時間：2022-10-08 01:17:54
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論文摘要：建筑企業的機械設備，是完成施工任務的物資基礎。建筑機械施工的安全管理工作在建筑企業運作中占有重要位置.現代建筑機械對設備調配管理工作也提出了更高的要求。筆者根據自己多年的從業經驗，分析了施工機械設備安全管理問題的原因及安全管理改革的對策，接著也對施工機械的調配進行了研究。
隨著我國建設行業的迅速發展,特別是城市住宅區的不斷增加,使機械化施工在工程建設中發揮越來越重要的作用。但伴隨著工程施工的發展,搶速度、保質量、要效益,三者之間的矛盾也日益突出,這就對工程施工提出了新的要求。也就是要解決快速、高效、高質量地對工程進行施工的問題。傳統的人力,簡單機械的施工方式已不適應工程施工的要求,對于現代化建筑的施工只有采用機械化作業。因此,對施工機械的安全管理以及選型和配置都顯得十分重要,也十分迫切。
1.施工機械設備安全管理問題原因分析及對策
建筑機械施工安全是一門科學，它主要研究在一定的條件下，建筑機械在工作或在裝拆、調試、運輸等狀況下，對操作者所產生的傷害及其保護措施。建筑機械安全關系到施工人員的人身安全、企業的財產安全，是可持續發展的重要組成部分。我國建筑機械安全事故發生率雖然近幾年總體呈下降趨勢，但形勢依然嚴峻，存在問題還較多。因此，如何科學實行并加強建筑施工機械的安全管理，是我們目前面臨的一個問題。
1.1施工機械設備安全管理問題原因分析
隨著建筑業的發展，各類建筑機械使用日益增多，安全問題也越來越突出，這些安全問題主要是由以下原因造成：
(1)安全管理法律體系不健全。
(2)建筑機械技術檔案不完善。
(3)安全監督存在多頭管理。
(4)建筑機械操作人員管理不善。
(5)不能嚴格執行國家和行業規范性文件。
(6)機械設備施工現場管理不善。
(7)機械設備施工環境惡劣。
1.2建筑機械安全管理改革對策
1.2.1健全安全規制法律體系
健全安全法律、法規及規章。結合我國安全律體系現狀和存在問題，做好以下幾個方面：1）加快安全管理立法。2）制定配套規章。3）實行機械強制報廢制度。
1.2.2安全監督部門權限依法嚴格劃分
依法嚴格劃分部門權限，強化行業監管職責；及時制定執法所需的法律法規，認真清理部門間交叉打架的法律法規條文。國家設置各部門，都有明確的職責分工，各部門只有各司其職，才能保證社會的健康運行。各級建設行政主管部門承擔著對安全生產日常性監督檢查的工作職責，在建筑工程安全監管工作中屬于核心地位，發揮著極其重要的作用。部門規章交叉必然導致執法行為的混亂，有關部門應充分認識到這個問題的危害性，對現行的法律法規也要組織人員盡快清理，確保法律、法規的尊嚴和權威性。1.2.3嚴格執行規范、建立現場規章制度
施工現場使用的機械設備必須嚴格執行現行有關標準和規范。并在現場機械管理中應制定有效的現場管理制度：1）施工現場各方主體應配備專職(兼職)機械設備管理人員，負責施工現場機械設備使用安全管理工作。2)施工現場應建立相應的機械設備安全管理的規章制度（安全管理職責、安全技術交底、交接班、維護保養、檢查、資料管理等）。3）主要機械設備實行定機、定人、定崗位責任的三定制度。4）機械設備、電氣設備和施工機具不得帶病運轉。5）施工現場機械設備應做到正確使用和安全運行，嚴禁拼設備和超負荷使用。
1.2.4完善技術檔案
根據建設工程施工進度對不斷進退場的各種類建筑機械進行動態跟蹤、收集整理發生在整個施工過程中的安全管理技術資料，能及時建立起有關建筑機械的安全管理技術檔案。安全管理技術檔案可以清晰地反映建筑機械在工程施工中的狀態，便于各種安全生產檢查，落實安全生產責任。是具體貫徹執行《中華人民共和國安全生產法》一項有效措施；既滿足了建設工程竣工驗收中施工生產安全管理檔案資料的要求，又符合建立技術檔案的原則。
2.施工機械調配的研究
機械化施工是一個具有聯系的機械系統的綜合作業過程和管理體系,其目標是實現整個系統過程和體系最佳經濟和技術效果。要做到建筑的機械化施工,就必須根據各類工程的特點,按照建筑施工內容和要求解決施工機械的合理調配問題。滿足施工工程對施工任務、質量、工期的最基本要求,保證工程的各項強度指標。提高施工機群的協調性。目的是提高機械的利用和施工任務的質量和效率,同時提高工程效益,降低機械成本。提高機械的系統性。使機械的性能、生產能力適應建筑施工的特殊要求,盡量降低設備的投資額。
2.1施工機械的調配方法
施上機械的調配過程大體是:分析問題，確定目標，擬定及分析方案，方案選擇，方案實施。在進行方案選擇時，通過對影響施上機械調配方案因素的分析，應從以下四方而考慮:機械的施上質量指標;調配方案對施上任務的適應性;調配方案的經濟性與施上機械間的協調性。這此綜合指標中既有定量因素又有定性因素，即使是定量因素，在不同的管理水平和使用條件下，也有較大差異，需要根據具體情況來確定。另一方而，各個因素往往相互影響，其相關程度準確判定，也可以認為是模糊的。因此，采用模糊綜合評判法解決施上機械的調配問題既適合施上機械實際情況，又具有可操作性。
2.2機械配套必須滿足的簡便條件
1)各機械的技術規格必須滿足既定工程的技術標準;2)在工藝允許的條件下,盡可能采用重型機械并保證為其安排足夠的工作量;3)機械必須具有良好的性能;4)機械必須具有良好的可靠性。
2.3建筑施工機械設備的調配原則
1)機械設備的調配必須與建筑施工組織相一致;2)機械設備的調配必須有利于施工,有利于機械利用率和完好率的提高,有利于提高機械化施工水平,有利于提高經濟效益;3)機械設備的配制必須適應建筑工程項目多變的特點,具有一定的應變能力;4)機械設備的調配要符合集中、分散相結合的原則。
3.結語
施工機械的合理選型與配置以及科學的安全管理是實現建筑機械化施工的重要保障。科學先進的機械調配與管理不僅提高了機械的利用率，發揮機械的最大效能，而且能確保上程質量和上程任務的按期完成，產生良好的社會、經濟效益。
通過實際調查分析歸納出礦山液壓機械系統常見故障如下：
1.1溫度過高。主要原因有：油粘度過高、內泄嚴重、冷卻器堵塞、泵修理后性能差及油位低、壓力調定過大、摩擦損失大。液壓系統的零件因過熱而膨脹，破壞了相對運動零件原來正常的配合間隙，導致摩擦阻力增加、液壓閥容易卡死，同時，使油膜變薄、機械磨損增加，結果造成泵、閥、馬達等的精密配合面因過早磨損而使其失效或報廢。
1.2因為不良、摩擦阻力變化、空氣進入、壓力脈沖較大或系統壓力過低、閥出現故障、泄漏增大、別勁、燒結造成的執行機構運動速度不夠或完全不動。
1.3因為泵不供油、油箱油位過低吸油困難、油液粘度過高、泵轉向不對、泵堵塞或損壞、.接頭或密封泄漏、主泵或馬達泄漏過大、油溫過高、溢流閥調定值低或失效、泵補油不足、閥工作失效造成的系統無壓力或壓力不足。
1.4因為泵工作原理及加工裝配誤差引起、控制閥閥芯振動、換向時油液慣性造成的壓力或流量的波動。
1.5因為油溫過高、油粘度過大及油液自身發泡、泵自吸性能低、吸油阻力大、油箱液面低、密封失效或接頭松動、件結構及加工質量造成的氣穴與氣蝕。
2故障診斷技術及應用
2.1主觀診斷技術：指維修人員利用簡單的診斷儀器憑借個人的實踐經驗分析判斷故障產生的原因和部位。方便快捷，可靠性較低，屬于較簡單定性分析。包括直覺經驗法、參數測量法、邏輯分析法、堵截法、故障樹分析法等。
直覺經驗法指維修人員憑感官和經驗,通過看、聽、摸、聞、問等方法判斷故障原因:看執行元件是否爬行、無力、速度異常，液位高度、油液變質及外泄漏,測壓點工作壓力是否穩定，各連接處有無泄漏及泄漏量；聽泵和馬達有無異常聲響、溢流閥尖叫聲、軟管及彎管振動聲等。摸系統元件的油溫和沖擊、振動的大小、聞油液是否變質、軸承燒壞、油泵燒結等。詢問設備操作者，了解液壓系統平時工況、元件有無異常、設備維護保養及出現過的故障和排除方法。
參數測量法指通過測得系統回路中所需點處工作參數，將其與系統工作正常值比較,即可判斷出參數是否正常、是否有故障及故障所在部位，適于在線監測、定量預報和診斷潛在故障。
邏輯分析法指根據元件、系統、設備三者邏輯關系和故障現象,通過研究液壓原理圖和元件結構,進行邏輯分析,找出故障發生部位。
堵截法指根據液壓系統的組成及故障現象選擇堵截點，堵截法觀察壓力和流量的變化，從而找出故障的方法。堵截法快速準確，但使用較麻煩，拆裝量大，需要整套的堵截工具和元件。
故障樹分析法指對系統做出故障樹邏輯結構圖，系統故障畫在故障樹的頂端為頂事件，根據各元件部位的故障率數據，最終確定系統故障。適合較大型、較復雜系統故障的判定和預測。
2.2儀器診斷技術：根據液壓系統的壓力、流量、溫度、噪聲、震動、油的污染、泄露、執行部件的速度、力矩等，通過儀器顯示或計算機運算得出判斷結果。診斷儀器有通用型、專用型、綜合型、其發展方向是非接觸式、便攜式、多功能和智能化。包括鐵譜記錄法、震動診斷法、聲學診斷法、熱力學診斷法等。如鐵譜記錄法，通過分析鐵粉圖譜，根據鐵粉記錄圖片上的磨損粉末、大小和顏色等信息，準確得到液壓系統的磨損與腐蝕的程度和部位，并可對液壓油進行定量污染分析和評價，做到在線檢測和故障預防。
2.3智能診斷技術：指模擬人腦機能，有效獲取、傳遞、處理、再生和利用故障信息，運用大量獨特的專家經驗和診斷策略，識別和預測診斷對象包括模糊診斷法、灰色系統診斷法、專家系統診斷法、神經網絡系統診斷法等。目前研究最活躍的是專家系統和神經網絡，使故障診斷智能化，具有廣闊發展應用前景?；谌斯ぶ悄艿膶＜以\斷系統，是計算機模仿在某一領域內有經驗的專家解決問題的方法，將故障現象輸入計算機，計算機根據輸入現象及知識庫中知識按推理集中存放的推理方法，推算出故障原因，并提出維修或預防措施。人工神經網絡是模仿人的大腦神經元結構特性，利用神經網絡的容錯、學習、聯想記憶、分布式并行信息處理等功能，把專家經驗輸入網絡，通過對故障實例和診斷經驗的訓練學習依據一定的訓練算法，得到最佳接近的理想輸出。
3結論
維修的目的在于保證機械設備運轉的可靠性和經濟性，維修方式的選擇應從故障發生的安全性、經濟性考慮。機械設備的維修方式是對機械維修時機和維修深度的控制模式。采用合理的維修方式可以有效地延長工程機械的使用壽命，提高機械設備的工作效率。
由于礦山設備工作狀態的多樣性及液壓系統的愈加復雜，在生產實踐中還應該積極研究與應用多種現代先進診斷技術。隨著診斷技術智能化，高精度化，不解體化并與先進通訊技術，網絡技術，智能傳感器技術等現代信息技術的融合，礦山液壓機械系統故障診斷的準確性，快捷性和便利性必將大大提高，
參考文獻：
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關鍵詞：定量裝置完整的集中系統電源EP泵自動控制器安全閥分配器
0引言
工程機械中采用脂進行的摩擦副很多，如不能及時補給脂，將會造成表面磨損、溫度升高和能量損耗。集中系統利用適當的泵壓，定時、定量的泵送脂到各點。
在實際工作中，按照系統設計需要、工作環境和各種條件，并要考慮必要的參數，以此來確定系統的具體方案。如幾何參數方面：最遠點位置尺寸及最高、最低和最遠點位置尺寸、范圍、以及摩擦副有關尺寸等；工況方面的參數：如機械速度、負荷及工作溫度等；周邊環境方面：空氣濕度、砂塵及水氣等；在運動性質方面：變速運動、間歇運動、連續運動、擺動等。我們要在考慮這些方面后，來制度具體方案。
1集中系統主要構成
一個完整的集中系統主要由以下幾個部分組成。①EP泵，為系統提供脂及動力源；②自動控制器，對整個系統進行控制；③安全閥，限定系統最高壓力，保護各工作元件；④分配器，根據各點需要對脂進行合理的分配；⑤電源，直流12V或24V（ZL50H型裝載機為24V）；⑥其它，強制注射開關、管線和接頭等。
2系統介紹
本文以徐州裝載機廠生產的ZL50H型裝載機為例，介紹集中系統的工作原理及各部件的功能。①EP泵是一個電子控制電動機，帶一個小的柱塞泵，貯藏罐中貯有脂。當泵旋轉時，螺旋形攪拌器將脂均勻攪拌，并通過濾網使其沉積在最底部，底部的脂通過活塞的直線往復運動，而被強行打出閥體外，并向主分配器提供脂。如管路中壓力過高（大于30MPa），則脂從安全閥噴出。②自動控制器由一微型集成塊控制，并帶有計時器，機器啟動后開始計時，當注射周期T達到設定值時則開始注射脂。如果機器中途停機，則CPU將數據自動保存，下次啟動時不再重新計時，而對時間進行累計，以免因工作時間小于T而造成不足。注射周期T及注油時間均可在泵的控制板上進行調節。③分配器相當一個分配閥，當脂進入閥腔后，各個活塞串聯在油路中，并進行反饋控制。每個工作循環內各個油口依次打出脂，各個油腔的容量可以通過更換閥塊進行調節，這樣就保證了不同點對脂的劑量要求。④集中系統克服了人工加注脂的缺陷，它能夠利用一定的泵壓，按時、定量的將脂泵到到各個點，保證各個摩擦副形成可靠和足量的油膜，使設備持久正常運行。另外集中系統是封閉的，能防止脂被污染。超級秘書網
3小結
關鍵詞：質量安全；功能設計；成本；規避風險；滿意度
隨著機械設計行業的革新，機械設計管理已經不單純的是產品的功用性管理，更為主要的表現在產品的知識密度，產品的多個功能性，產品的質量絕對安全和產品的推廣價值以及規避高風險性的實用價值管理上來。機械產品的設計首要考慮的是產品的質量安全，其次是產品本身的價值所在，再有就是在設計流程中理論和實踐的相互影響，最終形成產品，通過對管理資源的有效控制達到流程的節約化，直接化和實用性，更好地保證產品使用用戶對新產品的滿意度的提升。
根據當前機械設計企業的行業特點，對于機械設計行業中存在的幾大管理問題做一個簡單的分析。
1機械設計質量安全管理
任何產品的質量安全都是頭等大事，機械設計也不例外。在機械設計行業中，設計人員一定要有嚴謹，負責的工作態度，嚴格按照設計思想，嚴格排查安全隱患，在設計中杜絕因管理疏忽而帶來的安全問題。在機械設計過程中要把安全問題落實到每個人，責任明確，分工具體使質量得到保證，安全隱患消除與萌芽狀態。
2設計工藝流程的規范化管理
機械設計屬于嚴謹的學科范疇，一切的設計行為要遵循科學，遵循設計原理。在整個設計工藝中要考量圖紙的可行性，理論的靈活運用和靈活變通，對于設計所需要數據要進行深入的運算，確保達到數據的嚴密性。對于不確定的數據要進行多個論增，對于不明確的，不理解的理論要加以掌握理解，確保設計工藝的規范化，科學化，工藝流程的萬無一失。只有嚴格地執行規范化的設計工藝流程才能保障設計成果的規范化以及它的市場價值所在。
3機械設計中的誤區以及出現問題的解決
在過去的機械設計的過程中，我們往往注只是重了設計成果的使用性，但是對于設計成果的實用性以及它的多個功能，我們并沒有過多地關注。趕時髦。為求“省事”，追蹤市場新產品和暢銷產品，對顧客的需求一片模糊，又不愿花力氣搞清，你上我也上，一轟而起，一轟而下。缺乏科學而準確的市場(需求)調查、需求分析和產品規劃，是一種盲動行為，失敗的可能性極大。實踐證明，好多機械設計企業經營失敗的根本原因首先是設計人員忽略顧客、缺乏市場調查與可行性認證，它們將導致90%的企業失敗。其他導致失敗的原因還有：由于管理者忽略變化、過分自信、過分自信與傲慢而錯誤地估計市場接受能力、吸收了不必要的合作伙伴、不能跨專業全面思考、企業缺乏長遠的目標與規劃，以及企業的經驗沒有公司和產品的特色。“現在供應，以后修理”。忘記了企業生產的產品(可觸摸的)和服務(不可觸摸的)只能在被顧客接受并使其滿意的前提下才能獲得競爭勝利和實現經濟與社會效益。這是企業缺乏“信譽資本(良好的社會信譽認同感)”的表現，它的嚴重后果是導致企業的成員沒有誠信、弄虛作假，最終使企業。所以企業的管理層應該清楚地知道，信譽資本有多少進展，以便即時采取擴大信譽資本的措施。對機械設計中出現的類似誤區，機械設計人員一定要有高度的市場敏銳感，嚴謹的設計理念，積極負責的工作作風，才能徹底矯正因為設計思維而帶來的對新產品的影響。4核心技術的保護管理
機械產品及其制造系統的創新是提高企業競爭力的關鍵因素。從本世紀初到60年代，機械設計業的競爭是以成本為測度的數量擴張時代，企業核心競爭力因素是成本最低，即規模經濟方式，在這種情況下對大多數進行工業化的國家和地區來講，需要的不是產品創新，而是引進產品與生產設備。70年代到80年代末它轉變為質量的競爭。幾十年的成本與質量的競爭，使多數國家和地區已經實現或可重現至今仍占主流的中低技術產品(占80%~90%的世界產品)的制造，且彼此間質量的差距越來越小，而成本的優勢在發展中國家與地區。在未來的市場競爭中，企業競爭力的主要因素變化為：新產品創新與改進的設計開發能力及其上市的速度；為保證新產品上市速度、產品質量(特別是可靠性與安全性)的控制和成本控制要求創新和改進制造系統及其運作；創新與改進服務及其質量。設計產品及其制造系統和制造過程控制的創新成為提高企業競爭力的關鍵因素，而產品的設計與制造質量、成本、開發上市速度成為企業活動的第一類核心自變量。
5機械設計的風險管理
機械設計是一項高風險投資。新產品的成功創新或改進將有利于形成機械企業新的經濟增長點，促進經濟的發展，有助于合理的產品結構和產業結構形成，以及企業競爭力的提高。但是各國多年的產品開發實踐證明，它是高風險、高投資、高收益的活動。其最突出的特征是高風險性。如何應對這種風險，其主要依托應當是對于新產品的市場前景和潛在前景科學的分析，通過分析和觀察做出有利的判斷，盡可能在設計之初就規避因為設計帶來的市場風險。
6機械設計的成本管理
好的設機械計不但要技術先進，制造可行，操作方便，而且要經濟合理，同樣也要求它易與管理，尤其是對成本的控制。所謂成本管理，其核心就是降低產品的成本。可以說，產品成本的高低，在產品設計的階段就基本上確定了，因此，降低產品成本，永遠是設計人員的一項主要任務，是機械設計領域中的一個永恒的技術經濟問題。設計人員進行產品設計時，必須牢固地樹立經濟效益的觀念，對每一個零部件進行功能成本分析，確定合理的技術指標和成本目標。加強成本管理直接決定企業參與市場競爭的成敗，這個環節至關重要，我們在成本預算中永遠要把最低的成本核算到設計體系中，也就是說最低的成本就是開拓市場最大的資本，由此可見成本管理在機械設計企業舉足輕重的作用。
7機械設計產品的質量評估管理
樹立長效果的評估機制，對于設計成果的安全性能，可靠性，穩定性要有一個明確的認知。通過評估掌握設計過程中的問題解決方法，發現不足，在此基礎上尋求更好的解決方案。為今后的設計打下良好的技術基礎和理論基礎。
8對設計人才團隊的管理
人才永遠是企業獲得核心競爭力的根本保證。為了實現建設機械工業新高地的戰略目標，加快各類人才隊伍，特別是科技人才隊伍的建設，通過企業內在機制的建立和外部環境的改善，充分發揮市場對人才資源配置的基礎性作用，吸引和凝聚各類優秀人才，在企業內部形成優秀人才在數量、結構和綜合素質等方面具有相對優勢的人才高地，為企業的持續發展提供組織保證。此外對于優秀的人才，企業更要做到敢于用，敢于叫他們走出去，請進來，靈活的用人機制無疑是保證機械設計技術人員設計生命力的靈丹妙藥。
9加強知識產權管理
機械臂的模型仿真采用MatLab平臺下的RoboticsToolbox工具箱，從而可以很方便地對機械臂運動學的理論進行學習和驗證。工具箱內部包含了很多機械臂運動學方面的功能函數，如機械臂的坐標變換及機械臂正逆運動等。通過調用Link和Robot兩個功能函數，利用Denavit－Hartenberg參數表來描述機械臂各個連桿間的位移關系，可以在三維空間為機械臂的每一個連桿建立一個坐標系或相對于機械臂底座的相對坐標系，進而確定每一個桿件的位置和方向。在建立多個運動坐標的時候，為了方便，一般建立一張關節和連桿參數的D－H參數表。根據圖4所示的結構模型建立的參數如表1所示。利用表1建立的D－H參數表來進行機械臂數學模型的運動仿真，在Matlab中將6個關節初始角度按照表1設置為θ1=90°、θ2=0°、θ3=0°、θ4=－90°、θ5=90°、θ6=0°。通過調節工具箱中每個自由度對應的活動范圍可以實現機械臂任一關節的位姿運動。
2機械臂控制系統硬件實現
采摘機械臂要實現其特定的動作離不開控制系統的支持，其控制系統主要由AVR主控板和舵機控制擴展板組成，此外還有一些輔助的硬件模塊。例如，使其系統穩定工作的開關電源模塊、調整工作姿態的鍵盤模塊、實現人機對話的顯示模塊和語音播報模塊。同時，為了實現在上位機上的監控，設計了基于MAX232的串行通信接口。
3機械臂控制系統軟件實現
機械臂控制系統軟件主要由主控板控制程序和上位機監控程序兩部分組成。采摘機械臂主程序流程如圖8所示。整個程序主要是通過鍵盤模塊上按鍵的控制來切換操作模式，也可以在上位機設計的監控軟件中來進行模式的選擇判斷。主程序主要由單自由度功能模式、多自由度功能模式、軌跡規劃功能模式這3種工作模式組成，通過這3種工作模式，可以完整的展示采摘機械臂的整體自由度配合情況。為了在上位機上實現對機械臂的監控，借助于Labview軟件設計了機械臂上位機控制系統。Labview使用的是圖形化編輯語言G編寫程序，產生的程序是框圖的形式［6］。根據需求選擇合適的控件并進行合理的布局，就可以構建一個美觀的儀器儀表界面。設計的控制界面如圖9所示，該界面包含有六個舵機的數據監控轉盤、串口通訊設置、速度調節滑塊、按鍵模塊。通過RS232通信協議該監控軟件可以實時的實現對六個自由度轉角和方向的控制，其中舵機轉盤上的數值代表脈寬值，其可調整的范圍為500～2500μs，代表舵機相應的角度為0°～180°。在上位機上的控制信號發送給AVR主控制板，主控制板對接收到的上位機數據進行分析處理，將需要的運動形式及參數發送給舵機控制板，各個舵機根據接收到的控制數據進行相應的動作響應。
4結語
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?？勺児δ軝C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?；拘袨閷窘Y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?？勺児δ軝C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
舞臺吊標分為電動和手動兩種,它主要用于懸吊和升降各種幕布、燈具、布景等物，是上下左右頻繁移動機械,所以吊桿也是舞臺安全的主要系數。電動吊桿的作用可以降低工作人員的勞動強度，起至事半功倍的效果,如果一個舞臺的深度有14米,我們可以為他設置電動吊桿38道，其中24道景桿（含一道前沿幕）、14道備用吊桿【包括2道二維側光燈架】，一道升降電影銀幕架、1道燈光渡橋及無極均勻伸縮大幕機1套。
通過我們多年使用舞臺吊桿機械的經驗,我們認為泰州長江影視工程設備廠生產的產品，性能最穩定，安全最可靠，已經被上百家劇院采用。其運用了蝸輪蝸桿減速系統、材質為錫青銅，磨擦系數小，傳動效率高。有防沖頂保護、上下限保護?；啚殄冧\防跳繩花輪，安裝不須焊接在滑輪梁上，如焊死，以后維修、調整極不方便。長江影視設備廠的滑輪都是用抱箍羅栓固定。當吊桿升、降至某一位置時，ABS抱死系統立即斷火緊鎖馬達，這樣確保吊桿停至此位置下滑系數最小,安全性達到最高。且強弱電分開控制。
所以在這里設計了舞臺機械的具體參數:
A、景物吊桿技術參數如下：
電機功率：2.2KW吊點數：4個
升降速度：0.27m/s桿體長暫定：16米
電機轉速：1400轉/分速比為：40：1
提升荷載為：400KG桿體為鋼管
控制方式：點控
該型吊相具有上下限位，沖頂保護裝置。制動形式：蝸輪、蝸桿自鎖，電磁抱閘。噪音≤45dB.
吊桿桿體用兩根Φ50黑鐵管焊接成吊桿，中間接頭內襯鋼管。最后均刷防銹漆兩遍，外層噴黑色油漆。
B、燈光吊桿技術參數如下：
電機功率：3KW吊點數：4個
升降速度：0.18m/s桿體長暫定：14米
電機轉速：1400轉/分速比為：50：1
提升荷載為：600KG桿體為?50黑鐵管吊桿
控制方式：點控
該型吊桿具有上下限位，沖頂保護裝置。制動形式：蝸輪、蝸桿自鎖，電磁抱閘。噪音≤45dB。
吊桿桿體用Φ50；黑鐵管焊接成吊桿，中間接頭內襯鋼管。最后均刷防銹漆兩遍，外層噴黑色油漆。
舞臺機械設計原則
（節選）1、鋼結構
a)所有承重的鋼結構件，其結構剛度大于1：1000
b)鋼結構件應設計合理，鋼結構及其接頭應能承受最大額定載荷和由緊急停車造成的沖擊載荷；
c)鋼結構件所用材料應符合有關標準；
d)鋼結構焊縫須符合有關規定，主要焊縫應進行無損探傷檢查；
2、吊物與卷揚裝置
①卷揚機卷揚機上的電動機和制動器應聯合動作，只有電動機電源接通時，才能許可制動器打開；萬一制動器打開，而電動機沒有接通電源時，只許吊桿（負載）靜止或低速下降；
②卷筒組件
卷筒直徑不小于鋼絲繩直徑的30倍；
卷筒用優質灰鑄鐵或厚壁無縫鋼管焊接并經精確機械加工而成；
鋼絲繩嶼卷筒繩槽中心線的夾角應中于2.5度；
卷筒組件應設計防止鋼絲繩在負荷或松馳狀態下跳槽的裝置。
③滑輪
滑輪的節圓直徑，不應小于鋼索直徑的28倍；
滑輪及滑輪組應采用滾動軸承支承；
滑輪及滑輪組應有防止鋼絲繩脫槽的保護裝置。
鋼絲繩與滑輪的偏角不超過2.5度。
④鋼絲繩
懸吊鋼絲繩應為帶有人造纖維芯的軟鋼絲繩；
預先檢驗：供貨時所有的鋼絲繩均應分批測試；
現場處理：鋼絲繩在安裝期間應小心處理，不能以任何方式技術打結或損壞；受損或變形的鋼絲繩不予接收。所有切斷頭都應妥善處理；
安裝：鋼絲繩不應與設備的固定或移動部分磨擦，在有損壞或卡住風險的地方，應采取正確防護措施；
懸掛支承：穿過頂樓的轉向滑輪或在其它需要懸掛支承的地方，鋼絲繩應在滑輪上進行支承。
⑤鋼絲繩配件
鋼絲繩配件應采用表面鍍鋅的標準配件；
鋼絲繩配件規格尺寸與鋼絲繩匹配；
使用鋼絲繩夾的地方，每個接頭至少使便用3個正確安裝的繩夾。
3、吊桿
a)吊桿采用圓管桿或桁架桿，管子或構架應平直、無扭曲變形；
b)管桿采用優質無縫鋼管制造；
c)桿的接頭應盡量少，接頭采用實心圓棒與管子配合；
d)懸吊鋼絲繩的端頭用單獨安裝于桿上的調節裝置進行調整；
e)管端：管端應配有帶醒目顏色的永久性塑料帽或鋼封頭；
4、限位、定位、超程開關
a)限位及定位開關
i.行程終止限們開關：行程終止限位開關應能測出設備正常行程綹并使之停車；
ii.中間定位開關：在合適的地方配置中間定位開關和減速開關；
iii.直接碰撞限位開關：行程終止限位開關也可選用直接碰撞限位開關。
b)超程限位開關
超程限位開關：所有電動設備都應安裝單獨的超程限位開關，以防行程終止限位開關發生故障導致機械損傷。
4、電動機
a)工作循環：舞臺機械按斷續操作設定。每個工作循環規定為在載荷條件下6次全行程運轉并有15min停頓；
