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机电一体化机械系统通过运用计算机技术，由计算机系统进行协调及控制，从而完成运动、能量流和机械力等各项动力学相关的任务，同时其各个机电部件相互联系、相互配合和相互协调，组成完整的系统结构。基于该系统结构的程序性和任务性，在机电一体化机械系统的设计与研究上应该站在“系统”的相关角度，以便进行有效科学的安排设计。
1机电一体化机械系统的设计要求
1．1保证较高的精确性
机电相关产品的精确程度直接关系着系统整体的质量和效益，机电一体化机械的技术性能、工艺水平及功能都要求选择优质产品，也就是说，机电一体化产品的首要标准和要求便是高精确度。
1．2反应性能要强
机电系统具有良好的反应性能，即在系统接受某一指令后，能够较短时间内对该指令进行任务的执行，从而保证系统能够更加精确地完成任务。另外根据系统的运行状况，做好准确、及时获得相应指令的控制，能够增加任务完成和执行的准确性。
1．3具有较强的稳定性
在机电一体化机械设计中，为了保证更好的系统精确度和反应性能，往往会在无间隙、低摩擦、高刚度和高谐振频率等方面对系统提出较高的要求。另一方面，还要求机电一体化机械系统有寿命长、体积小、重量轻和可靠性高等优点。
2机电一体化机械系统的构成
机电一体化机械系统通常是由传动机构、导向机构和执行机构三部分构成。
2．1传动机构
机电一体化机械系统中的传动机构，不仅仅是转速和转矩的转换器，耗时伺服系统中的重要组成部分，因此，在机电一体化机械系统设计要求中，传动机构首先要具有较高的精确度，同时必须满足重量轻、噪音低、体积小、运转速度高和可靠性高等方面的要求和特点，结合机电一体化机械系统中对伺服控制的要求和标准进行传动机构的设计研究，以便更好地提升系统机械结构中的伺服性能。
2．2导向机构
导向机构在机电一体化机械系统中主要起到的是导向作用和支撑作用，一般包括导轨和轴承等。导向机构的正常作用的发挥可以有效保证机电一体化机械系统中的组成部分和各个装置能够安全、准确完成指定的任务运动。
2．3执行机构
执行机构，是指在机电一体化机械系统中直接完成任务指令的操作装置和部分，一般情况下，执行机构所具备的高灵敏度和精确度以及高重复性能和可靠性，可以保证其根据不同的任务指令和相关要求，在动力源的推动下完成预先设定的各种操作任务。在目前经济快速发展的社会，计算机的应用能通过其强大有效的功能，使传统机电的动力发动机转换成为可变速、动力和执行的多功能发动机，从而使得执行机构和传动机构得到进一步的简化。
3机电一体化机械系统的设计思想
3．1动态设计思想
在机电一体化机械系统的设计中，通过静态设计的有效协助，为了更好的研究整个机械系统结构的频率特点和性质，完成各个系统环节数字模型的建立，推动促进机电一体化机械系统的传递函数，必须充分有效地通过自控方法进行频率特性的计算，这便是动态设计。机械系统的频率特性，在一定程度上不但能够反映出整个系统在不同信号频率下的相应反应，还决定了系统的工作最大频率、抗干扰性和稳定性。
3．2静态设计思想
静态设计是指按照机电一体化各个机械系统的功能要求，通过相关的研究和经验初步、大体上制定出机械系统设计的步骤及方案。方案中主要涉及整个系统部件之间的控制、连接以及部件的种类和对能源的需求等。基本方案设计完成后，应以技术手段为基础，设计出系统中各部件的运动关系、参数及结构，确定部件及相应零件的材料、精确度和结构方式，并对执行元件发电功率、参数和过载能力进行验算，对其他相关的元件和部件进行配置系统的选择等等。
4机电一体化机械系统的性能分析
想要使机电一体化机械系统良好的伺服性能得到保证，不但需要从机械系统的静态特征方面得到更好的满足，同时还要充分的运用理论研究和自动化的控制方法对整个系统体系进行动态设计和分析。另外，机械系统的动态设计应该以系统静态的数字模型为基础，根据自动化控制的要求和方法研究分析系统的整个频率特性，并通过调整相应的频率，改善系统整体的伺服性能。
4．1数字模型的建立
机电一体化机械系统数字模型的建立和电气系统的数字模型的建立在一定程度上基本相似，即都是通过折算将比较负责的结构装置简单化，转为等效的数学函数关系，并用数学中的线性微分方程表达式将其表达出来。机电一体化机械系统的数字模型分析通常情况下都是输入与输出的联系。比如，把比较复杂的系统机械参数，弹性模量、阻尼和系统惯量等统一进行处理，并对各个机械参数进行数学方式的分析，从而得出它们对整个机械系统的影响。在数字模型的建立之前，需要先对机械系统中的不同物理量进行折算，使它们直接转化到某个元件上，从而把多变、复杂的多轴传动变为单轴传动，在此过程中，必须严格按照总机械系统性能不变的原则。这样，以单轴为基础的输入量和输出量的关系，就能够建立相关的数学表达式，从中反应出机械的相应性能，从而应用并指导实际中的设计。
4．2性能参数的影响
机电一体化机械系统设计要求必须要工作可靠、精确度高、运行平稳等，既是静态设计中的研究问题，也是动态设计对伺服机构的要求，这就应该通过对有关参数的调整，优化整体系统的性能。
5结语
通过以上论述，从机电一体化机械系统的性质、概念等方面进行相关分析，分别从机电一体化机械系统的设计要求、基本构成、设计思想和性能分析四个方面进行了研究分析，机电一体化机械系统设计研究进行了详细的论述。
作者:朱翔宇 王玉乐 单位:聊城大学机械与汽车工程学院 青岛科技大学自动化与电子工程学院
参考文献:
［1］农明武．技校生参加"机电一体化"技能竞赛的指导策略［J］．中小企业管理与科技(下旬刊)，2016(01)．
2机械臂控制系统硬件实现
采摘机械臂要实现其特定的动作离不开控制系统的支持，其控制系统主要由AVR主控板和舵机控制扩展板组成，此外还有一些辅助的硬件模块。例如，使其系统稳定工作的开关电源模块、调整工作姿态的键盘模块、实现人机对话的显示模块和语音播报模块。同时，为了实现在上位机上的监控，设计了基于MAX232的串行通信接口。
3机械臂控制系统软件实现
机械臂控制系统软件主要由主控板控制程序和上位机监控程序两部分组成。采摘机械臂主程序流程如图8所示。整个程序主要是通过键盘模块上按键的控制来切换操作模式，也可以在上位机设计的监控软件中来进行模式的选择判断。主程序主要由单自由度功能模式、多自由度功能模式、轨迹规划功能模式这3种工作模式组成，通过这3种工作模式，可以完整的展示采摘机械臂的整体自由度配合情况。为了在上位机上实现对机械臂的监控，借助于Labview软件设计了机械臂上位机控制系统。Labview使用的是图形化编辑语言G编写程序，产生的程序是框图的形式［6］。根据需求选择合适的控件并进行合理的布局，就可以构建一个美观的仪器仪表界面。设计的控制界面如图9所示，该界面包含有六个舵机的数据监控转盘、串口通讯设置、速度调节滑块、按键模块。通过RS232通信协议该监控软件可以实时的实现对六个自由度转角和方向的控制，其中舵机转盘上的数值代表脉宽值，其可调整的范围为500～2500μs，代表舵机相应的角度为0°～180°。在上位机上的控制信号发送给AVR主控制板，主控制板对接收到的上位机数据进行分析处理，将需要的运动形式及参数发送给舵机控制板，各个舵机根据接收到的控制数据进行相应的动作响应。
二、机械设计系统教学法实践
“系统教学法”的核心是一台具体机械设备，具体如何实施教学，可以根据具体情况灵活掌握。设备应具有形象化、具体化的特点，与传统教学中的举例有本质的区别，是把整个课程知识作为一个系统，而系统又是以一台具体设备而体现的，各章节的知识通过设备零部件的设计和选型来学习。设备零部件具有形象化、具体化的特点，以提升绞车作为一台具体设备实例教学。课程教学前，学生首先通过视频了解这台设备的用途，然后到实验室参观，让学生确实感受到设备的外形。教师上课根据视频首先介绍其工作原理以及各个部件的功能和作用，让学生清楚认识到学习这门课程的目的就是要学会这台机器的设计。在教学中要始终贯穿“使用场合—失效形式—受力分析—强度计算—结构设计”这一主线，本课程的学习分成三个单元进行，机械零件的疲劳强度设计和主要零部件，诸如齿轮传动的强度计算、轴的设计、滚动轴承的选择及组合设计、螺纹连接的强度计算及螺栓组连接的受力分析等内容列为重点内容作为减速器的重要组成部分，作为第一单元知识，在课堂上重点讲授；而把比较易于理解的某些章节，如机械零件常用材料和选择原则、过盈连接、摩擦轮传动等列为一般性内容，安排学生自学。第一单元———减速器。①减速器原理。强调是原动机和工作机之间的独立的闭式传动装置，是一种相对精密的机械，用来降低转速和增大转矩，以满足工作需要。设计减速器时，应根据工作机的选用条件、技术参数、动力机的性能、经济性等因素。②齿轮。通过视频和图片，让学生理解齿轮的失效形式，然后讲解制造齿轮需要材料和热处理、齿轮的受力和强度计算、齿轮的加工精度和效率、齿轮的和齿轮的设计、材料、加工热处理。③轴。根据减速器中轴具体结构进行教学，还要结合齿轮的结构和受力分析讲授轴的结构，对轴的设计、材料、加工工艺、热处理和精度公差要结合实际详细讲解，并对轴的失效形式和国内外最新维修方法进行介绍。④键连接。结合减速器的齿轮和轴进行教学，解释键的作用，重点学习平键和花键的选型计算和实效形式，其他类型的键作为扩展知识进行介绍。⑤轴承。结合减速器的轴系，解释轴承的作用，介绍轴承的种类，重点学习轴承的选型计算；结合减速器的工作特点学习轴承的和实效失效形式。⑥螺栓连接。以减速器箱体的各种螺栓为例，学习螺栓连接的种类、应用特点和使用场合、预紧力的作用、防松的措施、引伸学习螺栓的强度计算和提高强度的措施。第二单元———提升绞车其他部件。①联轴器。首先根据提升绞车介绍各个联轴器的作用，重点学习联轴器的选型设计，联轴器的种类以自学和课堂讨论为主。②刹车器。教师简单介绍提升绞车中刹车器的作用和类型。第三单元———机械其他知识。①带、链和蜗轮蜗杆传动。学习这部分知识时，要把这三章内容进行整合，改变过去按章节分别教学的方式。首先采用对比法进行教学，就是以齿轮传动为参照物，重点介绍三种传动的特点、应用场合，然后再分开单独学习。②摩擦、磨损及。学习时以减速器为例，讲解摩擦和磨损的危害以及的作用。重点学习剂的选用和方式。③机械零件强度。结合齿轮、轴和轴承的失效形式，学习材料的疲劳特性；结合齿轮、轴和轴承的工作中的受力形式，学习交变应力特性。要通过具体减速器齿轮、轴和轴承的失效案例，使学生掌握零件疲劳破坏的危害。
中图分类号：U463.1文献标文献标识码：A文献标DOI：10.3969/j.issn.2095-1469.2014.01.04
Abstract：Electric wheel-drive system is a promising driving system for electric cars. With the installation of an anti-roll bar， lateral stiffness of the car could be increased while the vertical stiffness was no any change. As a result， the handling performance would improve while the driving comfort was guaranteed. Due to the unique design of the monoclinic arm suspension in the electric wheel-drive unit， it was necessary to conduct a formula derivation and modeling simulation based on the literature survey. In this paper， the structural parameters of the anti-roll bar were determined at the premise of none-interference in space， based on which designs with different kinds of stiffness were compared and discussed. With the Matlab/Simulink， a step signal of the steering wheel angle was used as an input， and the time-domain and frequency-domain responses of the vehicle system were presented and analyzed respectively. The research method in this paper is also valuable in design of anti-roll bars in other electric wheel-drive systems.
Key words：electric wheel-drive system； anti-roll bar； handling stability； Matlab/Simulink
轮边电驱动系统是电动汽车的一种重要驱动形式。它利用独立电机驱动单个车轮，省略了变速器、主减速器、万向节等传动装置，传动链短、传动效率高，同时能够对每个电机独立控制，从而通过精确的电控以实现理想的车辆稳定性控制（如ABS、TCS等），提高车辆行驶性能。轮边电驱动系统的非簧载质量较传统汽车有所增加，影响整车的接地性和平顺性[1-3]。为提高行驶舒适性，可匹配刚度较小的螺旋弹簧，以降低汽车偏频、减小悬架垂直刚度。但这导致汽车的侧倾角刚度降低，车辆转向时产生较大的车身侧倾角，影响行驶稳定性。要解决该问题，需在不影响行驶平顺性的前提下提高车辆侧倾稳定性，因此安装横向稳定杆[4]。笔者在文献[5]中提出一种一体化单斜臂悬架轮边电驱动系统，其将电机固定在悬架摆臂上，通过两级齿轮减速传动将电机动力输出至车轮，并将齿轮减速器壳体和悬架摆臂集成设计为一体，通过空间结构参数的设计优化以改善悬架运动特性。本文即以该一体化单斜臂悬架轮边电驱动系统为研究对象。
国内外已有大量横向稳定杆的理论和研究。文献[6]指出横向稳定杆对侧倾角刚度和侧倾中心高度的影响，文献[7]用3种不同的方法建模，探究其在多体动力学软件中的影响。现有的研究手段大都通过ADAMS软件进行仿真分析。由于轮边电驱动系统是创新性的悬架总成，其结构和参数区别于任何一种现有的传统悬架形式，因此有必要根据其结构特征推导公式和建模。本文在现有文献资料基础上推导出理论公式，并根据整车操纵稳定性的需要设计了横向稳定杆的方案，再利用Matlab/Simulink对方案进行建模仿真，从时域和频域角度分析整车系统对方向盘转角的阶跃响应特性。本文的研究方法对于其它形式（如麦弗逊悬架、双横臂悬架等）的轮边电驱动系统横向稳定杆的设计亦具有价值。
1 单斜臂悬架轮边电驱动系统结构原理
单斜臂悬架轮边电驱动系统的基本结构。其中，橡胶铰链1联接该系统总成与车架，永磁同步电机2为动力源。其输出动力经过两级定轴斜齿轮3、4驱动车轮，减速器壳体8同时充当单斜臂悬架的摆臂。单斜臂悬架可视为单纵臂悬架和横臂悬架的结合体。合理设计摆臂几何参数，可得到理想的行驶动力学特性[8]。
轮边电驱动系统使悬架簧下质量增大。为提高整车行驶平顺性，所匹配的螺旋弹簧刚度较小，导致汽车行驶稳定性降低。为悬架系统匹配设计横向稳定杆，可在不影响行驶平顺性的前提下提高车辆侧倾稳定性。由于单斜臂悬架轮边电驱动系统的结构特殊性，需要研究横向稳定杆与悬架运动特性参数的匹配与设计。
2 横向稳定杆的设计计算
横向稳定杆的基本结构是一根扭杆弹簧，其两端分别与左右两侧车轮联接（通常通过橡胶支承或球铰与悬架摆臂相联）。当车身出现纯粹沿垂直方向运动时，左右两侧车轮同时做垂向运动，两者之间没有相对运动，此时横向稳定杆不工作，因而不改变车辆的垂向刚度。当车身出现侧倾运动时，两侧车轮存在相对运动，此时横向稳定杆被扭转，产生一个绕侧倾轴线的回复力矩，从而提高车辆侧倾角刚度，减小车身侧倾[9]。
3 仿真分析
针对某电动汽车整车平台，通过建模仿真考察不同匹配方案对整车性能的影响，对后悬架横向稳定杆进行设计。考虑不装横向稳定杆，安装外径Ф18 mm实心杆，安装外径Ф24 mm实心杆，安装外径Ф24 mm内径Ф16 mm空心杆4种方案，计算出相关参数，并根据二自由度整车模型在Matlab/Simulink软件平台中建模仿真，分析各方案对整车性能的影响。
3.1 整车模型建立
电动汽车整车三维模型如图4所示。该电动汽车采用分布式电驱动形式，前轮架为双横臂悬架轮毂电机驱动，后轮为单斜臂悬架轮边电驱动系统驱动。在Simulink软件平台中搭建模型，其中整车模型研究对象即为3.1节所述电动汽车，仿真参数见表2。输入转向盘转角阶跃信号以研究整车转向瞬态响应试验，如图7所示。
车辆仿真涉及轮胎侧偏角刚度，其值随轮胎垂向载荷的变化而变化，因而轮胎模型的精度将影响仿真结果。根据文献[14]，采用魔术公式，相关拟合曲线如图8所示。
图9为车身侧倾角-侧向加速度间的关系曲线。结果表明带有横向稳定杆的3种方案其车身侧倾角明显小于不带横向稳定杆的方案，且随着侧倾角刚度的递增，Ф18 mm实心杆、Ф24 mm空心杆、Ф24 mm实心杆的车身侧倾角逐次减小。
4 结论
本文以某电动汽车整车为研究对象，针对其后悬架所采用的一体化单斜臂悬架轮边电驱动系统的特点，根据其整车操纵稳定性的需要设计横向稳定杆的方案，并利用Matlab/Simulink进行建模仿真，各方案的仿真结果分析如下。
（1）不安装横向稳定杆，该方案在相同侧向加速度情况下其车身侧倾角明显较其它三者大，不利于行驶稳定性。该方案的车辆转向特性呈不足转向，且其不足转向裕量最大，转向灵敏度最低，整车动态特性趋于保守。
（2）安装外径Ф18 mm实心杆，该方案明显改进了方案1的车身侧倾现象，但其在相同侧向加速度情况下的车身侧倾角大于方案3和方案4。该方案的车辆转向特性呈不足转向，不足转向裕量较大。
（3）安装外径Ф24 mm实心杆，该方案将车身侧倾角控制在最小，行驶最稳定。该方案的车辆转向不足转向裕量最小，最接近于中性转向。
（4）安装外径Ф24 mm、内径Ф14 mm空心杆，该方案的车身侧倾角大于方案3而小于方案1和方案2，行驶较稳定。该方案转向不足转向裕量大于方案3而小于方案1和方案2。该方案具有轻量化的优势，稳定杆重量为各方案中最轻。同时该方案的制造成本最高。参考文献（References）
代群，唐峰，陈辛波.减小非簧载质量的减速式轮边电驱动系统方案及其设计[J]. 机械设计与研究，2011，增刊：29-31.
Dai Qun，Tang Feng，Chen Xinbo. Strategy and Design of Speed-Reduction Electric Wheel Drive System with Decrease In Unsprung Mass[J]. Machine Design and Research，2011：supplement：29-31.（in Chinese）
陈辛波，唐峰，钟再敏，等.减小单纵臂悬架轮边电驱动系统等效簧下质量结构及方法：中国，201110053092.6[P]. 2011-03-07.
Chen Xinbo，Tang Feng，Zhong Zaimin，et al. Structure and Method of Reducing Unsprung Mass in the Trailing-arm Suspension in the Electric Wheel-drive System：China，
201110053092.6.[P]. 2011-03-07. （in Chinese）
陈辛波，张擎宇，唐峰.单摆臂悬架轮边电驱动系统平顺性及接地性研究[J]. 机电一体化， 2012，9（1）：22-26.
Chen Xinbo，Zhang Qingyu，Tang Feng. Research on Ride Comfort and Ground Adhesion of an Electric Wheel Drive System for Single Trailing Arm[J]. Mechatronics， 2012，9（1）：22-26.（in Chinese）
BAUER H. Automotive Handbook[M]. Stuttgart：Robert Bosch GmbH，1996：218-219.
陈辛波，唐峰，钟再敏，等.减小单斜臂悬架轮边电驱动系统等效簧下质量结构及方法：中国，201110053091.1[P].
2011-03-07.
Chen Xinbo，Tang Feng，Zhong Zaimin，et al. Structure and Method of Reducing Unsprung Mass in Monoclinic Suspension in the Electric Wheel-Drive System：China， 201110053091.1.[P]. 2011-03-07. （in Chinese）
BAYRAKCEKEN H，TASGETIREN S，ASLANTAS K. Fracture of an Automobile Anti-Roll Bar[J]. Afyon， Engineering Failure Analysis，2006，13（5）：732-738.
廖芳，王承. 横向稳定杆建模方法与研究[J]. 汽车技术， 2006，7（1）：5-8.
Liao Fang，Wang Cheng. Modeling and Research of Anti-Roll Bar[J]. Automobile Technology，2006，7（1）：5-8. （in Chinese）
耶尔森・莱姆帕尔.汽车悬架[M].北京：机械工业出版社，2013：260-263.
REIMPEL J. Automotive Suspension[M]. Beijing：China Machine Press，2013：260-263.（in Chinese）
BASTOW D，HOWARD G P.Car Suspension and Hand-ling[M]. London：Pentech Press Limited，1993：446-449.
王宵风.汽车底盘设计[M].北京：清华大学出版社，2011：331-336.
Wang Xiaofeng. Automotive Chassis Design[M]. Beijing：Tsinghua University Press，2011：331-336.（in Chinese）
KIENCKE U，NIELSEN L. Automotive Control Systems：for Engine，Driveline and Vehicle[M]. Berlin：Springer，2010：274-281.
HEIBING B，ERSOY M. Chassis Handbook：Funda-
mentals，Driving Dynamics，Components，Mechatronics，Perspectives[M]. Berlin：Springer，2011：226-235.
喻凡，林逸.汽车系统动力学[M].北京：机械工业出版社，2008：171-188.
Yu Fan，Lin Yi. Automotive System Dynamics[M]. Beijing：China Machine Press，2008：171-188.（in Chinese）
米奇克瓦伦托维茨.汽车动力学[M].北京：机械工业出版社，2009：415-460.
MITSC. Automotive Dynamics[M]. Beijing：China Machine Press，2009：415-460.（in Chinese）
作者介绍
责任作者：丁晓宇（1988-），男，江苏仪征人。硕士研究生，研究方向为新能源汽车动力总成。
Tel：18721920015
E-mail：
发泡机是利用塑料颗粒作为发泡包装的原料,可以对精密仪器、电子类产品、工艺品、插花等多类怕震、怕压的产品进行现场的发泡包装。发泡机作为一种机电一体化产品,在现代工业生产的自动化控制中占有重要的地位。高压发泡机广泛用在各种行业,可用于汽车装饰、保温墙喷涂、保温管道制造、自行车和摩托车车座海绵的加工等等。
如果将水电站辅助水力机械系统详细划分，其主要包括了油、气、水、量测等不同的结构形式组成，整个系统最大的功能则是向主体设备创新良好的运行服务，维持整个电力设备的正常运行，提高水电站的使用效率。从长时间的运行情况分析，水电站辅助水力机械系统在设计过程中，其方案形式、产品好坏、技术高低对于水电站的经济效益有很大的影响。
1 中水系统的设计
1.1 供水方式部分
我国国内当前的水泵使用性能常常达不到理想状况，其主要是因为制造加工工艺达不到标准，产品质量不合格，无法维持系统的稳定运行，且大部分的水泵在质量、强度上与标准明显不符。检查中则发现了大部分电站的技术供水泵因制造方法、技术落后等各类因素造成其运行出现异常，对于设备的正常性能发挥起到阻碍作用。鉴于我国的减压阀技术运用广泛，其成本消耗也大大降低，在电站净水头处于120-300m范围内时最好选择自流(减压)供水当成机组技术供水方式。遇到泥沙较多的电站时，需综合分析运用正、反向的双向供水方式，且做好定期切换实现反冲洗，避免出现堵塞。对于部分中小型的水电站在设计时可选择循环供水方式，此形式运用在封河的寒冷地区时则会出现异常，这是由于冷却器处于尾水渠时将会受到低温影响而出现损坏。
1.2 排水系统部分
开始设计水电站排水系统时需根据不同的情况针对处理，若遇到中小型电站或尾水位过高的电站时，则要设计直接的排水方式。通过这种设计，不仅降低了水淹厂房的可能性，还能给设计者的工作带来方便。这是由于集水井井盖若要求密封时，其设计将会遇到不同的困难。而渗漏集水井、检修集水井则需结合不同情况布置，这是现代设计理念中必须的标准。然而实际情况却是，大部分电站的业主都提出把两井之间进行打通处理，设计时则要求对连通管上添加常闭阀门进行调节，阀门安装时必须具备较强的稳固性，这样则能避免造成洪水冲垮厂房的危险。
1.3 管道阀门部分
考虑到全面增强电力系统的可靠性，避免系统运用中工作量过大，在设计方案时要对每个部位合理规划，以此来降低操作人员的工作量。对于技术供水选择自流供水的形式时，供水管中的第1道阀门的压力承载要更强一级。例：当调保升压值达0.9MPa则需要采取1.6MPa的阀门，若依旧选择1.0MPa的阀门则压力承载上达不到要求；当技术维修操作的难度较大时，最好可采取2道阀门，其材质最好选用不锈钢阀门。
1.4 蜗壳排水部分
设计时需要注意的包括：1）尺寸的选择，对于相关机械设备的尺寸大小要严格把握，特别是对于蜗壳排水及尾水管排水阀口径要严格参照标准，一般控制在压力钢管及蜗壳进口公称直径9%为最佳。2）阀门设置。国内很多的设计者对每套机组设置了1个尾水管排水阀，由于阀门在使用时极为关键，可以对每套机组添加2个水阀，从而大大增强设备的使用性能。
1.5 滤水器设置部分
设计自流供水形式时，要想维持减压阀的有效性能，在分布装置时则需要对滤水器进行合理设置，以使得技术供水系统在常规状态下运行，也可把滤水器放置在减压阀前来保证性能发挥。尽管滤水器压力的等级上升会加大投资成本，但其增加的范围最多在15%，水电站完全能够接受，此方案的运用范围甚广，且运用起来效果理想。
1.6 渗漏排水泵部分
选择渗漏排水泵需根据具体的情况而定，水电站尾水位变化较大时，选用的渗漏排水泵要符合扬程的要求，这些要依据水泵自身的性能而定。若水位达不到理想状态则会造成水泵长期无法正常工作，其必将导致水泵效率低、轴承温度过高，轴承容易烧坏掉。处理该故障时要结合水泵的扬程情况，根据具体水位的高低加以处理，或者运用变频的方式操作即可。
2 中气系统的设计
1）水电站气系统一般包括中压气系统和低压气系统，由于目前气体介质减压阀尚未达到成熟阶段，因此这2个系统在设计时不考虑合用，应尽可能分开设置。2）由于供气管路往往较长有一定的管路损失，使气体到达供气设备时压力达不到设备的额定操作压力，因此在选择空压机时其额定排气压力宜比设备的额定操作压力略高一些，相应的贮气罐设计压力也要提高。3）低压气系统中吹扫及检修供气单元与机组制动供气单元尽可能分开设置，并分别设置相应容积的贮气罐；另外，吹扫及检修供气单元可作为制动供气的备用气源，以保证制动供气的可靠性及供气质量；制动供气应尽可能干燥、清洁，而吹扫及检修供气干燥、清洁度可适当放宽。
3 中油系统的设计
3.1 透平油系统
1）中小水电站。对于管路系统结构调整，尽量简化系统内部组织，例：对用油部位周围、供排油总管适当添加活接头，需要时结合软管过渡等，尽可能采取少量的不锈钢管、埋管进行布置。2）梯级电站。其透平油的设计需根据水电站的组成判断，如：用油分析、化验设备等等。
3.2 绝缘油系统
水电站的主变压器基本上达到20～30年免维护要求，没有大型事故则基本不要修理，通常无需更换绝缘油。对中小型水电站的绝缘油系统时可把供排油管路去掉。而梯级电站只要找到合适的站点对绝缘油系统设置，则能把绝缘油系统去除。
4 中水力量测系统的设计
1）为了实现对集水井液位的实时监控，设计时要添加2种不同类型的液位控制器，可采取压力传感式及浮子式等以互相转换作用。2）对用于监测尾水管压力脉动的传感器，不得经过测压管后再设置传感器，以避免精度受到影响。3）对水位计部位采取防止水倒灌的装置。
5 结束语
水电站辅助水力机械系统在水电站中占有重要地位，其直接影响了水电站的正常运行。设计者必须结合具体的性能需要、维修要求、成本消耗等因素，采取正确的设计方法来保证辅助水利机械系统作用的发挥。
2校内实践基地硬件平台的构建
与课堂理论教学不同，实践环节的教学需要依赖于仪器设备等硬件条件，因此需要结合学科的特点来构建完成预定实践教育功能的硬件平台组成。哈尔滨工业大学机械工程一级学科包含机械电子工程、机械制造及其自动化、机械设计及理论、车辆工程、工业工程、精密与微纳制造和航空宇航制造工程7376个二级学科，年招收硕士生350人，其中应用型硕士研究生和全日制工程硕士240人左右。机械工程学科覆盖的各个二级学科各具内涵，互相独立而又互为支撑，形成了各具特色的研究方向。机械工程领域工程硕士研究生的应用能力培养主要体现在以下方面:①大型/复杂/先进机械系统设计能力;②各种传动及其检测、控制技术应用能力;③先进制造技术应用能力;④机电融合应用能力;⑤科技协作能力。这些能力的培养需要一系列超出单个课程的综合实践平台来提供学生从实践中锻炼和掌握工程技术能力的实践机会。依托校内实践基地，建设一个独立于课程教学之外，支撑全院研究生工程实践能力培养的工程实践平台具有重要意义。对于应用型硕士研究生，应该在机械工程一级学科的框架下，培养其对各相关研究方向的了解和掌握，培养出知识面广博、适应性广的交叉复合型人才，因此，校内实践基地所建设的教学平台应体现出综合性，并具有一定的辐射性，加强硕士研究生对机械工程领域相关研究方向的了解，拓展知识面，培养学生的实践创新能力。所建立的校内实践基地硬件平台的结构如图1所示。图1校内实践基地硬件平台的总体结构校内实践基地硬件平台包括实验平台和实践平台两个部分，其中实验平台用来支撑培养计划中的实践学分，由传感及测试技术实验子平台、数字化制造技术实验子平台、机器人技术实验子平台和微纳米测量技术实验子平台组成;实践平台用来为学生提供一个实现自主创新、自由探索的实践环境，由金属零件少无切削制造技术工程实践子平台、空间机构及机械系统设计与实践子平台、数控运动控制综合实践子平台和液压伺服传动与气压传动综合应用实践子平台组成。
2．1传感及测试技术实验子平台传感及测试技术是机械工程学科研究生必须掌握的一门偏重于基础的技术，并且是其它众多技术的基础，因此该实验子平台的建设侧重训练研究生对常用传感器的基本原理及其典型应用，使学生不但对传感技术中所涉及的各种传感器的测量原理和性能指标有深入具体的认识，而且还能够针对具体的问题，选择合适的传感器完成相应的检测任务，为将来的学习和工作奠定实践基础，提高应用型研究生对相关专业理论的认知、加强对专业技术工作适应能力和开发创新能力的培养。
2．2数字化制造技术实验子平台该实验子平台以对数字化制造技术的原理和核心技术的理解为主，以校园网络为基础，建立数字化、集成化、网络化的设计和加工子系统，两个子系统共享一个服务器，实现信息共享。以现有的CAD/CAM软件和自行开发的数控技术、数字化加工、数字化装配等软件为基础，为数字化设计、建模和仿真、加工技术的研究提供基本的实验教学环境和条件。使学生掌握数字化制造技术在产品的设计、分析、制造、制造系统规划等方面的应用。
2．3机器人技术实验子平台该实验子平台是一个具有一定规模的、模块化的、可扩展的机器人系统开放实验平台，子平台的建设以常规机器人技术教学为主，并兼顾机器人智能运动控制和机构空间复杂轨迹的实现等相关教学实验。能够进行14个机器人技术方面的教学实验，各实验间既可以独立进行，也可以联合进行;能根据教学的需求及课程的变化需求进行迅速调整，以适应实验教学的需要。这些实验要求学生应用所学知识进行设计、编程和实施，培养学生设计、分析和动手能力，促进机器人技术教学水平的提高，培养机械工程学科研究生的综合技能和创新能力。
2．4微纳米测量技术实验子平台随着超精密加工技术和纳米加工技术的发展，对机械加工表面形貌的微观检测提出了越来越高的要求。因此微纳米检测技术成为机械工程学科新的研究热点。通过实验教学，使学生掌握原子力显微镜测量原理、测试参数的选择，数据处理知识。掌握利用原子力显微镜获得力曲线，根据纳米压痕法的理论基础及弹性接触理论计算材料的机械力学特性，分析研究测量仪器的原理、精度、误差及适用范围。
2．5金属零件少无切削制造技术工程实践子平台本子平台对学生进行金属零件少无切削制造技术的实践训练。学生通过设计制造零件的实践，培养研究生:先进绿色制造技术运用能能力;产品制造生产线管理与运用能力;数控等先进装备控制与运用能力。
2．6空间机构及机械系统设计与实践子平台通过先进传动装置的学习和拆装，使学生了解、学习高性能谐波减速器等国外先进传动装置的原理、设计方法、结构和工艺;由学生利用基本元部件设计并构建机械系统，如多自由度关节串联机构和行走机构等。根据学生自己构建的机械系统，运用机构设计与动力分析软件建立虚拟样机，进行仿真。学生为自己构建的机械系统配备运动控制系统，利用计算机和PID控制来控制交、直流伺服系统，实现其构建的机械系统的预期运动目标。
2．7数控运动控制综合实践子平台以机床运动形式为主要控制目标，运动控制为主，顺序控制为辅，训练学生机电系统计算机控制能力。实践子平台以单轴运动模块为基本单元，可搭建一轴、两轴和三轴运动控制系统。控制系统采用PC-Base运动控制控制器为核心，交流伺服系统为基础，形成一个开放式的、学生可实际搭建的(包括内部控制软件)实践系统。
2．8液压伺服传动与气压传动综合应用实践子平台该实践子平台对学生进行流体传动与控制重要基础和综合应用的训练。平台包含竖直液压伺服搬运、水平液压传动搬运、气动插拔销三套子系统，训练学生:流体传动与控制系统总体方案设计能力、液压伺服系统(位置和力及其切换)设计调试能力、液压传动系统设计调试能力、气压传动系统设计调试能力和团队协作能力。
3校内实践基地的实践教学体系
在校内实践基地硬件平台构建的基础上，结合应用型研究生培养方案，构建了校内实践基地的实践教学体系，根据两类平台的特点，结合培养目标，依托实验平台下设的4个子平台建设了一门具有特色的实验课程“机械工程学科应用型研究生综合实验”，综合实验课程在内容设置上立足机械工程学科的主干课程，从机械工程一级学科的角度去组织实验教学的内容，规划建设的实验项目既是对若干门学位课程内容的深化和提升，又是对某门课程课内实验的强化，支撑研究生培养计划中2学分的实践教学环节，可以完成总计66学时的实验教学，根据课程的设置和培养计划，要求研究生从中选择22学时进行本门课程的实验教学，以加强硕士研究生现代实验方法和技能的训练和提高。在教学体系的建设上，实践平台是对实验平台的进一步深化和运用，目的是注重学生自主实践能力的训练和培养，实践内容的设计充分体现出开放性和探索性，学生利用平台所提供的基本元件和模块，根据给定的技术参数和指标，自行搭建系统，独立完成相应的实践训练项目。结合实践平台的硬件设备，建设了一门面向全院硕士生的实践课程“机械工程综合实践”，以独立实践课程的形式来实现校内实践基地的实践教学功能，使本领域的应用型研究生能够经历一个相对完整的机械系统设计、制造、检测和控制的工程应用过程的基本训练，支撑研究生培养计划中的实践教学环节，根据课程的设置和培养计划，要求研究生从中选择若干实践项目进行实训，培养学生的实践创新能力。依托校内实践基地开设的两门实验实践课程，初步确定了机械工程领域应用型研究生的实践教学体系。解决了应用型研究生培养方案中实践教学环节薄弱的问题;确立了实践教学环节的主体地位，以独立的课程形式来加深课堂理论知识的理解，提高创新实践的能力，满足机械工程学科研究生培养方案中实践环节的教学计划，为进一步的分类培养模式改革提供实践。
2机械设计类课程教学及课内实验
课程教学及课内实验教学环节分为机械原理和机械设计两个部分，每部分。含课内实验，课程内容及培养目标如下：机械原理课程是一门培养学生机械机构运动设计与分析的技术基础课，主要研究机构的结构分析、运动分析和动力分析，常用机构设计的基本理论和方法，机械系统传动方案的规划与设计，其主要任务是培养学生：第一，理论联系实际的学风，设计实践能力和创新精神。第二，掌握机构运动方案设计的能力。第三，具有机械系统运动简图的绘制，计算机辅助机构分析和设计的能力。机械原理实验教学是机械原理课程教学中的实践环节。在实验中通过安排部分课程基本理论的验证性实验，使学生进一步加深对课堂教学内容的理解。通过增设一些综合性、设计性实验，培养学生基本知识、基础理论与实际项目需求的理论知识应用能力，同时培养学生创新意识和能力。通过设立较多的选修实验，促进学生的个性发展。机械设计课程是一门培养学生机械设计能力的技术基础课，在教学内容方面着重掌握机械设计的基本知识、基本理论、基本方法和创新思维，通过对本课程的学习，使学生掌握常用机构和机器中各种通用零件的基本理论和基本知识，初步具有机械结构方面的分析、设计能力，同时注意培养学生正确的设计思想和严谨的工作作风。机械设计实验教学通过设立部分验证性实验，使学生进一步加深理解课堂教学的内容；通过设立一些综合性、设计性实验，培养学生理论联系实际的能力及机械结构设计的创新意识和创新能力；通过强调学生参与实验的全过程，培养学生的动手操作能力；通过设立较多的选做实验，满足学生的求知欲，促进学生的个性发展。
3基础设计能力培养
机械设计课程设计是机械设计基础类课程的重要实践性环节，通过对机械传动装置和简单机械的设计，使学生综合运用机械设计课程和其他先修课程的理论和实际知识，熟悉机械设计的一般规律，掌握机械通用零部件及简单机械的设计理论及设计方法。培养学生理论联系实际的正确设计思想，树立工程意识，培养独立分析和解决工程实际问题的能力，为毕业设计和以后从事工程设计工作打下良好的基础。课程的教学目的：第一，学习机械设计的一般方法、步骤，掌握机械设计的一般规律。第二，学会从机器的功能要求出发，合理选择传动机构的类型，制定传动设计方案，正确计算零件的工作能力，确定它的结构、形状、尺寸及材料，并考虑制造工艺、使用、维护、经济和安全等问题，培养机械设计能力。第三，进行机械设计基本技能训练，例如计算、绘图，运用标准、规范、手册、图册和设计资料，以及使用经验数据和处理数据等。第四，通过编写设计说明书，提高学生文字表达能力，掌握撰写技术文件的有关要求；培养学生运用计算机撰写论文的能力。第五，训练学生用CAD绘图的能力。机械综合课程设计是形成机械装备设计能力的重要实践性教学环节。内容以车床或铣床的主传动系统设计为主线，以所学过的机械制造装备的基础知识为支撑，完成主传动系统设计、操纵装置布置、工程分析计算等环节的训练。其目的是在相关先修课程学习后，进行机械结构设计综合训练，使学生掌握机械系统分析和设计的基本步骤和方法，培养和锻炼学生综合运用所学知识解决实际工程问题的能力。
4创新设计能力培养
学生创新设计能力培养包括机械产品创新设计与仿真和机械创新设计与制作两个环节：机械产品创新设计与仿真是学生以项目组的形式自主开展的为期一年的研发与制作项目，在学院的统一命题下完成一项任务。提高学生自主学习、问题求解、团队协作、项目管理、综合创新等方面的能力和素质。机械创新设计与制作是结合学生已有的知识储备，充分发挥学生的创新设计思维，通过机构综合模拟现实自然界生物的动作行为，并辅以相应的控制系统达到机构的协调运动。在教师的启发和指导下，学生以组为单位自主地进行相关内容科技文献检索、方案设计、虚拟仿真、绘制加工图纸、撰写设计说明书并进行答辩，通过工程实践培养学生灵活运用所学机械设计知识的能力。
柔性机械臂作为柔性多体系统动力学分析与控制理论研究最直接的应用对象，由于其具有简明的物理模型以及易于计算机和实物模型试验实现的特点，已成为发展新1代机器人和航空航天技术的关键性课题。
本文主要讨论了旋转运动柔性梁实验平台机械系统和控制系统的设计。对于机械部分，组建了实验平台总体结构，进行了支架的设计，并将旋转轴和安装盘设计成1体。在控制部分，简略介绍了振动控制系统的硬件构成，详细介绍了运动控制系统的硬件和软件设计。在运动控制系统硬件部分，主控机采用PC机，选用交流伺服电机，并用DSP运动控制卡将其与计算机连接。运动控制卡采用PID控制原理、面向控制轴的命令并使柔性梁运行于T曲线模式。在运动控制系统软件部分采用Microsoft公司的Microsoft Visual C++ 6.0应用程序作为开发工具。并绘制了运动控制程序流程图，阐明了程序的原理。最后通过机械和控制系统集成，实现运动控制信号和振动控制信号的共享，完成柔性梁的精确定位和振动控制。
关键词：柔性多体动力学；柔性梁;运动控制;PID控制; DSP
The motion control system design of experiment platform
for the rotating flexible beam
Abstract：Flexible manipulator has been the most direct application for flexible multi-body system dynamics analysis and control theory.Because of it had simple physical model and easy to computer models and physical tests to achieve the characteristics, it has become a key subject of the development of the next generation robot, and aviation and aerospace technology.
This paper discusses the machinery and the control system design of the flexible beam experiment platform. In mechanical parts, formed a platform structure.The stent designed, rotation axis and installation disk designed into one. In Control part, briefly introduces the vibration control system hardware, introduces the movement of the control system hardware and software design carefully . In hardware part of the control system, using PC 、AC servo motor and DSP Motion Control Card to connect the two. Using PID control principles, the axis-oriented control orders enable flexible beam running on the T-curve model. In part of system software using Microsoft software companies Microsoft Visual C + + 6.0 application as development tool. And then painted the main computer control procedures frame, clarifying the principles of the program. At last, through machinery and control systems integration, the signal of motion control and vibration control shared each other. And then the flexible beam got precision position and vibration controlled in time.
姓名：XXX 性别：男
出身年月：1979.11. 籍贯：宁夏青铜峡
学历：工学硕士 毕业时间：2003.4
健康状况: 良好 婚姻状况：未婚
联系： 0571-8793*****(H) 135********（MP）
E-mail:
求职意向：
硬件开发工程师
机电一体化工程师
技术支持工程师
受教育情况：
u 2000.9－2003.3 浙江大学 计算机网络专业 硕士
研究方向：计算机安全系统设计；智能化控制；
u 1994.9－1998.7 中国矿业大学 检测技术及仪器仪表专业 本科
毕业论文：智能齿轮检测仪设计
工作经历：
u 1998.8－2000.8 宁夏太西集团公司机械厂技术部
机械产品设计，任助理工程师。
u 2000.8――2002.10 浙江大学机计算机网络学院
从事微计算机网络安全系统和智能化控制的研究，开发了一种基于RS-485总线的实验室网络系统，实现了实验室多种实验台的联网，使多实验台的数据可以共享，提高了实验台智能化水平；该系统还具有多项参数测量功能和方便的扩充性能，满足了实验的不同要求。
u 2002.7――2002.9 浙江通信管理局
通信行业职工职业培训教材的编写；计算机网络安全维护。
专业技能：
u 精通MCS51/96,PIC系列单片机原理，有两年单片机系统开发经验。有较扎实的模电和数电基础，熟悉PLC和DSP；
u 熟练运用PROTEL进行电路系统设计；
u 熟练运用汇编语言、C51、C/C++、VC进行编程；了解VHDL；
u 熟悉机械设计的原理与过程，熟练运用AUTOCAD进行机械系统的设计，有两年的工作经验；
u 熟悉计算机网络和TCP/IP协议，了解GSM、GPRS和CDMA通信原理；
u 有熟练的英语阅读能力，对于本专业相关的英文技术资料更是顺手，有较好的听，说，写能力，能用英语进行基本的交流和沟通；
u 学习日语两年的时间，可进行简单的口语对话。
自我评价
诚信，勤劳，冷静，善于思考，有较强的计算能力和动手能力，有很好的团队精神；
论文列表：
1. A net laboratory system based on fieldbus, Proceeding of 2002 international fieldbus control and management intergration conference and exhibition, 2002.5
2. Linux环境下银税联网系统的设计与实现, 计算机应用研究2002.8
3. 基于特征功能模块的MD-MKS系统研究,农业机械学报 2003.2
Personal Information:
Name: ********** Sex: Male
Date of Birth: Nov.23th, 1973 Native Place: Ningxia , P.R.China
Health: Good Marital Status: Single
Address: P.O.Box1152# Zhejiang University Hangzhou P.R.China 310027,
Tel: (0571) 8793 **** (H) 1358******** (MP)
E-mail:
Objective:
Hardware Engineer； Mechatronic Engineer；
Technical Support Specialist；
Education:
2000.9――2003.3 Zhejiang University Master in machine design
Research direction：microprocessor system design and intelligent control
1994.9――1998.7 China University of Mining and Technology Bachelor in inspectional technology and instruments
Work Experiences:
1998.8――2008.8 Taixi group company of Ningxia Machine design engineer
2000.9――present Mechanical design instate of zhejiang university
Engaged in the study of the microprocessor system design and intelligent control. A net lab system based on microprocessor has been exploited.
2002.7――2002.9 Zhejiang Communication Administration
In charge of compiling teaching material for training employee
Abilities:
Be accomplished in microprocessor of MCS51/96、PIC and have two years experiences of studying microprocessor system. Be familiar with PLC and DSP;
Be skilled enough in PROTEL to have circuit design;
Can program with assemble language、C51、C/C++ and VC. Know VHDL;
Be skilled in machine design and can used AUTOCAD to design the machine system;
Be accomplished in computer network and protocol of TCP/IP. Know theory of GSM、GPRS and CDMA;
Fluent in English (reading/writing/listening/speaking), and have studied Japanese for two years.
Publication list：
中图分类号：TP391.9；TD672 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）33-0225-02
一、引言
三维游戏由于引擎技术在建模技术、物理引擎技术、复杂环境的高质量实时渲染技术、动画技术、人工智能技术、对象的行为控制技术等各方面不断的完善和强大，已经极大地引起了人们的关注和重视。游戏引擎不再仅用于游戏娱乐产业的开发，更多的渗透到了教育软件开发、虚拟现实应用、动画影视（特技）制作、军事训练、实时模拟等人类生活的各个领域。极大地改变了人们的生活方式和思维方式。
游戏引擎技术尤其物理引擎技术不断的研究发展，让我们意识到仿真虚拟机械动力的可能性。利用游戏引擎虚拟机械运动，将为开发教育游戏中的虚拟物理实验、网上数字科技馆、娱乐型游戏中的机械道具和多样化游戏任务等具有重要的应用价值和研究意义。
传统的机械动力仿真技术和虚拟现实技术虽然在一定程度上也能虚拟机械的运动，但是由于那些技术不可避免的弊端对机械动力仿真技术应用在其他领域形成了瓶颈。传统的机械工业仿真技术缺乏交互性，设计复杂，表现单调。随着多媒体技术、计算机动画技术、虚拟现实技术、网络技术等技术的渗入，以VRML（Virtual Reality Modeling Language虚拟现实造型语言）或Cult3D为代表的技术给机械仿真领域带来了交互性，但是由于传统的虚拟现实技术固有的特性，如运动行为的硬编码、交互性差、画面不流畅、系统实现复杂等，使得基于游戏引擎技术虚拟机械动力的技术具有很大的优势和更大的发展前景。
本论文研究的技术充分利用了游戏平台的优势，它不仅具有传统虚拟现实系统所有的优点，而且具有3D游戏般的交互性和逼真的动力学模拟。从开发角度而言，游戏引擎的实时渲染能力、快速的计算能力、组件化、可重用性以及面向对象的编程方式等，都使得应用游戏引擎成为一种非常便捷和有效的仿真技术手段。本文描述了利用游戏引擎模拟简单的机械动力实例的核心技术。
二、机械动力仿真技术研究背景
概念设计是机械设计过程中的最初阶段，主要目的是获得产品的本质形状。[3]机械仿真技术的发展为机械工业概念设计注入了新的活力。计算机运算处理能力的提高为机械系统的仿真提供了更好的基础。
我国机械系统传统的计算机辅助工具多数是AutoCAD， Pro/E， Solid Works， Solid Edge， 3D MAX等2D和3D软件，此类建模软件含有大量的图形文件，容量较大，不利于网上传输和远程控制。同时这种方式建立的三维模型是静态的，动画是设计者事先设计好的一副副二维动画，用户只是被动的接受，而不能按照自己的意愿进行实时交互式仿真。
虚拟现实技术作为一种更为人性化的交互技术，近几年来逐渐渗透到各个应用领域。虚拟现实技术的沉浸特征、交互特征和构想特征，刚好弥补了上述传统方法的不足。因此，运用虚拟现实的方法实现机械设计系统成为必然。传统的机械仿真都是代码编写控制的运动效果，没有实现通过物体间力的作用而让物体产生运动，所以不免比较生硬，不能具有可复用性和柔性。
综上可知，机械工业虚拟仿真技术由于其复杂性、综合性决定了开发的困难，因此势必需要一些工具来辅助开发，游戏引擎由于其本身的特点，成为开发机械工业虚拟系统的有力工具。
三、游戏引擎技术
1.三维游戏引擎
一般而言，三维游戏引擎包括：引擎内核、三维图形引擎、物理引擎、人工智能系统、3D模型和图像库、网络引擎、输入系统。三维游戏引擎中各子系统关系可由（图1）表示。
2.游戏引擎技术的优势
（1）利用游戏引擎可以简化系统制作的复杂度，缩短开发时间，降低制作成本。
（2）游戏引擎中强大的物理引擎为该机械动力仿真系统提供了保障，这也是不同于其他虚拟现实技术的闪光点。
（3）该游戏引擎能快速嵌入到网页中运行，因此，极大的活跃了网页式三维虚拟现实技术，因为传统的三维网页虚拟技术在WEB中运行效果不是很好，运行缓慢，效果单调，交互性差，游戏引擎技术的支持在一定程度上可弥补这些不足。
（4）游戏引擎的最大特点是可以实时渲染，这样使得开发者可以及时浏览和调整系统。Unity3D游戏引擎甚至可以支持在程序运行时改动场景中物体的属性。这样的实时性改变，使得开发者能迅速获得最佳的设置效果值。
（5）基于游戏引擎技术开发的机械动力仿真系统，具有游戏般的交互能力，活跃了机械展示的表达方式。
（6）在游戏引擎平台上的二次编程代码被称为“脚本”，大多数脚本语言都是面向对象的编程特点，具有封装、多态、可复用性等特性。简单易学，使虚拟系统设计者易于开发应用。
四、主要结论
3D游戏引擎技术最大的特点就是它把一个程序中可以重复利用的部分，以精巧的模块组织起来，将其规格化、最佳化，以利于程序重用技术。利用引擎不仅可以开发出“景物真实、动作真实、感觉真实”的三维系统，更重要的是利用它我们可以节省大量的人员和资金，简化系统制作的复杂度，缩短开发时间，降低制作成本，并且游戏引擎普遍具有的FPS（First Person Shooting第一人称射击游戏）特性，这一特点可以巧妙的应用于交互设计中。游戏引擎的实时渲染、动态编译和可视化编辑功能有效解决了传统的虚拟现实技术中存在的渲染耗费时间和硬件成本的问题。
3D游戏引擎最吸引人的是它的强大的PhysX物理引擎和真实的图形渲染引擎。强大的功能会提升研究的成功性。从开发方面考虑，该引擎的脚本语言近似c#或javascript，使得开发轻车熟路，而且脚本是动态编译的，运行速度和汇编接近，不会因为脚本的问题而影响系统的执行效率。从方面考虑，该引擎支持跨平台，而且用该引擎开发的作品可以通过网页直接运行，是3D虚拟现实作品轻松实现网页漫游的良好解决方案。
参考文献
[1] 杨红娟，周以齐，石柏成，陈成军.机械系统虚拟现实建模方法的研究.中国图像图形学会.642～646.
[2] 刘强，刘春全.机械动力仿真软件在抽油机运动学上的应用.装备制造技术，2008年，第12期.49～51.
