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Abstract: This paper designed three kinds of structural scheme which applies to small vehicle information acquisition system, providing reliable basis for achieving effective control of the scene of the emergency and enhancing emergency response capabilities for emergencies.
關鍵詞: 信息采集車;結構方案設計
Key words: information acquisition vehicles;structural scheme design
中圖分類號:TH12;TH16 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2012)33-0023-02
0 引言
目前市場上對小型信息采集車的需求正處在上升期,但目前市場上的信息采集系統產品基本都是功能簡單的堆砌,車頂設備凌亂、線纜縱橫外露;車內設備擁擠、多個控制器操作不方便等問題。同時隨著國內汽車品種和數量不斷攀升,車輛技術也日益更新;急需探討一種適用各種車載平臺的結構設計方案,來滿足基層實際和實戰要求,為信息采集系統裝備現代化提供支撐,為維護社會和諧穩定發展發揮了重要作用。
1 小型信息采集車結構總體技術要求
信息采集車主要功能是:接到調度指令或緊急救援時,對救援現場進行實時音視頻采集,并將采集的信息實時上傳至省應急指揮中心,同時現場通過車載LED信息屏對現場救援人員相關誘導信息,指揮調度各救援部門進行現場施救,有效維持救援現場秩序。
其結構主體要求:車載設備采取加固和固定措施,并具備快速拆裝、整車美觀的特點。車載設安裝不破壞原車車體及設備結構,同時車輛改裝后需符合有關車輛的安全技術標準,確保車輛的車速、轉彎半徑、爬坡度、制動距離、越壕寬度、接近角、離去角、涉水深度等技術指標應與原載車的相應指標相同或接近。保證車輛行駛的安全性和穩定性。
1.1 A型結構總體方案設計
信息采集車的載車平臺采用東風本田CRV車型,整個車載系統裝備包含車外、車內兩部分方案設計。
1.1.1 車外結構設計 車外設備主要放置于車頂的設備平臺內,利用車載專用橫向行李架安裝于車頂:
①設備平臺最前側為整體、美觀的高亮度的LED警燈;
②設備平臺中間上部為車載遙控紅外一體攝像機和攝像機下側的車載專用全向拾音器;
③設備平臺中間內部為主題設備箱體,所有硬件設備安裝于箱體內部;
④設備平臺中間底部內側為設備平臺散熱的軸流風機,外側安裝車載警報器;
⑤設備平臺后部從上而下依次是:后部高亮度LED專用警燈和車載LED信息一體化屏;
⑥設備平臺后部的外側均布內置設備的吸盤類通信天線。
1.1.2 車內結構設計
①主、副駕駛座之間的儲物箱放置無線警報控制器的手柄;
②副駕駛座前儲物盒內放置無線觸摸電腦監視器;
③車內后備箱沿車頭前進方向的右側的側壁上安裝逆變電源,以便便攜筆記本和打印機,應急補光燈等設備的取電;
④在后備箱內合適位置放置便攜式應急補光燈、三角支架。同時平臺上放置打印機設備箱。
此方案的特點:所有設備全部集成于車頂,不占用車體內部空間,保證了原車內部空間的實用功能。且車載平臺、車頂設備平臺、設備箱體三物可分離,便于設備的檢測與維護;但是此方案僅限于車頂具有承載能力和可安裝行李架的越野型載車平臺。
1.2 B型結構總體方案設計
信息采集車的載車平臺采用奧迪Q5越野型車型,整個車載系統裝備包含車外、車內兩部分方案設計。
1.2.1 車外結構設計 車頂從前到后依次安裝長排警燈,吸盤類通信天線。具體安裝方式如下:
①長排警燈通過專用車頂安裝支架固定于車頂;
②吸盤天線根據需要吸附在車頂即可。車頂所有設備的線纜由車頂沿車門的密封條向下延伸,由車門底部進入車體內,所有改動及安裝不需在原車身上打孔,不破壞原車涂鍍,不破壞原車的結構。
1.2.2 車內結構設計
①為保證車內部有足夠的空間提供給指揮人員使用,對車內內部空間盡量保持原車設計。對車體內部的改造主要有以下事項:
②主、副駕駛座之間橫向放置人防專用警報控制器及手柄;
③主、副駕駛員頭枕后部加裝一個7寸液晶顯示器;
④在主副駕駛座椅后部裝有可翻轉操作臺。
此方案的特點:所有設備全部集成于車內后備箱,不影響原車外觀,保證車輛日常辦公等多用途使用功能。同時車載平臺、車內設備安裝平臺、設備箱體三物可快速拆裝,便于設備的檢測與維護;但是此方案僅限于車內后備箱具有足夠空間及一定的承載能力的載車平臺。
1.3 C型結構總體方案設計
信息采集車的載車平臺采用豐田霸道車型,整個車載系統裝備包含車外、車內兩部分方案設計。
1.3.1 車外結構設計
車外設備放置于原車車頂的行李架上方。通過在原車車頂縱向行李架上增加一組車載專用橫向行李架及設備安裝平臺,以方便便攜式設備主機的安裝。
1.3.2 車內結構設計
車內內部空間盡量保持原車設計。在原車后備箱內合適位置放置便攜設備主機和附件箱體、設備箱體、數碼發電機、線纜盤等。
此方案的特點:原車車載平臺、車載專用橫向行李架及設備安裝平臺、便攜式設備主機等三物可分離,便于在緊急狀態下便攜式設備站的搭建與撤收。同時方便設備平臺及便攜式設備主機設備的檢測與維修;滿足日常工作和戰時應急的需求。但是此方案僅限于車頂具有承載能力和可安裝行李架、車內后備箱具有足夠空間及一定的承載能力的越野型載車平臺。
2 結論
方案A由于所有設備全部集成于車頂,保留了原車內部空間,適用于執法人員攜帶大量的勘測工具的行業,如:路政、運政、交警、公安等部門。
方案B由于所有設備全部集成于車內,保留了原車內部空間,適用于執行特殊任務和應急救援的行業,如:人防、應急等部門。
方案C由于設備較多,且集成于車內和車頂,不易快速的拆裝,需長期處于備戰狀態,故多適用于執行日常巡邏與新聞采訪等行業,如:廣播電視、通訊社等部門。
以上三種方案設計雖然其應用環境不同,但是均有效的解決了小型信息采集車的設備凌亂、擁擠問題,降低了系統功耗;同時一體化流線型設計,集中控制系統軟硬件無縫集成技術解決了多個控制器操作不便等問題,對于促進小型應急指揮通信車的推廣應用具有重要的意義。
參考文獻:
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關鍵詞: 飛行器設計; 協同設計仿真管理平臺; SIMULIA SLM; 二次開發
中圖分類號: V414.41; TB115.1文獻標志碼: B
0引言
企業競爭力主要體現在創新設計能力方面,企業效益則直接受到產品的質量、周期和成本等要素的影響.設計是一項創造性的活動,主要是根據用戶的需求對產品進行定義.總體設計承擔整個設計過程的組織和協調任務,因此總體能力強弱直接影響產品開發的成敗.飛行器總體設計就是對飛行器系統工程進行科學的技術管理,即創造產品概念、形成總體方案、實施技術協調;建模與仿真技術是保障系統方案的整體優化、協調系統功能設計和實現的關鍵手段.
當前階段,數字化設計技術已在飛行器設計過程中得到眾多應用,但在傳統研發模式下,數字仿真技術還沒有成為核心技術手段和研制流程的標準環節.數字化技術已經加快飛行器設計進程,但許多設計師個人積累的研制經驗、模型和數據尚未得到有效管理,設計知識的傳承還沒有找到有效途徑.數字仿真技術是一項復雜的技術活動,在仿真建模、仿真模型確認和仿真結果評估等環節需要進行嚴格的過程管理,才能得到高質量仿真結果,支持產品設計.飛行器總體設計能力提升、知識積累和復用需要數字仿真技術,實施數字仿真技術需要在技術和資源保障等方面突破具體困難.
數字化設計技術代表當前先進的設計理念,國外在數字化設計技術方面取得很大進展,主要應用領域涉及航天、航空和兵器等.相關研究工作如美國沃特公司建立導彈綜合設計系統[1],美國軍方建立IHAT系統,集成幾何、氣動、推進、彈道、熱、結構、穩定性與控制和費用指標等 [2],美國NASA針對新一代運載技術建立AEE設計集成環境[3].
國內亦高度重視數字化設計技術發展,國內諸多企業和研究部門正著手建立一批有代表性的導彈集成設計平臺,如國防科技大學航天與材料學院采用J2EE架構建立導彈系統集成設計通用平臺[45],西北工業大學航天學院建立導彈總體方案設計系統[67]等.
本文針對復雜環境下高超聲速飛行器總體設計集成度高、結構復雜、開發周期長和試驗成本巨大等特點,通過二次開發,應用SIMULIA SLM系統構建飛行器協同設計仿真管理平臺,基本實現飛行器總體方案數字化設計仿真、設計知識的積累和復用,為飛行器總體設計人員提供專業化設計、仿真分析和數據管理工具,研究成果對企業協同設計仿真管理平臺的構建具有一定的參考價值.
1平臺架構
高超聲速飛行器協同設計仿真管理平臺的架構見圖1,分為基礎資源層、平臺服務層、仿真應用層、設計應用層和平臺門戶層等5層.
2平臺實現
為實現平臺框架中提到的各項功能,需要基于成熟的仿真數據管理平臺框架軟件進行二次開發,本文選擇SIMULIA SLM系統作為基礎框架軟件進行二次開發.
圖 1平臺架構
2.1平臺門戶層
各專業設計師與仿真工程師可通過統一的門戶界面登錄,在統一平臺網絡環境中完成從預研論證、方案設計到工程設計等業務所需的飛行器全研制周期數字化設計仿真工作.系統客戶端包括總體、制導控制系統、結構和氣動等能力單元的人機交互操作界面.具體講,根據型號研制現狀,通過定制開發方式,平臺門戶層提供IE風格的、支持插件的滿足不同設計階段、不同設計人員的人機交互界面.
平臺登錄界面見圖2.
圖 2平臺登錄界面
2.2設計應用層
設計應用層主要由總體、制導控制系統、結構和氣動等能力單元的專業快速設計系統組成.設計能力單元是按照飛行器研制流程工作需求組織的小規模多專業協同設計環境.專業快速設計系統是按照型號作業需求、利用作業流程組織的單專業數字化設計系統.專業的通用分析流程是專業設計經驗積累、抽取、分解、標準化、組合配置串接出的復雜設計過程,數據、工具、過程與人員相互獨立,通過接口定制形成設計數據流,用標準過程形式封裝各類分析軟件(商業軟件和自編程序)形成技術支撐能力;通過計算過程自動化降低人員數量需求、人機交互補充系統智能處理水平,形成能力驅動型的研發模式.具體講,根據型號研制現狀,通過定制開發,設計師在人機交互界面上完成設計數據輸入、查看設計結果輸出、反饋設計決策和獲得設計幫助支持等.
2.3仿真應用層
仿真應用層主要由總體、制導控制系統、結構和氣動等能力單元的仿真系統組成,主要工作有:(1)將標準的自動化程度高的有精度保障的仿真流程添加界面,封裝成設計流程,供型號設計師使用.(2)將標準的有一定技術成熟度的仿真流程作為分析模版,供專業仿真工程師使用.(3)將企業共享的仿真工具、經驗參數、專業模型和分析模版作為技術資源,供平臺上的專業研究師使用,創建作業分析流程.
仿真應用層作為能力培養單位,具有仿真項目管理、專業知識管理、IT技術支持、仿真業務審核和仿真共享空間等交互工作界面.具體講,根據企業技術積累現狀和專業發展能力水平,通過二次開發定制,仿真應用層能建立滿足產品研發所需的數字化仿真環境.
2.4平臺服務層
平臺服務層將實現對企業現有的知識數據、專業模型、分析流程、專業工具和IT工具等進行有效的配置管理,通過IT技術能力有效實施系統工程思想的管理方法,在數據集成管理、工具集成及過程自動化、系統協同仿真和穩健性優化等信息處理能力方面通過大幅提高數據交互效率和質量、仿真計算效率和數據處理能力、豐富決策手段和其科學性,最終實現設計人員的工作效率提高、研發周期縮短、設計質量提升的目的.平臺服務層是數字仿真管理平臺建設的核心基礎條件,需要專業仿真數據管理平臺框架軟件的支持.
2.5基礎資源層
基礎資源層將產品研發中積累、總結、歸納所形成的產品設計經驗,軟件分析工具,硬件計算設備等進行有效的共享管理;分類存儲和積累產品設計數據有利于設計信息的匯總、設計知識的提煉和設計幫助的實時支持;共享軟硬件技術資源并通過與資源管理和調度系統的集成,能為全體設計人員提供高性能計算資源,提高設計效率和可靠性,提高投資的效益.基礎資源層中的技術元素需要專業數據庫系統等資源支持,接受平臺管理層的調度和管理.
3應用實例
以方案階段導彈典型設計參數的優化和仿真驗證為目標,將總體、彈道、氣動和結構等專業的仿真過程集成于數字仿真管理平臺,初步實現各專業的設計仿真工作的流程化.通過流程的運行考核數字仿真管理平臺的數據管理、任務管理和流程管理功能.相關應用成果見圖3~5.
圖 3飛行器總體參數初步設計圖 4氣動設計仿真
圖 5結構設計仿真
通過某型號方案設計仿真在平臺中的應用,實現導彈方案階段設計仿真工作的流程化,形成6大業務流程和21個仿真流程,實現設計方法的靈活調用、積累、復用和更新;通過平臺化的數據流轉和管理實現專業間數據流轉、過程數據版本的規范化管理和數據引用的可追溯性;通過4個專業應用驗證數字仿真管理平臺的基本功能;驗證知識積累和復用機制的可行性;驗證業務流程模型的提煉和仿真過程的組織符合型號研制的工作實際.
4結束語
將SIMULIA SLM系統作為基礎框架軟件進行二次開發,構建飛行器總體協同設計仿真管理平臺的雛形,并得到初步應用.研究成果對企業仿真數據管理平臺的構建具有一定的參考價值.
雖然數字化仿真技術已經應用于產品全生命周期的各階段,并取得顯著效果,很多企業越來越認識到仿真數據管理的重要性和必要性,但是構建企業級的仿真數據管理平臺仍面臨著許多挑戰.
(1)目前,市場上的商用仿真數據管理軟件都還處于發展和完善階段,并且仿真數據管理平臺需要根據企業自身的需求進行大量的定制開發和實施工作;
(2)結合定制開發,企業自身業務流程、仿真流程的梳理是1個不斷迭代的過程,需要專業級主任設計師長期不懈的努力;
(3)需要企業進行仿真數據、經驗知識的積累,并使仿真應用規范化、標準化;
(4)仿真工具的開放性和易集成性對仿真數據管理平臺的構建也有至關重要的影響.
因此,構建真正的能適應企業自身需求發展的數字仿真管理平臺還需要整體規劃、分布實施,本文所完成的工作只是萬里邁出的第一步.參考文獻:
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(1)設計題目、內容不規范,要求不統一。
由于每屆或每班的指導教師不同,設計題目、內容、要求、難易程度偏離太大。如有數控機床改造設計、伺服系統控制設計、交通燈控制設計等,要求、工作量也不相同。有的設計任務偏難,有的設計任務又太簡單。
(2)設計資料缺乏。
由于機電一體化是一門新興的技術和專業,這方面的知識內容都在相關的雜志刊物登載,書籍相對少一些。要進行課程設計,收集這方面的資料較困難。沒有現成的資料匯編及設計手冊,學生要花費較多的時間找資料,往往是教師幫助尋找資料。而且沒有像機械零件設計那樣的系統完整的課程設計指導書。在設計中盲目性較大。
(3)師資不足。
最早幾年機電專業方向只有一個班或兩個班,指導教師有2~4人即可。一般由主講或熟悉機電一體化控制系統課程的教師指導。近幾年隨著學生的擴招,機電專業擴展到4~5個班,指導教師需要8~10人,明顯不夠,因此有必要進行培養。
2機電一體化課程設計改進措施
(1)編寫合適的機電一體化課程設計指導書,配齊設計資料。
到目前為止未見過公開出版的機電一體化課程設計指導書,所以有必要編寫合適的機電一體化課程設計指導書,并收集較全的資料進行匯編,與指導書匯編成冊。
(2)規范設計題目,統一要求。
規范設計題目不是整個設計都用同一個題目,而是在一個范圍內選擇題目,教師根據所選的題目按統一的要求下達任務書。設計題目一般以簡易數控機床設計、數控機床改造設計、機器人及控制設計較為合適。在市場上可見的機電產品多得很,不是所有的機電產品都適合做題目,因其難易程度是不同的。機電專業的課程設置是以機床設計、機器人設計控制為典型產品的,在機電一體化課程設計中要反映課程設置的內容。機電專業方向課程有機電一體化系統設計、計算機控制技術、機械制造裝備設計、機器人導論等課程。這些課程的內容在電的方面主要介紹了以計算機為核心的控制系統;機械方面介紹了機械運動、機械傳動、機械結構及相關的標準部件,如滾動導軌、滾珠絲杠等。在選題及設計中要反映上述的內容。因此規范化的題目主要為數控車床(或銑床、鉆床等)設計、車床(或銑床、鉆床等)數控化改造設計、或是工業機器人及控制設計。這些都具有一定的機械部分內容,如數控機床進給軸傳動部件,機器人的腰身、手臂運動部件及滾珠絲杠、導軌的應用等。電的方面包含數控系統電路設計,計算機控制系統設計及對機械部分的控制;從而實現了機電結合。對規范化的題目、要求及上述設計內容都已編入指導書中。
(3)指導教師的培養。
首先被培訓的教師可以跟班聽課,熟悉掌握相關的課程內容,然后在機電一體化課程設計進行中跟班輔導,以培養出合格的指導教師。
(4)加強督察。
當指導教師接到指導課程設計任務后,首先拿到機電一體化課程設計指導書,根據要求寫出課程設計任務書;并由教研室主任或院教學指導委員會審查,合格才可向學生下達任務。指導中,教師要填寫指導日志,隨時記錄指導中的難點、及出現的問題和解決方法,并進行小結,以便下一次指導時提高設計水平。
3機電一體化課程設計指導書主要內容
3.1設計題目確定及要求
3.2總體方案確定
(1)總體方案設計;
(2)繪制總體方案圖。
3.3伺服系統機械傳動部件設計
(1)切削力計算;
(2)滾動絲杠螺母副的計算與選型;
(3)伺服系統傳動設計;
(4)步進電機當量扭矩計算及選型;
(5)機械傳動結構設計(繪制一個軸的機械裝配圖)。
3.4控制系統硬件電路設計
(1)確定控制系統方案及繪制系統框圖;
(2)單片機的選用;
(3)存儲器的選用與擴展;
(4)譯碼電路設計;
(5)接口電路設計;
(6)繪制控制系統硬件電路原理圖。
3.5基本的參考圖表匯編。
4近一屆學生機電一體化課程設計進行情況
4.1教師配備
近一屆機電專業學生,每屆有四個班進行機電一體化課程設計,共配備6名教師;其中有四名為獨立指導教師,兩名為輔導教師,為培養新的指導教師儲備力量。
4.2指導書的使用及設計過程
設計學生和指導教師每人一份機電一體化課程設計指導書。教師按照要求寫出機電一體化課程設計任務書,并經研究所長審查后發給學生。設計題目主要有CA6140普通車床數控化改造設計、C6132普通車床數控化改造設計。在同一個題目的學生中,要求設計進給軸部件時,一部分學生設計X軸進給部件,另一部分學生設計Z軸進給部件。整個過程根據設計任務書的題目、要求和機電一體化課程設計指導書給出的設計步驟、方法,先進行總體方案設計,再進行機械傳動部件設計,最后進行CNC硬件電路設計。整個過程經過了機械、電子兩方面的訓練,實現了機電結合,達到預期效果。
4.3填寫指導日志
教師在指導設計的過程中,及時填寫指導日志,記錄設計中的難點、問題,并進行小結。
5本文總結
在李義章看來,國內、外供應商的差別實際就在適航標準的符合性上。而為什么國外廠商能獲得適航產品和能力資格證,而國內廠商不能,他說:“國內供應商的問題是產品研制重結果而不重過程。我們很多型號的產品研制提供的就是最終的一個產品,如果要問這個產品是怎樣研制出來的?過程是不是科學?一步一步是怎么做的?我們是說不出來的。”李義章介紹,比如像飛機這種復雜的產品,研制周期非常長,需要五年、十年才能研制出來。比如說兩年前設計師定的一個參數,為什么定這樣一個參數,前因后果經常是沒有記錄的,最后的情況就是只有結果,而沒有過程。這是我們國家制造企業與國外企業最大的差距所在。
以C919為例,這種差距最終就體現在適航標準的符合性上。而索為所做的事情就是在為改觀這一局面而努力。李義章說,索為并不是一家軟件公司,而是一家工程技術公司?!拔覀兘o商飛的是服務于其總體設計的軟件工具。但實際上我們所做的不只是工具,有了這樣的工具之后,你的每一個模型、每一個參數都有來龍去脈。如果你的研制過程通過索為的平臺實現,第一是能保障你的研制過程是規范的,不管是老設計師還是新手,用的都是這套程序,可以降低人為的因素對設計過程的影響;第二是讓研制過程是可追溯的,每一個參數、每一個模型都是有來龍去脈的?!?/p>
對于C919,索為主要做了三方面的工作:一是大型客機總體方案綜合設計系統,二是基于知識庫的結構數字化設計系統,三是提供復材結構設計和優化軟件。
索為CIO王嵩先向記者介紹了基于SYSWARE平臺所做的民用飛機通用的總體方案綜合設計系統。王嵩介紹,總體方案設計是個流程化程度很高的工作,里面涉及到各種專業,比如總體布局、氣動、布置、重量、性能、操穩、載荷、氣彈等專業,采用SYSWARE平臺可以把各種專業之間的數據流轉方式記錄下來,用不同組件把典型構型的設計、仿真、建模的操作過程做成模板,這樣做的好處是提高了設計過程迭代速度,原來一套方案迭代的周期可能得2~3個月,而現在只需要2~3周。“我們把這種方法推行到C919的設計過程中去,通過工具層的互聯互通提高設計效率,這也是知識自動化的一個實踐。”
之后,索為又幫助商飛做結構設計系統。所謂結構就是機體的基礎框架。該系統最大的特點是把結構建模和仿真過程自動化。“原來一套結構設計的迭代需要2~3個月,現在只需要1周,原因就是建模過程自動化,這個項目我們做了一兩年,我們針對機翼的結構典型形式全都模塊化、軟件化了。另外還解決了一個關鍵性的結構問題,就是從設計模型到仿真模型的自動化建模。原來手工建模至少需要1周才能建一個模型,而現在只需要30分鐘?!?/p>
第三方面,因為C919復合材料的使用比例較ARJ21大大提高,一些部段如尾翼已經采用了全復材結構。針對這對個情況,索為和商飛合作,共同為C919專門定制了復合材料結構設計軟件,實現他們自己設計體系在軟件中的落地。
“C919項目,我們在商飛做的實際上就是實現民用飛機設計的知識自動化的落地?!蓖踽钥偨Y說。在王嵩看來,他們做的是設計體系的打造,他深深感覺到,這個工作一點也不比設計一架飛機簡單,因為這是在把飛機設計出來的同時,把飛機設計過程的方法論提煉出來,之后還得使其變成能夠用代碼去執行和復用的軟件,這個工作的挑戰還是非常大的。
“我們現在做的民用飛機通用的總體方案綜合設計系統,不僅適用于C919、A320這樣的大飛機,也一樣適用于商飛將來要做的寬體飛機C929等?!?索為事業部經理葉新苗補充介紹說。
對于C919的成功首飛,李義章感慨地說:“這對國家意義重大,通過這樣的重大項目整體上提升我們的技術水平。但對商飛而言路還很長,適航、取證是商飛更大的挑戰。索為是一家有著理想的企業,希望未來能為C919貢獻更多的力量?!?/p>
李義章介紹,以波音為例,波音787的整個研制過程用了8000多個軟件,其中只有1000多個是商業軟件,像CAD、CAE等,還有7000多個是波音自己的、非商業化的軟件。波音幾十年積累下來的,包括飛機怎么設計、優化以及工藝的知識經驗都在這7000多個軟件里。這才是波音的核心,它把工業技術軟件化在這7000多個軟件里。
在李義章看來,商飛和波音的核心差距就差在這7000多個軟件上,商飛要做出這7000多個軟件是否需要三四十年時間。答案顯然是否定的,因為商飛是后來者,所以可以選擇先進的架構、統一的平臺,降低那些軟件的開發難度,同時開發出來之后又都是可以聯通兼容的。另外,還有模式的問題,李義章介紹,波音這7000種軟件都是傳統模式開發的,有的自己開發有的提需求讓別人開發,但都是傳統模式,投入大、周期長;現在對于商飛來說有個最好的模式就是――眾創模式。這些軟件核心就是工程知識、工程技術,如果能把設計人員發動起來,把腦袋里面的知識變成軟件變成APP,那么就可以在較短時間內達到波音的水平。
1制導總體方案概述
在巡航飛行器總體方案論證過程中,首先需要確定制導體制。巡航飛行器的基本制導方式為:飛行初中段為慣性制導;末段為慣導/GPS/主/被動雷達或者紅外。新一代巡航導彈往往采用紅外成像或主動雷達末制導提高精度。考慮到巡航飛行器的飛行環境為海面,不適合地形匹配及景象匹配制導,故此需要引入末制導導引頭。考慮到導引頭布放空間及天線可透波區限制,難以實現多模復合制導,故此考慮采用主動雷達導引頭。經過多方案比較分析,確定采用“慣性+主動雷達末制導”的制導方案。飛行器末端飛行過程中要經歷導引頭開機,開機對飛行器姿態提出要求,同時考慮到開機過程的交班誤差,對導引頭開機時刻距目標的距離提出要求。捕獲目標后考慮到突防需要又要轉入低空巡航。眾多因素需要綜合考慮,其好壞直接影響末制導能力及性能好壞,需要結合制導能力及單機要求開展彈道設計。
2末制導交班誤差分析
首先重點分析引起末制導交班誤差的幾大關鍵因素。當導引頭捕獲目標時,除了導引頭自身的測量誤差外,縱向上的主要誤差為目標定位誤差及目標機動誤差。而橫向上除了縱向的誤差因素外,還有瞄準不準確所帶來的橫向誤差。故此需要對以上3
3基于彈道、末制導能力及單機水平
的導引頭開機方案分析圖1中,以A點為圓心,OA為半徑畫圓,將交班區域劃為2個區域:OBDC和OBEC。針對標準彈道射程,OBDC區域是可以覆蓋的區域,OBEC區域是無法覆蓋的區域(畫斜線的區域)。其中覆蓋區域指到導引頭開機可以捕獲目標的區域。因此,需針對標準瞄準點留有射程余量,考慮橫向修正需要縱向具有更多的射程,同時考慮到一定設計余量,假設兩項綜合影響需要縱向射程余量為c(km),則總需a+c的射程。因此,彈道標準瞄準點O定為:最大射程減去(a+c)km。確定彈道標準瞄準點后需要分析導引頭開機點。導引頭開機需要考慮如下因素:1)受到作用距離研制水平限制,需要結合彈道特征、下壓能力及修正能力綜合考慮;2)由于導引頭工作時伺服機構轉動框架范圍的限制和搜索捕獲目標的需要,對開機時的彈頭姿態提出嚴格要求;3)導引頭開機工作時,需要考慮保證末制導修正能力,同時需要考慮彈道最大射程及攻擊覆蓋范圍,從而確定最佳開機點。根據如上因素,在此參考圖2進行末制導能力分析。頭指標約束,可以得到方案彈道的關鍵點要求如圖3所示??紤]最優比例導引過載變化特性及選取的有效導航比,低空巡航平均過載修正能力為nav。按過載修正能力nav計算,若修正最大b(km)的橫向交班偏差,考慮低空巡航速度為Vlow時,則需要導引頭至少有d(km)用于修正的航程。此時,導引頭開機點A距O點為d(km),距最遠射程點F為(a+c+d)km。對于交班橢圓的遠端半橢圓區域,橫向交班偏差小于b(km),航程大于f(km),因此修正能力足夠。對于交班橢圓的近端半橢圓區域,考慮到其中任一點的彈目距離都大于所需修正距離,故此修正能力足夠。因此,設定導引頭距最遠射程點F點為(a+c+d)km開機(最小距離開機點)??紤]導引頭開機時的姿態要求,需要為姿控系統穩定留出一定時間,假設需要g(km),因此,需要彈道下壓穩定時的G點距最遠射程點F至少為(a+c+d+g)km。同時,為保證攻擊精度,要求彈道下壓到低空時,需穩定飛行e(km)航程然后到達目標點。目標點最近為D點,因此,彈道下壓到低空時距最遠射程點F至少要有(2a+c+e)km。
4末制導要求的確定
4.1彈道關鍵點要求根據上述分析結果,結合制導能力分析和導引
4.2從目前主動雷達導引頭的研制水平來看,考慮雨衰影響,作用距離的極限為R(km),開機點距離最遠射程點F為(a+c+d)km,需要保證(a+c+d)<R(km),才可以滿足小雨情況下的工作距離要求。
5制導系統仿真驗證
為了進一步驗證制導對彈道要求的正確性保證末制導方案的可行性,考慮到各種產品、方法與單機工具誤差建立各種誤差干擾模型,并根據誤差種類的不同分為各種不同彈道用例,詳細分析各種誤差干擾對命中精度的影響??紤]到制導系統與姿控系統的緊密耦合,結合姿控系統的實現能力及舵機模型,綜合各種誤差模型進行制導姿控聯合六自由度數學仿真,充分驗證制導姿控系統性能,并檢驗制導控制系統是否滿足總體技術指標要求。在此考慮到各類偏差影響,得到總均方和誤差如表1所示。從表1可以看出,在各種誤差干擾影響下,在保證捕獲目標的前提下,低空飛行的最大高度誤差、馬赫數誤差及合成攻角都符合任務要求,同時最終的縱向脫靶量、橫向脫靶量、速度偏差、彈道傾角與攻角也滿足任務要求。在此考慮最大橫向交班偏差條件下的仿真,如圖3所示的B點,得到的仿真結果如圖4~5及表2所示。從圖5中可以看出對于B點可以實現橫向修正,俯仰姿態角的姿態保持效果很好,姿態變化不超過0.3°。從表2也可以看出在此偏差條件下,低空飛行的最大高度誤差、馬赫數誤差及合成攻角都符合指標要求,同時最終的縱向脫靶量、橫向脫靶量速度偏差、彈道傾角與攻角也符合指標要求。
仿真就是模型實驗。運動學仿真的目的是通過考察各部件的相對運動狀態,檢驗部件之間是否發生干涉,以及校核數控加工程序是否正確。此外,還可以考察和評價系統的速變和加速度特性等。在如今數控加工仿真技術的應用越來越廣泛,數控加工仿真的優點突出表現在以下方面:
(1)它縮短了企業的生產周期,提高了生產效率,降低了生產成本(減少了試切材料的損耗,延長了機床和刀具壽命)。
(2)它及時提供了錯誤信息的反饋,有效預測了數控加工程序和切削過程的可靠性和高效
(3)它可以仿真模擬加工現場,對各樣情況進行綜合的分析,避免意外情況的發生。
目前從切削環境模型的特點來劃分數控加工仿真系統,按照是否有物理因素介入仿真系統分為幾何仿真與物理仿真兩個方面:
(1)幾何仿真:側重切削刀具與工件幾何體的運動仿真,用來驗證數控程序的正確性,而不考慮切削力、切削參數及其它一些物理因素的影響。幾何仿真能夠減少或者避免因加工程序出錯而導致的機床夾具損壞、加工零件報廢等情況發生;同時也縮短了產品從設計到制造的時間,節省了企業生產成本。力學仿真指的是借助于切削仿真過程的力學動態特性對刀具振動、控制切削參數、刀具破損來預測,目的是優化切削過程,切削過程的力學仿真,它屬于物理仿真范疇。
(2)物理仿真:側重如何提取切削層的幾何參數,進而用于優化切削力參數與加工參數的計算,主要指的是加工過程的物理性質。在物理仿真中,我們首先應該構建出來切削力的仿真模型,以此為基礎進行仿真切削加工,從而可以得到切削加工過程中刀具、夾具及工件三者之間的力學性能,換句話說物理仿真其實在幾何仿真基礎上的功能擴大與完善。在物理仿真中通過仿真切削的工作過程的動態力學特性可用于預測刀具的磨損和破損,夾具的振動,控制工作切削參數,從而達到優化切削過程的目的,有益于提高加工質量和效率。
運動功能設計是機床總體方案設計的一項重要內容,其目的是確定機床的運動自由度的性質(直線運動或回轉運動)、數目(運動自由度數)、排列形式和順序等,與所要加工的工件表面創成密切相關。運動功能方案的優劣將直接影響著機床的總體結構布局,是總體方案設計中的關鍵環節。
數控機床運動功能的創成式設計方法,突破了傳統的依靠設計者經驗或類比法確定機床的運動功能方案,可以為機床運動功能的創新設計,產品創新設計提供理論依據,本文作者依據數控車床加工方法、工件形狀及刀具類型特點,建立了數控車床運動功能的創成方法。
機床的運動是由刀具和工件兩端來完成的,也就是說,運動功能方案中的所有運動單元需要分配給刀具和工件兩側,某些運動單元可能還需要由刀具和工件共同完成,這就所謂的運動功能分配。當然,分配需要遵循一定的原則,如要簡化機床的傳動和結構、利于提高機床剛度、縮小占地面積、提高加工精度等。
數控銑床的零件都相對比較復雜,要完成這些零件的加工,根據上面敘述的,通過分析,屬于車削加工的部分至少需要4個自由度,例如,沿Z軸移動、沿X軸移動及兩個轉動;要完成屬于銑削加工的部分,根據第三章所敘述的,通過分析也至少需要4個自由度,例如,沿Z軸移動、沿Y軸移動及兩個轉動(分析過程從略)。因此,通過對車削、銑削的綜合可知,要完成所有的零件的加工任務,至少需要5個自由度(未包含車削主運動),例如,選擇沿X軸移動、沿Y軸移動、沿Z軸移動及繞X軸轉動和繞Z軸轉動為基本運動功能方案。通過對該方案進行檢查,可以證明該方案是可以完成上面所羅列的典型零件的全部加工要求的。
一般來說,五軸五聯動的機床就能進行各種復雜形狀零件的加工,但有時為了適應特殊形狀加工需要,或者為了適應新型加工方法的需要,或者為了提高加工效率,需要有六軸六聯動的機床。因此,本文在前面設計的基礎上,又研究設計了一種具有3個回轉運動和3個直線運動的六軸六聯動車銑復合數控。模塊化設計就是以功能分析為基礎,在某一基礎產品的基礎上將同一功能特性的模塊互相選用或加上不同功能特性的模塊及分模塊,用以更好地滿足用戶需要的一種變型設計方法。
機構的位置分析是求解機構的輸入與輸出構件之間的位置關系,這是機構運動分析的基本的任務,也是機構速度、加速度、受力分析、誤差分析、工作空間分析、動力分析和機構綜合等的基礎。由于并聯機構結構復雜,對并聯機構進行位置分析要比單環空間機構的位置分析復雜得多。并聯機構在運動過程中其支撐腿之間及支撐腿與兩個平臺之間是相互牽制的,也就是說在運動到某些位置時可能會出現干涉,即所謂的“卡住”現象。出現干涉的情況概括起來有以下三種:
1.任意一條支撐腿與兩平臺中任意一個平臺的相對擺角大于支撐腿與平臺鉸接處轉動副、虎克鉸或球鉸所允許的最大擺角。
2.兩條支撐腿之間可能相互干涉。
設計是人類改造自然的基本活動之一,設計是復雜的思維過程,設計過程蘊含著創新和發明的機會。設計的目的是將預定的目標,經過一系列規劃與分析決策,產生一定的信息(文字、數據、圖形) ,形成設計,并通過制造,使設計成為產品,造福人類。
設計過程是指明確設計任務到編制技術文件所進行的整個設計工作的流程。一般來說,整個設計過程可分為明確設計任務要求、原理方案設計、技術設計和施工設計四個主要階段。
1.1產品設計的分類
開發性設計:在工作原理、結構等完全未知的情況下,應用成熟的科學技術或經過實驗證明是可行的新技術,設計出過去沒有過的新型機械。這是一種完全創新的設計。
適應性設計:在原理方案基本保持不變的前提下,對產品做局部的變更或設計一個新部件,使產品在質和量方面更能滿足使用要求。
變型設計:在工作原理和功能結構都不變的情況下,變更現有產品的結果配置和尺寸,使之適應更多的容量要求。這里的容量含義很廣,如功率、轉矩、加工對象的尺寸、速比范圍等。
在產品設計中,開發性設計目前還占少數,為了充分發揮現有機械產品的潛力,適應性設計和變型設計就顯得格外重要。但是作為一個設計人員,不論從事哪一類設計,都應該在創新上下功夫。創新可以使開發性設計、適應性設計和變型設計別具一格,耳目一新。市場競爭日益加劇,設計人員必須把新產品的開發放在重要位置上,使產品不斷更新、技術儲備不斷增強,這樣才能在市場競爭中立于不敗之地。
1.2產品設計的一般進程
產品設計的一般進程可分為產品規劃、方案設計、詳細設計和改進設計四個階段。下面介紹其各階段的設計任務。
1. 產品規劃階段
在產品規劃階段的中心任務包括確定設計目的(需求分析、市場預測) 和設計思想、可行性分析,確定設計參數及制約條件,最后給出詳細的設計任務書(或要求表) ,作為設計、評價和決策的依據。
產品開發是從需求識別開始的。優秀的設計人員應該具有敏銳的預感能力,在市場競爭形勢中,分析出社會的需要,并搶在市場需要前完成產品的開發和試制工作。需求有兩種:一種
為顯需求,即人們都知道的需求; 另一種是隱需求,即人們還沒有意識到的、但客觀存在的那種需求。設計人員的任務,不僅僅是不斷改進、提高那些滿足人們顯需求的產品,更重要的是要去開發那些滿足人們隱需求的產品。
需求:發現現有產品中存在的問題(普遍性問題和難點性問題) ,包括產品功能、性能質量、數量等的具體要求; 競爭對手在技術、經濟方面的優缺點; 現有產品的銷售情況等。
對產品開發中的重大問題,經過技術、經濟、社會各方面條件的詳細分析和對開發可能性的綜合研究,提出產品開發的可行性報告,報告一般包括以下內容。
產品開發的必要性,市場需求預測。
有關產品的國內外水平和發展趨勢。
預期達到的最低目標和最高目標,包括設計水平、技術、經濟、社會效益等。
提出設計、工藝等方面需要解決的關鍵問題。
在現有條件下開發的可能性論述及準備采取的措施。
預算投資費用及項目的進度、期限。
2. 方案設計階段
市場需求的滿足或適應,是以產品的功能來體現的。產品功能與產品設計是因果關系,但又不完全相同。體現同一功能的產品,可以多種多樣。因此這一階段就是在功能分析的基礎上,通過創新構思、優化篩選,取得較理想的功能原理方案。對于機械產品來說,機械運動示意圖(機械運動方案圖) 和機械運動簡圖的設計就是方案設計階段的主要內容。產品功能原理方案的好壞決定著產品性能和成本,關系到產品水平及競爭能力,是這一設計階段的關鍵。
方案設計階段要完成產品功能分析、功能原理求解和評價決策得到最佳功能原理方案,也就是初步完成機械運動方案的設計,為進一步進行機械運動簡圖設計打下基礎。
3. 詳細設計階段
使表述功能原理的機械運動簡圖實現功能原理方案,要具體化,成為機器及其零部件的合理結構,這是詳細設計階段的任務。因此,要完成產品總體設計、部件和零件設計、全部生產圖紙,并編制設計說明書等有關技術文件。在此階段中,零部件的結構形狀、裝配關系、材料選擇、尺寸大小、加工要求、表面處理、總體布置等設計合理與否,對產品的技術性能和經濟指標都有著直接的影響。為此,設計人員應注意以下幾點。
零部件設計必須滿足其設計功能要求。
要考慮功能的合理分配和零件結構形狀的合理設計。
從便于制造加工和降低成本考慮,力求零件結構形狀簡單,加工面少,材料利用率高。 常用零件盡可能標準化、通用化、組合化。
總體設計還應滿足總功能、人機工程、造型美學、包裝和運輸等方面的要求。
詳細設計的步驟一般由總裝草圖分拆成部件、零件草圖,經審核無誤后,再由零件工作圖、部件圖繪制出總裝圖。
最后還要編制技術文件,如設計說明書,標準件、外購件明細表,備件、專用工具明細表等。
4. 改進設計階段
試制產品根據試驗、使用、鑒定中所暴露的問題,進一步從設計上完善相應的技術和效能,以確保產品質量。這是改進設計階段的主要任務,是整個設計過程中不可分割的一部分,決不允許可有可無。通過這一階段的工作,產品的效能、可靠性和經濟性提高之后,產品就更具有生命力。
總之,按上述一般進程有步驟地設計,對提高設計質量有較好的效果。
1.3產品設計的基本要求
一個產品,只有在技術性能、經濟指標、整體造型、操作使用和可維修性等方面能夠做到統籌兼顧、協調一致,這樣的設計才是合理的,才會受到用戶的歡迎。因此,如何擬定機械設計的要求,是產品設計中一個重要的前提。
1. 擬定設計要求的原則與方法
設計要求擬定的一般原則是:詳細而明確,合理而先進。詳細就是盡可能列出全部設計要求,編制出一份設計要求明細表; 明確就是對設計要求盡可能定量化。合理就是對設計要求的提出要適度、要實事求是; 先進就是與國內外同類產品相比,產品在功能或技術性能、經濟指標方面具有一定的領先優勢。
設計要求定量化方法,視具體產品的情況而定。有些產品可依據國際標準、國家標準或專業標準來確定; 有些可通過直接計算而得; 有些可通過統計法、類比法、估算法、試驗法等來確定。
2. 設計要求
設計要求可分為主要要求和次要要求。主要要求是指直接關系到產品的功能、性能、技術經濟指標的那些要求,次要要求是指間接關系到產品質量的那些要求。
(1)主要要求
功能要求:即產品的功用??梢詮娜藱C功能分配、價值工程原理和技術可行性等三方面來分析。
適應性要求:即對作業對象的特征、工作狀況、環境條件等工況發生變化的適應程度。 性能要求:即指產品所具有的工作特征。
生產能力要求:是指產品在單位時間內所能完成工作量的多少。
可靠性要求:是指產品在規定使用條件下,在預期使用壽命內能完成規定功能的概率。 使用壽命:是指正常使用條件下,因磨損等原因引起產品技術性能、經濟指標下降在允許范圍內而無須大修的延續工作的期限。
效率要求:是指輸入量的有效利用程度。
使用經濟性要求:是指單位時間內生產的價值與同時間內使用費用的差值。
成本要求。
人機工程學要求。
安全防護、自動報警要求。
與環境適應的要求。
運輸、包裝的要求。
(2)其他設計要求(為了保證實現主要設計要求而提出的要求)
強度、剛度要求。
制造工藝要求。
零件加工技術要求。
各作業動作間的協調配合要求。
以上的各項設計要求對于各種產品設計都是適用的。但是,某一具體的產品設計,所涉及的設計要求的內容,其主次輕重是不同的。設計人員應做具體分析,以擬訂出詳細、明確、合理而又先進的設計要求。在擬定設計要求時,要著重考慮人、機、材料、成本,一般簡稱為四個M(Man,Machine ,Material ,Money) 。對于機械設計的可靠性、適用性與完善性的考慮,一般可以歸結為:保證功能要求與適當使用壽命下不斷降低成本。
1.4產品設計的基本原則
對于設計過程中普遍適用的基本原則,現簡述如下。
需求原則:產品的功能要求來自于需求。產品要滿足客觀的需求,這是一切設計最基本的出發點。不考慮客觀需要會造成產品的積壓和浪費??陀^需求是隨著時間、地點的不同而發生變化的,這種變化了的需求是設計升級換代產品的依據??陀^需求有顯需求和隱需求之分,顯需求的發展可導致產品的不斷改進、升級、更新、換代; 隱需求的開發會導致創造發明,形成新穎的產品。
信息原則:設計過程中的信息主要有市場信息、科學技術信息、技術測試信息和加工工藝信息等。設計人員應全面、充分、正確和可靠地掌握與設計有關的各種信息。用這些信息來正確引導產品規劃、方案設計與詳細設計,并使設計不斷改進提高。
創新原則:設計人員的大膽創新,有利于沖破各種傳統觀念和慣例的束縛,創造發明出各種各樣原理獨特、結構新穎的機械產品。
系統原則:每個機械產品都可以看做一個待定的技術系統,設計產品就是用系統論的方法來求出功能結構系統,通過分析、綜合與評價決策,使產品達到綜合最優。
收斂原則:為了尋求一個嶄新的產品,在構思功能原理方案時,采用發散思維; 為了得到一個新型產品,則必須綜合多種信息,實行收斂思維。在發散思維基礎上進行收斂思維,通常都會取得很好的效果。
優化原則:這屬于廣義優化,包括方案擇優、設計參數優化、總體方案優化。也就是高效、優質、經濟地完成設計任務。
繼承原則:將前人的成果,有批判地吸收,推陳出新,加以發揚,為我所用,這就是繼承原則。設計人員悟性地掌握繼承原則,可以事半功倍進行創新設計,可以集中主要精力去解決設計中的主要問題。
效益原則:設計中必須講求效益,既要考慮技術經濟效益,又要考慮社會效益。
時間原則:加快設計研制時間,以搶先占領市場。同時,在設計時,要預測產品研制階段內同類產品可能發生的變化,保證設計的產品投入市場后不至于淪為過時貨。
定量原則:在方案評選、造型技術美學、產品技術性能、經濟效益等的評價,都盡量采用科學的定量方法。
簡化原則:在確保產品功能前提下,應力求設計出的產品簡化,以降低產品成本,并確保質量。在產品初步設計階段和改進設計階段,尤應突出運用這個基本原則。
【關鍵詞】山區技校;電子技術教學;創業實踐教育
為了適應社會發展,促進學生就業創業,在中等職業教育中,必須建立完整的創業教育體制,培養學生進行思維創新,樹立學生良好的創業意識;多年來,我一直將創業教育融入到電子技術實習教學實踐中。在這里,我想從以下幾個方面來談談如何在電子專業實習教學中融入創業教育。
一、重視課程設計,培養創業能力
山區技校學生創業知識結構極不完善。這就要求在課程設計上提出一定的要求,著力培養學生的創業能力。在進行課程設計時,要考慮把總體方案設計、功能模塊電路設計、元器件選型、總體項目框架設計、功能測試驗證等知識體系合理地歸納到課程內容中??傮w方案的設計,要著重培養學生對項目需求的綜合設計能力,是根據項目的功能需要和性能指標要求,選取若干合乎性能指標的單元電路組成項目的整體方案,用以滿足項目需求。由于方案多種多樣,故應當針對項目需求和成本條件,廣泛查閱資料,設計數個不同的方案,并根據方案的可行性、穩定性、成本方面的考慮進行擇優選取。比如在對“音樂門鈴電路”的設計中,就存在數種不同的方案可供選擇:分類元件門電路方案、專用IC方案、可編程式MCU系統方案等。讓學生進行設計時,學生便要綜合系統穩定性、造價成本、系統復雜度等多方面的考慮,選取合適的方案進行設計。對于單元電路的設計,要著重培養學生們信息理解及項目執行的能力,項目具體實施時,必須參照選定方案的架構框圖,確定對各單元電路的功能及性能指標,然后再實施設計。在單元電路設計中,若選用實用價值最高的專用IC音樂遙控門鈴,則需要設定更詳細的選型參數,如最大控制距離、音樂曲目大小、最大功耗等,并要培養學生通過網絡途徑搜索資料信息的能力,在網絡中尋找類似案例幫助自己解決問題。在此過程中,不僅培養了學生們信息獲取、問題分析、權衡利弊、以大局為重的決策能力,而且還促進了學生的自學能力。
二、運用多種教學模式,激發學生創業熱情
在創業教育中,很重要的一點,便是如何激發學生創業熱情;知識和技能固然重要,但對創業者來說,更重要的是進取精神和不斷嘗試、不斷摸索的創業熱情;因此,在教學過程中,運用多種教學模式,激發學生創業熱情顯得尤其重要。例如在彩電維修指導課中,為使學生更靈活掌握維修技巧,老師要經常設置不同的故障,讓學生以小組為單位共同討論解決方案。以長虹彩電為例,設置故障現象為:開機屏幕是水平一條亮線,顯然故障設置在行掃描電路。學生集體討論維修過程,并逐一嘗試:查行輸出級集電極電壓正常,接著查行輸出級基極電壓為零不正常,說明故障在行掃描電路前級;查行推動級集電極電壓很低,說明故障在其供電電路或行推動級三極管自身損壞,經查確實為行推動級三極管損壞,更換后,開機彩電恢復正常。在開機通電瞬間,學生個個圓睜雙目,屏息注視,直至出現雪花,出現正常的聲光圖象,整個教室頓時雀躍歡呼,學生們的臉上洋溢著成功的喜悅,無形中增強了學生解決問題的能力,此時,我抓住這個機會用向學生講到:同學們可以把這個技能幫別人維修電視機,可以將技能轉化為財富。從而提高他們學習興趣和激發創業激情。
三、搞好課外實踐活動,增強學生創業意識
課外實踐活動往往受到學生的青睞,結合不同學生群體的特點進行課外實踐,具有很高的教育意義;我經常組織學生利用節假日在廣場為市民提供家電維修服務,在學校幫其他同學修充電器、MP3等電器產品,還在電子專業里開展電子產品組裝等競賽活動。開展課外實踐的優點在于,它能使學生能好的開闊自己的視野,并體驗學習的樂趣,培養學生學習興趣和實踐能力;
四、深入實踐頂崗實習,構建創業思維
在實習過程中,要注意維護好學生的實習積極性,使學生在實習過程中一直保持濃厚的興趣,讓他們在實習過程中鍛煉實踐能力和任務執行力,有助于找好自身定位,為后期投身創新創業打下堅實的基礎。頂崗實習是院校中銜接實驗教學與學生創業和就業的橋梁,可快速培養學生的職業素養、提高學生創新能力,在整個創業教育中至關重要。利用頂崗實習的機會,能讓學生零距離地接觸到真實的工作生產環境,參與實際的產線作業、項目管理和服務等為主。并且要利用頂崗實習的良好契機,鼓勵學生展現自己的才能,尋找崗位中了解和熟悉生產流程;促進他們在實習過程中培養自己的實踐能力,打下之后工作和創業的基礎。
五、活化成功典例,提升創業動力
對于應屆畢業生來說,自主創業并非易事,其涉及到社會生產環節的方方面面,不僅需要專業技術、初始資金、營銷管理,還需要創業者在過程中的不斷摸索和積累;因此,對學生創業觀念和創業意識的培養不可或缺;在教學過程中,可以通過一些往屆畢業生經過幾年摸爬滾打后打拼出了自己一番事業的典型例子,為學生樹立良好的榜樣,樹立良好的就業觀念和培養學生創業熱情。如我校2011級電子專業的劉文斌畢業后由學校推薦到創維公司售后服務部門工作,由于他基礎扎實、誠實好學,經過3年實踐,學到了一身的技能。然后在家鄉圩鎮上開了一個家電維修經營部,不但自已修家電,還銷售家電產品,鎮上的人民知道他技術精湛,售后服務好,都將自已的家電拿給他維修,還樂意買他的商品,生意做得很好,現在逐漸發展成為我市TCL、長虹等多家知名品牌家電產品農村市場的商,成為經營家電產品的小老板。通過這些身邊真人真事的成功案例,學生們的創業動力一下子就提升了。創業教育不但是培養學生提高學習興趣的有效方法,還是提高教學效果的有效手段,更是學生就業的有效途徑,而且還能促進當地山區經濟的發展。在電子專業教學中,只有添加更多關于創業教育的內容,才能使得學生能更快更好地熟悉專業知識技能,進而挖掘學生自身潛力,了解和適應工作環境,并逐步發掘自身創業潛能,為我國山區的經濟建設和學生就業創造良好的環境。因此,實施創業教育是山區中等職業教育的重中之重!
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關鍵詞:多媒體;導航;Au1200
引言
多媒體導航系統集成了現今深受歡迎的PMP和GPS的雙重功能,可以提供音視頻播放、GPS智能路徑指引、電子文檔瀏覽、圖片瀏覽等一系列服務。在多媒體播放方面,支持MPEG1、MPEG2、MPEG4、WMA V9等主流格式媒體。
當前,多媒體導航系統的研究熱點之一為:從傳統的車載使用向便攜式方向發展,即實現多媒體導航系統的車載功能和便攜式應用的完美結合,隨時隨地給消費者真正的現代科技成果享受。這也是本設計方案的特點之一。
基于Au1200的多媒體導航系統設計方案、
總體方案設計
專門為便攜式播放器設計的低功耗、高性能微處理器AlchemyAu1200,采用了MIPS架構,具有顯著優點:功耗極低:
經過對該芯片認真研究,在搜集并分析了大量相關資料的基礎上,設計出了基于Au1200的多媒體導航系統方案,其系統架構如圖1所示。
系統內存選用美光的DDR266SDRAM,型號為MT46V32M16TG,采用2片并聯的形式,總容量128MB,數據位寬為32位,內存帶寬為1066MB/s,與Au1200的內存控制器直接相連。
啟動ROM為NOR型Flash存儲器,型號為S29GL256N,容量為32MB,16位的數據位寬,由于Au1200只有15根地址總線,故需要一片鎖存器74LVC16374,并配合ALE信號來鎖存地址,以完成S29GL256N與Au1200的連接。
主存儲器配置方面,考慮到價格因素,兼顧數據讀取速度,采用Hitachi公司的HTC426020G7CE10,存儲容量20GB。另外,可以通過SD卡座以及USB口存儲數據,便于隨身攜帶。
聲卡芯片選用Wolfson公司的音頻+觸摸屏編譯碼器WM9712,不僅能處理聲音,還帶有觸摸屏控制器,接口采用AC'97標準。聲卡芯片輸出音頻信號至耳機,喇叭以及射頻發送模塊選用ROHM公司的無線音頻傳輸芯片BH1417FV。其中,射頻發送模塊輸出音頻至汽車音響系統,可以大大改善音響效果。
兩個USB接口分別配置成HOST和DEVICE模式,使得該系統既可以作為主機連接USB設備,又可以作為從設備連接到其他主機的USB口。
按鍵部分的設計,每個常開式按鍵的一端通過上拉電阻連接3.3V電源,另一端接至Au1200的GPIO口,由軟件檢測按鍵動作并執行相應的操作。
LCD觸摸屏采用TOPSUN公司的TS40WD2B-02,4.0英寸,分辨率為480×272,工作電壓為3.3V,接口類型為數字24位RGB,通過軟排線與Au1200的LCD控制接口連接。
GPS模塊設計
作為車載、便攜兩用產品,在滿足性能的前提下,模塊的體積必須要小。LEVAVE公司的GPS模塊GPS-R37定位精度在10m以內,靈敏度高達-159dbm,而體積只有18×18mm,符合本方案設計要求。其與Au1200的連接方式如圖2所示。
其中,GPS模塊與Au1200微處理器之間的數據通信通過Au1200的串口進行。供電方式方面,GPS模塊通過低壓差線性穩壓器MCP1726與電源連接,并由Au1200控制通斷。這樣,保證GPS模塊工作時可以獲得穩定的大電流,而在關斷狀態下則可以減少功耗。
由于GPS模塊與Au1200間通過Au1200的串口進行數據通信,所以,軟件部分由主處理器的串口讀取GPS數據,采用GPS+地圖匹配的組合方法進行GPS定位,再進行進一步的路徑規劃等操作,其流程如圖3所示。
電源設計
考慮到車載、便攜兩用功能,本系統采用的供電方式為:有外部電源或車載過程中,通過電壓適配器給系統供電;隨身攜帶時由系統自帶的一塊鋰電池供電,實現方案如圖4所示。SC805為微型大電流鋰離子電池充電器,可以對電池快速高精度地充電,并提供過充保護。LTC4411為低功耗電源路徑控制器,當輸入端電壓大于輸出端電壓時,器件導通,反之器件停止工作??梢钥闯?,當連接外部電源時,SC805對電池快速充電至充滿為止,而LTC4411截止,系統由外部電源直接供電;當無外部電源連接時,SC805不工作,LTC4411導通,系統由鋰離子電池供電。
另外,為降低系統功耗,便于外出攜帶,在系統電源配置上:將Au1200的內核供電電壓1.2V與外部I/O口供電電壓2.5V、3.3V進行隔離。其中,1.2V由高效降壓控制器轉換得到,2.5V、3.3V分別由用SC192構成的高效率降壓型DC/DC芯片轉換得到。