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機械系統設計論文范文1
可變功能機械系統由不同的分功能組成，且功能間會發生耦合。筆者基于FBS概念設計模型對可變功能機械系統進行研究，先將各分功能獨立，分別建立自頂向下的設計模型，即先對功能進行分解，由功能-行為映射求解得到相應的行為層級結構，分析相應的行為模型，得出映射層結構方案。可變功能機械的FBS模型詳解如圖1所示。在研究可變功能機械系統時，本研究將分功能到行為和行為到結構的映射并行研究，功能總和代表了各分功能不同模型的集合，系統實現其中一個功能時，另一個分功能處于待用模式，為加以區分，用功能符號“F”+“i”（數字）代表分功能序號，用“or”（或者）連接各分功能。之后本研究建立分功能的層級結構及相應的功能分解模型、行為過程層級結構及其行為過程模型，最后進行映射求解。這種并列的設計過程存在交集，即這些分功能間具有耦合性，系統的功能分解有部分相似，例如當農用拖車的連接器連接不同的耕作設備可以完成不同的生產功能，施肥機可以進行移動施肥，灑水機完成澆灌工作等，系統的動力功能和傳動功能并未發生改變，改變的僅是執行端的功能。本研究將相似的功能結構和行為結構以及方案層的具體實施構件組合用虛線連接，代表它們之間存在的特殊聯系。為具體表達該設計過程中的模型聯系，基于經典相似理論中對序結構的定義，本研究將系統要素按一定組成規律、一定順序出現的序列結構稱為序結構，序結構與系統有著緊密的聯系。根據可變功能機械系統概念設計層次，筆者對序結構進行特征分析，分為功能序結構、行為序結構以及方案序結構。由于篇幅原因，本研究僅對功能分解和行為結構的序結構表達進行描述，并構建相似模型。
2相似模型構建
2.1功能序結構和行為序結構模型相似包括功能相似以及行為相似，功能具有相同的效果不代表行為也具有相似性。研究系統相似度時需要衡量功能相似度和行為相似度不同的權重值，建立相似模型，從系統的角度將不同的功能及其行為映射用序結構表達出來，用系統要素的方式進行模型構建。功能是表達系統特性最抽象的方式，功能的表達需滿足：（1）能根據給定要求表示設計者的意圖；（2）能準確描述滿足設計要求的設計對象；（3）能被定性或者定量地評價，并可以測定設計意圖的滿意度。功能的系統要素為能量、物質和信息，每個功能要素都有其輸入和輸出，因此可以運用“輸入流-輸出流”的方法進行功能描述。功能要素在時間和空間上有一定的順序，即功能序。本研究將功能序的關系進行分類，分別有組成關系、時序關系和因果關系如圖2、圖3所示。時序關系又有順序關系，并存關系。功能序是功能序結構的基礎組成。在概念設計模型中，功能是一個模糊而粗糙的概念，而行為相對而言更為具體，能激發設計者的靈感，引導設計者保證三大流（即物質、能量、信息）的有序流動，不違背自然規律。行為的系統要素包括運動學要素、力學要素和能量要素。結合目前行為結構的表達方法，本研究統一用“輸入流-輸出流”的方式表達行為序結構。行為可以分為基本行為和組合行為。基本行為對應基本結構，較為簡單；組合行為由基本行為構成，包括運動轉換行為、執行行為、檢測行為、控制行為等，這些基本行為通過一定的順序連接起來形成組合行為。行為序就是指這些基本行為和組合行為間的連接，行為序結構則表達了行為序間的連接關系。行為序結構分類如圖4所示。行為序的關系有以下幾種：①串聯順序關系；②并聯同時關系；③選擇發生關系。
2.2基于序結構的相似模型構建由相似第一定律即序結構定律可知，不同類型、不同層次系統存在一定的序結構，當系統序結構存在共同性時，系統之間出現相似特性，相似性大小隨序結構的共同性程度增大而上升，反之則下降。上節已將可變功能機械系統概念設計中的功能層和行為層用序結構進行表達來探索功能和行為的相似性，本節在此基礎之上運用數學建模對相似度進行計算。可變功能機械系統具有一定的相似性，即相似度大于零，某些功能或行為能通過改變一些系統組成就能形成新的功能系統，若是沒有相似性即相似度為零，那么整個分功能系統就轉變成了多功能的單個系統的集合，不在本研究的研究范圍之內。本研究將系統或者系統的一部分進行序結構構建和分析之后，為每個序進行編碼，用eik表示序要素的集合，要素包含屬性和特征值，屬性由所屬功能或者行為的輸入輸出流決定，i是分功能編號，k是序的編號。相似序的概念是將分功能序結構的要素和特征聯系形成兩兩組合的有序偶，用(e1k,e2k)表示。相似度由相似序的個數和相似序對相似的影響權重所決定，相似度以q表示，相似序個數決定的相似度為q1，影響權重決定的相似度。權重的分配也是相似度量的重要環節之一，主要包括主觀權重分配方法和客觀權重分配方法。相似序模型分析之后根據經典相似理論進行數學建模，系統的總相似度由功能、行為和結構的相似度綜合得出。本研究根據所建立的序結構進行系統知識表達，計算可變功能間的相似性，設機械系統共有兩個可變分功能，特征參數取自輸入輸出流的類型和數值，如功能的能量類型和所代表的數值等，對整個系統進行相似模型構建，并計算相應的相似度數值。相似求解模型如圖5所示。建模的一般步驟可表述如下：（1）分別對分功能系統進行層次劃分，建立基于功能或者行為結構的模型?？捎幂斎肓鬏敵隽鞯姆绞桨?.1節所述分別建立分功能的具體模型，對應的序結構統計如表1所示。
3實例分析
筆者選取典型的可變功能機械系統進行研究，選取如圖6所示的機床作為研究對象，通過更換不同的刀具執行機構可以獲得鉆孔，擴孔和鉸孔3個不同的功能?？梢钥闯?，這是一種通過改變系統執行機構達到改變功能的情況。本研究按上文所述的步驟進行分析，首先由系統的可變功能得到功能的序結構模型，所建立的模型如圖7所示。表3所示機床的可變功能由更換執行機構來實現，在系統層面上達到了改變功能的要求。本研究按上文所述，根據所建立的序結構模型，通過分析相似要素應用公式（1~3）得到系統功能級的相似度數值。
4結束語
機械系統設計論文范文2
關鍵詞：角色協同；工作流；畢業論文；管理系統
中圖分類號：TP31 文獻標識碼：A
1 引言（Introduction）
本科畢業論文是本科生的一門重要實踐課程，也是大部分教師和教學管理人員每年都要面臨的一項煩瑣工作。從出題、選題，再到寫作與指導、評審與答辯等，整個過程都需要教學管理人員、教師、學生投入大量的精力。傳統的本科畢業論文指導與管理工作存在以下主要問題：
（1）師生協同不足：學生離校實習、教師無固定辦公地點等，導致學生與教師見面不易，信息溝通不暢，師生交流不充分。由于教師工作比較繁忙，每個教師要同時指導多名學生，導致學生和教師很難在工作時段內同時有空閑時間來進行面對面地指導，難以實現老師與學生之間的互動，教師對學生論文評閱效率低下。
（2）工作壓力大：本科畢業論文整個工作流程的工作環節多，參與人員多，時間跨度長，業務流程繁雜，工作量龐大，工作煩瑣、易重復。
（3）信息化程度低：本科畢業論文各個工作環節會產生階段文檔，而且前后各階段文檔之間有著密切的關聯關系；大量的打印文檔不利于師生對文檔的查閱、保存，且不環保。即使使用電子文檔，但未建立關聯關系，不利于收集、查詢和統計。
（4）監管力度不足：傳統畢業論文寫作與指導過程缺乏有效的監管力度，難以保證師生按時完成各項工作。缺少第三方監管本科畢業論文寫作與指導過程的完整記錄，難以解決導師與學生之間就論文完成情況及論文質量相互推卸責任的問題。
針對上述問題，國內研究者們提出了不同的畢業論文管理系統，文獻[1―4]建立了基于WEB方式的論文管理系統，文獻[5]提出了基于本體的論文管理系統，文獻[6]提出了基于工作流的論文管理系統，但是這些研究在師生協同、提高工作效率、加強監督方面仍存在不足。因此，本文提出一種角色協同的工作流模型；根據模型中的系統工作流狀態，利用時間和事件觸發機制，對用戶指派角色、對角色指派權限，再通過各個角色之間的協同，完成畢業論文各項工作，解決傳統人工方式的論文管理工作中存在的問題，提高工作效率、減輕工作壓力、增強監管力度、提高論文管理工作的信息化水平。
2 相關知識（Related work）
角色：是相關權限命令的集合，使用角色的主要目的是簡化權限管理，角色主要由權限和用戶構成[7]。
協同：就是打破資源（如人、財、物、信息和流程等）之間的各種壁壘和邊界，使它們為共同的目標而進行協調的運作，通過對各種資源最大的開發、利用和增值以充分達成共同的目標[8]。
工作流：是指一類能夠完全自動執行的經營過程，根據一系列過程規則，將文檔、信息或任務在不同的執行者之間進行傳遞與執行[9]。作為計算機支持的協同工作研究的一個重要方向，工作流管理的主要目標是通過調用有關的信息資源與人力資源來協調業務過程中的各個環節，使之按照一定的順序依次進行，從而實現業務過程的自動化。工作流技術通過將工作分解成為良好的任務、角色，按照一定的規則和流程來執行這些任務并對它們進行監控，以達到提高辦事效率、降低工作成本的目的[10]。
時間觸發機制[11，13]是指將時間域分成離散的時間間隔，將消息的傳輸分配在一定的時間間隔內完成。
事件觸發機制[12，13]是指在工作流程中，根據其他事件的發生而產生相應動作（稱為觸發動作）干預工作進程。
3 角色協同的工作流模型（The role-collaborative
workflow model）
本節首先對角色協同的工作流模型（Role-collaborative Workflow Model，RcW）進行描述，然后基于該模型進行建模。
3.1 模型的組成元素
角色協同的工作流模型由用戶主體、角色主體、任務主體、系統工作流狀態、訪問權限、角色指派、權限指派和角色協同這八個元素組成。下面將分別對這八個元素進行描述。
用戶主體：是指提出指派角色請求的實體，使用符號u表示，用戶主體的集合使用符號U表示。
角色主體：是指提出指派權限請求的實體，使用符號r表示，角色主體的集合使用符號R表示。在本科畢業論文的整個工作當中，存在著教學管理人員（教學院長、系主任、教學秘書）、教師（指導老師，交叉評閱老師，答辯老師）以及學生這些不同的角色，所以論文管理系統中的角色主體集合表示為：
（1）
公式（1）中，M表示管理員，T表示教師，S表示學生。
任務主體：是指接受r訪問的實體，也是工作流各個環節的核心，使用符號t表示，任務主體的集合使用T表示。論文管理系統中的任務主體集合圍繞著論文展開，表示為：
系統工作流狀態：是指RcW模型在整個論文工作流程（如圖1所示）中，r訪問t時的快照，使用符號s表示，系統工作流狀態集合使用符號S表示，包含r訪問的對象t和訪問時間time兩個元素。論文管理系統中的系統工作流狀態集合表示為：
訪問權限：是指r訪問工作流中任務主體的方式，使用符號p表示，訪問權限的集合使用符號P表示。論文管理系統中的訪問權限集合表示為：
角色指派：是指在系統工作流狀態下對u指派r的方式，使用符號UA表示。RcW模型中，同一個u能夠被指派多個r，但是在同一s狀態下，一個u只能被指派一個r，因此角色指派由s決定。角色指派函數表示為：
權限指派：是指在系統工作流狀態下對r指派p的方式，使用符號PA表示。RcW模型中，不同的r訪問的t不一樣，對t的訪問權限也不同，且同一r在不同的s狀態下，對t的訪問權限也不同，因此，權限指派由s決定。權限指派函數表示為：
角色指派和權限指派都由s決定，s的狀態由s中的兩個元素t和time決定，s中的元素time是被分成離散的時間間隔，t的觸發被分配在一定的時間間隔內完成，這樣就應用到了時間觸發機制的原理。例如在開題報告提交時間結束時，則激活論文寫作與指導階段的工作流程中的t，開始初稿的提交；在論文定稿提交時間結束時，則凍結論文寫作與指導階段的工作流程中的t。
同時在RcW模型中，部分流程的ti的觸發等待著ti-1事件的完成來激活自身狀態。不同的用戶角色訪問不同t，則被指派不同權限，這樣就應用到了事件觸發機制的原理。例如學生在論文初稿tk提交完成后，觸發導師指導評閱論文初稿tk+1的工作進程；導師在論文初稿的評閱tk+1提交完成后，激活學生提交修改稿tk+2的工作進程。
因此角色指派和權限指派都考慮到了時間和事件觸發機制。
角色協同，是指在RcW模型中，各個角色主體之間打破時間、空間、物質等資源之間的各種壁壘和邊界，使他們為完成共同目標而進行協調的運作，通過對各種資源最大的開發、利用和增值以充分達成共同目標，使用符號RC表示。角色協同函數表示為：
在畢業論文管理系統中，大部分工作需要教學院長、系主任、教學秘書、教師和學生等這些角色之間的協同RC來完成。例如，導師與學生之間協同完成論文的指導與寫作，最終完成共同目標――論文定稿的完成。
這樣，RcW模型可以表示為八元組：
RcW模型運行的充分必要條件為：不存在u無法被指派r，不存在r無法被指派p，不存在t無法被訪問。
3.2 角色協同的工作流模型
基于RcW模型的組成元素，根據RBAC96[14]的框架對RcW模型進行建模，在RcW模型中添加了會話集和約束集，如圖1所示。
圖1 RcW模型
Fig.1 RcW model
RcW Model：
U：用戶主體集合；R：角色主體集合；
T：任務主體集合；P：訪問權限集合；
Sessions：會話集――各主體之間的會話；
Constrains：約束集――約束各主體之間的指派關系。
OP={execute}，操作集合
P=OP×T～Constrains（S）
UAU×R，用戶與角色的指派關系
roles（u）：U2R～Constrains（S），對用戶指派角色的函數映射。
roles（u）={（ri）|（[（ri，u）∈UA}
PAR×P，角色與權限的指派關系
per： R2P～Constrains（S），對角色指派權限的函數映射。
per（ri）={（p，ti）|[（ri，p，ti）∈PA]}
RC（RiTk）×（RjTl） i≠j 角色之間的協同
在RcW模型中，為確保用戶角色指派的正確性，根據用戶與角色的指派關系和用戶指派角色的函數映射，設計了用戶角色指派算法。如下所示。
用戶角色指派算法（Algorithm of User-Role Assignment）：
{
Initialize： R；//可指派角色集合
R =GetRofUA（u）；
If R is Null
Return NULL；
For each r in R
if r match current S//如果角色r與當前狀態相匹配
Assign r to u；
exit for；
Else Next r；
End for
If OutofMaxR（u，R）//如果超出可指派角色集合
Return NULL；
}
在RcW模型中，為確保角色權限指派的正確性，根據角色與權限的指派關系和角色指派權限的函數映射，設計了角色權限指派算法。如下所示。
角色權限指派算法（Algorithm of Role-Permission Assignment）：
{
If （r，t）（R，T，PA） is NULL
//如果當前（r，t）無法與角色權限集合相匹配
Return NO PREMISSION；
Else
If Activate（t）//如果當前任務被激活
Return READ & WRITE；
ElseReturn READ ONLY；
}
根據RcW模型，實現基于RcW模型的畢業論文管理系統。下一節對該系統和傳統人工方式進行應用研究比較與結果分析。
4 應用研究與結果分析（Application studies and
results analyzes）
為了驗證基于RcW模型的本科畢業論文管理系統在解決傳統人工論文管理方式中存在的問題的實用性，基于角色協同的工作流模型的本科畢業論文管理系統已在西南大學外國語學院試運行，網址：http：//202.202.121.101/pdms。
對于傳統的人工論文管理的方式，通過外國語學院教務管理人員提供的信息，收集整理了2011―2013年這三屆西南大學外語學院本科畢業論文管理工作的數據。
對于系統進行論文管理的方式，通過系統對論文管理工作整個流程的完整記錄，收集整理了2014屆外語學院畢業生通過本系統完成畢業論文的數據。
對于傳統人工方式和系統方式的各項數據，主要從以下幾個方面進行比較與分析。首先，在完成各個相同階段的管理工作耗時進行了比較，結果如表1所示。
表1 各階段工作的耗時對比
Tab.1 Time for each management stage
工作階段 傳統人工方式耗時 系統方式耗時
2011 2012 2013 2014 2015
給學生安排導師 2.5days 3days 3days 3.2min 2.8min
統計提交任務書人數 20―30
min/time 20―30
min/time 20―30
min/time 0.13
sec/time 0.12
sec/time
統計提交開題報告人數 20―30
min/time 20―30
min/time 20―30
min/time 0.11
sec/time 0.13
sec/time
統計提交論文定稿人數 20―30
min/time 20―30
min/time 20―30
min/time 0.14
sec/time ――
安排答辯分組 2days 2days 2days 3.7min ――
統計學生成績 1day 1day 1day 0.54sec ――
查找 10―20
min/time 10―20
min/time 10―20
min/time 0.12
sec/time ――
說明：在統計提交任務書、開題報告和論文定稿人數的時候，如果有未提交的，還需要列出未按時提交論文稿件的學生名單。目前為止，2015屆畢業生的論文工作完成了一部分，只有部分數據。2011―2013的數據是由外國語學院的教務管理人員提供的，2014―2015的數據是通過系統操作20次的平均值。
然后，在各個階段論文稿件的按時提交比例方面進行了比較，結果如表2所示。
表2 每階段學生教師完成情況的數量對比
Tab.2 The number of submission on time
工作
階段 傳統人工方式 系統方式
總人數 2011
按時完成人數 比例 總人數 2012
按時完成人數 比例 總人數 2013
按時完成人數 比例 總人數 2014
按時完成人數 比例
指導
方向 141 120 85.1% 145 114 78.6% 146 117 80.1% 143 139 97.2%
論文
方向 571 472 82.7% 563 501 89.0% 579 498 86.0% 541 524 96.9%
任務書 571 469 82.1% 563 468 83.1% 579 472 81.5% 541 540 99.8%
開題
報告 571 473 82.8% 563 439 78.0% 579 472 81.5% 541 537 99.3%
定稿 571 483 84.6% 563 453 80.5% 579 463 80.0% 541 531 98.2%
論文
評閱 571 476 83.4% 563 468 83.1% 579 501 86.5% 541 529 97.8%
交叉
評閱 571 483 84.6% 563 455 80.8% 579 510 88.1% 541 535 98.9%
說明：由于傳統人工方式無法對論文指導過程進行記錄，傳統人工方式在論文指導過程中無數據。修改稿在論文指導過程中，論文稿件有多次提交的情況，在表中使用的數據是修改稿第一次提交和第一次評閱的數據。2011―2013的數據是由外國語學院的教務管理人員提供的，2014的數據是系統記錄的。
由表1中的數據可以看出，通過本系統進行本科畢業論文相關工作，極大地減少了工作時間，提高工作效率，同時減輕了教學管理人員的工作量。由表2的數據分析可以明顯看出，在通過使用進行本科畢業論文相關工作時，本科論文過程中各項工作的完成率相較于傳統模式平均提升了15%，各個階段完成工作比大幅提升。通過在線提交，在線指導，在線監控論文進程，方便了師生之間論文的寫作與指導，同時實現了對論文指導過程的全程記錄，對論文指導工作的評價與衡量提供可靠的依據。
論文存儲：2011屆紙質任務書、開題報告和論文各571份，2012屆紙質任務書、開題報告和論文各563份，2013屆紙質任務書、開題報告和論文各541份，總占地1.14m3；2014屆各種電子版的論文稿件共計9514份，占5.15GB的硬盤容量。紙質論文需要大量的打印，不環保，電子格式的論文稿件存儲占地空間小，不需要打印大量的紙質文檔，十分環保，且在系統中查找論文稿件十分方便。
在2011―2013年的本科畢業論文工作中，發生學生稿件遺失、需要學生重新提交的情況平均17例；給導師發送論文出錯情況平均發生8例；在2014屆，由于使用了本系統，未發生上述兩種情況。在2011―2013年，學生未按時完成論文，與導師相互推卸責任的情況平均有5例，同時由于無依據可尋，處理此種情況很麻煩；在2014屆中發生此種情況三例，直接查看整個工作過程的記錄，根據記錄處理，十分方便且具有說服力。
5 結論（Conclusion）
基于角色協同工作流模型的本科畢業論文管理系統已初次在西南大學外國語學院使用，運用角色協同和工作流的技術，采用時間觸發機制和事件觸發機制的原理，較好地解決了傳統人工管理方式存在的四大問題，有效地減輕了教學管理人員、教師、學生完成本科畢業論文工作的工作量，提高了本科畢業論文工作的工作效率，取得了較好的教學成果；且系統全程保留了本科畢業論文工作在各個階段產生的文檔和數據，記錄了論文指導的整個過程，可以為教師進行論文工作的績效評估提供依據。
在RcW模型中，考慮優化算法的設計，優化用戶角色指派算法和角色權限指派算法；在系統工作流狀態中加入短信實體，實時通知用戶關于工作流的狀態，是今后的研究發展方向。
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作者簡介：
機械系統設計論文范文3
關鍵詞：立體視覺；運動平臺；ADAMS
一、引言
隨著信息、處理、計算機技術的發展，人們對于機器能夠僅僅獲取以一些平面的二維視覺信息越來越不滿意，人們設想借助計算機的技術，能使機器人真正能“看到”精彩的三維世界。計算機技術、視覺傳感器技術、攝像技術以及立體視覺理論的發展，利用視覺傳感器來獲取環境圖像，并用計算機實現對視覺信息的處理，從而形成立體視覺，逐漸使這一設想變成現實[1-4]。本文采用了目前國內外進行機電一體化系統設計時最常用的虛擬樣機技術，基于3D數字化設計平臺UG，采用赫爾姆霍茨模型作為參考設計了一種新型的具有三自由度的雙目立體視覺運動平臺，如圖1所示。
二、運動學仿真驗證立體視覺運動平臺的運動空間范圍
運動學仿真的目的是為了驗證立體視覺運動平臺動力模型建模的合理性，檢查運動自由度范圍是否達到設計指標中要求的“眼睛”左右偏航運動空間范圍（±60o）、“頭部”俯仰運動空間范圍（±45o）。同時通過運動學仿真，還可以檢查視覺運動平臺動力模型各個部件的之間有沒有產生運動碰撞干涉。本文采用機械系統動力學自動分析軟件ADAMS對運動平臺進行運動仿真分析[5]。
經過運行運動學仿真，可以得知各個自由度的運動空間范圍如下：
（一）左偏航極限±60度、右偏航極限±60度、俯仰極限±45度位置，如圖2所示
（三）沒有發生偏航運動，仰視極限負45度位置，如圖4所示
偏航和俯仰運動各個自由度運動范圍曲線圖如圖5，圖6，圖7所示。從上面各個極限位置、偏航和俯仰運動各個自由度運動空間范圍曲線圖可以觀察到部件之間沒有產生運動碰撞干涉現象，各個自由度的運動空間范圍達到了設計的要求，從仿真結果也可以看出本運動平臺運動空間范圍廣，驗證了本視覺運動平臺達到了運動功能的要求，說明本立體視覺運動平臺的機械系統結構設計是合理的，這為一般機器人立體視覺運動平臺的機械結構設計提供實用的改進和參考依據。
三、驅動電機的輸入扭矩分析
要驗證選擇的驅動電機的輸入扭矩是否夠，那么要測量俯仰電機和偏航電機的扭矩。在立體視覺運動平臺中，電機主要是要克服轉動過程中轉動頭和攝像機等運動部件的負載轉矩。運動部件的負載扭矩在ADAMS中通過測量扭矩的方式測量出來，如下圖8，圖9分別是偏航電機和俯仰電機的負載扭矩。
通過圖8和圖9，可以知道偏航和俯仰電機的負載是時間連續曲線。當偏航或俯仰運動到極限點時，驅動電機要進行變向運行，負載扭矩的方向也發生變化而出現突變拐點，拐點的值便是負載扭矩最大值，可以得知選擇的電機的扭矩是足夠的。仿真結果對雙目立體視覺運動平臺的控制系統的性能定性分析提供了一種評價手段。
四、結論
仿真的結果驗證了視覺運動平臺的俯仰和左右偏航自由度的運動空間范圍符合設計要求。根據仿真結果可以看出本運動平臺運動空間范圍廣，驗證了本視覺運動平臺達到了運動功能的要求，說明本立體視覺運動平臺的機械機構設計是合理的，這為一般機器人立體視覺運動平臺的機械系統結構設計提供實用的改進和參考依據。
并通過仿真求解出俯仰電機和左右偏航電機的負載扭矩曲線，仿真結果對雙目立體視覺運動平臺的控制系統的性能定性分析提供了一種評價手段。
參考文獻：
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機械系統設計論文范文4
關鍵詞：專業學位研究生；工程實訓模式；教育
中圖分類號：G642.8 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）04-0036-02
一、引言
目前，我國機械工程研究生的培養方向一直以學術型為主，學術型研究生基礎理論知識較扎實，但解決工程實際問題的能力相對不足的矛盾逐漸凸顯出來，當前研究生培養模式就是造成這種現象的主要原因之一。因此，探討一種行之有效的機械工程專業學位研究生工程培養模式，成為了當前研究生教育的重點內容之一。
自恢復研究生教育以來，我國機械工程研究生的培養方向一直以學術型為主。每年畢業的機械工程研究生主要為高等院校和科研單位培養，從事科學研究及高等教育工作。而學術型機械工程研究生主要以基礎理論為主，存在工程實踐方面不足等問題。目前，以市場化為主導的國家經濟模式使機械工程研究生的數量在不斷增加，機械工程畢業研究生數量使高校和科研單位飽和，多數研究生將以大中型企業等單位為就業的主體。因此，為了適應當前大中型企業及國家經濟發展的需求，對研究生工程能力的要求越來越高，并成為當前研究生教育的重點內容。
綜上所述，在研究生工程能力的培養中，存在一些不足之處，制約了研究生的培養效果，達不到社會對研究生的期望值。因此，很有必要對機械工程專業學位研究生的創新素質和科研工程能力的培養模式進行研究，為機械工程專業學位研究生的教育提供一種有效地、可行的教育模式。
本文主要對基于工程項目的機械工程專業學位研究生工程實訓模式進行研究，結合本人所指導的機械工程專業學位研究生的培養，以企業項目案例為平臺，對其科研工程意識、科研工程知識及科研工程能力等方面進行培養，使其具有較強的創新素質和科研工程能力，為其他研究生的培養模式研究提供理論依據。
二、科研能力和創新能力的基礎培養
科研基礎知識和科研意識是科研能力和創新能力的基礎?？蒲谢A知識主要包括與研究方向相關的機械和電氣控制方面的理論基礎知識和應用軟件方面的知識，如機械原理、高等數學、理論力學、現代控制理論、二維和三維工程繪圖軟件等基礎知識和應用軟件；科研意識主要是指科研工程項目的前瞻性能力和創新欲望。
（一）基于實際機械系統的學習模式
課堂教學的理論知識僅僅是工程項目實施的基礎知識，將這些基礎理論知識應用于工程項目的實施，還需要不斷提高科研工程知識。本項目以6-DOF串聯機械臂系統為例，指導和加強研究生學習與機器人相關的理論知識以及工程項目實施方面的知識，了解國內外機器臂的發展動態，加強掌握科研基礎知識，增強研究生的科研工程項目實施的意識。
以首鋼莫托曼機器人有限公司研制的6-DOF串聯機器人系統為例，啟發和誘導研究生掌握該機械人研制的關鍵科學問題和工程實施中關鍵工程工藝問題等，包括運動學、動力學和機械系統設計等方面。針對每部分關鍵科學問題和工程實施中關鍵工程工藝問題等，發揮研究生的主觀能動性，對機械臂進行系統的研究，進一步完善研究生的科研能力和創新能力。
這種通過實際案例的學習方法可以理論聯系實際，使理論學習內容可視化，直接驗證理論學習的可行性，加深了學生對課程內容的理解，促進了理論知識在工程方面的應用，同時也增加了學生的學習興趣。
（二）基于已實施的科研工程項目，探索性實踐教學模式
基于已實施的國家基金項目“串并混聯擬人機械腿的力約束及動載協調分配問題研究”，指導學生探索性學習機械工程項目實施方面的知識。首先，引導學生掌握該項目立項的依據，即項目實施的工程和科學意義，同時使學生了解該項目的研究內容以及研究內容及創新點提出的工程科學意義。然后，針對研究內容，引導學生展開研究，啟發誘導研究分組進行運動學、動力學、機械系統設計等方面的實踐，進一步提高科研工程實施能力。最后，研制串并混聯擬人機械腿樣機。
（三）科研工程培訓總結
對已進行的工程案例進行總結，發現自身的不足之處，提高相關科研理論知識和工程項目實施方面的能力，寫成科研工程論文，以提高研究生的總結能力，對研究生今后的工作奠定基礎。
通過上述學習方式，鞏固了研究生的科研基礎知識，增強了研究生的團隊協作意識、科研動力及興趣，有利于研究生激發出創新思維，也有利于營造一種和諧向上的學術氛圍。
三、科研專業知識及科研能力的培養
科研工程專業方面的能力主要是指在項目實施過程中，理論知識及工程實踐經驗等的運用能力。本文主要通過探索性實踐的方式，來檢驗研究生科研能力的掌握程度。以一種新型雙軸顎式破碎機的設計為例，增強研究生的科研和創新能力。首先，對目前顎式破碎機進行調研，發現現有破碎機的不足之處以及需要改進的地方；其次，基于現有破碎機的不足之處，提出新型顎式破碎機方案，解決現有存在的問題；然后，對新型顎式破碎機進行性能研究并進行設計方法研究；最后，研制樣機并進行實驗研究。
通過對當前顎式破碎機的調研，發現當前顎式破碎機存在破碎物料不均勻、破碎效率低、顎板磨損厲害、很難實現超細破碎以及耗能大等缺點。為克服傳統顎式破碎機的不足之處，提出了一種新型的雙軸復擺顎式破碎機。
對這種新型雙軸復擺顎式破碎機的行程特征值、運動學、動力學等性能進行研究，給出各性能的分布規律。首先，應用遺傳基因方法對新型雙軸復擺顎式破碎機的結構參數進行優化，給出合理的結構參數，同時考慮加工與裝配工藝性，設計了一種雙軸復擺顎式破碎機樣機；其次，對這種樣機進行試驗研究，結果表明，同樣破碎500kg的物料，單軸機需要269s，而雙軸機只需要52s，只占單軸機破碎物料所需時間的五分之一；然后，在細料占總成品的比例上，雙軸是單軸的2.5倍，在每小時的生產能力上雙軸是單軸的5.2倍；最后，在衡量破碎機產能的指標值S上，雙軸是單軸的2.5倍。因此，綜合上述的分析和數據認為，新型雙軸復擺顎式破碎機的性能明顯優于單軸破碎機，具有很好的工程應用價值。
四、結論
本文基于實際工程項目的機械工程專業學位研究生培養模式的研究，提高了研究生的科研素質及創新能力等，研究生獲得了一定的成績。在這個過程中，研究生研制了擬人機械腿、顎式破碎機等樣機，提高了工程能力。同時，還撰寫和發表了多篇學術論文，授權了多項發明專利和實用新型專利。
參考文獻：
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機械系統設計論文范文5
關鍵字：新問題；先進制造技術；前沿科學；應用前景
論文
制造業是現代國民經濟和綜合國力的重要支柱，其生產總值一般占一個國家國內生產總值的20%~55%。在一個國家的企業生產力構成中，制造技術的功能一般占60%左右。專家認為，世界上各個國家經濟的競爭，主要是制造技術的競爭。其競爭能力最終體現在所生產的產品的市場占有率上。隨著經濟技術的高速發展以及顧客需求和市場環境的不斷變化，這種競爭日趨激烈，因而各國政府都非常重視對先進制造技術的探究。
1當前制造科學要解決的新問題
當前制造科學要解決的新問題主要集中在以下幾方面摘要：
（1）制造系統是一個復雜的大系統，為滿足制造系統靈敏性、快速響應和快速重組的能力，必須借鑒信息科學、生命科學和社會科學等多學科的探究成果，探索制造系統新的體系結構、制造模式和制造系統有效的運行機制。制造系統優化的組織結構和良好的運行狀況是制造系統建模、仿真和優化的主要目標。制造系統新的體系結構不僅對制造企業的靈敏性和對需求的響應能力及可重組能力有重要意義，而且對制造企業底層生產設備的柔性和可動態重組能力提出了更高的要求。生物制造觀越來越多地被引入制造系統，以滿足制造系統新的要求。
（2）為支持快速靈敏制造，幾何知識的共享已成為制約現代制造技術中產品開發和制造的關鍵新問題。例如在計算機輔助設計和制造(CAD／CAM)集成、坐標測量(CMM)和機器人學等方面，在三維現實空間(3-RealSpace)中，都存在大量的幾何算法設計和分析等新問題，非凡是其中的幾何表示、幾何計算和幾何推理新問題；在測量和機器人路徑規劃及零件的尋位(如Localization)等方面，存在C-空間
(配置空間ConfigurationSpace)的幾何計算和幾何推理新問題；在物體操作(夾持、抓取和裝配等)描述和機器人多指抓取規劃、裝配運動規劃和操作規劃方面則需要在旋量空間(ScrewSpace)進行幾何推理。制造過程中物理和力學現象的幾何化探究形成了制造科學中幾何計算和幾何推理等多方面的探究課題，其理論有待進一步突破，當前一門新學科--計算機幾何正在受到日益廣泛和深入的探究。
（3）在現代制造過程中，信息不僅已成為主宰制造產業的決定性因素，而且還是最活躍的驅動因素。提高制造系統的信息處理能力已成為現代制造科學發展的一個重點。由于制造系統信息組織和結構的多層次性，制造信息的獲取、集成和融合呈現出立體性、信息度量的多維性、以及信息組織的多層次性。在制造信息的結構模型、制造信息的一致性約束、傳播處理和海量數據的制造知識庫管理等方面，都還有待進一步突破。
（4）各種人工智能工具和計算智能方法在制造中的廣泛應用促進了制造智能的發展。一類基于生物進化算法的計算智能工具，在包括調度新問題在內的組合優化求解技術領域中，受到越來越普遍的關注，有望在制造中完成組合優化新問題時的求解速度和求解精度方面雙雙突破新問題規模的制約。制造智能還表現在摘要：智能調度、智能設計、智能加工、機器人學、智能控制、智能工藝規劃、智能診斷等多方面。
這些新問題是當前產品創新的關鍵理論新問題，也是制造由一門技藝上升為一門科學的重要基礎性新問題。這些新問題的重點突破，可以形成產品創新的基礎探究體系。
2現代機械工程的前沿科學
不同科學之間的交叉融合將產生新的科學聚集，經濟的發展和社會的進步對科學技術產生了新的要求和期望，從而形成前沿科學。前沿科學也就是已解決的和未解決的科學新問題之間的界域。前沿科學具有明顯的時域、領域和動態特性。工程前沿科學區別于一般基礎科學的重要特征是它涵蓋了工程實際中出現的關鍵科學技術新問題。
超聲電機、超高速切削、綠色設計和制造等領域，國內外已經做了大量的探究工作，但創新的關鍵是機械科學新問題還不明朗。大型復雜機械系統的性能優化設計和產品創新設計、智能結構和系統、智能機器人及其動力學、納米摩擦學、制造過程的三維數值模擬和物理模擬、超精度和微細加工關鍵工藝基礎、大型和超大型精密儀器裝備的設計和制造基礎、虛擬制造和虛擬儀器、納米測量及儀器、并聯軸機床、微型機電系統等領域國內外雖然已做了不少探究，但仍有許多關鍵科學技術新問題有待解決。
信息科學、納米科學、材料科學、生命科學、管理科學和制造科學將是改變21世紀的主流科學，由此產生的高新技術及其產業將改變世界的面貌。因此，和以上領域相交叉發展的制造系統和制造信息學、納米機械和納米制造科學、仿生氣械和仿生制造學、制造管理科學和可重構制造系統等會是21世紀機械工程科學的重要前沿科學。
2．1制造科學和信息科學的交叉--制造信息科學
機電產品是信息在原材料上的物化。許多現代產品的價值增值主要體現在信息上。因此制造過程中信息的獲取和應用十分重要。信息化是制造科學技術走向全球化和現代化的重要標志。人們一方面對制造技術開始探索產品設計和制造過程中的信息本質，另一方面對制造技術本身加以改造，以使得其適應新的信息化制造環境。隨著對制造過程和制造系統熟悉的加深，探究者們正試圖以全新的概念和方式對其加以描述和表達，以進一步達到實現控制和優化的目的。
和制造有關的信息主要有產品信息、工藝信息和管理信息，這一領域有如下主要探究方向和內容摘要：
(1)制造信息的獲取、處理、存儲、傳遞和應用，大量制造信息向知識和決策轉化。
(2)非符號信息的表達、制造信息的保真傳遞、制造信息的管理、非完整制造信息狀態下的生產決策、虛擬管理制造、基于網絡環境下的設計和制造、制造過程和制造系統中的控制科學新問題。
這些內容是制造科學和信息科學基礎融合的產物，構成了制造科學中的新分支--制造信息學。
2．2微機械及其制造技術探究
微型電子機械系統(MEMS)，是指集微型傳感器、微型執行器以及信號處理和控制電路、接口電路、通信和電源于一體的完整微型機電系統。MEMS技術的目標是通過系統的微型化、集成化來探索具有新原理、新功能的元件和系統。MEMS的發展將極大地促進各類產品的袖珍化、微型化，成數量級的提高器件和系統的功能密度、信息密度和互聯密度，大幅度地節能、節材。它不僅可以降低機電系統的成本，而且還可以完成許多大尺寸機電系統無法完成的任務。例如用尖端直徑為5μm的微型鑷子可以夾起一個紅細胞；制造出3mm大小能夠開動的小汽車；可以在磁場中飛行的像蝴蝶大小的飛機等。MEMS技術的發展開辟了技術全新的領域和產業，具有許多傳統傳感器無法比擬的優點，因此在制造業、航空、航天、交通、通信、農業、生物醫學、環境監控、軍事、家庭以及幾乎人們接觸到的所有領域中都有著十分廣闊的應用前景。
微機械是機械技術和電子技術在納米尺度上相融合的產物。早在1959年就有科學家提出微型機械的設想，1962年第一個硅微型壓力傳感器問世。1987年美國加州大學伯克利分校研制出轉子直徑為60~120μm的硅微型靜電電動機，顯示出利用硅微加工工藝制作微小可動結構并和集成電路兼容制造微小系統的潛力。微機械技術有可能像20世紀的微電子技術那樣，在21世紀對世界科技、經濟發展和國防建設產生巨大的影響。近10年來，微機械的發展令人矚目。其特征如下摘要：相當數量的微型元器件(微型結構、微型傳感器和微型執行器等)和微系統探究成功，體現了其現實的和潛在的應用價值；多種微型制造技術的發展，非凡是半導體微細加工等技術已成為微系統的支撐技術；微型機電系統的探究需要多學科交叉的探究隊伍，微型機電系統技術是在微電子工藝的基礎上發展的多學科交叉的前沿探究領域，涉及電子工程、機械工程、材料工程、物理學、化學以及生物醫學等多種工程技術和科學。
目前對微觀條件下的機械系統的運動規律，微小構件的物理特性和載荷功能下的力學行為等尚缺乏充分的熟悉，還沒有形成基于一定理論基礎之上的微系統設計理論和方法，因此只能憑經驗和試探的方法進行探究。微型機械系統探究中存在的關鍵科學新問題有微系統的尺度效應、物理特性和生化特性等。微系統的探究正處于突破的前夜，是亟待深入探究的領域。
2．3材料制備／零件制造一體化和加工新技術基礎
材料是人類進步的里程碑，是制造業和高技術發展的基礎。每一種重要新材料的成功制備和應用，都會推進物質文明，促進國家經濟實力和軍事實力的增強。21世紀中，世界將由資源消耗型的工業經濟向知識經濟轉變，要求材料和零件具有高的性能以及功能化、智能化的特性；要求材料和零件的設計實現定量化、數字化；要求材料和零件的制備快速、高效并實現二者一體化、集成化。材料和零件的數字化設計和擬實仿真優化是實現材料和零件的高效優質制備／制造及二者一體化、集成化制造的關鍵。一方面，通過計算機完成擬實仿真優化后可以減少材料制備和零件制造過程中的實驗性環節，獲得最佳的工藝方案，實現材料和零件的高效優質制備／制造；另一方面，根據不同材料性能的要求，如彈性模量、熱膨脹系數、電磁性能等，探究材料和零件的設計形式。進而結合傳統的去除材料式制造技術、增加材料式覆層技術等，探究多種材料組分的復合成形工藝技術。形成材料和零件的數字化制造理論、技術和方法，如快速成形技術采用材料逐漸增長的原理，突破了傳統的去材法和變形法機械加工的許多限制，加工過程不需要工具或模具，能迅速制造出任意復雜外形又具有一定功能的三維實體模型或零件。
2．4機械仿生制造
21世紀將是生命科學的世紀，機械科學和生命科學的深度融合將產生全新概念的產品(如智能仿生結構)，開發出新工藝(如生長成形工藝)和開辟一系列的新產業，并為解決產品設計、制造過程和系統中一系列難題提供新的解決方法。這是一個極富創新和挑戰的前沿領域。
地球上的生物在漫長的進化中所積累的優良品性為解決人類制造活動中的各種難題提供了范例和指南。從生命現象中學習組織和運行復雜系統的方法和技巧，是今后解決目前制造業所面臨許多難題的一條有效出路。仿生制造指的是模擬生物器官的自組織、自愈合、自增長和自進化等功能結構和運行模式的一種制造系統和制造過程。假如說制造過程的機械化、自動化延伸了人類的體力，智能化延伸了人類的智力，那么，"仿生制造"則可以說延伸了人類自身的組織結構和進化過程。
仿生制造所涉及的科學新問題是生物的"自組織"機制及其在制造系統中的應用新問題。所謂"自組織"是指一個系統在其內在機制的驅動下，在組織結構和運行模式上不斷自我完善、從而提高對于環境適應能力的過程。仿生制造的"自組織"機制為自下而上的產品并行設計、制造工藝規程的自動生成、生產系統的動態重組以及產品和制造系統的自動趨優提供了理論基礎和實現條件。
仿生制造屬于制造科學和生命科學的"遠緣雜交"，它將對21世紀的制造業產生巨大的影響。
仿生制造的探究內容目前有兩個方面摘要：
2．4．1面向生命的仿生制造
探究生命現象的一般規律和模型，例如人工生命、細胞自動機、生物的信息處理技巧、生物智能、生物型的組織結構和運行模式以及生物的進化和趨優機制等；
2．4．2面向制造的仿生制造
探究仿生制造系統的自組織機制和方法，例如摘要：基于充分信息共享的仿生設計原理，基于多自律單元協同的分布式控制和基于進化機制的尋優策略；探究仿生制造的概念體系及其基礎，例如摘要：仿生空間的形式化描述及其信息映射關系，仿生系統及其演化過程的復雜度計量方法。
機械仿生和仿生制造是機械科學和生命科學、信息科學、材料科學等學科的高度融合，其探究內容包括生長成形工藝、仿生設計和制造系統、智能仿生氣械和生物成形制造等。目前所做的探究工作大多屬前沿探索性的工作，具有鮮明的基礎探究的特征，假如抓住機遇探究下去，將可能產生革命性的突破。今后應關注的探究領域有生物加工技術、仿生制造系統、基于快速原型制造技術的組織工程學，以及和生物工程相關的關鍵技術基礎等。3現代制造技術的發展趨向
20世紀90年代以來，世界各國都把制造技術的探究和開發作為國家的關鍵技術進行優先發展，如美國的先進制造技術計劃AMTP、日本的智能制造技術（IMS）國際合作計劃、韓國的高級現代技術國家計劃(G--7)、德國的制造2000計劃和歐共體的ESPRIT和BRITE-EURAM計劃。
隨著電子、信息等高新技術的不斷發展，市場需求個性化和多樣化，未來現代制造技術發展的總趨向是向精密化、柔性化、網絡化、虛擬化、智能化、綠色集成化、全球化的方向發展。
當前現代制造技術的發展趨向大致有以下九個方面摘要：
(1)信息技術、管理技術和工藝技術緊密結合，現代制造生產模式會獲得不斷發展。
(2)設計技術和手段更現代化。
(3)成型及制造技術精密化、制造過程實現低能耗。
(4)新型特種加工方法的形成。
(5)開發新一代超精密、超高速制造裝備。
(6)加工工藝由技藝發展為工程科學。
(7)實施無污染綠色制造。
機械系統設計論文范文6
【關鍵詞】ADXL345；加速度傳感器；機械振動監測
1.引言
機械設備的高速化、大型化和自動化發展，一方面提高了生產力，另一方面給安全維護提出了更高的要求。機械振動是各種機器工作工程中經常發生的現象，在機械故障和大型機械的狀態監測中振動占有重要的地位，對振動信號進行在線監測和分析可診斷系統及其部件的運行是否正常。
振動相關的物理量包括加速度、速度和位移等，由于測量加速度信號具有方便、經濟的優勢，工程上通常通過測量加速度測量振動[1]。早期的加速度傳感器是慣性式的，由電磁感應原理產生微弱的電信號，再經過信號調理放大后通過ADC送到微處理器，這種方法電路復雜且成本較高。近年來很多IC廠商制造出了數字加速度計，將加速度感應裝置和一些必要的電路集成在一片晶圓上，大大降低了加速度信號的測量成本，其中Analog Device公司生產的三軸加速度計ADXL345是一款比較突出的產品。
2.三軸加速度計ADXL345結構和功能特性
三軸加速度傳感器ADXL345尺寸小，功耗低，分辨率高達13位，測量范圍可達±16g。它的數據以16位2進制補碼格式輸出，并提供SPI和I2C兩種數字訪問接口，編程簡單方便，非常適合于應用在移動設備上。它用于測量傾斜導致的靜態重力加速度，能測到小于1°的傾角；在運動或者沖擊導致的加速度測量中分辨率可達3.9mg/LSB。ADXL345提供多種特殊檢測功能并能映射到中斷腳輸出，包括：(1)活動和非活動檢測功能，通過比較任意軸上的加速度與用戶設置的閾值來檢測有無運動發生；(2)敲擊檢測功能，可以檢測任意方向的單振和雙振動作；(3)自由落體檢測功能，可以檢測器件是否正在掉落。ADXL345內部集成了一個32位先進先出(FIFO)緩沖器用于存儲數據，可降低處理器的負荷和整個系統的功耗。ADLX345主要應用于手機、醫療器械、游戲、定點設備、工業儀器儀表、個人導航設備和硬盤驅動保護等多種領域。
ADXL345晶圓頂部為多晶硅表面微加工結構加速計，多晶硅彈簧懸掛于晶圓表面的結構之上，在有加速度時提供力量阻力。它通過內部的差分電容對結構偏轉進行測量，差分電容包括獨立固定板和活動質量連接板，加速度使慣性質量偏轉、差分電容失衡，從而傳感器輸出的幅度與加速度成正比。ADXL345的工作流程為：首先由3軸敏感單元感應3個方向的加速度，然后通過電子感應器件將感應到的加速度量轉化成模擬量，模擬量經ADC轉換為數字量后進行數字濾波并存儲在FIFO中，等待主設備通過控制和中斷邏輯從串行I/O口讀加速度的值。
3.系統設計與實現
3.1 硬件電路設計
基于三軸加速度傳感器的振動檢測設備由按鍵模塊、加速度傳感器模塊、RS232接口電路、報警電路模塊、繼電器控制模塊和LCD顯示模塊等幾部分構成。系統結構框圖如圖1所示，其中單片機為系統控制核心，采用華邦W78E052，它最大支持40MHz時鐘，供電電壓范圍寬（2.4V~5.5V），內部包含2個外部中斷、3個定時計數中斷和看門狗計時器。工作時系統以50Hz的速率不斷地采集三軸方向的加速度信號，并通過LCD將數據顯示出來。同時也可以通過串口將數據傳輸到上位機。
三軸加速度模塊電路的電源退耦和旁路設計很重要，如圖2所示，在VDD和地間放置一只0.1μF電容且盡可能地靠近VDD，可用來消除電源電壓波動產生的噪聲。另外需在VS處加上電源旁路設計，采用一只10Ω的電阻和10μF的電容進行旁路連接。
將第7腳片選引腳拉高至VDD時ADXL345處于I2C通訊模式，以I2C模式工作要將ATL ADDRESS引腳接地。為了保證正確操作，需在SCL和SDA引腳加上拉電阻，上拉電阻的范圍可在2K~10K之間[2]。需特殊說明的是，如果還有其他器件連接到I2C總線時，這些器件的額定工作電壓電平不要高于VDD 0.3V以上。將SCL、SDA、INT1引腳分別與W78E052的P1.1、P1.2和INT1引腳相連接，此時ADXL345的I2C通訊地址為0x53，當FIFO中的數據滿后，ADXL345會提供中斷信號給單片機，這時單片機可以通過I2C讀取FIFO中的數據。
ADXL345是一款高靈敏度3軸加速度傳感器，它在PCB上的安裝和PCB板固定都有一定的要求。因為PCB板的諧振程度會影響加速度的計量，如果將傳感器安裝在PCB上一些沒有硬支撐的位置，會導致明顯的測量錯誤[3-4]。
3.2 軟件設計
基于三軸加速度傳感器的振動監測設備可以工作在兩種模式，一是單機模式，二是聯機模式，這兩種模式可以通過按鍵來設定。單機模式下，設備將監控到的數據與預先設定的數據進行比較，如果超過警界值，則發出停機指令并報警。而在聯機模式下，設備則將采集到的數據通過RS232發給上位機，并執行上位機發出的命令。
系統軟件流程如圖3所示，系統上電后單片機對各模塊進行初始化，并進行故障自檢，如發現模塊有故障，通過LCD顯示故障模塊并報警[5]。如果沒有故障，則進入主程序。主程序不斷的循環查詢是否有按鍵按下，如果有按鍵按下則執行按鍵功能程序。如果沒有，則三軸加速度傳感器進行數據采樣，系統判斷是否處于聯機模式。處于聯機模式時跟上位機交換數據。單機模式時，按照預先的設定值執行程序，如果有異常停機并發出報警，將異常數據顯示出來。
單片機讀取ADXL345的數據完成后發出清空指令將FIFO清除，然后發出啟動采集加速度信號，設定好ADXL345的觸發模式，這樣當FIFO的數據采集滿時，INT1引腳將產生一個下降沿的中斷。單片機的中斷服務程序中設置一個ADXL345數據采集完成的標志位，每次有中斷時就將數據讀出來，這樣ADXL345的數據采集和單片機的數據處理就可以同步進行了。
4.結論
選用三軸加速度傳感器ADXL-345設計了一款機械振動的監測裝置，本文詳細介紹了它的軟硬件的設計，完成了對機械設備的故障引起的振動進行監測的功能，實現了對機械設備故障的及時掌握和控制。裝置提供RS232接口，可以方便地將數據傳輸到上位機。隨著微電子技術的不斷發展，利用微電子技術制作的傳感器對機械系統的各種性能進行監測將會得到越來越多的應用。
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