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机械创新设计论文3000字

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机械创新设计论文3000字

授之以鱼不如授之以渔!蛋卷是某大学国际贸易学系学生,很高兴能帮上你。其实有个很好的办法可以让你迅速拿到这样的文献。我们一般找中英文的文献和论文都是用这样的办法。上google,然后收索你要的作品名称或者重点词汇在后面加例如 “机械 创新 设计pdf”或者“机械 创新doc” 这样。你要找什么论文或者文献就重点词+pdf 或者重点词+doc 蛋卷用这个办法屡试不爽,你可以多找几篇,看看论文的架构和作者的思路,并且适当参考。蛋卷提醒使用此方法应该注意的问题:一定要用google,因为只有google带有强大的pdf文件检索功能,baidu效果会偏差。 注意重点词,如果用一个重点词找不到合适的论文,建议换几个重点词试试,肯定可以下到论文 尽量从检索页第一页偏下方开始找论文。因为google也是有检索排行的,所以一些论文网站会排在你检索到的信息前面,一般都是需要注册或者付费下载。一般直接点开链接就出现下载的页面在检索页第一页靠后一点的位置开始。 多试试,肯定有。相信蛋卷。希望蛋卷的回答对你有帮助。

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: 1 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。2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。3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。4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。

机械创新论文3000字

授之以鱼不如授之以渔!蛋卷是某大学国际贸易学系学生,很高兴能帮上你。其实有个很好的办法可以让你迅速拿到这样的文献。我们一般找中英文的文献和论文都是用这样的办法。上google,然后收索你要的作品名称或者重点词汇在后面加例如 “机械 创新 设计pdf”或者“机械 创新doc” 这样。你要找什么论文或者文献就重点词+pdf 或者重点词+doc 蛋卷用这个办法屡试不爽,你可以多找几篇,看看论文的架构和作者的思路,并且适当参考。蛋卷提醒使用此方法应该注意的问题:一定要用google,因为只有google带有强大的pdf文件检索功能,baidu效果会偏差。 注意重点词,如果用一个重点词找不到合适的论文,建议换几个重点词试试,肯定可以下到论文 尽量从检索页第一页偏下方开始找论文。因为google也是有检索排行的,所以一些论文网站会排在你检索到的信息前面,一般都是需要注册或者付费下载。一般直接点开链接就出现下载的页面在检索页第一页靠后一点的位置开始。 多试试,肯定有。相信蛋卷。希望蛋卷的回答对你有帮助。

机械功原理:人与自行车自行车和人走路比,明显自行车省力,好像也省距离,这是怎么回事?知道的告诉下,要详细一点!几十年前就有公开的结论;人走路,每一步要抬高人体重心2厘米,在肌腱和重力的共同作用下,向前运动;骑行自行车人体做的功方向都一样不变,还可以滑行。购买自行车,怎么选?我是女生,想买自行车上下班,既环保又可以健身,呵呵~~想法不错吧! 怎样选择自行车,要注意些什么? 或者有什么好的款式推荐? 请大家给些意见波!问题补充:品牌?什么品牌的好呢?几十年前,中国就进口了三枪等等国外品牌的自行车,其女装自行车的特点是车头把高,车身也是有特色 ,造就了淑女的形象,请到旧照片里面找吧。现在一般买日本的自行车,可以委托海员带,高档自行车行也可以代办进口。也有走私的。电动车充电器型号是一充多用型还是按电动车型号配对?设计制造完善的充电器,都可以适用。一般按照输出功率分为三大类:信息类电子电器的电池充电,例如手机、MP3之类;电动车电池充电;汽车电池充电。在工业、运输行业还有铁路机车电池充电、码头叉车电池充电、电信与服务器以及程控电话等等的电池充电。对于电动车,有24V、36V、48V输出电压,能限制最终充电电压;输出电流1A、2A、3A、4A恒流输出就基本上通用了。至于是否分多路同时充电,那是30年前的基础了,人家煤矿的矿灯就是成批在充电的。其实设计比较难兼顾的就是对远距离的目标充电,具体就是高层无电梯住户,户内安设充电机,用低电压,通过50米到100米长的导线,对地面的电动车充电,要保证充电电流强度足够,同时在充电终了时,终端充电电压不超标。如果要求实现低功耗的综合要求,将需要较高的技巧,例如被充电电池在没有充电电源的时候,被充电电池对控制电路的放电电流如何尽量小,这是有许多方法可以选择的。实际长距离充电线路的直流电阻可能是10欧姆到30欧姆,如何不采用四线制(就算是四线制的稳压、稳流电源这样基础的电路设计,如今的大学从学生到高职称、高学历的教师都没有几个人能做了)的充电电源而具备限制充电电压、恒流输出、遥测电池电压、遥测电池温升、电池鼓胀?完善的设计要保证在被充电电池与充电电源极性不正常的时候自动保护(中国在35年前就有公开资料出版了,现在的开关电源,也反接电池就爆炸!!!),对于高能电池特别强调充电电压不得有,这容易引起电池爆炸!!!,普通的开关电源充电器就不适应了。因为本人失业下岗,被迫提前十年退休,就不将已经实用化的相关设计无偿公布了,这个责任在侨办。本人通过100米长的低压线路对电动车充电,电池盒内有二极管防止恶意放电,二极管上并联了几百欧姆的电阻,可以遥测电池组的电压(在切断充电电源后,通过充电机上的指针电压表测量,用二极管串联在电压表与充电电源之间,防止电池对充电机放电,降低电压表读数。通过更多的手段,可以测量电动车是否被盗。当然,改进的线路十分复杂,在电动车一侧有完善的电子线路保证充电电源电压远远超过电池额定充电终了电压,充电结束后,电池仍然不会过充电。

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数控技术和装备发展趋势及对策 装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度,数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业(如信息技术及其产业、生物技术及其产业、航空、航天等国防工业产业)的使能技术和最基本的装备。马克思曾经说过“各种经济时代的区别,不在于生产什么,而在于怎样生产,用什么劳动资料生产”。制造技术和装备就是人类生产活动的最基本的生产资料,而数控技术又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。当今世界各国制造业广泛采用数控技术,以提高制造能力和水平,提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。此外世界上各工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资,不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业,而且在“高精尖”数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。总之,大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术,数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品,即所谓的数字化装备,其技术范围覆盖很多领域:(1)机械制造技术;(2)信息处理、加工、传输技术;(3)自动控制技术;(4)伺服驱动技术;(5)传感器技术;(6)软件技术等。1 数控技术的发展趋势数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化,使制造业成为工业化的象征,而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大,他对国计民生的一些重要行业(IT、汽车、轻工、医疗等)的发展起着越来越重要的作用,因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看,其主要研究热点有以下几个方面[1~4]。1.1 高速、高精加工技术及装备的新趋势效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率,提高产品的质量和档次,缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此日本先端技术研究会将其列为5大现代制造技术之一,国际生产工程学会(CIRP)将其确定为21世纪的中心研究方向之一。在轿车工业领域,年产30万辆的生产节拍是40秒/辆,而且多品种加工是轿车装备必须解决的重点问题之一;在航空和宇航工业领域,其加工的零部件多为薄壁和薄筋,刚度很差,材料为铝或铝合金,只有在高切削速度和切削力很小的情况下,才能对这些筋、壁进行加工。近来采用大型整体铝合金坯料“掏空”的方法来制造机翼、机身等大型零件来替代多个零件通过众多的铆钉、螺钉和其他联结方式拼装,使构件的强度、刚度和可靠性得到提高。这些都对加工装备提出了高速、高精和高柔性的要求。从EMO2001展会情况来看,高速加工中心进给速度可达80m/min,甚至更高,空运行速度可达100m/min左右。目前世界上许多汽车厂,包括我国的上海通用汽车公司,已经采用以高速加工中心组成的生产线部分替代组合机床。美国CINCINNATI公司的HyperMach机床进给速度最大达60m/min,快速为100m/min,加速度达2g,主轴转速已达60 000r/min。加工一薄壁飞机零件,只用30min,而同样的零件在一般高速铣床加工需3h,在普通铣床加工需8h;德国DMG公司的双主轴车床的主轴速度及加速度分别达12*!000r/mm和1g。在加工精度方面,近10年来,普通级数控机床的加工精度已由10μm提高到5μm,精密级加工中心则从3~5μm,提高到1~5μm,并且超精密加工精度已开始进入纳米级(01μm)。在可靠性方面,国外数控装置的MTBF值已达6 000h以上,伺服系统的MTBF值达到30000h以上,表现出非常高的可靠性。为了实现高速、高精加工,与之配套的功能部件如电主轴、直线电机得到了快速的发展,应用领域进一步扩大。2 5轴联动加工和复合加工机床快速发展采用5轴联动对三维曲面零件的加工,可用刀具最佳几何形状进行切削,不仅光洁度高,而且效率也大幅度提高。一般认为,1台5轴联动机床的效率可以等于2台3轴联动机床,特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时,5轴联动加工可比3轴联动加工发挥更高的效益。但过去因5轴联动数控系统、主机结构复杂等原因,其价格要比3轴联动数控机床高出数倍,加之编程技术难度较大,制约了5轴联动机床的发展。当前由于电主轴的出现,使得实现5轴联动加工的复合主轴头结构大为简化,其制造难度和成本大幅度降低,数控系统的价格差距缩小。因此促进了复合主轴头类型5轴联动机床和复合加工机床(含5面加工机床)的发展。在EMO2001展会上,新日本工机的5面加工机床采用复合主轴头,可实现4个垂直平面的加工和任意角度的加工,使得5面加工和5轴加工可在同一台机床上实现,还可实现倾斜面和倒锥孔的加工。德国DMG公司展出DMUVoution系列加工中心,可在一次装夹下5面加工和5轴联动加工,可由CNC系统控制或CAD/CAM直接或间接控制。3 智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势21世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统,智能化的内容包括在数控系统中的各个方面:为追求加工效率和加工质量方面的智能化,如加工过程的自适应控制,工艺参数自动生成;为提高驱动性能及使用连接方便的智能化,如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等;简化编程、简化操作方面的智能化,如智能化的自动编程、智能化的人机界面等;还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修等。为解决传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生产存在的问题。目前许多国家对开放式数控系统进行研究,如美国的NGC(The Next Generation Work-Station/Machine Control)、欧共体的OSACA(Open System Architecture for Control within Automation Systems)、日本的OSEC(Open System Environment for Controller),中国的ONC(Open Numerical Control System)等。数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路。所谓开放式数控系统就是数控系统的开发可以在统一的运行平台上,面向机床厂家和最终用户,通过改变、增加或剪裁结构对象(数控功能),形成系列化,并可方便地将用户的特殊应用和技术诀窍集成到控制系统中,快速实现不同品种、不同档次的开放式数控系统,形成具有鲜明个性的名牌产品。目前开放式数控系统的体系结构规范、通信规范、配置规范、运行平台、数控系统功能库以及数控系统功能软件开发工具等是当前研究的核心。网络化数控装备是近两年国际著名机床博览会的一个新亮点。数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求,也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。国内外一些著名数控机床和数控系统制造公司都在近两年推出了相关的新概念和样机,如在EMO2001展中,日本山崎马扎克(Mazak)公司展出的“CyberProduction Center”(智能生产控制中心,简称CPC);日本大隈(Okuma)机床公司展出“IT plaza”(信息技术广场,简称IT广场);德国西门子(Siemens)公司展出的Open Manufacturing Environment(开放制造环境,简称OME)等,反映了数控机床加工向网络化方向发展的趋势。4 重视新技术标准、规范的建立1 关于数控系统设计开发规范如前所述,开放式数控系统有更好的通用性、柔性、适应性、扩展性,美国、欧共体和日本等国纷纷实施战略发展计划,并进行开放式体系结构数控系统规范(OMAC、OSACA、OSEC)的研究和制定,世界3个最大的经济体在短期内进行了几乎相同的科学计划和规范的制定,预示了数控技术的一个新的变革时期的来临。我国在2000年也开始进行中国的ONC数控系统的规范框架的研究和制定。

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创新设计论文3000字

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: 1 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。2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。3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。4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。

青少年科技活动充满趣味性、探索性、好奇性和创造性,积极开展科技活动是贯彻实施以培养创新意识为核心的素质教育的一个重要渠道。科技小论文是科技活动的总结,是在科技实践活动的基础上进行分析归纳、演绎推理、类比想象、抽象概括,从而得出具有普遍推广意义的新规律、新理论、新假设等结论。指导学生写作科技小论文,是引导学生进行科学探索,了解和学习科学研究的一般方法,提高学生科技素质和培养创造型人才的有效途径。我在1997年开始从事科技活动辅导以来,就如何指导学生写作科技小论文作了一些尝试和探索,取得了一点成效。在我指导学生完成的10多篇科技小论文中,获全国二等奖1篇,广西一等奖1篇,三等奖1篇,地、市级奖励6篇。现将本人的肤浅认识和体会简单介绍如下,以向同行请教。一、提高认识,激发兴趣,消除科技小论文的神秘感首先,坚持在课堂教学中渗透科技教育,培养和提高学生的科技素质。备课时,选择教学内容要突出科技知识,并及时将本学科的最新研究成果充实到教学内容中。改革教育观念和教学方法,重视科学研究方法的训练和科技史教育。比如在学习铁的性质时,介绍α-Fe2O3和γ-Fe2O3在录音材料上的重要用途,学生往往热情高涨,感到科学技术离他们并不遥远,从而增强学生的科技意识。其次,通过讲座、板报、科技知识竞赛、科技读书笔记比赛、科技手抄报比赛等活动,使学生充分认识科学技术的迅猛发展及其对世界各国综合国力的巨大影响。例如,在1997年第一届全国中师化学科普知识竞赛中,我辅导的学生获全国二等奖1人,全国三等将2人,广西一等奖3人,二等奖5人,三等奖12人,我本人获全国中师化学科普知识竞赛优秀辅导员称号;在2000年7月广西首届中师科技艺术节的各项比赛中,我辅导的学生均获得优异成绩;在2000年12月第二届全国中师化学科普知识竞赛中,我辅导的学生获全国一等奖1人,二等奖2人,三等奖8人,广西一等奖13人,二等奖38人,我本人获全国优秀辅导员称号。这些成绩的取得,极大地激发了学生对科技活动的兴趣和热情。第三,向学生介绍一些他们熟悉的短小精悍的优秀科技小论文,揭开科技小论文的神秘面纱。例如,联系生活实际介绍获全国一等奖的科技小论文《水浮莲净化污水的观察与调查》、《银杏快速培育的实验》、《音乐对某些植物生长发育影响的实验》等,联系教学内容向学生介绍变废为宝利用柑子皮水解后进行银镜反应的科技小论文《柑子皮的妙用》以及《蓟草可解烟毒》、《禾苗枯萎之迷》等科技小论文。这些通俗易懂的例子说明科技小论文的写作并不是高深莫测、可望而不可及的事情,同时也为学生写作科技小论文提供了良好的范例。二、联系实际,选好科技小论文的写作题材第一、引导学生选择自己熟悉的感兴趣的题材。我们是指导学生写作科技小论文,所以要放手让学生自己选题,这样才能选出学生感兴趣的、能独立完成的好题材。我校学生大部分来自农村,学校培养的目标是小学教师。因此,我指导学生选题的要求和原则是:面向小学,立足农村,服务农村,选择身边熟悉的感兴趣的题材。比如,我指导的获奖科技小论文《流动灌溉——马蹄优质高产试验》、《龙眼罩网防果蝠实验》、《油茶树抵御砖厂污染的调查》等题材都是学生从自己熟悉的生产生活中选择的,其实践结果对促进农村经济发展起到一定的积极作用。比如《流动灌溉——马蹄优质高产试验》的结果可使农民种植马蹄每亩增收500多元,在学生家乡已得到广泛推广,并于2000年8月26日被广西科技报在第一版宣传推广。立足农村选择的题材所需实验条件简单易行,适合学生今后在小学教学中开展科技活动。第二、选择的题材要具有新颖性。选择新颖的好题材意味着科技小论文的写作成功了一半。我首先是在学生中开展各种形式的读书活动,积累科技知识,引导学生用科学眼光观察生活,大胆质疑,发现生活中的科学现象和科学问题,从多种角度分析问题产生的原因,筛选提炼论文题材,确定实践方案。其次,还结合具体例子说明科技小论文选题的方向和规律。例如,《肉桂驳枝繁殖试验》的“驳枝繁殖”、《人工上篱种植绞股蓝试验》的“人工上篱种植”、《生姜倒种优质高产》的“倒种”、《西瓜嫁接栽培试验》的“嫁接栽培”、《竹荪的室内栽培试验》的“室内栽培”、《磁化水对几种花卉生长发育影响的实验》的“磁化水”等等,代表了科技小论文选题的一般方向和规律,都是优秀的选题。第三、了解不宜选择的题材。除了青少年科技活动规定不宜选择的如药物、药理、药效等题材外,我认为需要时间较长的、不具备实验条件的、不符合青少年学生特点的题材也不宜选择。第四、选题宜早不宜迟。这样才能保证有足够的时间开展科学实验,查阅图书资料以及论文的写作修改。我指导学生写作的获奖科技小论文的题材一般都是学生提前1年甚至2年就选好了的。三、明确要求,规范格式,培养学生的科研能力严格地说,科技小论文不是“写”出来的,而是科技实践活动的结晶。指导学生写作科技小论文的最终目的是使学生了解科学研究的一般方法,培养学生的科研能力。据了解,许多科技小论文在各级评比中落选的原因,是内容和格式不符合要求,或者是数据材料不足,尽管学生和辅导员都作了大量的实践工作。因此,指导学生写作科技小论文之前,必须使学生了解科学研究的一般方法和步骤、科技小论文的选题要求、实验数据记录的方法和要求、写作的格式等等。这样才能有计划有目的有步骤地开展科学实践活动,作好原始记录,为科技小论文的写作做好准备。此外,还要使学生明确一篇好的科技小论文,应该有一定数量的图表和照片等直观说明材料,才能更好的体现真实性,增强说服力。四、指导学生查阅资料,分析归纳,提高科技小论文的质量如何依据诸多个别的实验考察的现象和数据记录得出具有普遍推广意义的结论?这是指导学生写作科技小论文至关重要的一步。首先引导学生根据科技小论文的主题对实验考察的现象和数据学会分辨取舍,去伪存真,归纳出一般结论。其次,指导学生查阅图书资料和运用学到的科技知识进行演绎推理,从一般结论得出特殊的新观点、新发现、新方法、新设想等。最后,指导学生运用类比思维将上述的特殊结论进行推广,从而得出具有普遍推广意义的新结论、新规律,运用想象思维对原始的朦胧的观点、设想进行加工、改造,突破时空限制,得出创造性的结论。这样,既提高了科技小论文的质量,又锻炼了学生的创造性思维,培养了学生的科研能力五、刻苦钻研,认真总结,不断提高辅导水平 刻苦钻研,虚心请教,是提高辅导水平的主要方法我开始从事科技活动辅导的时候,对科技活动了解甚少。由于我校将青少年科技教育定位为学校的办学特色,浓厚的科技活动氛围激励我认真系统地学习有关青少年科技活动的内容、途径和要求。尤其是我校教务科陈勇副科长和贺州市教育局原科技活动专干高兴平老师的热心指导,使我的辅导水平产生了质的飞跃。1998年我辅导学生写作的科技小论文《流动灌溉——马蹄优质高产试验》获全国二等奖。这极大地增强了我指导学生开展科技活动的信心,同时也有了更强的责任感。为了进一步提高辅导能力,我先后参加了计算机培训和研究生主要课程进修,2000年又考取了在职研究生班,现在正在学习中。 指导学生写作科技小论文需要有热心、耐心和无私奉献的精神就拿我指导学生完成《流动灌溉——马蹄优质高产试验》一文来说,虽然学生在我的指导下做了大量的实践工作,但写出的初稿过于简单,尚不足300字。于是,我从实验方案的设计到实验数据的记录,从实验结果的分析到图书资料的查阅,一一指导学生改进,其间八易其稿,整个辅导过程倾注了我大量的心血,花费的精力决不亚于自己撰写一篇在国家级刊物发表的学术论文。有人问我这样做值得吗?我笑之以答:“这是一名科技辅导员的职责。只有全身心投入辅导活动中,才有可能辅导出好成绩,辅导水平才会不断提高。” 勤于动笔,善于总结科技活动的经验教训1999年,我在辅导学生科技活动中受到启发而设计的一个创新实验,获全国中师化学老师实验大赛二等奖。2000年,我将辅导学生科技活动的一点做法和经验整理成文章参加第八届中国青少年科技辅导员论文比赛,获一等奖。这些成绩的取得对我辅导学生科技活动具有很大的促进作用,也是学生写作科技小论文的榜样和动力。总之,指导学生写作科技小论文是一项艰辛而又繁琐却富有意义的工作。教师虽然不是科学家,但应该是科学家的引路人

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