模型设计论文汇总十篇

序论：好文章的创作是一个不断探索和完善的过程，我们为您推荐十篇模型设计论文范例，希望它们能助您一臂之力，提升您的阅读品质，带来更深刻的阅读感受。

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我国目前面临确定最优备用容量克服风电机组出力的间歇性和波动性影响，支持消纳大规模风电并网的问题。合理确定快速响应火电机组规模，过多火电机组备用容量会增加运行成本，因此需要考虑到系统的经济性。本文的研究基础是新建快速响应火电机组来解决面临的风电并网及消纳问题，不考虑对现有火电机组升级改造的情形。大规模风电并网背景下快速响应火电机组的规划面临2种不确定性：1）快速响应火电机组参数的不确定性，包括燃料可用性、碳排放成本、折现率、投资成本等；2）系统调度水平的不确定性，包括随机停运(机组、输电线路等)、负荷和风速预测误差等。本文假定发电商向调度机构提出快速响应火电机组建设申请，调度机构结合规划模型最终确定快速响应机组规划方案，因此，快速响应机组参数的不确定性可以不用考虑。同时，假定电力系统的随机性与系统元件停运相关，负荷和风速预测误差与发电备用容量最优水平相关。同时，本文采用蒙特卡罗模拟方法来仿真电力系统的随机特性。假定风速服从威布尔分布[17]，由于风速预测误差的存在，蒙特卡罗仿真将设定大量情景，并得到每个情景下每小时的风力发电量。考虑到发电机组和输电线路的随机性停运，在蒙特卡罗仿真中引入2个向量X和Y。其中，Xmht=1表示第m个发电机组在第t年时段h时运行，Xmht=0则表示停运；Ynht=1表示第n条输电线路在第t年时间段h时可用，Ynht=0则表示不可用。本文将年尖峰负荷预测表示为基本负荷与年增长率的乘积[18]。年增长率包括年平均增长率和随机增长率2部分，随机部分反映了不确定的经济增长或天气变化对负荷预测的影响。每个节点的每小时负荷是基于年系统尖峰负荷在使用既定负荷分布因素的情况下得出的。每个情景都有一定的发生概率，由生成的情景数目分布得到。情景总数对基于情景的优化模型的计算工作量影响很大。因此，对于大型计算系统，采用有效的情景精简方法对提高计算效率是十分重要的。精简技术要求在尽量与原始系统接近的情况下得到最少的情景。因此，本文设定情景子集采用基于该子集的概率测度方法，该方法在概率度量方面与初始概率分布最为接近。另外，本文利用通用代数建模系统(generalalgebraicmodelingsystem，GAMS)中的SCENRED工具提供的精简代数式设定情景子集，并对情景进行最优概率分配。

1.2基于Benders分解算法的规划模型

大规模风电并网时，系统调度机构的目标是在满足规划和运行约束条件的前提下实现规划总成本最小，如式(1)所示。式中：t为规划年，t=1,2,…,T；h为时段，h=1,2,…,H；m为发电机组序号，m=1,2,…,M；k为情景，k=1,2,…,K；Cmt()为第t年机组m的投资成本；Gmts为k情境下第t年机组m的安装状态，1为已完成安装，否则为0；d为贴现率；pk为情景k发生的概率；Omht为第t年的h时段发电机组m的运行成本；Sht为相应的运行小时数；Pmhtk为k情境下第t年h时段机组m的调度电量。根据大规模并网背景下系统的不确定性及目标函数的特点，本文利用Benders分解法将快速响应火电机组规划问题分解成1个主问题和2个子问题：主问题是不考虑可靠性的最优投资规划问题，2个子问题是可靠性和最优运行问题。其中，可靠性子问题的可行域受主问题影响，而最优运行子问题受可靠性子问题可行域的影响，也就是说可靠性子问题的约束中除含有自身决策变量还包括主问题的决策变量，同样，最优运行子问题约束中除含有自身决策变量还包括可靠性子问题决策变量。在图1中，发电商向系统调度机构提供快速响应机组的候选集，考虑规划限制情况下，调度机构以新机组投资总成本最小为目标，确定新机组的最优投资方案。其中，规划限制因素包括机组最大数量和候选机组的建设时间等。其中主问题同样确定了目标函数的下界，并用该下界检验规划的最优性。除了规划限制因素，子问题中产生的Benders割也作为主问题附加约束条件。主问题中包含所有的变量，而且所有的限制条件是线性的。主问题是一个混合整数线性规划问题。通过子问题提供的可靠性和最优运行对主问题的组合优化状态进行修正。可靠性检查子问题对主问题提出的规划中涉及到的系统可靠性限制因素的可行性进行检测。该子问题不仅保证每个节点是电力平衡的，而且满足输电安全和发电机组物理限制因素的要求。在可行性不允许的情况下，会形成可靠性割，用以分析主问题中规划问题的派生情况。直到确定可靠的规划后该派生过程才会停止。一旦满足了系统可靠性，最优运行的子问题将考虑规划方案的最优性，直到满足给定的收敛标准，该问题的派生过程才会停止。具体计算步骤如下：

1）系统调度机构

最初获得的信息包括投资候选快速响应火电机组的经济性和技术性数据、机组断电数据、输电线路数据以及负荷和风速预测误差数据。然后利用蒙特卡罗模拟法设定一系列情景。随机长期规划问题本质上很复杂。本文用代数建模系统(GAMS)对情景进行精简。

2）本文模型

包括1个混合整数线性规划主问题和2个线性规划子问题。主问题研究最优投资规划，子问题进行可靠性检查并确定最优市场运行状态。主问题确定最优投资规划，其目标是新确立的快速响应发电机组的投资成本最小，如式(2)所示。式中：Bm为快速响应机组m的建设时间；Mmht为第t年发电机组m启停状态，1为开机，0为停机。其中，式(3)—(5)分别为建设时间约束条件、装机情况约束条件、快速响应机组的组合优化状态约束条件。主问题的解包括最优投资规划、新机组的组合优化状态和规划目标函数的下界。在第1派生阶段，对机组的组合优化状态没有系统限制约束，因此变量赋有随机值。但是，在接下来的派生过程中，来自于可靠性检查和优化运行子问题中的Benders割为机组状态设定了限制因素。如果出现意外情况(如图1所示主问题求解环节出现无解的情况)，则调度机构需要采取一系列预防措施，如切负荷、激励市场参与者提供额外的容量作为快速响应备用等。

3）主问题确定

第t年发电机组m的最优安装状态mtG及其在h时段的启停状态mhtM后，可靠性检查子问题基于主问题的解将系统偏差降到最小。在电力平衡变量中引入松弛变量，目标函数(6)即是将松弛变量最小化。式中：Vitk为k情境下第t年的松弛变量；,1ijhtkL为第i次迭代k情境下第t年h时段j母线上的预期发电缺口；,2ijhtkL为第i次迭代k情境下第t年h时段j母线上的发电剩余；Phjtk为k情境下第t年h时段j母线上的调度电量；Dnjtk为k情境下第t年输电线路n上来自母线j的有功潮流；Qjhtk为k情境下第t年h时段母线j上的负荷；Mmhtk为k情境下第t年发电机组m在h时段的开停机状态；Pmhtk为k情境下第t年h时段机组m的调度电量；Pmin,m为机组m的最小出力限制；Mmht为第t年h时段机组m的启停状态；Xmthk为k情境下第t年h时段机组m的发电机可用状态，0为处于停机状态，否则为1；Pmax,m为机组m的最小出力限制；Dnhtk为k情境下第t年h时段输电线路n上的有功潮流；Ynhtk为k情境下第t年h时段输电线路n的输电可用状态；I为从线路n上某点注入的注入功率；θnchtkθndhtk为k情境下第t年h时段输电线路n两端电压的相角差；xn为输电线路n的电抗；Rm、Rm为机组m爬坡加速/减速极值。其中，式(7)为目标函数的节点电力平衡约束条件，式(8)为发电机组安装状态，式(9)为主问题确定的组合优化状态，式(10)为发电限制，式(11)为直流电力潮流，式(12)为输电线路限制，式(13)(14)为爬坡加速/减速限制。随机规划解将满足长期可靠性指数，如电量不足停电损失率η。当第t年第h小时的η值比其目标值大时，第r次迭代时产生Benders割，相应的可靠性信号会反馈给主问题。将η作为约束条件限制未供给的每小时负荷数。年度负荷总数满足年度η要求。但是，使用基于小时指标的优点在于能够阻止某些时段发生大规模甩负荷的情况。第t年h时段的η由式(6)中的预期发电缺口Lijhtk,1除以第t年第h小时的预测负荷所得。式(15)所示的可靠性限制会使发电剩余Lijhtk,2为0。如果式(15)中有任何一个式子不能满足，则会产生Benders割。式中：αits和βihts分别为优化过程中对应于各约束的拉格朗日乘子最优值，均为常量；Fhtk为k情景下第t年h时段的负荷；ηht为第t年h时段电量不足的概率。式(16)的Benders割表示现有机组组合优化状态和候选机组安装状态的耦合信息。割表示在t年通过调整投资规划无法减轻电网受到的扰乱程度。

4）最优运行

子问题的目标是基于提交的竞标发电量和用电需求使社会福利最大化。社会福利定义为基于竞标值的电力消费支付额和生产成本之间的差额。该子问题的构建基于安全约束的经济调度模型，并检查所求解的最优性。当电力需求没有弹性时，目标函数是基于给定的投资规划和机组组合优化状态使系统成本最小，如式(17)所示。在一些情景下，发电机组和输电线路断电会导致无可行解。为了计算此种情况下的价格，假设原发电机组由虚拟发电机组以更高的价格提供所需电量。利用电量不足期望值来表示虚拟发电机组提供的电能。(1)111(1)111min(1)(1)THKqhtmhtmhtkktthkTHJhtjhtjhtktthjSOPWdSCPd(17)s.t.111MJJmhjtkjhtkjhtkmjjPPQ(18)UPEQ+PAD(19)0,jhtkPj(20)式中：Wqk为系统运行成本；jhtkP为k情境下第t年h时段母线j上虚拟机组的可调度容量；jhtC为第t年h时段母线j上虚拟机组的成本；U为母线机组关联矩阵；E为母线负荷关联矩阵；P为虚拟机组可调度容量向量；A为母线支路关联矩阵；D为有功潮流矩阵；P为有功功率向量；Q为负荷向量。类似于可靠性检查子问题，最优运行的目标函数受到物理因素限制，如式(8)—(14)所示。该子问题的解为主问题目标函数提供了上界，用于检查解的最优性。如果提出的投资规划方案不是最优的，会产生如式(21)所示的Benders割现象，并会添加到下一迭代过程中的主问题中。(1)(1)1111111111()(1)()()KTMqmtmtkmtkkktktmKTMkmtkmtkmtktmKTHMkmhtkmhtkmhtkthmCGGZpWdpGGpMM(21)Benders分解法的重要特点是可以在每一迭代阶段为最优解提供上下界，从而提供了收敛标准。收敛标准如式(22)所示。YZYZ(22)式中是最小的正数，表示接受最优解的临界值。

2、算例分析

本文通过一个6节点系统的算例来分析集中式和分布式风电扩张情形，如图2所示。本文研究给定风电并网水平情况下快速响应火电机组的规划问题。基于风速预测数据，该系统分为3个区域，其风电容量参数分别为31%、38%和49%。风电容量参数是1a内实际风力发电量与装机容量全部投入使用时的发电量的比值。本文研究的快速响应火电机组安全经济规划期和年峰负荷预测期均为10a。表1列出了系统数据，图3给出了基准案例情况下年尖峰负荷预测情况。节点2、4和5的负荷比例分别为50%、30%和20%。假设负荷在该段时期内拥有相同的分布参数。年尖峰负荷预测值是基准负荷(如307MW)与年增长率(如2.5%)的乘积。假定尖峰负荷随机部分增长率和风速预测误差服从正态分布[19]，中值为0，标准差为0.01，每小时负荷参数和每小时风力发电系数借鉴伊利诺伊理工大学提供的6节点系统小时数据。表2所示为候选发电机组数据。风电每小时成本忽略不计。风电容量为150MW，在情形I中是集中式，情形II—IV分布式。5种情形如下：1）情形I，风电机组集中在节点3的规划问题。2）情形II，风电机组分布在节点2、3和6的规划问题。3）情形III，风电机组分布在节点2、3和6，但是在第8年线路4-5部分停运的规划问题。4）情形IV，风电机组分布在节点2、3和6，但是在第8年机组2停运的规划问题。5）情形V，风电机组分布在节点2、3和6，但是在第8年线路4-5部分和机组2同时停运的规划问题。情形I：在该情形下，风电机组全部安置在区域C的节点3处，因为此处风速预测最为理想。第1年该节点接入装机容量为150W、容量参数为49%的风电机组。但是，这样的规划导致无法用其他机组降低节点3较大风速误差带来的影响。表3列出了各机组投入使用的年份。机组3一直投入使用，机组1在尖峰投入时使用以满足负荷需求，将运行成本降到最小。总的投资和运行成本为1336元/MW，其中运行成本为553元/MW。起初，机组3在节点3，机组2在节点2(系统最大的负荷中心)。表3中的其他机组在以后年份风电容量和负荷增加时逐步投入使用。风电集中安装情况下没有足够多的输电通道。情形II：图2显示了风电机组在3个区域分布式安装的结果。风电机组装机容量50MW，区域A和B的容量参数小于区域C的容量参数。表4给出了候选机组的安装年份。与情形I类似，机组1在第5年安装，机组2在第1年安装。但是，在第7年机组3才在节点1安装。节点3处的风电机组WG3年发电容量为12.5MW(容量参数为25%)，线路2和3没有阻塞。低成本的WG3在某些时候低于其容量参数运行是因为系统慢加速限制因素。因此，在第7年接入快速响应机组后，WG3平均发电量上升到22.5MW，容量参数为45%，仍然低于WG3的容量参数49%，这是由于输电和运行条件限制(如火电机组最低发电量限制、系统慢加速限制、开关限制等)。与情形1相比，总投资和运行成本降低至1072元/MW，其中运行成本上升到了601元/MW。在情形II中，由于区域A和B较低的容量参数，总风电机组利用率与情形I相比降低了28%，这将导致更多的昂贵的火电机组的使用，并增加运行成本。如果区域A和B的容量参数与区域C相同(49%)，则运行成本将降低至540元/MW。图4把运行和总成本描述为风电容量参数的函数。初始值是现有的风电并网水平。图4显示随着快速响应机组投资额的增加，运行成本降低。由社会成本可以看出，容量参数的最优增长为20%，此时社会成本最低。尽管区域A和B的风电容量参数较低，但是风电在3个区域的分布降低了总成本，提高了机组使用率。这是因为一个区域的风力间歇可以由其他区域来补充，同时，快速响应机组投入减少。情形III：该情形考虑在第8年尖峰时段4-5线路停运的情况。与情形II类似，机组2在第1年投入使用，机组1在第5年投入使用，机组3在第7年投入使用，如表5所示。另外，作为预防措施，机组4在第8年投入使用，机组6在第10年投入使用。线路4-5的停运减少了区域A和区域B的输电通道，因此有必要在区域B接入机组4和6。与情形2相比，总成本增加至1227元/MW。情形IV：第8年尖峰时段机组1的停运将改变情形II中的规划方案。机组2在第1年投入使用，机组1在第5年投入使用，机组3在第7年投入使用，如表6所示。另外，机组6在第8年投入使用，作为机组2停运的补充。该预防措施使规划成本上升至1162元/MW，运行成本升至601元/MW。情形V：在第8年，线路4-5和机组2同时停运，如表7所示。此处考虑尖峰和非尖峰时段2种情况。同之前情形类似，机组3在第1年投入使用，机组4和6在第8年投入使用作为停运的补充。总成本升至1232元/MW，是所有情形中最高的，但是运行成本和情形4和5相比变化不大。

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2工程实例分析

某基坑工程位于青岛市经济技术开发区，地处长江路示范居住中心地段，共分三期开发，每期工程各由4栋32~33层高层住宅、地下2层机械停车库组成，其中二期工程包含5#、6#、7#、8#楼。现以监测点J8、J10、J16、J19、J22的累计位移变化量为时间序列进行建模分析。表2为J16点的部分观测数据。选取第1~8期作为牛顿插值数据，第9~10期作为检验数据。运行程序，依次输入第1~8期的累计时间间隔和累计位移变化量，点击“计算”控件调用MATLAB进行运算，将非等时距数据序列转换为等时距序列，并在用户界面上输出等时距变换结果，然后输入第9~10期的累计时间间隔，点击“预测”控件，调用灰色GM（1，1）模型构建程序模块，计算得出第1~10期的预测数据，并进行精度检验，最终将预测数据、预测模型精度等结果显示输出在用户界面上，如图2所示。将第1~10期实测数据与预测数据进行比较分析，结果如表3所示。为方便直观显示，绘制预测拟合曲线与实测曲线，见图2。其中，实线代表实测数据，虚线代表预测数据从图2中可以看出，J16点采用非等时距灰色GM（1，1）模型模拟的拟合曲线较为平滑，与实测曲线吻合较好。对模型进行精度检验，计算得J16点的后验差比值C=0.1126，小概率误差P=1。由表1可知，利用该工程J16监测点的第1~8期累计位移变化量为时间序列所构建的灰色GM（1，1）模型，其精度等级为一级。依次以监测点J8、J10、J19、J22的同时段累计位移变化量为时间序列建立灰色GM（1，1）模型，并进行精度检验，计算结果见表4。可以看出，4个模型的精度等级均为一级。综上可知，利用该程序对表4数据进行分析，可以获得良好的变形预测结果，精度较高，充分验证了基坑变形非等时距灰色预测模型的可靠性、有效性与实用性，且程序设计界面友好、操作简便、数据处理高效，能够为基坑工程的安全评判提供可靠的数据依据，以便进行适时控制。

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2UG三维模型在教学应用中的优势

传统的机械设计基础教学过程，通常采用二维工程图表达物体的结构形态，或通过实物模型来增强学生感性认识。但这种教学模式存在着一定的弊端，二维图形缺乏立体感，实物模型由于体积和重量原因会造成携带、拆卸和剖切不便,且操作较为费时。采用UG三维造型功能，对课本上的二维图形所对应的实体模型进行制作，可以很容易实现三视图和实体之间的转换，通过实体模型和动态仿真使学生能够更直观地进入真实的三维空间，从感性上理解三维实体的结构与相对位置，引导学生思考，增强学生感性认识，从而提高学生空间想象能力。另外，利用UG的局部放大、平移和翻转等工具，还能够让学生在屏幕上全方位观察零件复杂形体的外形与内腔的变化等各个侧面和局部细节特征；可以直观地显现整个零件的结构，装配体中零件之间的连接关系，使教学中的知识难点更加清晰、生动、形象；也可以根据不断变化的教学内容和不同的教学对象的需求，利用UG软件方便地进行教学模型的修改与新建，满足教学中对模型种类及数量的需要，并有效降低教学成本。

3UG三维建模在教学中的运用

3.1模型和教材相适应

《机械设计基础》课程很多内容都涉及三维零件，根据需要确定具体的零部件，如：带轮、齿轮、凸轮、轴、轴承、箱体等等。在建模的形式上要注重提高三维模型的视觉效果，根据教学内容的需要制作、补充或减少模型，使模型与教学内容紧密结合，贴近实际。

3.2模型与课件相结合

优秀的课件有助于提高教学效果，用UG软件制作的素材，合理运用在课程多媒体教学中，可充分发挥教师与现代教学手段的双重作用。例如，在讲解轴承的结构和各零件的位置关系时，使用UG建好的模型，一边讲解各零件的结构，一边进行现场虚拟装配，这样能够方便地为学生提供正确的示范，培养学生的几何构思能力，同时帮助学生理解结构工艺知识，有利于学生理解轴承的工作原理、装配关系、各零件的相对位置关系以及各零件的结构特点。在这种视觉效果的刺激下，学生的分析、认识和记忆能力增强，这既活跃了课堂气氛，又提高了学生的学习兴趣。在制作课件时，要注意收集和整理，注重课件在课堂教学中的实用性和使用方便性，有利于学生循序渐进地掌握教学内容。在教学过程中充分发挥教师的主导作用和学生的主体作用，在师生的交流学习中寻找最适合学生的方式，更好地发掘学生潜力。

3.3充分利用学生资源

学生在学习UG软件时，可以将教学模型作为练习让学生参与制作，参与式的体验教学不仅激发了学生学习UG软件的热情，而且巩固了《机械设计基础》课程所学的知识，同时，将优秀作品作为今后教学的资料。

3.4多样化制作模式

一种是将虚拟三维模型调整到最佳位置，保存为图片格式，直接插入到课件适当位置；另外在条件允许的情况下，可直接用UG软件打开已建造好的虚拟模型进行教学，在课堂的动态教学中可以达到随机应变、按需编辑、修改模型。当今社会迫切需要大力加强对人才创新意识与能力的培养，培养符合时展需求的应用型人才迫在眉睫。而人才的创新始终离不开实践环节的培养和锻炼，即“创新来源于实践”。随着3D可视化软件的“大众化”及虚拟仪器的广泛使用，使得原有以实物为主的机械设计基础课程实践教学模式面临新的挑战和机遇。尤其是有些设备或装置需要进行剖切或外壳透明化处理才能充分清楚地了解其内部结构，仅仅在实践教学中运用实物模型，较难形成模型的衍生、变型、扩展设计。这些客观现实的存在，成为机械设计基础课程实践教学在运作过程中的瓶颈。因此，实践教学过程中需要模型的多元化，即将3D数字化模型与实物两种教学模式嵌套使用，才能优势互补。3D数字化模型具有以下特点：其一，三维数字化模型具有丰富多样性的表达形式，数字化模型的表达，拆装非常便捷，且完全可逆，通过剖切、爆炸图、视频生成等功能，可以生动直观地表达实际零部件内部的结构和工作原理，全方位地展示精密部件和不可逆拆装部件的内部结构、装配和拆解过程。其二，利用数字化模型能够强化学生的工程意识，目前UG软件具有标准件库，诸如轴承、螺栓、螺母、销、键等标准零件库，这些库的使用可强化学生的标准意识、工程常识，对避免课堂教学与实际工程环境的脱节效果很好。在实践教学中我们要充分发挥实物模型和数字模型的长处，取长补短，充分协调好两者在教学过程中的关系，提高实践教学的质量。

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2模型设计流程

“产品模型制作”课是工业设计专业学生的一门必修课，在本课程的学习过程中涉及素描基础、立体构成、色彩构成、工程制图、产品结构、材料力学等课程内容。由此可以看出，“产品设计与制作”课是一门承前启后、理论与实践紧密结合的课程。我们采用的教学模式是“自主、研讨、合作”的学习方式。

2.1产品设计初期

同学自由组合，4人为一小组。学生是设计的主体，小组内部初次讨论时要求大家勇于思考，大胆想象，畅所欲言，相互尊重彼此之间的观点，友好和谐地对设计方案进行讨论。老师在这个阶段，要参与同学的讨论，提出一些具有启发性的问题，引导学生深入思考。在讨论的基础上，要求学生拿出方案，画出草图。

2.2产品设计方案的确定

小组成员对方案确认后，再次讨论，对产品设计从人机关系、视觉效果、产品结构以及连接方式进行研究、分析。这个过程，要求学生运用学过的知识，以及将各个学科的知识融会贯通。要求学生利用网络信息技术作为探索学习的认知工具，体现了学生自主学习的能力。教师主要帮助学生解决遇到的实际困难，最后用三维软件绘出效果图。

2.3产品制作前的准备

决定模型制作比例，选用合适的材料，确定产品的装配方案。画出零件工程图，结合实验室的设备情况，因地制宜，在老师的指导之下，制定产品的加工工艺，最后加工出成品。

3模型的制作

学习制作模型，首先要加强学生基本功的训练，先从简单的做起，模仿是提高模型制作能力的一个好方法。在基本功训练的过程中，老师的讲解、示范是最关键的，讲解的重点就是工具、刀具的规范使用和安全使用方法以及模型制作的工艺路线。其次，制作产品模型，模型根据在不同阶段的作用，可分为研讨性模型、功能性模型、展示性模型等，模型不同的用途，选用的材料、制作工艺也会有所区别。研讨性模型与功能性模型是设计初期阶段对产品形态进行的初步分析，以论证设计可行性。这一类模型，选用材料价格低廉，有一定的强度，成形容易，不易变形，可以做一些简单的涂色处理。模型增强了人们的视觉感染力，设计者通过对模型的观摩、分析，发现产品的不足，完善设计方案，进而求得更佳设计效果。展示性模型是体现产品最终真实形态、色彩、表面材质、材质机理为主要特征，具有良好的可触性、合理的人机关系、和谐的外形等，是展示性模型追求的最终目的。展示性模型的制作，是教会学生综合应用各种材料进行模型效果表现，其目的是制作出精美的模型。

4模型制作与计算机三维设计软件的衔接

5总结分享

1）分组：通常将一个班级分成7~8小组，每个小组设计一个方案，大家分工合作，一起研讨；

2）针对设计，确定模型材质和制造方案：每个小组所设计的产品不同，设计思路也不一样，模型的制作方法、选用的材料、工艺路线也各不相同。

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二、设计创新点

本设计创新点在于使用红外线发射器与红路灯联合工作，在遇到红灯时发出红外线，在汽车里安装有红外接收电路控制汽车上的电动机或者发动机，强制其停车。可以避免有些司机不遵守交通规则擅闯红灯。

三、项目结构框图

图1 红外线自动控制小车强制制动原理框图

本系统设计主要有两大模块组成：使用单片机at89c52设计的简易十字路通红绿灯，安装有红外接收器的模型小车。单片机控制的交通灯可以实现两路红、绿、黄灯的控制，可以显示时间，可以在红灯情况控制红外发光二极管发出红外线；模型小车安装有红外线接收器，当收到来自交通灯的红外线停车信号后通过控制电路强制停车。模拟了强制禁止闯红灯的过程。

图2 交通灯的控制流程图

交通灯的控制通过编制程序实现，可以通过更改程序灵活调整每个路口的红绿灯的亮灯时间。实现单片机控制的模拟交通灯功能，可以实现交通动能在红灯状态发送红外线，模型车接收到红外信号实现自动停车。本设计可以通过考虑设计更为完善的程序，实现多路交通模型车的控制。更为接近实际情况。

四、使用材料

红外自动控制小车

元器件 数量（个） 参数 备注

20w烙铁 1 20w内热式烙铁，用于电路焊接

焊锡丝 1卷

松香 2 用于电路的助焊接，提高焊点的可可靠性

c51单片机

开发板 一套 用于交通灯的控制，完成交通灯、红外制动信号的发射

红外线距离

传感器 2个 经过修改调整可用于接收红外调制信号，实现强制停车控制。可接受到频率160——200khz的占空比25%的调制红外光，有效距离可调最大1.5m最小2cm。

红外线发射

二极管 10 用于发射红外线停车信号，发射900nm的红外线

9012三极管 4 低频小功率三极管，用于控制继电器等做可控开关使用，工作在开关状态。

洞洞板 4 用于电子元器件搭接测试电路。

白光二极管 4 作指示灯

小型电动机 1 4.5v电机，转速200rpm，测试电机桥性能

5v稳压直流

电源 1 提供一个稳定的5v电压给单片机，功率15w

红外线调制管 2 可以产生频率160——200khz的占空比25%的调制信号，用于对红外发射管控制。

微型5v继电器 2 电动车电机控制继电器，线圈工作电流50ma，控制端220v，10a

金属1/6w电阻 10 1kω、47kω、500ω、330ω、10ω，限流电阻

电源变压器 1 直流电源的交流供电端220：15v

红外接收管 6 接收红外线信号

电容器 6 电解电容、瓷片电容等。

五、制作原理方法

制作的红外线自动控制小车强制制动器采用了理论联系实际的方法，前期做了一些文献查阅和检索工作，查看了国内外有交通灯控制及针对违规司机闯红灯的自动停车装置的研究状况。发现在目前有些司机不能很好的遵守交通指挥灯的控制信号，遇到红灯强行通过，不停车对于行人的人身安全造成了极大地威胁。每年这样的交通事故也是屡次有发生，还没有什么有效地解决办法。交通灯的自动控制技术现在已经是非常的成熟了，但其功能也只限于控制红绿灯的亮灭。

本制作设计使用脉冲调制红外线为强制制动停车信号，在模型小车里加装红外线接收装置，探测红外停车信号。当没有收到停车信号时小车正常运行；遇到交通灯发射的红外停车信号切断小车电机供电强制停车，从而模拟了强制停车严禁穿红灯的交通系统。本设计将红外线信号发送接收功能、交通灯控制、交通安全管理综合起来。实现保障行人安全的功能，以下是实际的制作流程中的一些照片：

图1 第一套电机控制电路

电动机工作的电流在800ma左右，使用两个9014并联使用，提高供电电流，首次设计的红外接收电路直接使用红外接收管，但是灵敏度太低了，有效距离最大才有5cm，必须保持小车在红外发射灯的正对面才能起作用。角度偏离

后就失效了。后来经过查阅相关文献搞清楚了问题所在，改用红外线调制，可以大大提高接收系统的有效距离。为提高接收器的稳定性，最终网购了红外接近开关，改造以后用于红外调制信号的接收。效果很好！

图4 交通灯程序调试界面

图5 交通灯软件仿真图

实物的制作的过程照片如下面的：

图6 红外发射电路控制部分

图7 交通灯电路板

图8 交通灯单片机主控版

六、使用效果

红外发射电路焊接完成后与交通灯连接好，电动小车的红外接收模块和电机控制模块都装配到小车后，实际测试第一次使用的红外接收二极管做接收装置效果不好；经过改进后使用红外接收模块，发射端采用红外线调制发射后，效果很好，接收距离大大提高，可以满足小车自动停车，强制制动的要求。

模型小车的电机电流较小所以控制电路里使用了两个小功率的9013的三极管实现，电路结构比较简单，在红外线传感接收部分设计了两套方案：红外接收光敏三极管，红外接收器。在实际的测试中发现红外接收电路使用红外光敏三极管的灵敏度不够高，且接受范围角度窄；最后就采取了红外接收器的模块，可以准确的接受到红外线实现可靠停车。

七、改进方面

本设计目前可以稳定的工作，交通灯除了正常的控制交通灯、显示倒计时以外，还有一个控制红外发射电路在红灯亮的时间点亮对应路口的红外停车信号灯的作用，实现强制制动。本设计的停车控制电路较为简单，可以对电动车完成控制，若想在现实生活实用控制或是燃料车辆运行还有一定的问题。尤其是在车速较高的情况下，发动机不能骤停，否则会出现非常严重的安全后果。对于这方面还有很大的改进余地，在有些非常情况下如要汽车强行通过交通灯的红灯路口怎么实现控制也是要考虑的！

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二、生活中的盒子要和网页中的盒子结合起来

CSS+DIV网页设计中，页面中的所有元素都看成一个个盒子，例如，网页中显示的一幅图片，其背后实际对应着一个盒子模型结构，它包括如下属性：内容大小：内容区域的宽度和高度。填充：是内容与边框的距离，对应包装盒的填充部分。边框：对应包装盒的纸壳，一般具有一定的厚度。边界：位于边框外部，是边框外面周围的间隙。

三、盒子模型和具体的案例相结合

网页中的一幅图片可以看成一个盒子模型，那么使用这个盒子模型处理图片能达到怎样的效果呢？演示主题相册的案例，引导学生观察案例中图片的处理方式，图片外面有1px的边框，图片和边框之间有2px的间隙，图和图之间有10px的间距。引导学生将案例和盒子模型的属性结合起来，案例中的图片就盒子模型中的内容属性，图片和边框之间的间隙就是盒子模型中填充属性，案例中的边框就是盒子模型中的边框属性，案例中的图和图之间的间距就是盒子模型中的边界属性。

四、盒子模型的属性代码给学生详细介绍盒子模型的属性代码

一个盒子模型是由内容、边框(border)、填充(padding)和边界(margin)四个部分组成的。填充、边框和边界都分为“上右下左”4个方向、既可以分别定义，也可以统一定义，如：div{margin-top：1px；margin-right：2px；margin-bottom：3px；margin-left：4px；padding-top：1px；padding-right：2px；padding-bottom：3px；padding-left：4px；border-top：1pxsolid#000；border-right：1pxsolid#000；border-bottom：1pxsolid#000；border-left：1pxsolid#000；}也可以写成：div{margin：1px2px3px4px；按照顺时针方向缩写padding：1px2px3px4px；按照顺时针方向缩写border：1pxsolid#000；}

五、使用盒子模型属性实现具体案例——主题相册

1.所有的内容都在一个大盒子里，这个大盒子可由div实现#content{width：750px；padding：5px；}宽度为750px，填充为5px。

2.主题相册标题部分。用h1实现，h1同样也可以看作是一个盒子，设置h1的CSS属性h1{font-size：20px；color：#c03；font-weight：normal；字体大小为20px，颜色为#c03，粗细为正常。border-bottom：2pxsolid#c03；padding-bottom：4px；}下边框为2px实线，颜色为#c03，下填充为4px。

3.婚纱系部分。婚纱系和写真系、童真系结构相似，可以使用div层，应用类样式来实现。Div层同样可看作是一个盒子，设置类的名称为.theme.theme{width：100%；border-bottom：1pxdashed#e6e6e6；padding-top：5px；padding-bottom：20px；}宽度为100%，和父层content层的宽度一样，下边框为1px虚线，颜色为#e6e6e6，上填充为5px，下填充为20px。

4.婚纱系中的标题部分。用h2实现，h2同样也可以看作是一个盒子，设置h2的CSS属性，h2{font-size：14px；color：#333；padding-left：8px；}字体大小为14px，颜色为#333，左填充为8px。

5.婚纱系中的图片部分。用img实现，img同样也可以看作是一个盒子，设置img的CSS属性，img{border：1pxsolid#ccc；padding：2px；margin：08px；}边框为1px实线，颜色为#ccc，填充为2px，上下边界为0，左右边界为8。

6.写真系部分。复制婚纱系所在层所有内容，更改相应的图片，文字内容即可。通过以上步骤，使用盒子模型完成了一个具体案例。

六、关于盒模型还有以下几点需要注意

1.边框默认的样式可设置为不显示(none)。

2.填充值不可为负。

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2模具设计要求

复合材料成型模具直接影响着产品的质量，在设计时应满足:①模具要有足够的刚度、强度，以保证模具型面基准不变;②热容量小，热膨胀小，热稳定性好;③加工精度高，表面光度高，模具自身协调性好;④施工便捷，操作安全可靠;重量轻，运输方便;⑤可维护性好，制造成本低;⑥具有良好气密性。根据复合材料U形梁的结构特点，在设计中需要解决以下技术难点:成型模具的结构形式如何保证构件的型面公差，如何满足脱模要求并解决U形梁的回弹问题。

3模具选材

3.1模具材料

复合材料成型模具用料要求热变形小、热膨胀系数小以及导热系数高，大多采用普通钢、INVAR钢、碳/环氧复合材料和铝合金。普通碳钢适用于型面曲率不大的模具，当产品批量生产、尺寸精度要求较高时，选择钢制模具最为经济、实用;铝合金适用于平板类、尺寸精度要求不高的模具;INVAR钢适用于结构复杂、曲率大、尺寸大的模具。不同模具材料对复合材料构件变形的影响主要体现在两个方面，一方面是不同的材料热导率会影响与其直接接触的复合材料构件固化温度场的分布，从而影响最终构件内残余应力的大小及分布，引起不同的构件变形;另一方面就是不同材料的热膨胀系数不同，模具与构件之间的相互作用程度不一样，因此导致构件的变形不同。在固化过程中，模具与复合材料构件之间的热膨胀系数不匹配会引起模具与构件接触处的层间应力，包括层间剪切应力和沿构件厚度方向的力，这主要是由于模具与构件在固化压力的作用下始终粘贴在一起，随着模具受热膨胀，靠近模具的构件层比远离模具的构件层受到的约束张力要大，因此沿构件厚度方向形成一定的应力梯度，在固化过程中这部分应力被“冻结”在构件中，在脱模以前都没有得到释放，固化完成后冷却至室温脱模，这部分应力将被释放，脱模后的复合材料构件必须通过变形来维持应力的平衡。

3.2模具型面补偿修正

模具设计时要考虑复合材料与模具热膨胀系数的差异，INVAR钢和复合材料模具受热膨胀的影响很小，可忽略不计;但对于普通碳钢和铝合金模具影响比较大，对于大尺寸的复合材料构件需要采取补偿措施，根据计算公式和生产经验。考虑到制造成本和构件精度要求，本文设计的模具选用Q235钢制造，根据上述公式计算缩尺KS为－0.65‰，结合生产经验和复合材料梁的结构形式，提取整个构件的理论型面并按适当缩尺进行缩小，模具设计时按照缩小后构件提取的型面作为模具的设计型面，以减小构件的变形或抵消变形的影响作用。

4模具结构设计

4.1模具回弹角的补偿

复合材料在热固化成型过程中由于材料本身的各向异性、铺层方向引起的力学性能差异、结构的不对称性和基体的固化收缩效应等因素，在构件内经应力梯度和温度梯度耦合作用导致固化时的内应力积聚，一部分应力在构件中以残余应力的形式长久存在，另一部分应力在构件脱模后释放，这两部分应力存在的形式共同导致回弹变形。对于梁、长桁类有大夹角的构件，固化成型过程中在拐角处的回弹变形会导致夹角变化，即构件在固化脱模后，夹角因收缩而小于模具角度，此差值为回弹角。这将给制件间的装配带来容差、超差等问题，翼梁缘条回弹使其外形偏离了设计要求而导致蒙皮与翼梁间螺栓连接装配孔错位，若对装配件进行强制装配将会引起残余应力、密封不好等问题，这样会降低结构的强度和疲劳寿命，甚至造成制件报废。在模具设计时，通过调整模具型面来补偿构件回弹，即构件夹角加上回弹角等于模具夹角，使构件在脱模回弹后符合工程数模要求。国内外专家学者都在积极研究复合材料结构固化变形的预测及控制方法。GFG公司在复合材料工形梁的成型模具设计时，考虑工形梁缘条的回弹，采用经验的方法在模具的缘条型面上加入修正值(约1°)以抵消构件回弹。国内贾丽杰等人针对复合材料典型C形结构的回弹变形进行研究，通过对回弹角的预测结果进行修正，确定C形梁回弹角度在1°左右。本文涉及的复合材料U形梁为闭角结构，成型模具设计时需要进行回弹补偿，结合以往生产经验和国内外学者的研究结果，在两侧缘条各设置1°回弹补偿角，提取补偿后的两侧缘条型面为模具的型面。

4.2模具结构形式

复合材料梁一般为细长结构，常用模具结构形式为阴模、阳模和阴阳模组合，分析构件是否有气动面、装配面、胶接面等，一般情况下可确定这些面为贴膜面。根据U形梁的结构特点，采用CATIAV5R18建模，模具为框架式阳模结构，采用Q235钢焊接制造，模具包括模胎、支撑框架(支板组件和框架)、盖板、工具球套。根据产品设计部门所提供的产品零件数模提取成型曲面作为模胎的理论型面，将该曲面偏移10mm切割实体，获得“Ω”型模胎;创建支板组件，输入单个支板尺寸创建实体并设计散热孔，通过阵列命令创建其他支板;框架为长方体结构，采用的方钢管为标准型材，根据彼此之间的位置约束关系通过阵列偏移命令进行设置。这种框架式模具结构厚度均匀，通风好，升温快，有利于模具各点温度均匀，可以减少模具在升温和降温过程中因各部位温度不一样而引起的模具变形。(1)模胎模胎是“Ω”型一体式结构，采用10mm等厚的钢板，在保证气密性前提下允许拼接焊接。在模胎上需要留有一定距离用于打真空袋，通常手工铺贴模具的余量区在100～200mm。模胎的型面轮廓度公差小于0.2mm，数控加工后按数模中模胎线数据集划线，深0.5mm、宽0.3mm，并在余量线外打出标记，所有划线位置的偏差不大于0.2mm。构件轮廓线用于非数控切边时使用，决定构件外形尺寸的精度，设计时应考虑模具材料的膨胀因素作适当缩放处理。铺贴线用于无激光投影时手工铺贴定位，以控制铺贴余量，防止由于铺贴不完全齐整、流胶、挡胶条等因素导致固化后产品边缘质量不高，通常铺贴线到产品轮廓线可留20mm余量。(2)支撑框架框架与支板组件主要起支撑作用，保证整个模具的强度和刚度。框架取消了传统的薄板格栅结构，采用方钢管焊接，具有成本低、加工周期短的优点，有效实现模具减重，又使得空气流在模具体上下表面任意流动，加热更均匀。在支板组件上设计散热孔，尽量在同一直线上保证成型过程中空气的流通性，有利于整个成型的复合材料构件温度均匀，保证成型产品的质量。同时在支板两端设计80×50×10mm的加强块，防止模具在吊装时沿长度方向产生变形。(3)盖板和工具球梁腹板平面处采用2mm铝盖板与阳模配套使用，使构件表面加热均匀，同时在抽真空的过程中传力均匀，保证构件外表面的平面度。工具球用于定位找正，在设计时要覆盖构件的最高点和最低点，长度方向间隔不超过1m。各工具球孔按数模制造，并在模胎上打出所有工具球实际坐标值及孔位序号，用于手动铺贴时放置激光投影的靶标，以定位铺层区域。(4)后续处理模具焊接完成后进行2～3次退火，消除焊接和机加应力，减少模具的变形;对模具型面进行激光测量，型面精度符合图纸要求;加工完毕做气密试验，保证模具气密性。

4.3工艺验证

在复合材料U形梁的热压罐成型工艺中，采用本文设计的成型模具进行铺叠成型，生产的复合材料构件易于脱模，表面光滑平整，型面公差符合要求，U形梁两侧缘条的角度变形控制在技术要求范围以内，满足了后续与壁板及其他组件的装配要求。

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抽象法是指从众多的有机联系的整体事物中抽取出共同的特征以显示出事物的本质属性和特征的一种表现手法。抽象法并不善于还原事物的本来面貌，因此受众多会产生困惑感，这也是将其归纳为模糊性表现手法的最主要依据。虽然为了更加突出事物的本质特征，抽象图形发生了夸大变形，但是其自身所具备的的抽象美以及蕴含在抽象外表之下的丰富内涵却让人回味无穷。具体而言，设计师在采用抽象法的时候利用点、线、面、体等抽象语言将抽象图形与原图形的距离拉开，可以使画面形象产生一种朦胧、模糊的感觉。如著名的现代艺术家瓦西里•康定斯基完全抛弃了事物原来的形态特征，通过抽象法将作品中的相关元素进行了有节奏的安排处理，从而使平面作品上升到了一个新的艺术高度，给受众带来了视觉上的愉悦感。又如，汤忠谦的招贴设计《自由》就是采用的抽象法，该幅作品呈现出的是有规律、有节奏的白色细线的旋转，是设计师利用现代电脑技术对飞翔中的小鸟的翅膀进行抽象化处理后的结果，象征了对自由的召唤。再如，蒙德里安所设计的《百老汇的爵士乐》将色彩按照数学的形式进行了抽象的划分，并对不同的色彩进行对比和配置，从而使受众从视觉上的感受转换为听觉上的享受，恰好符合该作品“音乐”的主题。

2.错视法

在平面设计中，错视法是最为有趣的一种模糊性的表现手法。由于人类的生理原因常常会造成眼睛的视错觉，而利用这种视错觉可以创作出许多诙谐有趣的图形，为平面设计增添趣味性。一般而言，错视可分为形的错视和色的错视。形的错视是指对物象形态、面积大小以及用线长短曲直的错视理解；色的错视是指不同背景环境下所产生的色彩的明暗深浅、前进后退等方面的错视觉。无论是哪种类型的错视在平面设计中都得到了充分的运用，并具有较强的视觉趣味性和审美幽默性。以错视觉大师埃舍尔1961年创作的一幅石版画《瀑布》为例，该画以彭罗斯的三角原理为基础，画面中有一条瀑布从三楼倾泻而下，落在一楼的小水池中，随后水池里的水顺着弯弯曲曲的水渠流走，但是我们会意外地发现水渠里的水又流回到了三层小楼的瀑布口，然后再流到小水池，如此循环往复、永不停歇，从而产生一种错视幻觉，暗示了生命的轮回和生生不息。

3.拼贴法

拼贴法起源于20世纪初，最早由立体主义先驱毕加索与勃拉克将一些非绘画材料以拼贴的形式用到绘画作品中，是对传统绘画形式的一种反叛。拼贴，是对原有的旧意义的破坏以及新意义的诞生，它是将不同时代、不同风格、不同表现方式、不同属性或是不同材质的元素互相拼凑在一起而形成的一种不完整的画面，借以来表达内心复杂的情绪和外面纷繁的世界，而模糊的画面恰好表现出了现代人类面对现实社会时的迷茫。此外，拼贴法所特有的片断性、割裂性以及调侃性打破了平面空间的束缚，扩大了受众的想象空间，丰富了受众的视觉感受。尤其是在图像处理技术日臻成熟的今天，利用计算机等现代技术来完成的拼贴作品更能准确地表达出设计师的真实想法，产生一种别样的审美体验。例如，我国香港设计大师靳棣强的招贴设计《自在》花纹纸系列采用的就是拼贴法，设计师利用我国所特有的水墨元素，将几种不同的自然元素巧妙地组合到了一起，画面中的每一个物体也因此脱离了原来的生存环境，被迫融入到一种新的画面中去，从而将具象和意象拼贴到一起，形成了一种既有创新意识又不失传统精神的画面。又如，由深圳SenceTeam山河水团队设计的《大生意》海报就对“纸质钱币”进行了拼贴式的创作，设计者将全球各国的钱币拼贴成不同国家、不同年龄、不同面孔的人物形象，并将钱、物质和品牌巧妙地联系到一起，以一种全新的方式让受众对“钱”与“欲望”进行反思，十分符合该作品的设计主题。

4.透叠法

透叠法也是平面设计中模糊性的常用表现手法之一，其是将两个或是两个以上的图形进行重叠，以产生非同一般的空间层次和深邃的空间含义，是一种独特的视觉效果。在透叠过程中，相互重叠到一起的图形既保持了各自图形的独立性，又能彼此互动产生新的图形，较之单个图形其所具有的意义更为丰富。此外，透叠法会使画面产生丰富的层次感，而不同的层次感又会产生一种由二维空间向三维空间过渡的模糊感，这更有利于平面作品主题的传达。以贺莉浩的创意明信片《胡同地图》为例，设计师利用透叠法将北京地区各个胡同的地图叠加在一起，形成一张新的胡同地图。在这一作品中，多张地图通过不同的方向以及前后距离的差距产生了空间上的层次感，使每张地图之间相互独立又相互联系，而多个地图透叠而形成的模糊性也代表了正在消失的北京的物质文化遗产以及非物质文化遗产。总之，整体画面于模糊中透露着一定的空间层次感，表现出了我国人民对老北京胡同的深深怀念之情。

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一、建立“过程考核”教学考核模式

随着高职生源的变化，学生的学习综合素质和学习主动性有所下降，传统的理论考试或理论+实践的考试评价方式只能评价学生的学习结果，如果复习不到位，还往往造成大面积的不及格局面。高职教育以知识够用，掌握职业技能为导向，所以，评价方式应以学生是否掌握专业技能为主，兼顾学习过程及学习态度。过程考核是在教学过程中对学生学习效果进行测试的考核方式，这种考核方式突出学生在学习过程的自我评价和自我改进，能够使学生获得亲身参与实践操作的体验，并在实践中发现问题、解决问题，锻炼团队协作的能力。《包装造型设计》课程是一门理实一体的课程，为了更好地评价学生掌握包装容器造型设计的能力，过程考核的评价方式是该课程在考核方式上进行改革的一个重要内容。过程课程教学上要求学生自主或团队完成15个工作任务，前面12个工作任务是每个5分，共60分，学生完成每个工作任务中相应包装容器的设计与制作，设计图为3分，成品实物为2分，学生完成任务后老师当场对作品进行评价和给分。后3个综合工作任务为每个10分，共30分，综合工作任务的实施以学生小组的形式完成，每组中组长分配每个组员不同的小任务，之后选取一个学生对本组的完成的工作任务在班级中进行陈述，其他组学生进行分析评价。最后还有10分为学生平时分享和团队协作能力的表现。同时，老师在整个教学过程变得很轻松，只要讲解适当的理论知识，之后整个课堂就以学生为主，老师只需要对学生的学习情况的进行全面掌控，充当评价的角色，待15个工作任务全部完成，该课程的教学也结束了，学生的成绩也出来了。整套过程考核设计中体现了更加公平，以及注重能力的培养，让学生养成“过程即结果”的正确观点，有助于培养学生正确的价值观，也有助于学生今后的职业发展。

二、结合专业竞赛

以赛促学为了更好地调动学生学习的积极性，使学生掌握专业技能，开展技能竞赛是一种较好的方式。学生通过对《包装造型设计》的学习已经基本掌握了常规包装容器的设计和算法，在这样的基础再进行包装类设计大赛不但是对学生已有知识的考察，同时也是让学生发挥创新能力的一个机会。因此，在教学的后三分之一的时间，举办院级的包装结构设计大赛，比赛时间为五周，学生根据大赛主题设计作品，作品交给评审组后统一评审，得出各个奖项。为了能广泛地调动学生积极参加比赛，各奖项不但设有奖金，还将比赛结果与《包装造型设计》课程成绩相结合。在参加的艾司科全国包装结构设计大赛中先后有2人获优胜奖，12人获优秀奖，参加全国轻工类包装设计大赛获一等奖三名，二等奖2名，三等奖5名，参加江淮杯工业设计大赛获优秀奖2名。通过竞赛的激励，可以锻炼学生的专业技能，让学生获得荣誉，有利于学生更好地就业，而且将比赛与课程教学紧密结合，大大提高了学生学习的积极性。基于工作任务的教学内容，以完成具体工作任务为目的的教学设计，“过程即结果”的考核方式及以赛促学的激励措施使得《包装造型设计》课程教学模式在包装技术与设计专业中已形成了鲜明的特色。同时课程组老师们编写了《包装设计》实训指导书，该指导书在总结教学经验的基础上编写，突出职业技能的训练，具有较强的实用性和创新性，充分满足教学的需求。通过改革，该课程的教学效果得到显著提高，教学效果连续3年达到优秀。

作者：郑美琴涂亮单位：安徽新闻出版职业技术学院

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2机电设备维修模型及关键技术

煤炭机电设备在运行过程中，机电设备本身就有很多参数，这些参数是设备运行状态以及设备发生故障概率的直接反映[2]。通过对这些参数的理解可以了解设备运转以及维护的情况。通过设备的频数以及运行的时间可以发现设备的维修时间的趋势，煤炭行业机电设备的维修模型属于正态分布的数学模型，如图1所示。关于机电设备故障的关键技术主要有智能诊断技术和数学模型判断技术。智能诊断技术是使用计算机来计算设备运行的轨迹，从计算机的判断来判断机电设别的故障问题。这种诊断方法是煤炭行业进行故障检测适应较为普遍的方法。数学模型判断则是把数学模型应用到机电故障诊断中，根据机电设备产生的数据参数进行分析，对机电设备的数值进行运算来判断设备故障发生的原因以及位置，为设备的检修提供依据。

3解决机电设备故障的措施

为了充分发挥机电设备在煤炭行业中的使用，就要采用一套合适的预防故障发生方案以及措施。

3.1事前预防

事前预防是保障机电设备正常工作的重要条件，在大规模的工作环境下，机电设备一旦发生问题就会产生很大影响[3]。因此，事前预防故障发生就要及时对机电设备进行检修和保养，提供好的设备条件。机电设备开始使用时要对其质量进行全面的检查确保设备合格而且能够用于煤炭环境工作。根据设备的说明书合理安排设备的放置环境，机电设备在平常使用中也要定期进行保养，最好每天进行检查，一旦发现设备有故障就要进行处理。机电设备注油清洗等问题也要定期地及时进行，对于故障较大，设备老化等大的问题要及时上报进行更换。

3.2提高设备操作者设备

劳动力是最大的生产力，同一台机电设备在不同人员的操作下产生的工作效益也有所不同[4]。要提高机电设备的工作效益降低设备出现故障的几率，操作人员就要具备较高的素质和操作水平，定期对操作人员进行培训，保证操作人员持证上岗。机电设备的操作人员要根据设备的操作流程进行操作。对流动性较强的机电设备，要实现分片责任，各区的操人员要严格按照规定进行操作，并且对设备进行保养。机电设备的安装应该严格按照规定的程序进行，安装过程中的所有数据要进行记录，设备安装后要严格验收，只有合格的安装好的设备才能进行移交使用[5]。机电设备的维修人员要爱岗敬业，把维修作为自己的最大责任。一旦发现设备出现问题就要及时地进行解决。机电设备的操作人员如果没有按照规定操作就会引发很多问题，机电操作人员和维修人员都要进行教育和培训，让这些工作人员充分认识到机电设备的重要性和其工作性质。

3.3严格管理

煤炭企业的管理者要树立安全管理意识，把机电设备的管理纳入到经营管理中。管理者还要对机电设备的操作人员以及维修人员进行严格的管理，落实各个工作人员的责任，严格规范工作人员的行为。煤炭企业管理者可以通过奖惩机制，把设备的维修和保养纳入到员工的福利奖励以及绩效中，提高工作人员的工作积极性，对有违规操作的工作人员要进行严格处罚，表现好的工作人员要给与奖励，作为榜样带动全体的设备操作和维护人员。

3.4维修三步骤

a)把握维修时间。煤炭企业的每台机电设备都要及时维护和保养，维修的工作人员要根据流程进行，找出设备出现故障的原因，具体问题具体分析。故障维修后还要进行检修，保证维修到位；b)把握维修类型。机电设备维修类型有两种，一种是寿命型的维修，一种是偶发型的维修。因为有的故障维修不能停止设备正常运转，所以在维修过程中就要实行在线连续监测，采用保护系统来保证设备运行，以规避操作失误或者检查疏忽而引发故障停机；c)维修和维护结合。机电设备维修和维护要相结合，把预防放在主要位置，在监测设备磨损运行以及故障排除时要结合检修和预防。一旦发生问题就要及时维修，避免维修不及时导致巨大损失。

3.5维修方式

机电设备的维修方式主要有以下几种：a)事后维修。机电设备故障发生后进行维修；b)定期维修。在预订的时间内，无论设备处于何种状态都要进行维修；c)动态检测维修。根据设备在线检测的情况确定维修时间；d)机会维修。和动态检测维修同时进行，这种维修方式效率很高；e)改进设计。机电设备出现故障后需要花费的人力和费用很大，因此对机电设备进行改进设计是最好的方式。确定设备维修的基本原则是：对安全生产、经济效益产生的影响较大，如果可以采用动态检测来确定故障征兆就采用状态维修，否则就采用计划性预防维修。