及其功能。这种方法的缺点是结构与功能的关系不够直观，因此本系统在功能层次图与结构层次图的基础上增加功能关系图，以语义网络的方式描述结构及之间的作用关系，使结构与功能处于同一张图中，设计者可直观地理解产品原理，根据功能关系图并运用价值工程方法分析实例存在的矛盾。

实现创新的关键是正确分析产品中所存在的矛盾[5]。产品设计中的基本矛盾是产品功能成本比不能满足用户要求，它有两种表现形式，一是未能实现某些产品

功能质量目标；二是某些功能质量得到改善而某些功能质量却恶化。

矛盾分析结果用于指导新作用原理、新物理结构的联想，进而找出相似实例。

基于WEB的创新设计知识库

本系统的创新设计知识库包括作用原理库、物理结构库与实例库。当系统根据相似性搜索到新作用原理或物理结构后，相应的实例自动调出。

作用原理库与物理结构库的开发借鉴了TRIZ的成果，再针对机械领域补充整理出二百四十余种作用原理（其中包括五十余种基本措施）。在每种作用原理下分别存储多种物理结构，形成物理结构库。实例库主要针对几种常见的家电产品进行开发。

创新设计知识库是创新设计系统的核心部件，它是一种WEB文本知识库，文本经过笔者开发的机械知识XML标记处理，使知识库建立在国际标准XML文本之上，因此可实现知识资源的异地共享，并且在此知识库之上可建立基于WEB的机械产品计算机辅助创新设计系统，满足异地协同设计的需要。

相似性的量化方法及改进的遗传算法

每种产品的结构不同，需要不定相同的遗传算法编码。本系统为了提高运行效率，采用浮点数编码方式。

在传统的遗传算法中，初始群体是通过用随机的方法来产生的[6]，这具有一定的盲目性。因此本文提出利用实例的作用原理或物理结构的相似性作为筛选实例产生初始群体的依据。

实现该途径的关键在于相似性的量化也即相似度的计算方法。相似度实质是实例的关联知识，必须以一定的算法在实例集合中挖掘得到。纵向联想的相似度实质是功能目标与实现手段的关系程度，横向联想的相似度实质是实现手段的可替代关系程度。相似度越高意味着得到已有产品实例的更多支持。根据相似度来筛选初始群体就等于利用以前的设计经历，使初始群体的产生有合理的基础，因此能加快遗传算法的收敛。本文根据相似性联想原理提出如下纵向及横向联想的相似度计算方法。

设产品实例集合为C，功能元素集合为F，作用原理或物理结构元素集合为G。分别记为：C={Ci|i=1,2,?,n}; F={Fj|j=1,2,?,m}; G={Gk|k=1,2,?,q}。实例集合中的实例Ci以不同的隶属度uij及uik分别隶属于Fj及Gk。 设元素Gk到元素Fj的纵向联想相似度为rkj，则：

rkj =

又设G空间中有元素Gk和Gm。实例Cji分别以隶属度uik和uim隶属于元素Gk

和Gm，设从Gk到Gm的横向联想相似度为rkm，则：

rkm =

隶属度作为实例对象的一项属性来存储。系统根据以上算法从实例集合中挖掘相似度知识，辅助设计师从相似度较高的方向进行联想，并用于指导遗传算法初始群体的产生，从而促进设计创新。

3 结论

本文研究创新设计思维规律并用于指导机械产品创新设计系统的开发，系统的成功应用证明了关于创新设计思维规律论断的正确性以及多种新技术的可行性。系统可通过矛盾分析与联想，搜索到适用的作用原理、措施、物理结构及实例以解决矛盾，完成概念设计阶段的功能优化与原理优化，是实现机械广义优化设计方法的新成果。

机械制图是职业院校机械类专业非常重要的一门专业基础课,机械制图教学质量的好坏直接影响学生的职业生涯。下文是我为大家搜集整理的关于机械制图方面的论文的内容，欢迎大家阅读参考!

浅谈机械制图测绘教学改革与实践

摘 要：机械制图测绘在设备维修、改造、仿制产品、技术资料完善等方面具有重要的意义，是工程技术人员必须掌握的基本技能，高职院校应加强这方面的训练。零件测绘是学生全面综合运用所学知识解决实际问题的过程，对培养适应生产第一线的应用型、技能型人才具有重要意义，本文作者根据多年的测绘教学实践，分析了现有机械制图测绘教学存在的问题，提出了改进的建议，以期达到提高学生测绘实训的教学效果。

关键词：机械制图测绘;提高教学效果;能力培养

中国社会经济的飞速发展对职业能力要求逐步提高，对从业人员的专业能力、社会能力等要求的综合化程度也相应提高。高职院校承担了目前国内职业技能从业人员的培养，为了能适应社会需要，高职教育应以就业为导向，以服务为宗旨，培养实践技能强、能“直接上岗”的应用技能型人才。

机械制图测绘在设备维修、改造、仿制产品、技术资料完善等方面具有重要的意义，是工程技术人员必须掌握的基本技能。现在很多高职院校对学生进行技能抽查，而制图这门课主要就是抽查学生的制图测绘能力，因此，高职院校应加强这方面的训练。作者根据多年的测绘教学实践，谈谈如何切实做好《机械制图测绘》这门课程的教学工作。

一、目前测绘实训中存在的问题

1.制图测绘指导书过于简单

我们原来用的制图测绘指导书，主要包括：测绘目的和任务，测绘内容和要求，测绘进程安排，部件示意图，主要零部件的测绘方法和步骤，考核方式等，而对测绘工具使用、零件配合精度、表面粗糙度、形位公差、技术要求等内容没有加以说明，而这些内容分散在制图教材的各个章节，学生难以形成系统认识，以至于—些学生零件草图画好后，不知道怎样使用测量工具和标注尺寸，不懂怎么给产品制定技术要求。

2.忽略草图的重要性

零件草图是画零件图的依据，有时还要直接用于加工生产所急需的配件。所以，零件草图除由徒手画出和无须严格遵守比例关系以外，其他内容均和零件图完全相同。但一些学生在测绘中，总觉得用直尺圆规绘制的零件图、装配图才是重要的，而徒手绘制的零件草图不重要，就是一个草稿，因此在视图表达方案的选择、尺寸的标注、技术要求的注写等方面都表现出较大的随意性，影响了装配图和零件工作图的质量。

3.尺寸标注不完整、不合理

学生在测绘中，无论是在装配图上标注尺寸，还是在零件图上标注尺寸，都会出现漏标注或重复标注。另外尺寸基准选择不合理，重要尺寸不直接给出，相关联零件尺寸标注不一致等现象也时有发生。

4.技术要求标注不合理

学生在测绘中，由于欠缺制造及加工工艺方面的知识和实践经验，对合理制定技术要求往往会感到非常棘手，标注的表面粗糙度、尺寸公差、形位公差、热处理等往往不符合零件的功用和装配的要求，错误较多。

5.相关手册、资料查阅不到位

学生在零件测绘中，手工绘制好零件草图后，必须查阅手册和资料，选用合适的尺寸公差、形位公差、表面粗糙度和金属的材料等。而在测绘部件中的常用件和标准件时，应查阅有关国家标准，正确确定零件的有关尺寸及结构参数。但由于前面的制图课学时有限，学生平时练习不足，加上课本附录上标准及有关参数列举有限，学生没有得到充分的锻炼，查阅文献的能力不强，因此造成部分学生在网上下载相似的零件，不加思考，直接照搬，有的甚至直接抄袭，这对培养学生树立工程观念，强化工程素养极为不利，也达不到应有的教学效果。

6.师生角色转换不到位

在以往的测绘实习中，多数教师仍是测绘实践课程的主导者，现实中多以教师讲授、指导为主，学生的参与度低，整个测绘过程，气氛较为沉闷，学生抄袭现象严重，这对培养学生的实际动手能力和综合分析能力极为不利。

7.测绘成绩评定方法不合理

传统的评定成绩方法，主要是根据学生上交的零件草图、零件工作图、装配工作图的质量为主要评定依据，给出成绩。这种只求结果，不注重过程，不能全面反映学生的真实工程测绘能力，反馈不了测绘效果，也让抄袭者钻了空子，造成学生埋怨考核不公平的消极心理，调动不了学生的学习积极性。

二、提高机械制图测绘周教学效果的措施探讨

1.完善制图测绘指导书

为了培养学生独立分析问题和解决问题的能力，并且能保质、保量、按时完成部件测绘的任务。我们对制图测绘指导书进行了修改，在绘制零件草图中，增加了画零件草图的基本要求、注意事项、视图选择的一般原则、作图步骤、尺寸标注方法、材料的选用、尺寸公差的选用、表面粗糙度和形位公差的选择方法，此外还增加了常用量具介绍、测量零件的常用方法、相关表格、国标和常见错误等，这样更便于学生查阅和自行纠正错误，提高学习效率。

2.加强学生徒手绘制零件草图的能力

在生产实践中，讨论设计方案、技术交流、现场参观等受现场条件或时间限制的场合都需要徒手绘制草图。徒手绘图是工程技术人员进行构思、设计必备的一种基本技能。

徒手绘图能力对训练学生的图示观察思维能力，特别是对培养学生的动手能力有极大好处，因此，在测绘过程中应加强学生徒手绘图的训练，严把测绘质量关，把绘制零件草图的成绩纳入最后的考评成绩，引起学生的重视。

3.重视和加强尺寸标注的训练

尺寸标注是测绘教学的一个重要内容，同时也是一个难点，因此教师要利用测绘的机会，适时给学生讲解零部件尺寸标注的方法，重点要求学生掌握测绘中尺寸基准的选择，了解尺寸的圆整，公差的选用，学会查找相关资料与确定参数等。教师在这一环节中起主导作用，引导学生正确标注零件图和装配图上的尺寸。

零件图的尺寸标注，应做到正确、完整、清晰、合理，且能满足设计要求和工艺要求。标注尺寸时要求学生做到： ①从设计要求和工艺要求出发，选择恰当的尺寸基准，不要注成封闭尺寸链。②尺寸应尽量注在视图外边、两视图之间。③部件中两零件有联系的部分，尺寸基准应统一。④对于标准结构，如螺纹、退刀槽、齿轮，应把测量结果与标准核对，采用标准值。⑤重要尺寸，如配合尺寸、定位尺寸、保证工作精度和性能的尺寸等，应直接标注出来。⑥尺寸标注要考虑便于加工和测量。 装配图的尺寸标注和零件图不同，它不是用来直接进行零件加工，故不需要注出每一个零件的全部尺寸，只需标注出与装配、检验、安装、使用要求等方面有关的尺寸。装配图中的尺寸大致可分为以下几种：性能(或规格)尺寸、装配尺寸、安装尺寸、总体尺寸和其他重要尺寸，这五类尺寸需根据装配体的构造情况进行标注，并不是所有装配体都具备这五类尺寸。

4.合理选择技术要求

零部件测绘中，由于学生缺乏生产实践经验和机械加工工艺方面的有关知识，对合理制定技术要求往往感到非常困难，这就要求教师在部件测绘中引导学生对互相关联的零件进行观察、分析，在真实、正确的表象中获得常见机械结构的感性认识。比如有配合关系的零件，为了具有互换性，就需要给出恰当的尺寸公差和表面粗糙度要求。有的零件要求既耐磨又耐冲击，往往还要进行热处理。要恰当选择零件材料，还需熟悉常用金属材料的性能等，因此教师应从以下方面引导学生正确标注技术要求：

(1)材料的选择。

零件材料的选择，可根据实物并结合有关标准、手册的分析来确定。常用的金属材料有碳钢、铸铁、铜、铅、铝及其合金。参考同类型零件的材料，用类比法确定。

(2)表面粗糙度的选择。

零件表面粗糙度等级可根据各个表面的工作要求及精度等级来确定，可以参考同类零件的粗糙度要求或使用粗糙度样板进行比较确定，一般接触表面、有相对运动表面、受周期载荷的表面、耐腐蚀或要求密封的表面，表面粗糙度要求较高。

(3)形状和位置公差的选择。

形状和位置误差将会影响机器或仪器的工作精度、连接强度、运动平稳性、密封性和使用寿命等，特别是对经常在高温、高压、高速及重载条件下工作的零件影响更大。例如，孔与轴的配合中，由于存在形状误差，对于间隙配合，会使间隙分布不均匀，加快局部磨损，从而降低零件的寿命;对于过盈配合，则使过盈量各处不一致。无特殊要求时一般不标注形状和位置公差。

(4)尺寸公差与配合的选择。

尺寸公差与配合的选择是在基本尺寸已经确定的情况下进行的尺寸精度设计，是对基准制、公差等级和配合种类进行的合理选择，它选择的原则是：在满足使用要求的前提下，获得最佳的技术经济效益。我们在测绘中通常采用类比法，参考相类似的部件的公差配合，通过分析比较来确定，合理选择公差配合，可以促进互换性生产，有利于提高产品质量，降低生产成本。

5.培养学生查阅资料和手册的能力

学生是未来的工程技术人员，应该培养他们查阅资料和技术手册的能力，学生在测绘中，遇上问题不要先问，而是先查，查阅标准、查阅教材、查阅手册。例如齿轮油泵，该部件中有螺栓连接、销连接，有齿轮传动，这些结构都需要学生动手去查阅有关手册，确定相关参数，保证零件尺寸和结构的正确性，这种训练为学生今后走上工作岗位，能独立完成工作打下基础。

6.转变师生角色，以学生为中心

制图测绘是在全面地学完了《机械制图》的基本理论之后开设的实践环节，是为了培养学生对机械制图课程的综合应用能力及动手能力，因此在整个教学实训过程中，要始终坚持学生处于主体的地位，教师只起到指导点拨的作用，切忌教师从布置到画图均面面俱到，使学生失去了主动性。

测绘中，教师应尽可能多地让学生多动手、多思考，多摸索，鼓励学生发现问题，并自己去解决问题，而教师则适当引导。例如如何拆卸部件并画装配体示意图、如何测量尺寸、如何确定零件的表达方案、如何查阅技术资料、如何较好地画出零件、装配体草图等，这些内容都由学生自己组织讨论、分析、研究，查阅资料，自己动手完成，而教师更多地起到辅导、引导、参谋、发现错误、提出修改意见的作用。这样可以很好地培养学生的实际动手能力、综合分析能力以及团队的协作精神。

7.改革测绘实训考核办法，提高测绘质量

测绘实训考核的目的是检验学生对已学知识与技能的掌握情况，也是对教师教学效果的一种评估。教师应改变那种仅仅根据装配图和零件图的图面质量来考核评价学生的做法，应采用过程考核和作品考核相结合的方式，制订比较科学合理的测绘考核体系，这对提高学生的实训效果十分重要。作者认为可以从以下几方面对学生进行考核：

(1)过程考核。教师在指导测绘过程中，对学生的学习态度、测绘进度、出勤情况应作详细记载，然后按比例给出成绩。

(2)提问考核。在每一个项目的教学过程中，通过与学生的探讨和提问考察其对理论知识的掌握、理解和应用等方面的能力，并做好记录;对学生的零件草图，采用一对一的批阅方式，通过提问可以考核学生独立完成图纸的情况和查找资料的能力，同时还可以帮助学生进行知识的查漏补缺，有效地抑制抄袭现象，调动学生的学习积极性。

(3)作品考核。主要是对学生上交的装配图和零件工作图进行考核，教师应列出科学合理的评分标准，对每个学生的作品给出公正的评价，对学生的劳动成果给予充分的肯定。

(4)答辩考核。测绘结束后，由专业教师组成答辩小组，对学生进行答辩及综合成绩考核，要求学生对整个测绘过程作一个描述，谈一谈自己的学习体会，再回答一些专业方面的问答，老师根据答辩情况给予一定的成绩。

对学生作全方位考核，评定出综合成绩，可以使制图测绘真正收到实效。

8.补充一些测绘实训内容

对成绩好、画图快的学生，可以让他们用CAD画零件工作图，这样可以保持他们对学习的浓厚兴趣，也使测绘实习的内容更加全面。

通过改革传统做法，优化测绘教学，为学生营造了良好的理论联系实际的环境，不仅提高了学生的绘图能力、读图能力、测绘能力和资料查阅能力，而且培养了学生团结协作、踏实工作、善于分析与一丝不苟的工作作风，为今后的专业课学习和走向生产一线工作打下了良好的基础。

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机械制图毕业论文

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机械创新设计是一个极其重要而又困难的实践性较强的研究课题。目前创新设计方法研究虽然已取得一些成果，但创新学还处于发展初期，各种不同理论及工具不断涌现，远没有形成普遍可以接受的统一的理论体系。

本文认为，要进行机械创新设计要有两个必要条件：一是充分获取适用的知识；二是要使用符合创新设计思维并能激发创新思维的设计系统。设计过程充满了矛盾，所获取的知识应有助于矛盾的迅速解决，这就要求知识获取工具紧密集成到设计过程中，因此要统一研究知识获取工具与设计系统。另外，人类的创新设计思维模式是在长期的成功设计经验中总结形成的，因此设计系统必需符合创新设计思维规律。创新设计思维规律应作为算机辅助创新设计系统的理论基础。

基于上述考虑，本文从创新设计思维的研究出发，融合知识获取方法，研究创新设计理论，进而开发机械产品创新设计系统。

1 机械创新设计思维规律

我们常把思维的过程称为“思路”，是因为可用路径问题来说明人类思维过程。本文提出两个机械创新设计思维原则：

一是最短路径原则。设计者得到产品的功能要求后，往往首先检索出最佳设计实例，这样可以最迅速接近目标，然后运用价值工程方法，找出价值较低的极少数组件作为研究对象，再分析所得对象存在的矛盾，尝试作最小变动以解决矛盾，如矛盾没有解决则拟作更大变动或扩大研究对象范围，最后得出最优结果。通过这样途径所消耗的能量最少，体现了最短路径原则。

二是相似性联想。汤川秀树的定同理论认为，联想能力就是找出事物彼此相似性的创造力，相似性是指事物间的内在联系。

要用计算机系统来辅助设计师从自然界中发现形态各异的事物的相似性是很困难的，因此本文只研究从机械产品实例中挖掘相似性，以促进机械创新设计。

机械设计过程是从功能要求到作用原理，再到物理结构的映射过程[1]。在CBR系统中，功能要求、作用原理与物理结构可作为实例索引，因此可统称它们为索引项目。同一索引的不同类索引项目之间的联想可称为纵向联想，而不同索引的同类索引的联想可称为横向联想。

判断联想是否合理的依据是相似性，相似性由已有产品实例确定。比如，“超声波研磨机产品实例”使“超声波振动”作用原理与“研磨”功能要求纵向地产生了内在联系；又如，多种产品实例可满足同一功能要求，那么它们用于实现该功能的作用原理及物理结构具有相似性。

功能要求是联想的起点，经验丰富的设计师通常记忆有大量的设计实例，因而掌

握纵向及横向相似性，所以能迅速地进行横向及纵向的联想，能触类旁通，得出具有相似作用原理及物理结构的实例（简称相似实例）并进行组合优化，最后得到最优解。

这两项原则已被多种设计方法不自觉地采用了，基于实例推理不但能迅速接近最优解，体现最短路径原则；物场分析法（简称TRIZ）分析了上百万设计实例，确定功能要求与作用原理及物理载体的内在联系，以及不同作用原理或物理载体的可替代关系，使设计师可根据功能要求找到适当的作用原理及物理载体，体现相似性联想原则。

2 计算机辅助创新设计系统

两项创新设计思维原则充分体现在计算机辅助创新设计系统的设计中，系统还利用了多种创新设计方法及人工智能技术。计算机辅助创新设计系统的流程如图1所示，它包含如下关键技术：

实例检索

利用基于实例推理（CBR）技术时首先要深入研究它的优缺点。CBR是一种以实例为知识载体的知识供应方法。当前它仍有如下不足：首先，系统为了达到实用通常建立庞大的实例库，这导致管理困难，系统运行效率低；其次，通过检索得到的只是一个或很少实例，而其它不符合检索要求但含有适用知识的实例没有利用，支持创新的力度不够；最后，实例调整严重依赖领域知识，难度大，所以很多CBR系统简化为实例检索系统[2]。导致这三项缺点的深层原因是实例是独立的，不同实例所蕴含的知识难以组合利用。为了克服这个矛盾本文提出通过相似性联想找出相似实例，并利用遗传算法进行组合优化，实现实例知识的重用。

本系统的实例检索功能用商品化PDM系统IMAN中的产品结构与配置管理功能及搜索功能来实现，实例的可视化表示与管理依靠IMAN的产品结构树功能实现。

可视化的实例模型表达及矛盾分析

概念设计技术的发展方向为研究一种统一的设计方案表达方法[3]。文献[4]对日本学者吉川弘之提出的FBS图进行扩充，使用两个框架分别描述一个设计方案的功能层次与结构层次，并存储功能单元与结构单元的对应关系，使计算机理解产品的'结构及其功能。这种方法的缺点是结构与功能的关系不够直观，因此本系统在功能层次图与结构层次图的基础上增加功能关系图，以语义网络的方式描述结构及之间的作用关系，使结构与功能处于同一张图中，设计者可直观地理解产品原理，根据功能关系图并运用价值工程方法分析实例存在的矛盾。

实现创新的关键是正确分析产品中所存在的矛盾[5]。产品设计中的基本矛盾是产品功能成本比不能满足用户要求，它有两种表现形式，一是未能实现某些产品

功能质量目标；二是某些功能质量得到改善而某些功能质量却恶化。

矛盾分析结果用于指导新作用原理、新物理结构的联想，进而找出相似实例。

基于WEB的创新设计知识库

本系统的创新设计知识库包括作用原理库、物理结构库与实例库。当系统根据相似性搜索到新作用原理或物理结构后，相应的实例自动调出。

作用原理库与物理结构库的开发借鉴了TRIZ的成果，再针对机械领域补充整理出二百四十余种作用原理（其中包括五十余种基本措施）。在每种作用原理下分别存储多种物理结构，形成物理结构库。实例库主要针对几种常见的家电产品进行开发。

创新设计知识库是创新设计系统的核心部件，它是一种WEB文本知识库，文本经过笔者开发的机械知识XML标记处理，使知识库建立在国际标准XML文本之上，因此可实现知识资源的异地共享，并且在此知识库之上可建立基于WEB的机械产品计算机辅助创新设计系统，满足异地协同设计的需要。

相似性的量化方法及改进的遗传算法

每种产品的结构不同，需要不定相同的遗传算法编码。本系统为了提高运行效率，采用浮点数编码方式。

在传统的遗传算法中，初始群体是通过用随机的方法来产生的[6]，这具有一定的盲目性。因此本文提出利用实例的作用原理或物理结构的相似性作为筛选实例产生初始群体的依据。

实现该途径的关键在于相似性的量化也即相似度的计算方法。相似度实质是实例的关联知识，必须以一定的算法在实例集合中挖掘得到。纵向联想的相似度实质是功能目标与实现手段的关系程度，横向联想的相似度实质是实现手段的可替代关系程度。相似度越高意味着得到已有产品实例的更多支持。根据相似度来筛选初始群体就等于利用以前的设计经历，使初始群体的产生有合理的基础，因此能加快遗传算法的收敛。本文根据相似性联想原理提出如下纵向及横向联想的相似度计算方法。

设产品实例集合为C，功能元素集合为F，作用原理或物理结构元素集合为G。分别记为：C={Ci|i=1,2,?,n}; F={Fj|j=1,2,?,m}; G={Gk|k=1,2,?,q}。实例集合中的实例Ci以不同的隶属度uij及uik分别隶属于Fj及Gk。 设元素Gk到元素Fj的纵向联想相似度为rkj，则：

rkj =

又设G空间中有元素Gk和Gm。实例Cji分别以隶属度uik和uim隶属于元素Gk

和Gm，设从Gk到Gm的横向联想相似度为rkm，则：

rkm =

隶属度作为实例对象的一项属性来存储。系统根据以上算法从实例集合中挖掘相似度知识，辅助设计师从相似度较高的方向进行联想，并用于指导遗传算法初始群体的产生，从而促进设计创新。

3 结论

本文研究创新设计思维规律并用于指导机械产品创新设计系统的开发，系统的成功应用证明了关于创新设计思维规律论断的正确性以及多种新技术的可行性。系统可通过矛盾分析与联想，搜索到适用的作用原理、措施、物理结构及实例以解决矛盾，完成概念设计阶段的功能优化与原理优化，是实现机械广义优化设计方法的新成果。

机械论文参考文献

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仿生机械学论文参考文献

2008年8月Angewandte Chemie杂志报道了澳大利亚莫纳什大学的利昂·斯皮西亚、罗宾·布里姆布来可比和安妮特·可罗，澳大利亚联邦科学与工业研究组织（CSIRO）的格哈德·斯伟格斯和美国普林斯顿大学的查尔斯·迪斯莫克斯共同开发了由一层涂层和维持植物光合作用的基本化学物质——锰组成的系统。该系统可模拟植物的光合作用，为利用阳光将水分解成氢和氧开辟了一条新途径。此项技术突破有望革新制氢工艺，从而利用太阳光大规模生产清洁的绿色能源——氢气。光合作用是植物、藻类和某些细菌利用叶绿素，在可见光的照射下，将二氧化碳和水转化为有机物，并释放出氧气的生化过程。对于生物界的几乎所有生物来说，这个过程是赖以生存的关键，而在面临能源和环境瓶颈的今天，这一过程中的能量转换也为人类提供了极其重要的启示。由于自然光谱的吸收率等原因，光合作用在多数植物中效率非常低，通常均低于。在人工设计的系统中，研发人员借鉴其光反应与电子传递的机制，并提高通量转化的效率，使其适于太阳能的转化利用。事实上，在上述模拟光合作用的研究取得突破前，微生物制氢的已经成为了研究热点。自然界已发现有类似甲烷菌的制氢菌，但其菌种繁育不如甲烷菌那样简单。若能建立合适的菌种群落，制造氢气也会像制造沼气一样得到大规模应用。模拟光合作用制氢或者微生物制氢过程正是仿生学“向自然学习”的思想典型。20世纪40年代以来，工程技术领域中出现了调节理论，人们开始在一般意义上把生物与机器进行类比，认识到二者包含自动调节系统。此后，科学研究和生产实践完全证实了生物和机器在许多问题上的共同之处。而控制论则把生物科学和工程技术从理论上联系起来，成为在原理上沟通生物系统与技术系统的桥梁，奠定了生物与机器在控制与通信方面进行类比的科学理论基础。之后，斯蒂尔提出了仿生学的研究理念。自上个世纪末以来，人们认识到大约35亿年的生命演化与协同进化过程优化了生物体宏观与微观结构，形态与功能具有无可比拟的优越性，仿生学也因此显示出巨大的生命力。从研究模式上看，仿生学作为模仿生物建造技术装置的科学，是一门新兴的边缘科学，研究生物体的结构、功能和工作原理，并将这些原理移植于工程技术之中，发明性能优越的仪器、装置和设备，创造新技术。模拟光合作用制氢过程的例子很好地诠释了这一点。在植物的光合作用中，锰参与几种酶系统。由于锰可以在正二价和正四价两种化合价之间转换，所以主要在氧化还原和电子转移中发挥作用。这一思想为斯皮西亚等人的研究提供了启发。他们在确定锰簇是植物利用水、二氧化碳和阳光制造碳水化合物和氧气的中心枢纽后，开发出这种人造锰簇，并利用这些分子的能力将水分解成氢和氧。研究者将一层质子导体――Nafion薄膜覆盖在一个电极上，形成一层仅几微米厚的聚合体膜，这层聚合体膜充当锰簇的载体。锰在正常情况下不溶解于水，但可以和Nafion薄膜小孔中的催化剂结合，形成不易分解的稳定结构，当水到达此催化剂时，在阳光的照射下便发生氧化反应。在能源和环境领域，这一技术显示了仿生技术的巨大应用潜力和价值。初步测试表明，此催化剂连续使用3天之后还有活性，由此分解出来的氢气和氧气可以在燃料电池中结合成水，产生电力供住宅和电动车全天24小时使用，且不排放碳而是排放水。虽然此系统的效率还有待提高，但研究者可以不断地从自然界中学习，使之更为高效，从而使氢这一能效高且没有碳排放的绿色清洁能源为未来社会所用。生物体的电子传递过程在能源仿生技术上的另一重点研究领域是生物发光。生物发光和光合作用都是“电子传递”现象，而从某个角度上看，生物发光可以看作是光合作用的逆反应。光合作用是绿色植物吸取环境中的二氧化碳和水分，在叶绿体中，利用太阳光能合成碳水化合物，同时放出氧气。光能从水分子上释放电子，并把电子加到二氧化碳上，产生碳水化合物，这是一个还原过程。光合作用把光能转变成化学能，而生物发光是电子从荧光素分子上脱下来和氧化合，形成水，产生光。生物发光是将化学能转变成光能。生物光作为冷光源，具有效能高、效率大、不发热、不产生其它辐射、不会燃烧、不产生磁场等特点，对于手术室、实验室、易燃物品库房、矿井以及水下作业等，都是一种安全可靠的理想照明光源。通过模仿发光生物把一种形式的能量转换成另一种形式的能量，制造冷光板使其不需要复杂的电路和电力，就能白天吸收太阳光，晚上再将光能释放。人们先是从发光生物中分离出纯荧光素，后来又分离出荧光酶。现在已能人工合成荧光素，这就使人类模仿生物发光，创造一种新的高效光源——冷光源成为可能。然而，人们对于萤火虫等发光机制的研究仍然有待深入。如果将光合作用和生物发光机制在仿生学框架下同时加以研究，就有可能在能量利用的电子传递现象中取得进展，从而实现能源利用更为巨大的进步。从仿生学的诞生、发展，到现在短短几十年的时间内，研究成果已经非常可观。仿生学的问世开辟了独特的技术发展道路，也就是向生物界索取蓝图的道路，它大大开阔了人们的眼界，显示了极强的生命力，在能源技术上的应用潜力也极其巨大，有助于破解人们所面临的能源瓶颈问题，同时解决石化能源等所带来的环境问题。

vvv学院毕业论文（设计）任务书毕业论文（设计）题目 仿生机械蜘蛛设计与仿真学生姓名 vvv 专业 机制 班级 0912 指导教师 vvv一、毕业论文（设计）的主要内容及要求设计一种步行仿生机械蜘蛛，要求：1、绘制仿生机械蜘蛛零部件三维图型和装配图；2、绘制仿生机械蜘蛛零部件工程图；3、对仿生机械蜘蛛进行运动仿真；4、设计仿生机械蜘蛛运动控制方案。二、毕业论文（设计）应收集的资料及主要参考文献[1]孙立宁,王鹏飞,黄博. 四足仿生机器人嵌入式多关节伺服控制器的研究[J]. 机 器人,2005,06:517-520.[2] 许宏岩 , 付宜利 , 王树国 , 刘建国 . 仿生机器人的研究 [J]. 机器 人,2004,03:283-288.[3]徐小云,颜国正,丁国清. 微型六足仿生机器人及其三角步态的研究[J]. 光学精 密工程,2002,04:392-396.[4]马光. 仿生机器人的研究进展[J]. 机器人,2001,05:463-466.[5]迟冬祥,颜国正. 仿生机器人的研究状况及其未来发展[J]. 机器 人,2001,05:476-480.[6]徐小云,颜国正,丁国清,刘华,付轩,吴岩. 六足移动式微型仿生机器人的研究[J]. 机器人,2002,05:427-431.[7]刘鹏,郑浩峻,关旭. 基于并联腿机构的四足仿生机器人开发[J]. 微计算机信 息,2007,.[8]漆向军,陈霖,刘明丹. 控制六足仿生机器人三角步态的研究[J]. 计算机仿

第24卷第2期2002年3月 文章编号:100220446(2002)0220107204 机器人ROBOT 水下仿生机器鱼的研究进展I——鱼类推进机理 梁建宏王田苗魏洪兴 (北京航空航天大学机器人研究所北京100083) Ξ 摘要:仿生机器鱼技术是近年来水下机器人领域研究的热点之一,它为研制高效、高机动性和低噪声的水下运载器提供了新的思路.本文以鱼的脊椎曲线为研究对象,提出了一种新的鱼类推进机理——波动推进,分析了波动推进过程中的运动阻力.通过鱼类游动观测实验和仿生机器鳗鱼的研制,. 关键词:仿生机器鱼;脊椎曲线;波动推进中图分类号:TP24文献标识码:B RESEARCHANDDERWATER ROBOFOFASMALL IROBOFISH LIANGJian2hongWANGTian2miaoWEIHong2xing (RoboticInstituteofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsBeijing,100083) Abstract:TheBionicRobofishTechnologyisoneofthehotspotsintheunderwaterroboticsresearchfieldinre2 .Itprovidesanewtrainofthinkingforpeopletodeveloptheunderwatervehicleswithhighefficiency,centyears highmaneuverability,—’. Keywords:robofish;vertepalcurve;undulatepropulsion 1引言(Introduction) 高效、高机动性水下运载器是目前水下运载器 设计领域的研究热点,它基于鱼在水中的游动特性及其身体结构分析.由于鱼类的推进模式不同于常规的螺旋桨推进,所以近年来关于鱼类推进机理的研究引起了越来越多研究者的兴趣.1970年Lighthill将空气动力学的二维机翼理论运用于尾鳍推进的研究,提出了用于分析鱼参科推进模式的“细长 [1,2]体理论”.1977年,和又提出了一种可用于大摆幅、月牙形尾鳍推进的“二维抗力理论”,该理论是1953年Hancock提出的“大摆幅抗力理论”与1971年Lighthill提出的“大摆幅细长体理论”的补充[3].考虑到鱼类游动的生物力学特 性和结构的动态特点,1984年Hess和Videler针对 与身体长度相比其侧向振幅很小的鱼类提出了“薄 [4] 体理论”;假定鱼沿纵向弯曲刚度为常量.1994年 [5] “波动平板理论”.1998Cheng和Blickhan提出了 年Cheng提出了“动态梁理论”.近年来,麻省理工学 院的Triantfyllou等人研究发现,在自行驱动的鱼类体后部有射流形成,这些喷射的涡流在产生推力方面起着非常重要的作用[6,7].根据“射流推进理论”,他们研制了“仿生金枪鱼”和“仿生梭鱼”. 鱼类行为学家的研究表明 ,大多数鱼类把身体当作推进器,身体左右摆动击水,利用其产生的反作用力使鱼体向前推进.金枪鱼、旗鱼、鲨鱼类游泳时身体摆动实际上只限于尾部;而鳗鲡、泥鳅、鳝鱼等, Ξ基金项目:中国科学院机器人学开放研究实验室基金资助项目(项目编号:RL200011);国防基础科研项目(项目编号:J1300C1004).收稿日期:2001-09-04 108机器人2002年3月 它们的尾鳍退化,其前进完全依赖身体的摆动.基于这种推进原理,我们提出了“波动推进理论”,试图从波动学的角度阐释鱼类的游动机理.我们把鱼体的脊椎抽象为几何曲线,称之为脊椎曲线,鱼体通过改变脊椎曲线直接控制身体周围的水流来产生推力.本文首先通过物理建模的方法得到了波动推进的速度算式,分析了波动推进过程中的运动阻力,然后基于泥鳅在水中的游动形态的观测实验,对其脊椎曲线进行了定量分析,最后根据“波动推进理论”,研制了一条仿生“机器鳗鱼”,得到了较好的效果. 波速V,以地为参考系,设躯体对地速度为VB,工作质对地速度为VW,由于鱼体在水中的阻力与速度呈递增关系,故在启动瞬间,鱼体受到的阻力可以忽略不计,因此应用动量守恒有 M 1 ×VW=M0×VB(2) 因为VB+VW=V 则 (MVB=M1V