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概念设计论文范文1
概念书籍设计将书籍艺术形态设计转换成有效表现思想创造性设计，旨在充分展现设计者的创造力，启发创新思维意识。概念书籍设计是根据书籍内容对视觉想象的内涵进行提升，探寻可以参与其中的文化元素，对原有信息内容进行再创造的意识。使受众在与书籍交流的过程中，对语言、时间等多方面因素形成更深刻的、多元化的、全新的认识。
在概念书中，文字既是文章的一部分，又是插图的一部分，被赋予了双重身份。文字作为有意味的图形，表达文字以外的内涵。独立创作的原创插画为主要表现内容，书籍的文字、用纸、折手和装订等都围绕插图来进行设计。这里赋予了传统意义上的插图新的意义。插图可作为书籍的主体出现，兼有表达书籍内容的功能。既是书籍具体内容的体现，又是抽象意念的表达。在概念书中可以围绕插图进行模切、拉页以及页与页之间连接关系的特殊设计。概念书的设计是图形摆放方式和图形处理方式的研究。一直以来，由于的技术和成本问题，没有得到充分的重视，目前书籍的装订方法还是以经济、简便的胶订和骑马订为主。但也有很多设计师在书籍的装订上下了很大的功夫，线装、铆订、胶订辅以织物等，方法多种多样、灵活巧妙。概念书中可以利用现有的装订形式进行形态上的创新，也可以设计、实验新的装订方法。
在概念书的设计中，纸张的质感、纹理、透明度、柔韧度、反光度等都可以成为概念书设计的亮点。概念书的纸张不再局限于目前印刷常用的铜版纸等纸张，还包括用于包装的纸张、用于工业产品过滤的纸张、砂纸等。可以用一些现有的纸张或其他材料进行再加工，制成新品种的纸张。概念书印刷的方法可以颠覆传统意义上的印刷方法，可以通过丝网、铜板、木板印刷等办法来创作，也可以通过喷画、烙印、粘贴等手段进行创作。随着技术的更新，未来也有可能成为新的印刷方法，推动装帧艺术的发展。
随着电脑和网络的普及，电子媒体成为一股不可忽视的力量，电子图书成为书籍设计中的重要部分。总之，概念书籍的设计充分体现了书籍思维方式上的未来性。现在国外的概念书籍，在形态上已经摆脱了书籍的传统模式。以独特书籍设计语言来传达书籍的思想内涵，并体现强烈的个性。从表现形式、材料工艺上进行前所未有的尝试，并且在人们对书籍艺术的审美和对书籍的阅读习惯以及接受程度上寻求未来书籍的设计方向。
2概念书多元设计
在进行概念书的设计时，应从外到内，由于书籍语言的多元体现，为阅读过程带来无限拓展的可能性，书籍设计不仅仅属于平面设计范畴，还存在空间设计等领域的设计概念，以构成三维的空间关系，从而形成可观、可触、可感的艺术形态。它包括形态的写实感，如质感的表现和结构的准确表达；另一方面也依赖娴熟的技术和对材料特性的把握，以实现艺术模仿与创造。就艺术而言没有观察、没有借鉴、没有对比，就没有认识，没有创新，只有观察到的才可能有表现，这就是观察的意义，这就是设计创新的基础。
在现实生活中，我们要通过观察进行思考，没有深入的观察就很难激发灵感，产生真正的设计；没有认真的观察，就很难产生具有创造力的设计。通常自然形态以人物、动物、植物等自然界中具象形态为依据，通过观察、归纳或夸张、变形等手段创造出艺术形态，它与超级写实主义相比为设计者提供了一份自我表现的空间。概念书的设计具有同样的特点，运用适当的“跨界”语言去表现另外一种事物，会得到一个全新的、充满想象力的创作物象。概念设计通过抽象的形态表现丰富的内容，使读者可从与作品有关的蛛丝马迹中展开一系列思考、联想和欣赏过程。当你处在抽象的环境中，你会不由自主地展开想象、联想，在抽象艺术作品面前自然会心随其动，展开美的想象。由于概念书籍设计材料，常可以木、布、金属、塑料等为媒质进行设计，这种概念书，看到的似乎不是书籍，而是立体的、建筑艺术的观念，是设计师心中浪漫的书籍之梦。总之，不同的材料，能为书籍灌注特殊的精神气质与内涵。在不游离书籍主题的前提下，借助材料的特性引申出与众不同的创意，表达出更深层广泛的含义，为读者提供阅读想象的畅游空间。
概念设计论文范文2
可变功能机械系统由不同的分功能组成，且功能间会发生耦合。笔者基于FBS概念设计模型对可变功能机械系统进行研究，先将各分功能独立，分别建立自顶向下的设计模型，即先对功能进行分解，由功能-行为映射求解得到相应的行为层级结构，分析相应的行为模型，得出映射层结构方案。可变功能机械的FBS模型详解如图1所示。在研究可变功能机械系统时，本研究将分功能到行为和行为到结构的映射并行研究，功能总和代表了各分功能不同模型的集合，系统实现其中一个功能时，另一个分功能处于待用模式，为加以区分，用功能符号“F”+“i”（数字）代表分功能序号，用“or”（或者）连接各分功能。之后本研究建立分功能的层级结构及相应的功能分解模型、行为过程层级结构及其行为过程模型，最后进行映射求解。这种并列的设计过程存在交集，即这些分功能间具有耦合性，系统的功能分解有部分相似，例如当农用拖车的连接器连接不同的耕作设备可以完成不同的生产功能，施肥机可以进行移动施肥，洒水机完成浇灌工作等，系统的动力功能和传动功能并未发生改变，改变的仅是执行端的功能。本研究将相似的功能结构和行为结构以及方案层的具体实施构件组合用虚线连接，代表它们之间存在的特殊联系。为具体表达该设计过程中的模型联系，基于经典相似理论中对序结构的定义，本研究将系统要素按一定组成规律、一定顺序出现的序列结构称为序结构，序结构与系统有着紧密的联系。根据可变功能机械系统概念设计层次，笔者对序结构进行特征分析，分为功能序结构、行为序结构以及方案序结构。由于篇幅原因，本研究仅对功能分解和行为结构的序结构表达进行描述，并构建相似模型。
2相似模型构建
2.1功能序结构和行为序结构模型相似包括功能相似以及行为相似，功能具有相同的效果不代表行为也具有相似性。研究系统相似度时需要衡量功能相似度和行为相似度不同的权重值，建立相似模型，从系统的角度将不同的功能及其行为映射用序结构表达出来，用系统要素的方式进行模型构建。功能是表达系统特性最抽象的方式，功能的表达需满足：（1）能根据给定要求表示设计者的意图；（2）能准确描述满足设计要求的设计对象；（3）能被定性或者定量地评价，并可以测定设计意图的满意度。功能的系统要素为能量、物质和信息，每个功能要素都有其输入和输出，因此可以运用“输入流-输出流”的方法进行功能描述。功能要素在时间和空间上有一定的顺序，即功能序。本研究将功能序的关系进行分类，分别有组成关系、时序关系和因果关系如图2、图3所示。时序关系又有顺序关系，并存关系。功能序是功能序结构的基础组成。在概念设计模型中，功能是一个模糊而粗糙的概念，而行为相对而言更为具体，能激发设计者的灵感，引导设计者保证三大流（即物质、能量、信息）的有序流动，不违背自然规律。行为的系统要素包括运动学要素、力学要素和能量要素。结合目前行为结构的表达方法，本研究统一用“输入流-输出流”的方式表达行为序结构。行为可以分为基本行为和组合行为。基本行为对应基本结构，较为简单；组合行为由基本行为构成，包括运动转换行为、执行行为、检测行为、控制行为等，这些基本行为通过一定的顺序连接起来形成组合行为。行为序就是指这些基本行为和组合行为间的连接，行为序结构则表达了行为序间的连接关系。行为序结构分类如图4所示。行为序的关系有以下几种：①串联顺序关系；②并联同时关系；③选择发生关系。
2.2基于序结构的相似模型构建由相似第一定律即序结构定律可知，不同类型、不同层次系统存在一定的序结构，当系统序结构存在共同性时，系统之间出现相似特性，相似性大小随序结构的共同性程度增大而上升，反之则下降。上节已将可变功能机械系统概念设计中的功能层和行为层用序结构进行表达来探索功能和行为的相似性，本节在此基础之上运用数学建模对相似度进行计算。可变功能机械系统具有一定的相似性，即相似度大于零，某些功能或行为能通过改变一些系统组成就能形成新的功能系统，若是没有相似性即相似度为零，那么整个分功能系统就转变成了多功能的单个系统的集合，不在本研究的研究范围之内。本研究将系统或者系统的一部分进行序结构构建和分析之后，为每个序进行编码，用eik表示序要素的集合，要素包含属性和特征值，属性由所属功能或者行为的输入输出流决定，i是分功能编号，k是序的编号。相似序的概念是将分功能序结构的要素和特征联系形成两两组合的有序偶，用(e1k,e2k)表示。相似度由相似序的个数和相似序对相似的影响权重所决定，相似度以q表示，相似序个数决定的相似度为q1，影响权重决定的相似度。权重的分配也是相似度量的重要环节之一，主要包括主观权重分配方法和客观权重分配方法。相似序模型分析之后根据经典相似理论进行数学建模，系统的总相似度由功能、行为和结构的相似度综合得出。本研究根据所建立的序结构进行系统知识表达，计算可变功能间的相似性，设机械系统共有两个可变分功能，特征参数取自输入输出流的类型和数值，如功能的能量类型和所代表的数值等，对整个系统进行相似模型构建，并计算相应的相似度数值。相似求解模型如图5所示。建模的一般步骤可表述如下：（1）分别对分功能系统进行层次划分，建立基于功能或者行为结构的模型。可用输入流输出流的方式按2.1节所述分别建立分功能的具体模型，对应的序结构统计如表1所示。
3实例分析
笔者选取典型的可变功能机械系统进行研究，选取如图6所示的机床作为研究对象，通过更换不同的刀具执行机构可以获得钻孔，扩孔和铰孔3个不同的功能。可以看出，这是一种通过改变系统执行机构达到改变功能的情况。本研究按上文所述的步骤进行分析，首先由系统的可变功能得到功能的序结构模型，所建立的模型如图7所示。表3所示机床的可变功能由更换执行机构来实现，在系统层面上达到了改变功能的要求。本研究按上文所述，根据所建立的序结构模型，通过分析相似要素应用公式（1~3）得到系统功能级的相似度数值。
4结束语
概念设计论文范文3
全面协调原则：根据周围环境特征、城市现状和上位规划的要求，结合九曲村的本底情况、政府与企业诉求和村民意愿，确定主要性质和规模，统一规划、统一布局、分阶段实施，共同形成九曲村的开放空间体系。尊重历史、尊重村民的原则：尊重村民和使用者生活和行为的普遍规律，满足行为感受和精神需求，将服务和有益于“人”的健康舒适作为规划设计的根本，力求创造“美丽九曲、幸福生活”的情景交融的温情空间。文化传承原则：保留历史古建记忆，延续水乡传统文化；挖掘地方乡素，打造本土文化活动；远期引入现代时尚文化，实现新旧结合。特色放大原则：突出九曲水乡的人文特性和历史特性，强化符合水乡三大特色的文化传递功能。运用雕塑、装饰等手法，增强区域的凝聚力和旅游的吸引力。经济效益原则：以创造经济效益和社会效益为主要目的，低成本投入，集中合理的保护修缮高效使用的活动空间，丰富业态，远期达到综合性和多样性衍生，形成区域的特色内聚力与外引力。
2规划策略
为实现以上三大目标，规划提出“尊重、放大、引入、建立”四个行动策略。最大限度的尊重和保留村庄的乡土风貌和水乡风情，延续传统水乡文化，采用经济适用、以人为本和低冲击的环境改造的原则，加强环境综合整治，保持村庄的干净整洁。完善配套设施，建设慢行交通体系，适量限制机动交通进入村庄，合理规划停车设施和公交设施，建议设立专项管理部门进行管理。放大本村的特色资源要素，例如：水系、植被、埠头、建筑（阳台和金色屋顶），不对要素做大的改动，通过适度的现代处理手法和软装饰艺术的方式增加景观的趣味性。利用区位优势和本村水乡特色，分阶段的引入业态，发展商业，如特色小吃街、精品酒店、观光农业园、创意产业及其他特色休闲消费类型，活跃经济，形成本区域的休闲商业模式。建立九曲村特色品牌体系，积极打造村庄公共活动节点和建筑室内外空间，形成具有特色的、体验性强的休闲互动场所。进一步整合资源优势，形成集吃、住、玩、娱、购于一体的九曲村服务综合体系。开发模式政府主导，加大政企合作、市场引导的手段，对村民物业利用方向的提出调整建议，转变部分土地职能，同时积极鼓励村民投资参与，根据市场经济发展规律进行引导开发。
3分级制定的改造策略
根据九曲村发展现状、用地性质、上层次规划、周边用地功能和多方诉求，确定其主要性质和规模，统一规划、统一布局、分三期实施。一期以环境整治为主，保护开发为辅，确保环境整治有序的进行，给村民提供一个最佳的生产生活环境。归纳为“完全保留、局部装饰、整体改造”三个层级，尽量按照原来的式样、颜色、材料进行修复开发，保护、还原长期形成的原生水乡环境。二期以完善配套设施为主，引入部分业态为辅，整旧如故，以存其真，针对“配套设施、开放空间、文化符号”三大关键要素提出“六、七、三”系统改造工程。具体做法是“拆、迁、修、补、饰”，即拆除不协调建筑，搬迁造成污染的工厂，用旧材料和传统工艺修缮破损的老街、旧屋、桥梁等，恢复或补建部分旧建筑，市政管线尽量地埋铺设，空调等设施全部遮掩。同时建立古建、古树保护体系，引入滨水商业休闲、传统埔坊、精品酒店、特色接待、标志建筑、创意工坊、特色老建筑体验等业态，形成古镇旅游品牌体系。三期以特色提升、品牌打造为目标，注入新的功能到古村落中，全面提升九曲村景观特色，导入主题式的休闲业态，利用传统村落格局和建筑肌理，融入时尚文化元素和异域文化进行业态升级。进一步整合资源优势，形成集吃、住、玩、娱、购一条龙的九曲服务综合体系，通过建立九曲村的品牌效益，促进当地经济的快速发展。经济发展增加村民收益，解决就业问题，使人口回流。
4切实可行的实施建议
4.1特色活动实施建议
为丰富游客、村民和设计师的日常生活，规划结合各类文化活动场所和慢行交通设计“文化活动链”，建立特色活动体验体系。主要活动有：时尚文化活动——艺术展览节、创意交流沙龙、采摘节；传统文化活动——粤剧大赛、龙舟赛、九曲棕子节；宗教文化活动——妈祖祭奠活动、地母祭奠活动；日常生活文化——篮球赛、舞蹈赛。
4.2重点项目实施建议
4.2.1天后宫宗祠文化区
对现存的文物古祠进行保护，结合周围的古木和现存的宗祠文化活动，整合利用周围环境，建设富有鲜明宗祠文化特色的区域空间。采取政府引导，政企合作，承包给开发商管理的模式，按照中式宗教建筑的典型形制，结合修缮场地、扩建天后宫、保护现状古树、结合滨水环境创造滨水视线景观和亲水活动空间、完善设施、引入各类活动（捐赠仪式、重要法式、许愿、斋饭节等）。
4.2.2创意铺坊
利用便利的交通、老建筑的特色、规划的完善配套设施、塑造的标志性印象等几大优势，通过恢复性改造，挖掘旅游文化内涵，增进游客的体验值，保护文化遗产。政府引导，积极鼓励村民投资参与，调整旧村人口居住布局，迁出部分居民，清理河道，完善配套设施，引进大量的创意产业项目，创造具有竞争力的创意个性化的商品和服务。
5结语
概念设计论文范文4
目前，各信息系统已经逐步成为现代企业的基础设施。在营业网点，各类业务都可以通过网络化信息系统进行处理，离开信息技术，很多业务将无法开展。上门服务远离营业网点，一般是现场采集业务处理数据，返回基地再进行业务的后续处理。信息处理不及时，因此不能提供一致的服务。所以，出门在外保持与邮政业务信息处理系统顺畅连接，是一个亟待解决的问题。解决这些问题的关键是研发一种成本低、功能齐全、支持移动且网络化的、满足业务初步处理的信息智能终端设备。移动通讯与互联网技术的发展，特别是移动互联网、物联网、云计算、大数据、4G／5G等新技术的逐步应用，为这些问题的顺利解决指明了方向。移动4G已经开始应用，移动网络的带宽成倍增长；终端设备的制造成本也逐步下降；通讯费用逐年降低；再加上蓝牙、Wi－Fi、GPS、互联网、液晶显示等技术的发展，使关键问题的解决逐渐成为可能。
2便携式邮政移动信息网络终端的概念设计
为满足邮政业务上门服务的需要，应充分利用现有成熟信息技术及前瞻性相关技术的研究，并尽量利用基础公众服务，避免建设仅应用于邮政业务的网络或设备，发挥通用性特点，使相关技术尽可能大范围地应用，从而有效降低成本。
2．1邮政业务终端在概念设计上的六大目标
2．1．1便携性出门在外若携带笔记本电脑大小的笨重设备会十分不便，随身携带的终端设备应该只有200g左右，手掌般大小，便于在口袋中存放。在输入／输出设备上可以设计为折叠式，例如：折叠式键盘设备，展开后如同普通键盘大小、但只有纸张般厚度，折叠后仅有手掌般大小；折叠式显示设备，展开后14英寸大小、纸张般厚度，折叠后仅有手掌般大小；还可设计成投影的虚拟键盘，更节省空间的投影显示设备等。整个终端设备可以方便地放入上衣口袋，甚至还可设计成帽子的样式，方便携带。
2．1．2移动性上门服务无固定服务场所，移动性是一个必然条件，主要是为了解决与上级组织、客户以及数据传送方面的实时通讯或数据交换的需求。利用现有移动通讯网络可以有效降低成本，同时还可以无缝享受升级、扩展服务，无需考虑移动通讯网络的维护即可最大限度地扩大服务范围。
2．1．3网络化要实现上门服务与营业网点提供的服务一致，必须要与各个邮政业务信息处理系统建立连接，及时将采集的相关数据，通过网络传输到后台处理系统，然后将处理结果实时反馈回来。网络化在设计上可以利用移动通讯网络或Wi－Fi网络提供的互联网接入服务，随着技术发展与时代进步，不久的将来还可能实现无处不在、免费公共的互联网接入服务。
2．1．4智能化为了解决安全以及数据处理能力的问题，邮政业务终端需要具备一定的智能处理能力。随着芯片技术的快速发展，这一方面的技术基本成熟，完全能够满足需求。
2．1．5低成本利用现有大众的基础设施与服务，采用通用的技术是有效降低成本的方法之一。在移动通讯网络、互联网接入、终端设备芯片、终端设备操作系统等方面都可以采用成熟的通用技术，在终端设备制造上可以外包给相关专业的制造企业，同时引入竞争机制，进一步有效降低终端设备的制造成本。
2．1．6位置服务邮政营业员提供上门服务只是为邮政客户提供更方便的服务界面，但是仅靠单个邮政营业员无法高效、顺利完成全部邮政业务，需将提供上门服务的邮政营业员组织起来，实现统一调度与指挥，这就需要应用技术手段将移动的、出门在外的邮政营业员的位置信息及时上传到指挥调度中心，提高上门服务的效率。如：在邮政客户呼叫客户服务中心时，客户服务中心就需要指示距离该邮政客户最近的邮政营业员前往上门服务，以提高服务效率，降低成本。邮政业务终端在外观设计上可以参照普通手机的外观设计，或者设计成适合车载的外观，考虑到邮政营业员或许要携带其他物品，为了解放双手，甚至可以设计成帽子或者挂件等形式。
2．2邮政业务终端在概念设计上的主要功能模块
在功能模块上，邮政业务终端主要有：智能处理模块、移动通讯模块、位置定位模块、互联网接入接口模块、折叠式键盘输入接口、折叠式键盘输入设备、折叠式显示屏输出接口、折叠式显示屏输出设备以及迷你打印输出接口，如图1所示。
2．2．1智能处理模块智能处理模块是邮政业务终端的核心基础处理模块，为其他接口或模块提供平台支撑服务功能。智能处理模块要具备一定的计算能力，但不需要太强，如今的芯片技术完全能够满足需求。邮政业务终端主要进行数据采集以及结果展现，邮政业务信息数据主要存储在远程的后台邮政业务信息处理系统中。
2．2．2移动通讯模块移动通讯模块提供基本的对上级组织、客户语音通信功能，同时还可以提供移动的数据传输功能。
2．2．3位置定位模块位置定位模块采集邮政业务员的位置信息，自动上传到专门的邮政上门服务信息管理系统，可更加方便、快捷地定位到邮政业务员位置，同时还可为邮政业务员更加顺利到达客户所在位置提供导航服务。可以选用GPS导航授时卫星系统、北斗星位置定位系统的位置定位服务，将来还可以考虑选用伽利略定位系统。
2．2．4互联网接入模块互联网接入接口可以利用移动通讯网络或者Wi－Fi，保持与互联网实时在线连接，保持数据传输通道畅通。
2．2．5折叠式输入与输出模块键盘输入、显示输出、打印输出设计为接口方式，主要考虑便携性，可将折叠式键盘输入设备、折叠式显示屏输出设备以及迷你打印机设计成单独的接口设备。在输入、输出要求较低时，可直接使用邮政业务终端手持主机部分直接输入、直接显示；在输入内容较多、操作复杂、显示内容丰富时，可根据需要进行相关设备的连接。在输入与输出接口上，可以采用USB接口、无线红外、蓝牙等技术进行不同型号的划分。折叠式键盘输入设备还可以设计为手写输入盘，折叠式显示屏输出设备还可以设计为迷你投影仪等方式，为最终用户提供更多选择。
2．2．6迷你打印输出模块迷你打印输出接口主要考虑到上门服务时可能需要打印相关文件或者票据，并非每项邮政业务都需要，所以可设计为接口的方式，在需要时使用，尽量提高便携性。由于在设计上采用网络化的思路，便携式邮政移动信息网络终端与邮政业务信息处理系统完全克服了时间与空间上的障碍；并且便携式邮政移动信息网络终端在设计上只需考虑数据的采集与展现，全部业务处理功能都在后台邮政业务信息处理系统（云端）中实现，使得邮政业务功能的扩展只要通过后台信息处理系统的升级即可实现，便携式邮政移动信息网络终端无需进行任何改造，方便了邮政业务功能的进一步扩展。集成了GPS、无线通讯以及实时网络在线的便携式邮政移动信息网络终端，不仅能应用在邮政业务的上门服务中，其强大、通用、易于扩展的特性为在其他行业中的广泛应用打下了坚实基础。
3结语
概念设计论文范文5
五轴数控铣床方案设计
1总体方案设计
笔者所研究的五轴数控铣床,是一种针对模具加工的高速、高效率机床,并可以选配五轴功能,可使工件在一次装夹下,完成五面的加工。为了实现高性能动态特性,其基本结构考虑为工作台固定,横梁-滑座-主轴箱移动分别实现三坐标进给,具有三坐标自动定位和三坐标联动机能。固定工作台可以换成双摆工作台,实现五轴联动。主要技术指标如表2所示。
2具体方案设计
2.1第1种方案
第1种方案将该五轴数控铣床设计为龙门式,具体工作形式可以描述为:龙门架则沿床身作纵向(x方向)运动,滑枕沿着龙门架作横向(y方向)移动,主轴箱沿着滑枕作z方向的移动。工件固定在平转台上,平转台固定在立转台上。平转台绕z轴作转动,立转台又同时绕x轴转动。这样就实现了两个坐标轴的转动,如图2所示。
2.2第2种方案
该方案为立式五轴数控铣床,其底座固定,滑枕沿着底座作x方向移动,立柱在滑枕上作y方向移动,主轴箱沿着立柱作z方向移动,这样就实现了三轴联动。工件固定在平转台上,平转台又固定在立转台上。平转台绕z轴转动,立转台又同时绕x轴转动,这样就实现了两个坐标轴的转动。当给该数控铣床输入程序时就会实现五轴联动。五轴分别为3个平动轴和2个转动轴,如图3所示。
该立式五轴与龙门式五轴的运动方案基本相同,不同的是布局上有区别。龙门式数控铣床的主轴箱沿着滑枕作z方向移动,而该立式五轴数控铣床的主轴箱则沿着立柱进行z方向移动。
2.3第3种方案
该方案也是立式五轴数控铣床,床身固定在地面上,滑枕在床身上沿着y轴方向移动,支座在床身上沿着z轴方向移动,同时工作台在支座上沿着x轴方向移动,这样就实现了三轴联动。平转台固定在工作台上绕着z轴方向作回转运动,刀具固定在立转台上,立转台在滑枕上绕着y轴作回转运动,如图4所示。
基于ADAMS运动仿真
1对3种设计方案的运动仿真
应用SolidWorks三维绘图软件对每种设计方案中的数控铣床进行建模,然后导入到ADAMS软件中。在ADAMS软件中把模型加入约束、驱动并对运动方式进行编程仿真,模拟出五轴数控机床的运转情况,可以在虚拟的条件下看到机床的物理形态和动态运转情况,达到可视化目的。
在设计该机床运动轨迹时,ADAMS软件虽然可以实现五轴联动,但是五轴联动后的运动轨迹并不直观,因此决定采用三轴联动。
第1种方案中先设置床身与横梁处的Motion3、横梁与滑枕处的Motion2、滑枕与滑板处的Motion4,然后设定仿真时间为9,共为500步,结果形成的轨迹为一螺旋线。图5、图6所示为第1种设计方案的三维模型和刀具轨迹。
第2种方案中先设置床身与滑枕处的Motion1、滑板1与滑枕处的Motion2、滑板1与滑板2处的Motion3,然后设定仿真时间为9,共为500步,结果形成的轨迹为一螺旋线。图7、图8所示为第2种方案的三维模型和刀具轨迹。第3种方案中先设置底座与滑枕处的Motion1、底座与滑板处的Motion3、支撑台与滑板处的Motion4,然后设定仿真时间为9,共为500步。该方案与前两个方案的不同之处在于不是由刀具直接形成螺旋线,而是工件在工作台上作圆周运动,刀具作直线运动,由这两种运动形成螺旋线。图9、图10所示为第3种方案的三维模型和合成轨迹。
2结果分析
2.1第1种方案
该布局形式为龙门架移动式,其主轴可以在龙门架的横向与垂直溜板上运动,而龙门架则沿床身作纵向运动。如图6所示方案1中的刀具运行轨迹为螺旋线,该方案采用x,y轴的对称布局形式,提高了机床的热稳定性及加工精度。这种布局适用于加工较重的工件,可以减小铣床的结构尺寸和质量。该龙门铣床的优点是:
1)占地面积小。工作台移动式龙门铣床,整机长度必须两倍于纵向行程长度,而第1种方案设计的龙门铣床的整机长度只需纵向行程加上龙门架侧面宽度即可;
2)动态响应好。该移动式龙门铣床采用的是固定工作台,一般与床身整体铸出,龙门框架纵向运动的驱动力矩等值不变,不会因工件的承载重量的改变而变化,从而保证了加工精度和机床的响应性能。
2.2第2种方案
该机床为立式数控铣床,采用工作台转动,且主轴沿垂直溜板上、下运动。由滑枕和滑板实现x,y两个坐标的移动,主轴沿立柱上下实现z坐标移动。如图8所示的方案2中的刀具运行轨迹,主要优点在于z轴导轨的承重是固定不变的,有利于提高z轴的定位精度和精度的稳定性;但是由于本铣床的z轴承载较重,不利于提高z轴的快速性。
2.3第3种方案
该机床为立式数控铣床,工作台沿z坐标上、下移动,主轴头为转动式。图10所示为方案3的合成轨迹,该方案由工作台和滑枕实现了x,y坐标的移动。其主要优点是适用于加工质量较小的工件,缺点是机床的结构不太稳定,导致加工精度受到影响。
综上所述,根据表2给出的技术要求可知,龙门式五轴数控铣床工作行程要求较大,承重要求较高,因此第3种方案不符合设计要求。从机床布局的结构来看,龙门式的布局更为合理,而第2种方案设计的立式五轴数控铣床的热稳定性及刚性都不如第1种方案设计的龙门式五轴数控铣床。
结论
1)将可视优化设计与概念设计相结合,提出了数控机床概念设计流程,并应用于某五轴数控铣床的方案设计。
概念设计论文范文6
一、高层结构概念设计
(一)高层结构概念设计的三维层次
把房屋看成一个三维空间块体分层次来分析,对于复杂的高层,例如多塔机构也可以把它分成几块,分别研究其倾覆、刚度、承载力等问题,然后组合起来。首先,在方案阶段(I),可以把基本设计方案概念化,建立一个符合建筑空间三维形式的结构方案。在该阶段分析总结构体系的荷载和抗力关系;高宽比与抗倾覆;承载力和刚度;并预估基本分体系的相互关系。由于整个结构必然是由一些平面单元组成,因此在初步设计阶段(Ⅱ),要扩展方案,把那些体现初步设计基本要求的、主要是二维的平面体系包括进来,进行基本水平和竖向分体系的总体设计,从而得到主要构件及其相互的关系。而在最后的第Ⅲ阶段,即施工图设计阶段,处理一维的构件设计,具体设计所有分体系的构件、连接和构造详图,对第Ⅱ阶段做出的粗略决定进行细化。
对于高层建筑结构,可以设想成为一个从地基升起的竖向悬壁构件,承受水平侧向荷载和竖向重力荷载的作用。侧向荷载是由风吹向建筑物引起的水平压力和水平吸力,或者是由地震时地面晃动引起的水平惯性力。重力荷载则是建筑物自身的总重力荷载。这些侧向荷载和重力荷载的组合,趋向于既可能将它推倒(受弯曲),又可能将它切断(受剪切),还可能使它的地基发生过大的变形,使整个建筑物倾斜或滑移。对抗弯曲而言,结构体系要做到不使建筑物发生倾覆,其支撑体系的构件不致被压碎、压屈或拉断,其弯曲侧移不超过弹性可恢复极限;对抗剪切来说,结构体系要做到不使建筑物被剪断,其剪切侧移不超过弹性可恢复极限;对地基和基础来说,结构体系的各支撑点之间不应发生过大的不均匀变形,地基和地下结构应能承受侧向荷载引起的水平剪力,并不引起水平滑移。由于风力和水平地震作用力对于高层建筑是动荷载,使建筑结构抗弯曲和抗剪切时都处于运动状态,就会导致建筑物中的人有震动的感觉,使人有不舒服感。如果建筑物晃动得太厉害,还会使非结构构件(如玻璃窗、隔墙、装饰物等)断裂,甚至危及屋外行人的安全。所以,高层建筑结构要避免过大的震动。例如:在建造机关事务局12层的办公综合楼,它长48m、宽18m、高36m。建筑物两边各有9根柱,横行柱距为18m,纵向柱距为6m,中央有一个6×12m的电梯和管道井筒。考虑水平荷载的传递有几种不同方式,进行结构方案优选,分析两种结构方案:一种为仅由核心筒承受水平力,外柱仅承受大部分竖向荷载,不抵抗水平力,梁和柱铰接;一种为纵横两个方向柱和梁刚接形成框架,来抵抗纵横两个方向的水平力。在方案一中:筒井所受的风荷载为1.4×6×8=67.2KN/m,竖向荷载近似为15120KN,井简墙自重为6×36×(6+12)×2=7776KN,可得抵抗倾覆弯矩的竖向荷载为22896KN。则可计算出合力偏心矩e=M/G=67.2×36×18/22896=1.9m,超过核心范围(6/6=1m),不满足稳定要求。必须加强、加宽基础或采用下部锚固,才能避免基础向上抬起。在方案二中:由横行跨度的框架承担全部水平力。因此,在一个方向风荷载作用下,总框架一侧柱子受压,另一侧柱子受拉,并可近似求得总压力或拉力为:67.2×36×18/18=2418.2KN,大致由每侧9根柱子平均分担2419.2/9=268,8KN/柱<7×3×9×10=1890KN,即比每根柱所承受的恒载小很多,基础不会向上抬起。因此方案二比方案一好,应采用方案二的结构。
二、高层建筑的结构体系
通过受力因素分析,下一步就考虑采用什么结构体系,有下面几种高层建筑结构体系可供选择,其结构体系有:框架结构、剪力墙结构、框架一剪力墙结构、筒中筒结构等。根据其受力特点,结合高层概念设计的三维层次考虑,选取合适的结构体系或其组合体系。
(一)框架结构体系
由梁、柱、基础构成平面框架,它是主要承重结构,各平面框架再由梁联系起来,形成空间结构体系。框架结构的优点是建筑平面布置灵活,可以做成有较大空间的会议室、餐厅、车间、营业厅、教室等。需要时,可用隔断分割成小房间,或拆除隔断改成大房间,因而使用灵活。外墙采用非承重构件,可使立面设计灵活多变。但是框架结构本身刚度不大,抗侧力能力差,水平荷载作用下会产生较大的位移,地震荷载作用下较易破坏。不高于15层宜采用框架结构,可以达到比较好的经济平衡点。
(二)剪力墙结构体系
剪力墙结构体系是利用建筑物墙体作为承受竖向荷载、抵抗水平荷载的结构体系。墙体同时作为维护及房间分隔构件。剪力墙间距一般为3—8m,现浇钢筋混凝土剪力墙结构整体性好,刚度大,在水平荷载作用下侧向变形小,承载力要求容易满足,适于建造较高的高层建筑。而且其抗震性能良好,在历次的地震中,都表现了很好的抗震性能,震害较少发生,程度也很轻微。但是剪力墙结构间距不能太大,平面布置不灵活,而且不宜开过大的洞口,自重往往也较大,不是很能满足公共建筑的使用要求,而且其成本也较大。
(三)框架一剪力墙结构体系
框架一剪力墙结构体系由框架和剪力墙组成。剪力墙作为主要的水平荷载承受的构件,框架和剪力墙协同工作的体系。在框架一剪力墙结构中,由于剪力墙刚度大,剪力墙承担大部分水平力(有时可以达到80%~90%),是抗侧力的主体,整个结构的侧向刚度大大提高。框架则承受竖向荷载,提供较大的使用空间,同时承担少部分水平力。由于有了剪力墙,其体系比框架结构体系的刚度和承载力都大大提高了,在地震作用下层间变形减小,因而也就减小了非结构构件(隔墙和外墙)的损坏。这样无论在非地震区还是地震区,都可以用来建造较高的高层建筑。还可以把中间部分的剪力墙形成简体结构,布置在内部,外部柱子的布置就可以十分灵活;内筒采用滑模施工,的框架柱断面小、开间大、跨度大,很适合现在的建筑设计要求。
(四)筒中简结构体系
