【正文】 以上思想，筆者開發(fā)了一個支持電腦刺繡機等機電產(chǎn)品功能求解的計算機輔助原理方案設(shè)計原型系統(tǒng)．限于篇幅，本文主要介紹電腦刺繡機繡框傳動機構(gòu)的功能原理求解過程．增強實踐教學環(huán)節(jié)實踐環(huán)節(jié)采用“三個層面”專業(yè)技術(shù)能力培養(yǎng)模式，分別為：基本技能操作訓練、專項技能訓練和綜合技術(shù)應用能力訓練。機電一體化技術(shù)專業(yè)的專業(yè)面較寬，知識面涉及較廣，教學中不可能面面俱到，因此應加強形成職業(yè)能力必需的職業(yè)技術(shù)課和職業(yè)技能課的教學，使學生具有較強的專業(yè)能力，更快地適應今后不同的崗位需要。如：機械制圖課程簡化畫法幾何的教學，突出工程制圖的畫圖和識圖；工程力學、機械設(shè)計等課程將理論推導過程簡化，突出相關(guān)理論應用的場合和使用方法。基本理論知識要發(fā)揮知識性和工具性兩個功能，既培養(yǎng)學生的基本知識和基本素質(zhì)，又為專業(yè)課提供理論知識基礎(chǔ)。(3)實訓設(shè)施落后于企業(yè)，實踐訓練水平不高，缺乏融合機與電為一體的大型綜合性實驗或綜合性課程，影響了專業(yè)技能和工程實踐能力的提高?，F(xiàn)在，機電一體化技術(shù)專業(yè)教育存在的問題主要有：(1)有的院校偏重電類方面，有的院校偏重于機械方面，與當前該專業(yè)所處于的“機、電、計算機” 1三大塊內(nèi)容融合的實際格局不適應。第一篇：機電一體化系統(tǒng)功能原理機電一體化系統(tǒng)功能原理2011級機電一體化袁磊摘要：建立了機電一體化系統(tǒng)功能原理解的接口特征模型，提出了基于接口特征匹配的機電一體化系統(tǒng)功能原理求解典型進程、機電單元功能原理求解與接口匹配并行策略．開發(fā)了一個支持電腦刺繡機、多功能縫紉機等機電產(chǎn)品功能原理求解的計算機輔助系統(tǒng)，進行了實例驗證．關(guān)鍵詞：接口匹配；機電一體化系統(tǒng)；功能原理求解機電一體化系統(tǒng)是機械、電子和信息等功能各異的技術(shù)融為一體的綜合系統(tǒng)，其構(gòu)成要素或子系統(tǒng)之間的接口極為重要，從某種意義上說，機電一體化系統(tǒng)設(shè)計歸根結(jié)底就是接口設(shè)計[1]．概念設(shè)計是產(chǎn)品設(shè)計進程中最富創(chuàng)新性的階段之一，原理方案設(shè)計則是概念設(shè)計的核心，對提高產(chǎn)品性能、降低產(chǎn)品成本有決定性的影響[2]．近年來，國內(nèi)外研制了一些能夠?qū)崿F(xiàn)特定功能的功能原理解的設(shè)計知識目錄或知識庫，探索了單一功能原理解的計算機表達及智能搜索策略，研制了能對單一功能求解的試驗系統(tǒng)口。5]．但對多學科領(lǐng)域集成的機電一體化系統(tǒng)概念設(shè)計階段的功能原理求解，尤其是基于接口特征匹配的機電一體化系統(tǒng)功能原理求解的研究卻很少見到報道．本文著重探討了基于接口特征匹配的機電一體化系統(tǒng)功能原理求解策略和實現(xiàn)方法．1功能原理解的接口特征模型機電一體化系統(tǒng)由許多子系統(tǒng)或元件構(gòu)成，把能夠?qū)崿F(xiàn)單一功能(功能單元)的子系統(tǒng)或元件稱為機電系統(tǒng)中的機電單元．各機電單元之間必須能夠順利進行物質(zhì)、能量和信息的傳遞與交換，為此，各單元相接處必須具備一定的聯(lián)系條件，即接口．，大部分機電一體化產(chǎn)品的總功能是通過多個相異和(或)相同分功能或子功能的協(xié)同作用來實現(xiàn)的，稱之為系統(tǒng)功能．與各機電單元功能原理求解相比，機電系統(tǒng)功能原理求解除了需要研究每個機電接口特征單元原理解的獨立的功能可行性之外，還需要研究各個單元原理解作為整體的有機組成部分相聯(lián)接時，接口的適配性．為解決該問題，本文提出了機電一體化系統(tǒng)功能原理解的接口特征模型．機電一體化技術(shù)專業(yè)具有綜合性、先進性、應用性的特點，因此課程體系和課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)應也具有相應的特點，以培養(yǎng)具有綜合創(chuàng)新能力的學生，滿足社會需要和機電專業(yè)的發(fā)展。(2)由于追求每門課程的系統(tǒng)性和完整性，造成了課程內(nèi)容的重復，理論性強，忽視了專業(yè)知識的系統(tǒng)性、綜合性，和學生實踐能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。2功能原理的求解策略2．1功能原理求解典型進程機電一體化系統(tǒng)功能原理求解的核心問題是檢驗系統(tǒng)中各單元功能解與其相關(guān)聯(lián)的其他單元功能解的接口的適配性．機電系統(tǒng)功能求解過程可以分為2個分過程：①具體化、結(jié)構(gòu)化分過程，解決機電單元功能解的可行性問題，即通過功能一效應一作用原理映射過程生成作用原理解(即實現(xiàn)給定功能的物理結(jié)構(gòu))；②綜合化、集成化和系統(tǒng)化分過程，解決機電單元功能解集成時的接口適配性問題．2．2功能原理求解與接口匹配策略機電一體化系統(tǒng)功能原理求解的前提和基礎(chǔ)是機電單元功能原理的獨立求解，按相關(guān)性次序，分層次地進行相關(guān)部分單元功能解的接口適配性檢驗，及時淘汰在前一層次已經(jīng)不適配的系統(tǒng)解，以減少下一層次的接口適配性檢驗工作．設(shè)計學分析表明，機電一體化系統(tǒng)的總功能一般都由目的功能(通常為運動執(zhí)行功能)、驅(qū)動功能、傳動功能、傳感檢測功能、控制功能和輔助功能單元組成嘲，如圖2所示．其中，目的功能的解是機電一體化系統(tǒng)功能原理解的核心．因此，由初選的一個目的功能解出發(fā)，先配之以可行的驅(qū)動功能解，接著考察在運動執(zhí)行功能解與驅(qū)動功能解之間選配傳動功能解的必要性，并在通常必要的情況下尋找其輸入接口與驅(qū)動功能解適配、輸出接口與運動執(zhí)行功能解適配的傳動功能解．在此基礎(chǔ)上，再依次選配合適的傳感檢測功能解、控制功能解和輔助功能解．這是一種效率較高，也比較可行的匹配策略．2．3功能原理解接口特征匹配的實現(xiàn)方法機電單元功能求解過程是從功能至效應，最終至原理解的具體化和結(jié)構(gòu)化過程．在系統(tǒng)級功能原理求解過程中，所謂單元功能解的接口特征實際上包含有功能接口特征、效應接口特征和原理接口特征(見圖1)．這三者之間不是并列的關(guān)系，后者是前者的具體化和結(jié)構(gòu)化，是前者的物化和實現(xiàn)，因而在內(nèi)涵上存在著嵌套的關(guān)系．原理解接口特征在內(nèi)涵上的分層嵌套性質(zhì)體現(xiàn)了接口信息從粗略到詳細的層層相扣的特點，提供了按功能接口、效應接口和原理解接口分層先后進行適配性檢驗的可能．功能接口特征和效應接口特征所包含的信息量相對較少，不必再對其劃分層次．但作用原理接口特征包含的信息量很大，有必要再對其細分層次．從圖1可以看出，作用原理接口特征包括輸入／輸出物料接口、輸入／輸出能量接口、輸入／輸出信息接口、作用環(huán)境接口7個分特征，它們大致可以被劃分為作用對象層次和關(guān)聯(lián)對象層次．作用對象是指直接參與功能實現(xiàn)，構(gòu)成功能的輸入和輸出的對象．作用對象還可以細分為主要作用對象和非主要作用對象2個層次，主要作用對象就是通過運動執(zhí)行功能實現(xiàn)轉(zhuǎn)換的對象．關(guān)聯(lián)對象是指不直接參與功能實現(xiàn)，而是通過作用對象間接與原理解發(fā)生關(guān)系的對象，這里主要指作用環(huán)境．基于以上對作用原理接口特征的層次劃分，作用原理接口特征層面上的逐層次匹配策略為：先進行主要作用對象接口特征匹配，再進行非主要作用對象接口特征匹配，最后進行關(guān)聯(lián)對象接口特征匹配．由于關(guān)聯(lián)對象接口特征所包含的接口信息比較簡單，故只討論作用對象接口特征匹配的有關(guān)問題．作用對象接口特征包括能量接口特征、物料接口特征、信息接口特征3類．能量接口特征可以被劃分為3個層次：①效應層．描述與效應直接相關(guān)的接口特征；②作用原理層．對效應層物理量或者對象加以更加詳細描述的其他接口特征；③物理實現(xiàn)層．描述該原理解的結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸等物理層面的具體接口特征．同樣，物料接口特征、信息接口特征也可以劃分為效應層、作用原理層、物理實現(xiàn)層3個層次．基于以上對作用對象接口特征的層次劃分，作用對象接口特征匹配策略為：效應層接口特征匹配一作用原理層接口特征匹配一物理實現(xiàn)層接口特征匹配．基礎(chǔ)理論知識傳授以“必需、夠用”為度。在職業(yè)基礎(chǔ)模塊中，淡化理論的推導過程，精簡設(shè)計和原理類課程，注重增強應用性和強化解決實際問題的能力培養(yǎng)。3)加強核心課程的教學。例如：加強單片機原理及應用，電氣控制及PLC、電機控制基礎(chǔ)、機械制造技術(shù)等課程的教學學時，還增設(shè)了單片機原理及應用，電氣控制及PLC的課程職業(yè)技能綜合訓練，提高學生的綜合技能水平。這三個層面之問相互聯(lián)系，前者是后者的基礎(chǔ)與支撐。課程設(shè)置包括課程教學實踐和大型實驗、實習、課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計等在內(nèi)的實踐教學，多達1270學時，占總學時數(shù)的42．48％；理論授課學時數(shù)為1720學時，占總學時數(shù)的57．52％。理論課程體系和實踐課程體系相輔相成依據(jù)機電專業(yè)的崗位(群)所要求的知識、能力、技能和素質(zhì)結(jié)構(gòu)，我們設(shè)置了相應理論課程和實踐課程。機械類課程：機械制圖、工程力學、機械設(shè)計、金屬工藝學、機械制造技術(shù)；電氣控制類課程：電工學、單片機原理及應用、電氣控制和PLC；計算機類課程：程序設(shè)計，計算機繪圖、EDA、數(shù)控機床自動編程、計算機控制技術(shù)；專業(yè)綜合類課程：機電一體化設(shè)計、數(shù)控技術(shù)、機電設(shè)備安裝與維修；結(jié)合“雙證書”職業(yè)技能教育，加大實踐教學的比例，以提高學生的核