快速设计范文

快速设计范文（精选12篇）

快速设计 第1篇

关键词：系统性,快速设计,教学法

“快速建筑设计”出现于上世纪80年, 当时的中国进入急剧城市化时期, 伴随着持续的经济高速增长, 建设量巨大与当时建筑设计人才短缺的矛盾不可避免的显现出来。建筑师必须面对短时期完成庞大的建筑设计任务。导致了“快速建筑设计”的出现与发展近年, 无论是在研究生入学, 建筑设计院招聘还是国家的注册建筑师考试的竞争中, 快速建筑设计将依然作为一项重要甚至是唯一的测试科目。但是现阶段我国全社会的诚信体系尚未健全, 因此还无法效仿欧美一些国家, 采用提交作品集并结合采信专家推荐信等方式来衡量其专业水平;所以, 对于快速设计教学的探索依然具有重要的现实意义。

1 系统性快速设计教学的思路

系统化的建筑快速设计教学是一种整体化的教学模式。指的是打破旧有的以建筑类型为主导来安排教学内容的模式, 建立以建筑设计基本原理的不同知识点为线索, 将基本的建筑设计原理分解为既相对独立又具有序列性的, 循序渐进的小的单元题目进行训练。按照有步骤的, 环环相扣、具有针对性的的训练方式, 从而建立起学生的知识框架体系, 锻炼学生多维度的思考解决建筑设计问题的方式, 以此引导学生的创新思维。

2 系统性快速设计教学框架

按照不同的侧重, 大致分为几个阶段。

2.1 第一阶段, 以认识快速设计的特点为主题

强调建立学生对快速建筑设计的初步认识, 了解设计节奏。因为首次接触到快速建筑设计, 考虑到学习中的循序渐进, 我校选取了学生较为熟悉的在三年级下半学期初经过8周完成的博物馆建筑为题。

通过在学生已有的建筑设计经验上认识了解快速建筑设计的不同之处。第一, 在题目内容上快速设计的建筑规模适中, 一般选取功能较为综合的中型设计题目;第二, 在教学过程中, 快速设计时间较课程设计紧凑, 集中, 要求在较短时间内完成题目;第三, 最终成果, 快题设计要求相对完整, 能反映设计主要内容。比较重视环境构思、建筑的造型艺术、以及使用功能的平面组合合理。这与课程设计注重全面、详细的要求有所不同。

因为首次做快题, 很多学生没有完成设计题目, 还有的学生虽然完整, 但是图纸质量不高, 带着种种疑问, 我们组织了由指导老师、非任课教师以及设计院有实践经验的建筑师三位老师从不同的角度对学生出现的问题进行集中答疑讲解, 学生此时有着新鲜的记忆和强烈的求知欲望, 因此收到到很好效果。

2.2 第二阶段, 分解基本设计原理, 启发学生发散思维

通过首次练兵, 可以将建筑设计的基本原理进行进一步拓展, 采用开放式的题目设置, 对一个设计 (无论何种功能类型) 生成的普遍原理进行分解, 在学生已有的设计水平之上启发学生发散思维, 针对性的进行总结提炼, 逐个击破, 从而提高创新设计能力。

2.2.1 以建筑与环境为教学主题

强调建筑与环境之间的关系, 训练学生场所意识以及把握场地要素的能力。对环境的尺度、环境心理、行为心理等有所认知。做两个训练:第一, 题目不变, 通过改变基地提高难度的方法。进行一次博物馆基地环境设计。第二, 选取和题目相似的或者反差较大的优秀的设计题目进行评析。需要指出的是, 两个题目之间在时间上具有先后次序性, 让学生先自己针对新的地形、地貌、文化等背景进行环境设计, 然后再与分析范例进行比较, 从对比中总结不同的设计思路及形成成果的差异。

2.2.2 以寻求建筑概念为主题

概念生成的过程是一种发散的思维过程, 具有瞬时闪现的特点。同时概念的生成也需要有丰富的对题目背景的研究为储备, 尤其是交叉学科之间的融合, 最容易形成概念。其表达方式可以突破以往较为单一的图纸、模型等的表达方式。在表达手段上, 可以通过各种可能的手段进行表达, 除了图纸、模型, 还可以有, 比如文章、行为艺术、电影、构筑物、电影动画等等。

通过全系的展示和交流, 使大家通过作品来了解不同的概念生成方式。通过建筑概念生成的训练, 可以锻炼现阶段我国教育中最为薄弱的创新能力的培养。考虑到概念生成的多元性特点, 题目由学生自拟, 事实上题目自拟的方式既保证了概念的多元化, 也使得学生对学习中遇到的多种现象进行思考、提炼。

2.2.3 以空间组织为主题

空间功能组织作为建筑设计的核心。长期以来的的做法是将不同功能的空间, 按照其面积进行组合, 似乎满足了基本的功能合理就达到了设计的要求。实际上, 这种做法都是在重复训练着学生的逻辑性, 但是对于空间的感性认识相对滞后。另外, 在设计时, 图纸上的空间与真实的空间往往相去甚远, 这是由于我们对于空间的现场感知经验与图纸感知经验的错位引起的。空间不仅要在逻辑上满足各个功能之间的合理方便, 还要随时关注人体的基本尺度处于三维空间中, 伴随时间变化体验到的建筑空间不同的组织方式对人心理、行为的影响。同时, 还有材料、质感等等使人产生对于空间的不同情感反馈。

因此, 在空间组织的训练环节, 重点是让学生建立三维甚至四维空间的思维模式, 认识到真实空间中的复杂性与矛盾性, 同时, 在头脑中建立图纸与现场空间的关联。

2.2.4 以方案表达为主题

用图纸表达是建筑设计的一个特点。如何将设计理念, 建筑与环境关系、建筑空间组织等一系列深思熟虑之后的观念准确清晰的表达出来, 准确梳理表达建筑设计中理性与感性的比重与侧重, 是需要大量和长期技巧和经验积累的。

绘制过程中, 重点有三点, 第一, 注重图面整体性。一方面避免以往过于注重透视图表达的做法, 要将其作为设计的一部分看待。另一方面, 对于总平、透视、平立剖面以及分析图等进行整体版面构图, 保持内容表达的逻辑性及风格延续性。第二, 注重图面线条组织及色彩处理, 即用感性的线条和色彩的渲染来表达设计的创意与空间情景。方案成果可以使用工具制图, 但是更为强调手绘图纸的快速表达和色彩表现技巧, 从而获得洒脱奔放、自由活泼的图面效果。

设计表达可以通过大量不同风格的版面设计及优秀图纸的临摹来逐渐掌握, 最终探索出适合个人风格的表达方式与技巧。

3 结语

在提倡培养高素质、创新型、复合型人才的今天。快速设计教学的系统性“设计”, 从学生熟悉的认知方式入手, 通过阶段性的清晰步骤, 在头脑中建立和发展由浅入深, 由局部到整体、超越建筑类型的建筑设计原理。为学生构建起一个系统化的快速设计知识和观念的框架。通过大量的积累和过程的循环, 进一步将经验优势转化为创造力潜能。

参考文献

[1]尹青.建筑设计构思与创意 (第1版) [M].天津大学出版社, 2002, 10.

[2]沈福煦.建筑设计手法 (第1版) [M].中国建筑工业出版社, 1999, 1.

快速跑教学设计 第2篇

T：今天我试讲的题目是：快速跑，我所选用的教学对象是初中一年级学生，下面开始上课 准备部分：

T：集合（配合哨声，手势），（好，不错）立正，向右看齐，向前看，全体都有，各排报数，（好，不错），同学们今天都到齐了，（非常好）接下来，我们开始上课，同学们好！今天我们学习一项新的内容——快速跑。

T：在上课之前，老师像大家提出三点要求：

1、在练习过程中相互帮助，相互协作；

2、要积极地开动脑筋，想动作，想方法；

3、同学们一定要注意安全，做到有序练习。同学们能做到吗？非常好！那么接下来我们先做一下热身运动，蛇形跑。接下来，我们做一下我们的徒手操，第一节扩胸运动，第二节振臂运动，第三节体转运动，第四节腹背运动，第五节弓步压腿，第六届膝关节运动，第七节腕踝关节运动。

T：好的，刚才的热身运动同学们不仅做得非常认真，而且动作非常到位，那么接下来我们就开始进行快速跑运动的学习。首先，老师问一下大家，大家觉得影响跑步速度的有什么因素呢？ 嗯，这位同学说得很对，我们脚下步子的频率，步频，嗯，还有步子迈得大对吧，着也就是我们所说的步幅，嗯，对了，还有一点很重要，就是我们摆臂的配合，那么接下来，老师就针对这三个内容进行一下联系。基础部分

1、摆臂练习（原地摆臂）

好，同学们，两脚前后站立，跟着老师一起做，原地摆臂练习，用我们的大臂带动我们的小臂，前后摆臂，放松自然，好，这位女同学做得非常好！下面听一下老师的口令，我们做一下摆臂的练习，准备好了，来，1234，好，1234，接下来注意听老师的口令，12345678（可以边拍手）22345678，好，接下来我们做一下加快的练习，注意听老师口令，123456789，好，很不错，再来一遍，12345678

2、步频练习（原地小跑步）

原地小步跑，配合手臂动作，前脚掌积极地抓地，用我们的大腿带动我们的小腿，好，膝关节放松，好，加快，好，不错，再来一遍，12345678。

3、步幅练习（原地高抬腿）

下面我们在来做一下我们步幅的练习，双手伸出来，用我们的大腿来打我们的手掌内侧，身体正直，提膝向前，好，1234，我们来做加快的，预备，走，123345678,2234567停，注意听老师的口令，我们再来一次，好不好，123345678（拍手协助），好，非常不错！

4、综合练习

好，那我们现在把我们刚才练习的摆臂，步频，步幅练习结合起来，五米的小步跑加二十米的加速跑，跑完从侧面走回来，排到队尾，第一排，准备好了，预备开始，好，加速，不错，第二排，注意频率，摆臂，第三排，第四排，接下来原地高抬腿，老师所跑以后，跑五十米，从两侧放松走回来。

5、游戏部分

迎面接力比赛，第一排女生和第三排男生组成第一组，第二排女生和第四排男生组成第一、二组，迎面站立，跑完后站在队尾，好，不错，注意安全，好的，恭喜第一组获得胜利，第二组也不错，再接再厉。结束部分

快速路景观设计思考 第3篇

关键词：快速路；车速；方言景观

1.设计背景

一：打造沈阳活力与魅力的新名片桃仙国际机场是沈阳对外联系的门户。机场路景观带规划设计就是要提升沈阳的城市形象，展现新沈阳、新活力。

二：建设具有鲜明沈阳特色的北方第一路设计深入挖掘沈阳的特点，截取沈阳生活的片段，用景观的语言表达沈阳的独特气质，打造具有鲜明沈阳特色的北方第一路。

三：促进城际自然景观与都市人文景观的融合机场路景观带设计是城际自然景观与都市人文景观之间自然过渡的空间，必须使这两种景观相互融合。

规划区位于沈阳市三环高速公路与桃李公路之间。全长103公里，两侧宽度分别为70米和100米，总面积为27069公顷。

以彰显沈阳都市的活力和魅力为总体设计概念，考虑到规划区行车速度——两端慢、中间快的特点，结合快速路景观建设的经验，形成“两心、两带”的规划结构，打造四大景观区。“两点”：由机场路出、入口的两座立交桥形成的两个重要的景观节点；“两带”：快速路上两段不同风格的风情景观带。“四大景观区”：桃际致远、都市脉搏、跳动音符和活力纽带四大景观区，向由桃仙机场进入沈阳的人们展示一个热情、富有活力的沈阳；精彩、富有魅力的沈阳、现代、充满希望的沈阳。

设计车速100公里每小时。那么全程只需8-10分钟。考虑到人和机动车还有景观的关系全程只分四个景观单元，及形成四大景观区。

“四大景观区”：桃际致远、都市脉搏、跳动音符和活力纽带四大景观区，向由桃仙机场进入沈阳的人们展示一个热情、富有活力的沈阳；精彩、富有魅力的沈阳、现代、充满希望的沈阳。

桃际致远：以腾飞作为设计核心，展现沈阳不断开放发展，走向世界，走向未来的胸襟和热烈欢迎八方来客的美好情怀。

跳动音符：设计以曲线优美的模纹与高低错落的植物搭配演绎一首健康、灵动的绿色交响曲，以展现沈阳人健康、饱满的精神状态。

活力纽带：以大型模纹花带为核心，放射三条动感十足、富于变化的曲线，象征着沈阳经济、社会、文化全面发展，不断提高。设计密植规则的树阵作为景观背景林，双色树篱沿弯曲的道路布局，掩映着五彩缤纷的花池和绿篱模纹，创造出丰富灿烂的景观效果，体现着沈阳人多姿多彩的生活。

都市脉搏区：考虑设计车速逐步放缓的特征，以平缓的疏林草地中和立交的硬质界面，布局草地与花灌木，形成形体简洁、色彩明快的立交景观，与都市绿地景观风格相协调相互衔接，作为即将进入城市的提示和前奏，突出远处都市建设的美好。以大型模纹花带为核心，放射三条动感十足、富于变化的曲线，象征着沈阳经济、社会、文化全面发展，不断提高。流畅的曲线景观与立交的形态相呼应，突出了沈阳城市无限活力。

2.现状存在的主要问题及应对措施：

局部地段地势较低，很难形成良好的景观效果，规划区内部尚有部分农田与村庄需要进行拆迁，部分地段的景观层次不足，全区段植物品种单一，需补充栽植新的景观树种。以上这些问题有待本次规划设计予以解决。

规划重点对机场路两侧30米范围内的区域进行土方填充，营造近景种植界面。具体保留跳动音符景观区起伏的景观草坡，填充都市脉搏景观区和活力纽带景观区的部分地势低洼段。

我们有一个创新的手法就是在快速路边沟内种植乔木，在视觉上达到灌木高度的效果，减少很多土方量，同时达到与填方一样的效果。要重点在现场踏勘上下功夫，防止一刀切根据不同地段的现状植被及农田在基地情况，划分不同区域通过视觉差及边沟的不同处理手法来减少过度拆迁及植被砍伐问题。

3.思考

3.1道路性质与景观关系

道路性质直接影响景观功能性，同时也影响景观的观赏角度和参与性的营造，不同城市道路的景观就需要不同的设计手法。对于城市的常速路主干道，次干道，和支路而言，道路两侧的景观更多具有参与性。而对于城市快速路来说，道路两侧的景观是观赏性，不具有人们的参与性，更多的是由视觉功能作用引导。车速下的动态景观才是设计的重点。景观具有瞬息性。车在高速行驶的情况下，成组成片的景观营造是重点。景观单元的设计尤为突出。在车速80-100公里每小时的情况下，景观单元要以行车人2分钟左右的距离即2公里左右的距离设置景观单元。形成完整的景观序列。在线性景观中车速，时间，人，等相关因子要充分配合考虑，才能达到功能地位合理，景观尺度相称，环境空间协调。

3.3植物形态与地形在快速路景观设计的关系

灿烂的花卉绿篱形成良好的近景景观层面。色彩丰富，变化有序的背景林相互配合，在近景，中景，远景的关系上尤为突出。形成灵动又富有节奏感的景观效果，模纹周边的孤植或丛植特色景观组团，会营造景观层次，打造出景观重点。规整的林园线在快速路景观带设计中非常重要，与优美前景景观配合。就会形成高低错落，丰富有序的景观。城市快速路两侧往往有地势低洼的边沟，刺网，护坡等，在景观设计时问题往往比较严重。我们可以借助地形的微调整，一般在实现所及的30米空间尺度，及100米的景观尺度下进行设计。在30米范围内重点改造和打造地形地势，在30米至100米范围内形成纵深背景景观序列。这里可以采用树阵的形式，以100米为左右的用地为单元进行设计。对于30米地势低洼的地带，普遍填方作为处理手法，这样不仅耗费人力物力，同时也破坏了现有的植被。我们可以以乔木种植其中，在视觉上形成灌木的效果方法。以实现近景中景远景的景观层次。所以不同形态植被的选择必须配合地形的处理，前期的现场调研与踏勘非常重要，避免一刀切标准段的硬性处理。

3.4方言景观的快速路景观中作用

语言是出声的思维，思维是无声的语言。特定的思维就会形成特定的语言，这就是方言。要表现出特定区域的景观特色就要用方言景观来营造。我国北方城市四季分明，秋景和冬景是独一无二的。地被植物更是有很多野花野草的特色。在景观设计中要多考虑当地的野花野草，其一是景观维护的费用低，其二是这种方言景观具有独特性。在沈阳机场路景观带的建设中，我们就采取了野生地被之物与花卉进行梳理和培育。同时种植四季分明色彩变化强烈的当地乔木（例如火炬树，杨树）。形成春看芽，夏看绿，秋看红黄，冬看白的动态景观效果。尤其配合快速路景观建设中的大体块，大色彩的视觉要求，就会营造出独特的景观效果。

4.结论与展望

本文借助沈阳机场快速路的设计实践，对城市快速路设计中一般会面对的问题进行分析和总结。重点认识到，现场踏勘，弹性设计，地方性设计的重要性。对于快速机动交通景观的设计的基本思路和方法进行总结希望对未来相关领域设计提供借鉴，这是一种过程设计避免短期效益。

参考文献：

[1]韩金玲.浅谈北方道路景观设计[J].黑龙江科技信息工程科技[J].2011（3）

[2]史大联，李宁.城市快速路绿化设计探讨[J].广西城镇建设.2009（1）

建筑结构设计快速入门 第4篇

1 需要掌握的基本设计知识和需要具备的基本条件

1.1 熟悉建筑结构设计所需规范

在进行建筑结构设计时, 必须了解应具备的基本规范:

1) 混凝土结构设计规范;2) 建筑抗震设计规范;3) 建筑地基基础设计规范;4) 建筑结构荷载规范;5) 砌体结构设计规范;6) 高层建筑混凝土结构技术规程;7) 钢结构设计规范;8) 建筑结构可靠度设计统一标准;9) 建筑结构制图标准;10) 建筑结构设计术语和符号标准

1.2 熟读建筑专业设计条件图, 了解各专业设计条件

1) 总平面图。了解该项目在总平面图上的位置, 在进行基础设计时, 可以从勘察报告中确定该项目的地质条件, 正确进行基础设计与计算。

2) 每一层的建筑平面图。了解建筑平面尺寸, 确定结构建模所需网格尺寸和轴线编号, 结合建筑剖面确定结构标准层数。

3) 建筑立面图。了解建筑立面悬挑构件的尺寸和标高。

4) 建筑剖面图。了解建筑物的层高, 结合建筑平面确定结构建模时的标准层数。

5) 建筑总说明。了解建筑选用材料, 确定结构建模时所需的楼面荷载和梁上荷载。

6) 建筑节点详图。了解建筑做法, 确定结构类型和计算条件。

7) 了解给水排水专业设计条件。确定楼面、墙面、基础等部位所需预留、预埋条件及相应的补强措施。

8) 了解暖气空调专业设计条件。确定楼面、墙面、基础等部位设计时所需预留、预埋条件和悬挑荷载有及相应的补强措施。

9) 了解电气专业设计条件。确定电气专业的预留、预埋条件以及楼板、墙板厚度是否满足预留、预埋后的构造要求。

设计应具备的条件

1.3 设计依据及设计要求

1) 自然条件。包括风荷载、雪荷载、工程所在地区的地震基本烈度, 工程地质和水文地质情况, 其中着重对场地地质条件 (如软弱地基、膨胀土、滑坡、溶洞、冻土、抗震的不利地段等) 分别予以说明。当已有的工程地质勘探报告不够详尽或由于建筑的重要性、复杂性, 设计对场地工程地质勘察有特殊内容的要求时, 应明确提出补充勘察的要求。

2) 设计要求。根据建筑结构安全等级、使用功能或生产需要所确定的使用荷载、抗震设防烈度、人防等级等, 阐述对结构设计的特殊要求 (如耐高温、防渗漏、防震抗震、防爆、防蚀等) 。

3) 对施工条件的要求。说明施工条件, 如吊装能力、沉桩或地基处理能力、结构构件预制或现场制作的能力, 采用新的施工技术的可能性等。若尚未确定施工单位, 应提出对施工条件配合的要求。

1.3.2结构设计的主要内容

1) 结构方案、结构选型、结构荷载计算、分析数据、绘制施工图。

2) 地基处理及基础形式。根据上部结构形式、受力特点、地质条件、周围环境, 确定地基基础形式, 以及地基是否需要特殊处理。

3) 伸缩缝、沉降缝和抗震缝的设置。

4) 为满足特殊使用要求的结构处理。

5) 新技术、新结构、新材料的采用。

6) 主要结构材料的选用。

7) 特殊构造、构件规格的统一、标准图集的采用等其他内容。

2 结构设计主要步骤

结构设计的主要步骤有:结构方案的确定、结构荷载的选定、结构分析计算、绘制施工图样。

2.1 结构方案的确定

依据其他专业条件图、建筑使用功能、所处环境条件、地质勘察报告、相关设计规范等, 确定工程的结构设计方案。

2.2 结构计算

结构方案确定以后, 才能搭建结构模型进行结构分析计算。本文以PKPM系列结构软件为例, 简要介绍建筑工程的结构建模、计算、数据分析等操作过程。当采用计算机进行结构计算时, 应在计算书中注明所采用的计算机软件的名称及代号, 计算机软件必须经过审定 (或鉴定) 才能在工程设计中推广应用, 电算结果应经分析认可。

1) 进行荷载统计。以民用建筑为例, 在一般民用建筑物的结构设计中, 经常进行统计的荷载有:

(1) 每一标准层的楼面恒载和活载 (kN/m2) 。恒载:楼板自重、楼面/屋面做法自重、吊顶自重、楼板上固定隔断墙自重、特殊工艺所需设备的自重;活载:根据《建筑结构荷载规范》确定楼面/屋面活荷载、风荷载、雪荷载。

(2) 每一层的梁上荷载 (kN/m) 。恒载:轻质填充墙的线荷载、墙体抹灰自重、墙体保温做法的自重、外墙装修做法的自重等;活载:根据《建筑结构荷载规范》确定工业与民用建筑楼面活荷载、屋面活荷载;起重机荷载:根据起重量、起重机型号确定起重机的竖向荷载和水平荷载;风荷载、雪荷载:根据《建筑结构荷载规范》确定建筑物的风荷载和雪荷载。

(3) 每一标准层框架柱上荷载 (kN) 。当建筑需要采用轻钢网架屋顶、轻钢雨篷等构造, 应统计节点荷载。在进行结构计算时, 应把节点荷载输入。节点荷载输入时, 是按恒荷载输入还是按活荷载输入, 由设计人员按照具体情况确定。

2) 上机计算。当建模完成, 统计完所需计算的荷载以后, 就可以采用PKPM系列结构软件进行计算。

(1) 建筑模型与荷载输入。

(2) 平面荷载显示校核。

(3) 画结构平面图。

(4) 根据工程类型选择SATWE或STS等模块的软件进行计算分析。根据分析结果图形和文本显示文件对设计结果进行分析判断。

2.3 绘制结构施工图样

当结构计算分析完成后, 对混凝土结构可使用PK软件绘制梁、板、柱施工图, 用JLQ软件绘制剪力墙施工图, 按JCCAD软件绘制基础施工图, 用LTCAD软件绘制楼梯施工图;对钢结构可用STS软件绘制钢结构施工图。施工图样内容包括:

1) 结构设计总说明。包括工程概述、设计依据、主要设计条件、结构选用材料、结构构造、结构计算采用软件、建筑结构构件的制作、运输、安装、防腐防火等要求的介绍。

2) 结构计算书。专业软件的计算总信息、构件平面、荷载平面、配筋及应力平面、结构的变形、变位、挠度图等。

3) 图样目录。

4) 基础平面图。包括基础配筋平面图、基础大样详图、暖气沟详图、电梯坑详图、轻质隔墙基础详图等。

5) 结构配筋平面图。包括柱配筋详图、梁配筋详图、楼板配筋详图、剪力墙配筋详图、楼梯配筋详图等。

6) 钢筋混凝土构件详图。包括按立面画法绘制的梁柱构件详图、雨篷配筋详图、挑檐配筋详图、次梁节点处附加横向钢筋详图等。

7) 其他图样。

3 结构设计相关软件介绍

目前, 结构设计已实现人机交互设计模式, 而这缺一不可。但是用专业软件进行计算后, 建议与AutoCAD软件结合进行设计的后期绘图更加高效、便利。

3.1 Aut o CAD软件介绍

目前AutoCAD已成为很流行的绘图软件。在建筑设计、机械设计、各学科的课件设计等方面都得到了广泛的应用。计算机辅助绘图的特点如下:

1) 文件格式以.dwg为后缀。

2) 图形可存在硬盘或光盘等其他设备里, 便于管理和保存, 同时便于他人使用。

3) 利用计算机绘图改变了传统的繁琐的绘图方式, 可以通过软件中的多种指令对所画图面进行修改、编辑等操作, 既灵活又方便。

4) 通过软件的打印功能, 可以输出所画的CAD图形, 并且可以做到重复出图, 相对传统的绘图方式节省了大量的人力。

5) 通过网络可以把.dwg为后缀的图形传给其他用户, 这是传统制图所不及的。

3.2 Aut o CAD软件与PKPM系列软件的结合

利用PKPM软件生成的.T图形经过图形转换后变成.dwg图形, 在AutoCAD软件中直接打开文件就可以在原有图形基础上进行编辑。通过这种方式进行绘制建筑结构图, 既方便又快捷。也可以用天正CAD软件中的天正结构CAD软件进行绘图。

通常利用PKPM系列软件也可以进行图样的绘制, 生成.T文件, 直接出图, 也可以把.T文件转换成dwg, 在AutoCAD软件、天正CAD软件进行出图。

总之, 通过对以上三方面知识的深入了解和掌握后, 再通过工程实例的练习, 就能够很快地掌握基本设计技能, 快速入门。

参考文献

快速跑教学设计 第5篇

本教材在体育教学中是一项必学教材，快速跑这一教材对学生来说很难对它产生兴趣，本课以快速起动为切入口，利用游戏来提高学生对本课的吸引力,利用不同的练习培养学生反应能力和腿部的力量。根据学生的年龄特点，对本课的教学内容进行整合，使所选择的教学内容更适合学生的实际，更有利于教学目标的实现。通过本课的教学，让学生能够明白和掌握起跑的基本动作和基本技能,并能在200米考试时运用。

二、学情分析

本课设计对象为八年级学生。他们正处于速度素质发展的敏感期，好模仿、易兴奋、乐于展示自我，但自控能力欠缺是这一年龄段的显著特点，对于速度素质，男女生之间的差异逐渐明显，男生明显优于女生，男生发展速度较快，女生较慢。大部分学生对短距离跑的练习非常感兴趣，对站立式起跑有所了解，但是动作要领不清楚。根据学生的年龄特点，采用游戏方法进行练习，激发学生的学习热情，为学生掌握站立式起跑动作打下基础,同时多用激励性语言，激发学生的学习动机，以进一步促进学生的学习兴趣，努力提高动作质量。

三、教学目标

1、知识目标：提高学生快速奔跑和快速反应的能力；

2、技能目标：发展学生的身体素质，培养速率感；

3、情感目标：培养学生敢于挑战自我的良好品质

四、教学重点难点

教学重点：听到命令能快速起动；

快速语音数据采集设计的研究 第6篇

关键词：TMS320VC5509A；DMA；McBSP

现在，数字语音系统已广泛应用，一个完备的数字语音系统不仅要具有语音信号的采集和回放功能，而且更重要的是要能完成复杂的语音信号分析和处理算法，这样就要求CPU有高的执行效率。在数据采集系统中，采用查询或中断方式采集数据会占用大量CPU的资源，大大的降低CPU的利用率。文中设计的数据采集系统利用TI公司TLV320AIC23芯片把模拟信号转换为数字信号，利用C5509A的存储器直接存储控制DMA与多通道缓冲串行口McBSP结合来设计系统，使得CPU正常工作与DMA数据采集并行进行，提高了语音数据采集速度和CPU的使用效率。

1 McBSP与DMA功能概述

TMS320VC5509A提供了三个多通道缓冲串口McBSP0、McBSP1和McBSP2，它们具有特点:接收，发送时钟既可由外部设备提供，又可由内部时钟发生器提供；帧同步信号和数据时钟信号的极性可编程，内部时钟和帧信号发生器也可由软件编程控制；串口的信号发送和接收部分既可单独运行，又可以在一起配合工作；CPU的中断信号和DMA的同步信号使得McBSP串口可由CPU控制运行，还可脱离CPU通过DMA直接存取内存单独运行；多通道选择部分使得串口具备了多通道信号的通信能力，他的多通道接收和发送能力可达128个信道；数据宽度可在8b、12b、16b、20b、24b、32b中任意选择，并可对数据进行A律和U律压缩和扩展。这个功能可以为语音的传输提供极大的方便。McBSP串口包括一个数据通道和一个控制通道，数据通道完成数据的发送和接收。McBSP通过DX引脚发送数据、DR引脚接收数据。控制通道完成的任务包括内部时钟的产生、帧同步信号的产生、对这些信号的控制以及多通路的选择等。控制通道还负责产生中断信号送往CPU，产生同步事件信号通知DMA控制器。控制信息则是通过控制通道以时钟和帧同步信号的形式传送。

TMS320VC5509A存储器直接存取控制器DMA能在不占用CPU资源的情况下实现片内存储器、片内外设、片外存储器相互之间传送数据，或在片内存储器、片内外设、片外存储器各自内部传送数据。C5509A DMA控制器有6个独立的通道。

DMA控制器有4个标准端口，分别是片内双访问RAM、片内单访问RAM、片内外设和外部存储器接口，还有1个辅助端口，用于主机口和存储器之间数据传输。DMA控制器支持数据传送的源地址和目的地址发生在同一个端口对应的存储空间内部，也支持源地址和目的地址发生在不同端口对应的存储空间之间。

DMA设置时，首先确定数据传输的源起始地址和目标起始地址，之后再设定数据传输的长度。用于设定数据传输起始地址的DMA控制寄存器如下：

DMA_CSSA_L：源起始地址低段

DMA_CSSA_U：源起始地址高段

DMA_CDSA_L：目的起始地址低段

DMA_CDSA_U：目的起始地址高段

DMA在各种存储空间访问时是以字节为单位的，若给定的是字地址，应左移一位以形成字节地址。如一个字地址为024000h，应转换为字节地址：048000h。

表示DMA数据传输的字节地址有24位，分两个16位寄存器放置。源地址低16位放入DMA_CSSA_L，源地址高8位放入DMA_CSSA_U，目的地址的低16位和高8位设置与此类似。

DMA数据的传输可以同步进行，其触发事件的种类和选择由DMA_CCR寄存器的SYNC(bit4-0)位决定。例如：SYNC = 00001b，触发事件为McBSP0接收事件，SYNC = 00010b，触发事件为McBSP0发送事件，SYNC = 01101b，对应Timer0事件。

在DMA_CCR中有一个FS位，它决定同步的方式。当FS = 0时，每一个数据元素的发送都要有一个同步事件来触发；当FS = 1时，并不是每一个数据元素的发送都要有一个同步事件来触发，而是由多个数据元素构成一帧，每一个同步事件触发一帧。

同样，数据传输也可以异步进行(SYNC = 00000b)，即没有同步事件。在异步传输时，DMA会连续不断地将数据传输完成，传输每个数据元素所需时间取决于源地址和目的地址是否在同一端口等因素，一般为2~3个时钟周期。

2 硬件设计

TLV320AIC23是TI公司推出的一款高性能立体声音频编解码器，内置耳机输出放大器，支持mic和line in二选一的输入方式，TLV320AIC23的数字音频接口一般可采用I-IS(一种通用的音频格式)与DSP两种模式，这两种工作方式均可以方便的与C5509的McBSP串口相连接，区别只在于McBSP帧信号的宽度不同。我们采用的是DSP模式，且TLV320AIC23工作于主模式，此时McBSP的接收、发送和帧时钟都由AIC23的时钟提供。

图1是TLV320AIC23与C5509的接口原理框图。TLV32OAIC23的主时钟直接由DSP时钟产生，MODE接数字地表示利用12C控制接口来对TLV32IC23进行传输控制。SCLK和SDIN是TLV320AIC23控制端口的移位时钟和数据输人端，它们分别与TMS320VC5509的IZC模块端口SCL和SDA相连。收发时钟信号CLKXO和CLKRO由AIC23的串行数据传输时钟BCLK提供，并由TLV32OAIC23的帧同步信号LRCIN、LRCOUT启动串口数据传输。C5509的MeBSPO数据发送端DXO和数据接收端DRO分别与AIC23的DIN和DOUT相连，可完成DSP与AIC23之间的数字通信。

3 设计思路

我们采用了DMA方式来实现AIC23与C55O9的McBSP口的数据交换。DMA方式就是无需CPU介入，在内部存储器、外部存储器以及芯片外设之间进行数据的传输和搬移，这样可以减少CPU占用的时间，保证数据收发处理的实时性。MBSP串每发送或接收到一个单元都会自动触发DMA将其搬送到一个内部数据缓冲区，当缓冲区收满或发空后，通过中断方式告诉CPU进行处理。DMA通道一次传输一个数据块，一个数据块由若干帧构成。我们将一个数据单元定义为16bit的一个字，80个字构成一帧，一个数据块包含一个单帧。AIC23的采样率为8KHz，故一帧的收发时间为1Oms。因为要进行连续的收发，当一个缓冲区满了(接收)或空了(发送)时要自动切换到下一个缓冲区，因此要将DMA控制器设为ABU(AutoBufferillg)模式。这种模式下，DMA会在传完一个数据块后，将置参数从配置寄存器拷到工作寄存器，然后继传输下一个数据块。我们可以定义数据缓冲区Buffero和Bufferl，长度均为一个帧长。设置一个DMA接收通道和一个DMA发送通道，并打开C5509A的McBSP串口进行音频数据的输人和输出。将DMA接收通道源地址设为McBSP串口O的数据接收寄存器(DRR10)，目的地址设为Buffer0的首地址。DMA发送通道的源地址设为buffer0的首地址，目的地址设为McBSP串口O的数据发送寄存器(DRRIO)。当Buffero满了(接收)或空了(发送)会给CPU发出中断。在接收中断处理程序里，将收通道的目的地址设为Bufferl的首地址。在发中断处理程序里，将发送通道的源地址设Bufferl的首地址。当Buffre1满了(接收)或空(发送)触发中断后，再将接收通道的目的地址和送通道的源地址设为Buffer0。依此类推，DMA控器在两个缓冲区之间自动进行切换，实现连续的数据传输。我们根据这一设计思想，语音处理系统的DSP程序设计，在硬件平上运行稳定，效果良好。

4 软件设计流程图(见图2)

5 结束语

动漫布绒玩具草图式快速设计 第7篇

CAD技术的快速发展为机械、电子、工程建筑等诸多领域带来了巨大的变化,已形成了较多成熟的CAD系统。在产品设计方面应用较为广泛的3ds Max,AutoCAD,SolidWorks,Rhino等都是面向通用功能,大多并不能快速设计动漫布绒玩具。其主要原因在于,动漫布绒玩具是一种"柔性"产品,其造型外观具有自由、光滑的特点,在设计中对于具体尺寸控制要求相对较弱,对于比例、结构等要求不十分精细,然而对于造型的快速性和创意性要求较高。现有的CAD参数化的设计方法并不能满足其设计的需要;即使像3ds Max、Rhino等具有自由曲面造型能力的CAD软件,由于其使用中的交互性不强,也难于快速地表达布绒玩具的造型设计意图。因而对于布绒玩具造型研究,文献[1]中提出基于逆向工程技术的设计方法,通过雕塑实物模型并进行数据采集和处理获得三维模型,然而这一方法存在局限性:通过常规的数据采集方式获得数据的过程,其成本较高、效率较低,并且交互性和创意性较差。因此本文介绍了一种草图式动漫布绒玩具快速设计方法,可以通过易于获取的二维玩具图片为输入方式,通过绘制玩具的造型轮廓,利用快速三维模型的生成和修改方法得到满足设计意图的玩具造型设计。

2 草图式快速设计方法

2.1 草图式快速建模

在动漫玩具产品的设计初期,设计者主要关心的是产品的大致外观形状及产品的创意设计,而不需要提供精确的几何模型参数,因而提高设计效率的一个方法就是通过用户手绘玩具的二维轮廓表达设计思想。二维轮廓轨迹可由笔试草绘输入设备(如数字笔、鼠标等)进行草绘输入,通过降噪处理获得相对平顺的轨迹线。为了进一步对轮廓轨迹进行有效的交互编辑,这里利用3次B样条曲线拟合轮廓轨迹。根据3次B样条曲线定义

其中节点矢量U={0,0,0,0,u4,u5,…,un,1,1,1,1},Ni,3为3次B样条基函数。利用Douglas-Peucker法提取轮廓轨迹控制点并采用三次B样条插值方法生成二维轮廓草图,如图1(a),通常通过草图勾绘的二维轮廓形状较为粗糙,因而在转换为B样条曲线之后就可以利用控制点调整修改轮廓形状。通过交互式的轮廓控制点的添加、删除、移动等方式,即可将二维轮廓调整到满意的形状,如图1(b)。

一般而言,动漫布绒玩具的造型通常为圆润、光滑的形态,在二维轮廓的基础上通过网格模型的三维膨胀即可实现三维造型设计。本文引入了从二维轮廓曲线到三维网格曲面的曲面膨胀算法[2],主要思想是首先依据二维轮廓线进行平面三角网格划分,连接中心网格顶点形成多边形骨架线;其后将骨架线上的平面网格顶点提升,依据提升后的网格顶点与二维边界顶点按比例进行三角划分并获得三维网格模型。通过这一方法,对于二维轮廓指定不同的膨胀厚度,即可得到具有三维形态的网格模型。不同于文献[2]的三维模型生成,本文通过定义椭圆半径直观地调整三维网格的厚度,即当厚度比例为1时网格模型将接近球形形态生成;而当厚度比例介于0到1即如图1(c)时,模型将较为扁平如图1(d),厚度比例介于1到2如图1(e)时,则较为圆润,如图1(f)。

2.2 草图式快速编辑修改

为了对三维模型进行进一步的变形,除了复制、拷贝、删除等基本操作外,本文引入几种对三维模型进行草图式编辑修改的方法,包括草图式裁剪,草图式合并,草图式类FFD变形和草图式关节变形。

草图式裁剪:利用草绘裁剪线的方式可以快速对三维模型进行所需形状的裁剪处理。如图2所示,草绘裁剪线并采用B样条插值方法生成带有控制点的裁剪样条曲线,可对裁剪线进行形状编辑。在裁剪过程中,可通过裁剪线的开口指定被裁剪的部分。如图2中裁剪线开口朝向A部分,则A部分模型被自动裁剪掉,保留所需的B部分模型。

草图式合并:通过草绘合并线实现两个网格模型的合并。如图3中,对于球体1和球体2,通过球体1和球体2绘制一条草绘线,这条线的两端点分别在两个网格模型上,则提示了需要进行合并的对象。从草绘线起点对应的模型(假设为球体1)上的三角面片进行搜索,找到所有与球体2相交的三角面片并进行网格合并。如果在给定的阈值内没有找到任何与球体2相交的三角面片,则取消本次合并操作。

草图式类FFD变形:根据自由曲面造型(FFD)的算法思想[3],通过二维草图式的交互调整对曲面进行自由形状的修改。如图4所示,根据用户草绘的变形轴计算模型的二维包围盒,并在与变形轴平行方向上的两边等距对称提取若干控制点。利用FFD的算法思想,调整控制点改变包围盒形状转化为对三维网格模型进行造型调整。

草图式关节变形:文献[4]介绍了一种通过骨架驱动蒙皮变形的算法,基于该思想可实现对于草图式的关节变形方法。如图5首先利用草绘输入关节点A和远端点B,通过设定阈值计算出生成的关节轴影响的网格范围。通过交互式的调整远端点B的位置,使关节轴围绕关节点A旋转,并驱动影响范围内的网格模型发生变形。

2.3 草图式快速彩绘设计

草图式的彩绘设计分为线条勾绘与色彩填充两类。线条勾绘是令用户在三维网格模型上绘制形状轮廓线。通过草绘轨迹点在三维模型上的投影生成可编辑形状的样条曲线,再设定一定的线条宽度对曲线进行描边。色彩填充是通过选择形状轮廓内的网格面,利用填充算法将形状轮廓范围内的网格使用相同的色彩进行绘制。如图6对于玩具的面部形象的彩绘,首先通过草图式的形状轮廓线绘制,获得眼睛、鼻子、脸颊的形状轮廓,再利用与轮廓相同的颜色进行填充,最后得到对于玩具面部形象的彩绘设计。

3 草图式动漫布绒玩具快速设计实例

通过草图式快速设计方法,能够利用动漫玩具图片进行快速的三维动漫布绒玩具设计。首先可以将相关的动漫玩具的实物或平面图片作为设计参考导入到三维设计系统中,令其作为草绘设计的背景,如图7(a)。接着利用二维轮廓勾绘的方法,根据玩具的形体特征分部件进行草绘建模:分别参考背景图片绘制头部、躯干、上肢、下肢、附件等的玩具轮廓线,通过轮廓线的三维膨胀方法,可以依次获得对应玩具部件的三维网格模型,并通过草图式的模型修改编辑方法对各部件加以适当造型调整,并进行表面图纹的彩绘设计,如图7(b)。最后将各个部件依据合适的位置调整和融合,从而得到从二维图片草图式快速设计获得的三维动漫布绒玩具模型,如图7(c)。

4 结语

本文讨论了一种草图式快速动漫布绒玩具快速设计的方法,能够在二维图片的基础上,通过草图式勾绘玩具的二维轮廓获得轮廓样条曲线,进而利用曲面膨胀算法快速生成与轮廓曲线相对应的三维玩具网格模型,利用了草图式的曲面编辑修改方法对曲面造型进行变形修改,实现了图纹彩绘设计。通过玩具实例设计验证,表明该方法能够通过便捷的造型手段提高玩具设计的效率。

参考文献

[1]王亮,吕新生,张晔,等.基于逆向工程技术的布绒玩具CAD系统[J].机械,2005,32(11):30-32.

[2]IGARASHI T,et al.A Sketching Interface for 3D FreeformDesign[C]//SIGGRAPH′99,1999:409-416.

[3]SEDERBERGTW,etal.Free-formdeformationofsolidgeometricmodels[J].ACM Computer Graphics,1986,20(4):151-160.

RCS信道快速载波同步设计 第8篇

RCS (Return Channel Satellite) 信道, 即数字电视卫星回传信道[1], 是在卫星广播的基础上形成的增值业务模式。数字电视前向信道仍为卫星广播信道, 而反向信道为多用户多址接入信道, 比较适用于多用户卫星宽带互联网传输, 其相关标准如欧洲DVB-RCS[2]。国内相关标准起步较晚, 相关业务还未充分发展。随着卫星应用范围的扩大和移动互联网的发展, 卫星信道多用户接入的需求也将迅速兴起, 卫星宽带互联网传输是大势所趋。因此, 基于RCS信道的相关应用将成为研究热点。

RCS信道将信道划分为多个时隙, 每个时隙按一定规则分配给特定的用户, 使多用户时分接入信道。这样, 可在卫星数字电视用户端增加双向互动增值业务, 提高卫星数字电视的盈利能力和业务水平。RCS信道的特点是:用户多;时钟同步要求高;多个时隙动态分配;帧长较短。因而, 要求接收机能够基于短帧实现快速同步。

本文定位于某卫星回传系统的设计, 信道特征与RCS信道相似, 并根据系统特点设计了帧结构和同步方案。在本系统的设计中, 在数据帧时隙内添加了两组短惟一字, 采用了基于惟一字的频率同步方法;另外, 还将惟一字和Viterbi-Viterbi算法相结合, 构建了二次相位估计算法。通过这些设计, 使载波同步快速有效, 并且易于实现。通过Matlab仿真分析, 证明了载波同步设计方案的性能, 较好地实现了快速相位同步的效果。

1 频率同步

1.1 面向RCS信道的帧结构时隙设计

本系统基于MF-TDMA接收机设计。一个TDMA帧长为40 ms, 包括16个时隙, 共用一个载波, 故每时隙长2.5 ms。图1是本系统针对RCS信道的特点设计的时隙方案。时隙 (Basic Time Slot, BTS) 结构设计为:帧长度138个符号, 前后各4个符号的保护时间间隔 (分别表示为GTa和GTb) , UW1和UW2为惟一字, 每个惟一字为10个符号, 数据长度为110个符号。符号速率约为18μs, 采用QPSK调制。

1.2 频率同步设计

频率同步利用UW惟一字来估计载波频率, 为简化问题, 令采样速率fe等于符号速率fs, 即fe=fs, 那么载波频率应当按照式 (1) 估计:

记估计器估计得到的频偏为 , 估计结果与实际频偏的差为 。按以下条件仿真:D=120 symbols;Eb/N0=3 d B;Δf=150 Hz;仿真次数=1e5;信道为AWGN信道。仅考虑频偏影响, 无信道编码, 无其他同步。仿真得到Df的概率密度分布如图2所示。可见其近似为正态分布, 期望为0, 方差小于20 Hz, 结果较好。

1.3 频率同步适用条件

考虑以上算法对频偏较为敏感, 因此设置实际频偏Δf分别为150 Hz, 200 Hz和300 Hz, 同样条件下采用AWGN信道进行仿真, 得到误码率曲线, 如图3所示。由图3中可见, 仅考虑载波频偏的情况下, 目前算法在载波频偏小于150 Hz时效果较好;若频偏大于等于200 Hz, 估计器性能下降。

2 相位同步设计

2.1 Viterbi-Viterbi算法原理

相位同步基于Viterbi-Viterbi算法, 记 且初始相位误差为θ0 (φini=θ0) , 则经过载波同步后剩余的相位误差为:

相位估计器为:

式中:Fp (r) 为非线性函数:Fp (r) =r4, r2, r或1。

Fp (r) =r2可给出QPSK调制下 (M=4) 接近最优的性能[4]。可见, 此算法不需反馈环路, 可以实现快速的相位同步, 适用于帧长较短, 时隙有限的多用户接入场景。

2.2 二次相位同步设计

由于Viterbi-Viterbi算法中估计器最后要对相位除以M (QPSK调制下M=4) , 而未做除法前相位处于区间[-π, π], 则除以4后估计的初始相位位于[-π/4, π/4]区间内。但是, 如果实际相位不在这个区间内, 则估计相位与实际相位的相差较大, 造成跳周。

为了得到更准确的估计相位, 在原设计基础上, 采用了二次估计的办法来克服“跳周”影响。

“二次估计”的方法如下:

(1) 首先, 利用UW惟一字来估计相位。这里仅使用时隙左侧的第一组UW字 (共10个符号) , 由于UW字是确定的, 因而可以直接消去调制信息, 而不需要通过将接收信号相位乘以4来消去。这样, 估计器可以简化为:

式中r′j为已经消去调制信息的接收信号。

因为这里 , 所以不会出现相位模糊的问题。但是, 由于惟一字的长度仅为10, 所以相位估计的结果不会很准确。因此, UW字的估计相位仅为“粗估计”, 作为估计相位的参考。

(2) “粗估计”之后, 利用整个时隙的信号再进行一次相位估计 (可称为“细估计”) 。估计器如下:

这里Fp (r) =r2, 且M=4。

这样估计的相位 。由于估计器的窗口足够长 (选取130个符号) , 估计结果较为准确。

(3) 最后为解决相位模糊的问题, 以 为参考, 按照以下方法修正 k:

图4为采用不同算法进行相位估计的残余相位概率密度曲线。图4 (a) 为原Viterbi-Viterbi算法设计得到的结果, 图4 (b) 为利用UW字二次估计后的结果。两次仿真为相同条件:假设无接收频偏, 仅考虑初始相位的影响, 忽略其他, 无信道编码。仿真点数为1e4, 初始相位为0.2π, AWGN信道, Eb /N0=3 d B。此图表明:相对于原设计, 利用UW字做二次估计的残余相位超过π/4 (约为0.785) 的概率几乎为0, 因此用粗估计的结果来帮助修正最后的相位, 这种方法有很高的可靠性。

3 载波同步整体性能

根据以上频率同步和相位同步的设计, 对载波同步进行了完整的分析, 以证明设计的有效性。图5为QPSK调制下, 载波同步的系统仿真框图。为简化过程, 系统仅考虑频率同步和相位同步, ΔF为发射机与接收机的载波频差, Δφ为接收机初始相位。

图6为以上结构的载波同步仿真误码率曲线。仿真条件为:仿真时隙数为1e4, 载波频差为150 Hz, 初始相位为0.2π, AWGN信道。共进行了三种情况的仿真:理想估计, 利用10个UW字的载波同步粗估计和载波同步二次估计共三条曲线。可见, 采用新设计的二次相位估计的性能要好于粗估计, 与理想估计距离仅有0.1 d B的距离。

4 结语

本文设计定位于多用户、多时隙、短帧长的RCS信道应用场景, 根据需求设计了数据帧时隙结构, 并在时隙中添加了周期重复和固定长度的惟一字。在频率同步和相位同步的过程中, 充分利用设计的惟一字特性, 简化算法, 提高性能, 便于同步捕获。该设计结构简单, 易于实现, 且同步速度较快, 性能较好, 在卫星终端的开发过程中得到了充分的验证。

摘要：RCS信道具有用户多、时钟同步要求高和帧长较短等特点, 因而要求快速的同步搜索。为了实现RCS信道快速载波同步, 在帧结构中专门设计了惟一字, 将基于惟一字的载波同步算法和基于Viterbi-Viterbi算法的二次相位估计相结合, 设计了易于实现的载波同步方案。经Matlab仿真, 证明了方案的性能。所用设计可简单快速实现相位同步, 并在某卫星终端应用中取得了明显的效果。

关键词：RCS,惟一字,载波同步,相位估计

参考文献

[1]杨明, 施玉海, 高鹏.新一代卫星直播系统信号传输技术体制[J].广播电视信息, 2008 (10) :18-21.

[2]ETSI.ETSI TR 101 790-2009, digital video broadcasting (DVB) , interactive channel for satellite distribution systems, guidelines for the use of EN 301 790[S].[S.l.]:ETSI, 2009.

[3]ETSI EN 301 790-2003.Digital Video Broadcasting (DVB) ;Interactive channel for Satellite Distribution Systems[S].

[4]HARRIS R A, YARWOOD M.A simulation study of the Viterbi and Viterbi carrier phase estimation method[C]//IEE Colloquium on Modems and Codecs for Satellite Communications.London:IET, IEE, 1989:111-113.

[5]陈锴, 李署坚, 孙宇明.DVB-S接收机中时钟与载波同步的FPGA实现[J].遥测遥控, 2007, 28 (6) :54-58.

[6]韩智勇, 黄焱.DVB-RCS前向信号检测与分析[J].通信技术, 2008, 41 (7) :80-82

[7]曾学文, 倪宏, 王劲林, 等.一种平滑升级数字地面电视广播系统为双向化的方法:中国, 201010608196.4[P].2011-07-13.

[8]陈博渊, 黄焱.DVB-RCS通信网的接入技术研究[J].通信技术, 2009, 42 (11) :147-151.

[9]GAPPMAIR Wilfried.Extended analysis of Viterbi-Viterbi synchronizers[J].European Transactions on Communications, 2005 (16) :151-155.

快速公交系统设计与应用研究 第9篇

1.1 快速公交系统的绿色设计

绿色设计也称生态设计、环境设计等, 影响绿色设计最深的是美国设计理论家维克多·巴巴纳克, 在其著作《为真实的世界设计》中提到:“设计应该认真对待有限的地球资源的使用问题, 并以保护地球的环境服务。”绿色设计是设计师良心和职业道德的体现, 保护地球有限的资源, 是每个设计师应尽的责任和义务。快速公交系统与人类社会的关系属于局部与整体的关系。快速公交系统本身属于社会的一部分, 重视其与周围环境之间的关系, 也是对绿色设计的诠释。因此, “水晶宫”快速公交系统的设计充分考虑到了其与周围环境的和谐相处, 将人、机与环境融为一体, 给人一种安定、稳重、秩序井然的感觉。设计中运用了太阳能电池板, 太阳能属于清洁能源, 可满足绿色设计中的“3R”原则, 从而促进社会走可持续发展的道路。

1.2 快速公交系统的无障碍设计

所谓“无障碍设计”, 强调的是在科学技术高度发展的社会充分考虑具有不同程度生理伤残缺陷者和正常生活能力衰退者 (残疾人、老年人) 的适应需求, 配备能满足这些需求的服务功能和装置, 营造充满关怀的空间, 切实保护人类的安全, 打造方便、舒适的现代生活环境。简而言之, 无障碍设计即清除障碍, 为使用者提供最大可能的方便。维克多·巴巴纳克在其著作《为真实的世界设计》中提到, 设计应为大众服务, 而不是为少数人服务, 特别不只是为贵族服务;设计不仅要为健康人服务, 更要为残疾人服务。因此, 在设计BRT快速公交系统的过程中, 充分考虑了为老年人和残疾人服务。

图1为为残疾人设置的专用闸机、为盲人铺设的盲道。关于残疾人过马路的问题, 特别是坐轮椅的残疾人, 除了配有人行天桥外, 还专门为残疾人添加了扶手电梯, 设计更加人性化、情感化, “以人为本”的思想贯穿其中。

1.3 快速公交系统的人性化设计

人性化设计的核心理念为“以人为本”, 是在设计中尊重和满足人的生理需求和精神追求, 反映了设计中的人文关怀和对人性的尊重。从本质上看, 人性化设计更多地反映了一种设计观念, 而不是一种风格。

自动贩卖机的引入充分考虑了人性化的需求, 将“为人设计”的本质体现地淋漓尽致。图2中的广告栏设计符合现代主义提倡的“功能至上”理念, 即“功能第一、形式第二”, 拉伸座椅的设计不仅节约了空间, 而且木头材质给人以亲近自然的感受。

考虑到乘客候车时比较无聊, 将多媒体应用到了快速公交系统中, 这也是对地铁站的参照和借鉴。从早期的生存设计, 到为了满足衣食住行等物质需求, 到最后对精神层面、美的追求和享受。快速公交系统更加重视效率、方便。基于基本功能, 加入了更具人性化、情感化的设计, 比如引入了兑换零钱的设计和自动贩卖机等。同时, 也更加关注方便残疾人的设计, 最终全方位、多层次、宽领域地把握了快速公交系统设计。

2 结束语

产品设计是功能设计, 也是体验设计。本车站设计具有纵向空间感, 且更加专注于无障碍设计。此外, 对绿色设计更加推崇, 使用太阳能电池板供电系统, 坚持走可持续发展的道路, 唱响“建设资源节约型、环境友好型社会”的口号。自动贩卖机、多媒体电视、可拉伸座椅和消防灭火设备的引入是人性化的回归, 满足了人的基本需求, 符合马斯洛需求层次理论中的生理需求和安全需求。

摘要：从快速公交系统的绿色设计、无障碍设计和人性化设计三方面展开了探讨。基于传统车站的不足, 此设计从进站到出站, 整个架构具有纵向空间感, 可给人秩序井然、有条不紊的感觉, 且更加专注于无障碍设计, 从而达到关爱、注重老年人、残疾人的目的。

关键词：快速公交系统,绿色设计,无障碍设计,人性化设计

参考文献

[1]王受之.世界现代设计史[M].北京:中国青年出版社, 2002.

[2]何人可.工业设计史[M].北京:北京理工大学出版社, 2013.

快速设计 第10篇

产品设计是一个复杂的过程和系统,涉及许多不同的专业领域,随着产品更新换代速度的加快,产品的生命周期越来越短。因此,为了保证产品设计与开发的成功,需要建立一套科学、完整的设计与开发流程。计算机辅助设计技术的发展为产品的快速设计提供了可能,因此研究一种高效的设计方法具有积极的现实意义。

设计模板具有可重用性、柔性和可存储性,已逐渐应用于产品设计领域,并受到国内外学者的关注。Michaundefined提出了以功能单元的形式组成工程模板,通过建模和标准化设计有效地重用以往的设计知识。虎嵩林[2]等人提出了模板的层次化模型和多视图结构,将模板以视图的形式嵌入到目标系统的设计环节中,用户通过模板端对模板进行管理,并配置模板中的对象及其相互之间的关系。蒋祖华[3]等人在产品模板的基础上,按照客户需求通过参数变异实现产品的客户化设计。这些研究从不同层面对模板在产品设计中的应用做了尝试,但具体的实现方法还有待进一步的研究。

1 小型农业作业机快速设计方法概述

产品快速设计的主要目的是缩短产品的设计开发周期,提高产品开发质量,增强企业对市场的响应能力。实现产品快速设计的关键技术是模块化设计、信息集成和人工智能等多项技术的集成。其中,模块化是实现产品快速设计的基础,模块化设计将相似功能结构单元进行聚类,通过标准化的接口设计,利用基于规则推理将各种不同模块进行快速组合,以形成个性化产品。

1.1 小型农业作业机设计现状

小型农业作业机是当前实现高效设施农业生产机械化的最重要的生产设备之一,市场需求十分巨大。产品的主要特点是功能繁多、作业功能专业性强,但由于单品种批量小,导致难以实施大批量生产。设计人员需要对产品不断地更新,以满足不同客户日益增多的功能需求。目前,在小型农业作业机设计研究方面,已基本形成了可重构模块化设计为核心的微小型农业机械设计方法和理论体系[4],已基本具备产品快速设计的理论基础,通过设计平台的建设可实现产品的快速设计。

1.2 模板化产品设计

产品设计中涉及多种知识的运用,包括产品特征参数、零部件之间的约束规则和推理机制等,产品设计者在处理大量的知识时,往往会顾此失彼,很难对各种知识进行周详的考虑,将这些知识进行集成,以统一的模式进行存储,是解决知识有效运用的一个途径。设计模板作为信息载体,集成了各种产品信息,可有效地缩短产品设计开发周期,达到产品快速设计的目的。

小型农业作业机产品虽然品种多,但其工作原理具有共性,不同作业功能产品的动力和传动部分原理十分相似。从具有相似的功能单元中提取出其共同特征,组成产品设计模板,通过模块化设计,在模板框架内通过选取不同的参数值对模块进行匹配,设计出新产品。

2 设计模板结构

2.1 模板的分类

由于模板中集成了产品设计过程中的主要信息,避免了从头开始而导致不必要的重复性工作,使设计者从一个较高的层面进行产品的创新,从而提高了设计效率。模板信息包括设计过程信息、产品特征信息和客户需求信息等,这些以标准化格式存储的设计信息有助于在协作环境中实现信息共享。

设计模板包括产品功能模板和产品物理模板。功能模板表征对应于功能域中的所有功能需求,包括功能需求库、功能需求的拓扑结构和功能分类等;物理模板表征对应于物理域中的具体设计参数和产品的测试数据等,以多视图结构来表达。

模板库中的模板以模板类的形式保存,模板通常是一个模板类集[5],包括经验知识类(该领域的专家知识、新技术和操作经验等)、实体模型类(系统的功能模型、信息模型、结构模型和逻辑模型等)、文档类(顾客需求分析、总体设计方案、概念设计、详细设计文档、测试报告和用户操作手册等)、数据类(数据文件、数据库)以及界面类 (窗口、菜单、对话框和按钮)。

2.2 模板的多视图结构

模板是对相似事物特征的一种表示形式,对其赋予一定的属性和方法后成为具体的对象。不同的视角模板呈现不同的表现形式,图1所示为设计模板的多视图结构。

2.2.1 用例视图

从用户的角度所看到的系统功能图为用例视图,它描述了用户对产品的功能需求,创建需求对象模型。在用例视图中,系统以界面的形式获取顾客需求信息,针对不同的基本需求调用不同模板类型。在获取了客户需求的基础上,通过信息关联在原理视图中得到与需求相匹配的功能与原理描述,将客户需求映射到功能需求。

2.2.2 逻辑视图

逻辑视图用来描述系统如何实现产品的这些功能需求。通过分析模型完成系统的概念设计,在模板定义域范围内设置产品功能结构单元的各个参数,进一步完成系统的详细设计。因此,逻辑视图是系统设计的主要任务,它描述了系统内部的设计和协作状况。

在面向对象设计方法中,逻辑视图包括类图、包、类与类之间的关系等,类是具有相似结构、行为和关系的一组对象的描述符。逻辑视图中包含有分析模型和设计模型。分析模型是在需求分析的基础上,在概念层次上确定系统的组成要素、构成和结构,为创建设计模型提供依据,它由多个分析包、概念类和用例分析组成;设计模型包括系统平台设计、结构设计、详细设计、界面设计和数据库设计等,其主要工作是细化模型中的类、类属性、类操作和类关联等基本要素。

2.2.3 物理视图

逻辑结构中定义的概念和功能在物理体系结构中如何实现由实现视图来描述,主要是相应的设计程序实现各组件之间的匹配及依赖关系校核,它是定义了标准化接口的物理实现单元。

3 快速设计方法

3.1 产品模型的建立

产品信息表达和处理贯穿整个产品生命周期,模型是体现产品完整信息的载体,因此实现产品快速设计的首要任务是建立产品信息模型。

在产品建模过程中,产品族中具有相同功能原理的部件作为标准化部件建立通用模型。通用模型包含有产品族中该部件的所有变型结构,以模板的形式存储在模板库中。在产品配置设计时,这些具有相同功能的部件以模板化模型来代替,而不需要对这些功能结构进行重复建模。模板表示的是一个通用功能结构单元,按关键的功能原理为主参数,通过不同的子功能组合得到全部产品族结构。

3.2 推理方法

以模板表达产品族的设计方法,在模板定义域范围内通过参数设置和模块匹配实现产品的配置。在匹配过程中,需要满足各种约束规则,约束包括装配约束、尺寸约束、位置约束和材料约束等,约束规则通常的表示方式为IF…THEN…结构。由于机械产品结构的复杂性和知识的不确定性,规则推理机制可以是多种推理方式的复合体,推理规则也有多条规则组合推理来实现。

3.3 快速配置设计

在基于产品族的配置设计中,模块往往作为组成产品族结构的基本单元,配置过程实际上是模块之间的匹配与实例化过程[6]。从需求模板中获取客户的需求信息,在配置模板的框架下通过规则库中的匹配规则进行相应的结构匹配,从中配置出符合客户需求的模块进行组合。对于未匹配成功的模块进行部分参数的变型后重新配置,最后约束检验得到最终的设计结果。配置流程如图2所示。

4 应用实例

小型农业作业机通过模块的合理划分[7],根据不同的作业功能已形成多个产品族。在市场调研和功能分析的基础上,创建了客户需求模型,形成了对作业机产品的准确完整的定义。在这些研究的基础上,提取产品族中的共性信息,建立产品模板,实现了在设计模板基础上的快速配置设计。

旋耕机作为设施农业中比较典型的作业机械,应用非常广泛。上述设计方法已成功应用于旋耕机的快速设计中。图3所示为进行规范化的客户需求获取及主要功能模块的配置过程。

5 结论

1) 基于设计模板的快速设计方法综合了以往的设计经验和设计方法,通过信息集成为设计过程提供了快捷和便利。

2) 通过实例验证,对提高设计效率和提高客户满意度是切实可行的。

3) 通过在小型农业作业机产品上的成功应用,可推广到其他机械产品的快速设计中。

摘要：利用设计模板是提高设计效率的有效方法。为此,研究了设计模板的多视图结构特点,以及不同视图之间的相互关系,从而将设计模板应用于产品设计。以产品模型作为信息载体,通过规则推理对约束规则进行匹配,在设计模板的基础上提出了小型农业作业机产品的快速配置流程,通过设计平台实现了产品的快速设计。

关键词：设计模板,快速设计,小型农业作业机,配置设计

参考文献

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[6]孟祥慧,蒋祖华.基于配置约束处理的产品配置设计方法[J].西安交通大学学报,2006,40(11):1315-1319.

电动汽车快速充电站的设计措施 第11篇

摘要：当前电动汽车市场正逐步受到人们的关注，由于其具有节省、环保等方面的优点，在未来具有非常大的发展空间，但是在电动汽车使用的过程中，面临的首要问题是车辆的续航能力不足。为了保证车辆的正常使用，就需要设计出可以快速充电的充电站。

关键词：电动汽车；快速充电站；充电站设计

中图分类号：U469 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）26-0013-02

在全世界的可用能源都在不断损耗的背景下，具有绿色环保功能的电动汽车有了很大的发展空间。但是电动汽车要想大量的推广使用，首先要解决的问题就是电动汽车的充电问题。一般情况下，使用普通的充电器进行充电，往往需要花费非常长的时间，无法满足日常生活的需要。为了可以使得电动汽车被顺利地推广使用，就需要研制出可以快速充电的电动汽车充电站。

1 电动汽车充电站的发展概况

在美国和欧洲等国家，电动汽车已经得到广泛的使用，在全球范围中电动汽车的销量正在逐步提升。各种各样的电动汽车快速充电站也相继出现在人们的视野当中。而在国内电动汽车行业有了很大的发展，国家电网单位也正在把电动汽车充电站作为重要的战略要点进行布置，以此来实现充电站代替石油站的目的，使电能成为主要的能源使用巨头。在一些停车场、商业中心等场所已经投资建设短路充电桩和充电站，虽然目前来说我国电动汽车的使用率不高，电动汽车快速充电站的布局也在逐步的摸索当中。但是电动汽车是我国新能源结构和未来战略发展的主要方向，为了使未来电动汽车使用量得到爆发式的提高，首先要对电动汽车快速充电站进行布局。

2 电动汽车对快速充电站的设计要求

2.1 快速充电站要具有通用性

由于不同的电动汽车蓄电池的电压等级和蓄电池等级是不同的，所以在公共场所使用的快速充电站需要使用各个电压等级和蓄电池系统。要保证充电站充电的广泛性，要可以根据不同类型的蓄电池使用不同的充电控制方法。所以在电动汽车商业化前期，首先要制定对充电装置、充电接口、接口协议和充电规范制定相对应的管理措施。

2.2 要具备较快的充电速度

传统的铅酸类蓄电池和发展前景比较好的镍氢和锂离子动力蓄电池对比，具有投入资金低、电池容量高、施工技术成熟、无记忆效应、跟随负荷输出特性好等方面的优点。但是铅酸类蓄电池也存在着续航能力不高的缺点。为了延长电动汽车的行驶路程，就需要建设出可以快速充电的充电站来对此问题进行解决，进而使得电动汽车可以顺利地推行使用。

2.3 对电能有比较高的转化率

电动汽车的运行能源费用和电动汽车的能耗指标是有着非常密切的联系的，如何有效地提高电动汽车的经济价值、建设电动汽车的能源消耗，是未来电动汽车产业顺利发展的一个重要方面。在建设充电站的过程中，要对建设成本和电能的转化率进行充分的考虑。要尽可能地选择建设成本低廉、电能转化率比较高的充电设施。

2.4 充电站要可以进行智能化充电

电动汽车蓄电池的应用水平和电池性能对电动汽车的普及和发展造成了非常大的影响，推行充电站的智能化充电主要是为了实现可以对电池的放电状态进行实时的监控，防止出现过放电的情况，尽可能地在无损电池的情况下对电池进行充电，提高电池的使用年限。在充电站的建设过程中，充电智能化技术主要可以从以下三个方面体现出来，具体为：（1）要可以对电池的电量进行智能化管理，对电量进行指导和计算；（2）对充电机、充电技术和充电站进行优化；（3）可以自动对蓄电池进行维护并可以自动诊断出电池的故障。

2.5 充电站要具有集成化的特点

在充电站的建设过程中，电动汽车的能力管理系统要可以和充电系统组成一个整体，要对电流检测、集成传输晶体管、反向放电保护等功能进行集成。要尽可能地实现高度集成化的充电站建设，节省出电动汽车内部零件，节省系统成本，对充电效果进行优化，提高电池的使用

年限。

3 充电站的设计措施

3.1 充电站配电系统的设计

充电站的配电系统主要分为测控系统和保护系统两个方面。主要是用来实现充电站配电系统监控保护功能和监控功能的实现，利用充电站后台系统和通信管理机达到对数据进行交换的目的。

配电系统主要是由监控屏、微机保护测控一体化装置、公用测控装置、通信管理装置等装置组成。其中微机保护功能装置要具有对进线变开关的遥控功能、测量进线变的功能和进线变的保护功能。公用测控装置是用来对充电站配电系统进行测控的，主要是用来收集出线开关的负荷电流和信号、0.5kV母线的电压，同时还具备遥控联络开关和低压进线开关的作用。一般情况下，会在0.5kV侧配置分段安装自投装置，从而对配电系统的自动化进行提升，达到无人值守的目的。

3.2 充电站控制功能的设计措施

（1）要确保控制的唯一性，同一个操作人员在同一时间只可以对一个对象进行控制。（2）可以对机械设备采取控制的保护措施，可以通过云台对相关设备进行控制，控制系统要具备时间定制功能。（3）为了可以从多个方面、多个视角对摄像机的焦距进行调整，所有的摄像机都可以被操作人员控制，如果云台自身具有预置功能，操作人员可以对云台进行操作和预制，要将景深和光圈进行调整。（4）要对职能设备和消防主机进行复归。（5）需要安装门禁系统，这样可以方便具有相关权限的人员将门锁打开和站内刷卡开门。

3.3 充电站计费系统的设计

充电站的计费系统主要是由计费部分和计量部分组成，其中计费系统主要是由服务器和计费工作站构成，计量系统主要是由直流电表、关口电表、充电计量管理机和交流电表构成。在充电站上直流电表、管口电表、交流电表的电量信息是由采集终端进行收集。充电站的充电信息和充电站的总电量的数据是通过以太网和计费工作站进行数据信息的交换，后台在对接收到的数据进行处理后，会把对应的计费信息和电量信息保存到数据库服务器上。为了保证上级系统可以及时地获得充电站的电量信息，要使用用电信息收集系统和每次充电完成用电信息的收集系统进行数据的互通。

3.4 充电站系统交流电桩的设计

交流电桩主要是用来对电动汽车提供充电的交流电源。系统占地面积一般不大，也相对比较简单、容易安装，可以在居民居住区的小区停车厂、电动汽车充电站、公共的停车场、室外或室内场所、大型商场的停车场等场所进行安装，操作使用都非常的方便，是非常关键的电动汽车充电设备。一般情况下交流充电桩要具备下面六个方面的功能，具体为：（1）交流电桩要具有漏电、过流、短路、欠压、过压等方面的保护功效；（2）交流电桩要具有提供6kW/15kW，AC220V交流电的能力；（3）交流电桩上要安装操作按键和急停开关等重要的操作接口；（4）为了清晰地显示出点桩的运行状态，交流电桩上要安装触摸屏和指示灯；（5）为了对交流充电量进行统计，要在交流电桩上安装多功能交流电度表；（6）交流电桩要具有数据小票的打印功能，可以设置几种不同类型的费用支付方法，并安装打印机。

3.5 充电站直流电机的设计

直流充电机主要有控制单元、功率单元、通信接口、电气接口四个方面的内容，通过利用整流设施为电动汽车进行充电。一般情况下，直流充电机的电压变化和输出电流都比较大，可以为各种类型的电动汽车的蓄电池进行充电。一般情况下，直流电机分为三个种类：（1）可输出最大电流为30A，输出电压为DC155～355V的小型电机，单台电机的最大功率为10kW；（2）可输出最大电流为220A，输出电压为DC350～550V的中型电机，单台电机的最大功率为150kW；（3）可输出最大电流为420A，输出电压为DC350～550V的大型电机，单台电机的最大功率为250kW。在进行设计的过程中，可以根据实际需要进行选取，也可以将多个直流充电机进行并联使用，来对输出功率进行

提升。

4 结语

电动汽车作为一种绿色、无污染的新型动力设备，在未来有非常大的发展空间，但是由于其具有续航能力差等方面的缺点，电动汽车要想在市场上被顺利地推广开来，其中一个关键的因素就是快速充电站的布置。本文通过对快速充电站的设计措施进行简单的分析，希望可以为快速充电站的设计起到一定的参考作用。

参考文献

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[3]尹元，张春欣.新港电动汽车充电站建设方案浅析

[J].电力与电工，2011，30（3）：132-133.

[4]孙峰，张幼明，黄旭.智能变电站与电动汽车充电站一体化设计关键技术研究[J].东北电力技术，2012，20（8）：89-91.

快速设计 第12篇

纸盒是世界上应用最广泛的销售包装, 其结构需要根据不同商品的特点和要求, 采用适当的尺寸、适当的材料、美观的造型来安全地保护商品, 方便使用和促使销售[1]。特别是折叠纸盒的结构类型变化多, 部件种类多, 部件关联性强, 且为空间活动关系。在设计纸盒包装时, 如果继续沿用以往的设计方式, 缺乏三维可视化和参数技术的支撑, 难度大, 设计周期长, 也给设计者带来繁重的工作量。

Solid Works软件是一种强大、全面、易于使用的产品3D设计解决方案, 可以十分方便地完成零件、部件和总成的结构、造型和装潢设计后, 对模型赋予材质, 进行参数计算、仿真分析及效果渲染, 接近真实产品的效果;如果结果不符合设计要求则可重新进行结构、造型和装潢设计, 直到满意为止, 确保一次性制造成功。与同类软件相比, 利用Solid Works进行产品设计, 设计者可快速设计出更好、更有吸引力、更有创新力的产品[2]。因此, 本文提出基于Solid Works的纸盒包装快速设计方法, 旨在避免以往的设计缺陷。以CTS-04PC超声卡包装盒设计为例, 其设计流程如图1所示。

1 建模及装配

包装盒必须能保护好CTS-04PC超声卡, 特别是防静电保护;方便储运, 还得盛放随卡配附件, 如:探头线、同步线、配套光盘、说明书、螺钉等。此外作为销售容器, 还必须体现企业的营销战略, 包含企业名称、标志、商标、品牌特色以及产品性能等商品说明信息。综合各方面要求, 包装盒结构可由盒体、底托、垫座、内衬垫和外衬垫这五部分组成。

盒体为上掀开式结构, 是用一张牛皮箱纸板裁切、折痕压线后经弯折、折叠、插锁成型, 闭合后盖舌与盒唇再相互插别封合而制成的。可采用Solid Works的钣金设计插件模块来建模, 快速将构想付诸现实, 建模过程如图2所示。首先, 在草图界面中将盒底的内尺寸绘制出来, 再设置好参数, 创建“基体法兰”即生成包装盒底板;接着, 根据需要可利用已生成零件的边线创建“边线法兰”, 同时允许设计者事后再通过修改法兰的草绘轮廓, 来变更法兰的轮廓, 即可生成包装盒的各种直角弯曲侧壁。对于盒盖、盖舌和盒唇等可活动部分, 则根据其相连侧壁边线生成薄片, 使用“草绘折弯”特征来为薄皮加入折弯线, 这样就实现盒盖、盖舌和盒唇等可活动部分的折弯角度可调。若盒体模型存在干涉错误, 则需检查并调整相关参数或轮廓, 直到生成所需盒体实体为止。底托、垫座、内衬垫和外衬垫的设计方法同上, 其中所有参数可根据实际需要进行设置, 且只要改变参数, 软件即会重新建模。

最后进行包装盒各零件模型的总体装配, 在装配环境下加载盒体、底托、垫座、内衬垫和外衬垫等零件并放置在合适的位置, 通过适当的装配条件 (如重合、距离、距离约束等) 完成装配任务, 这样就可显示包装盒的总体造型效果, 见图3。利用Solid Works软件还可消除干涉, 若装配体之间存在碰撞、干涉和间隙等缺陷, 则需调整相关参数, 以确保零部件正常工作。

2 参数计算

利用Solid Works软件进行参数计算, 进入上工具栏区的评估选项卡, 可对包装盒各项数据进行查询和计算。选中所要查看的零部件或实体, 运行“质量属性”命令, 就会弹出一个如图4所示的窗口, 上面报告了所有信息;不选中零部件或实体, 系统将报告整个装配体的质量特征[3]。同理, 可运行“截面属性”命令, 计算平行面中的多个面和草图的剖面属性。此外, 也可运行“测量”命令, 对想要知道的距离进行测量等。

3 渲染及动画

随着科学技术的发展, 人们对产品设计要求的提高, 产品设计过程中的视觉效果及外观造型越来越重要。然而, 在以往, 当一个新产品设计成型后, 它的造型、尺寸及装潢是否能得到用户喜欢, 在产品生产出来之前是不得而知的[4]。现在则不同, 设计者只需使用Solid Works里提供的Photo View 360插件模块就可以快速创建模型照片级逼真的图像和动画, 全方位展示产品的结构及装潢设计。

设计者在对包装盒进行设计时, 可通过对其组成零部件进行材质赋予, 而对于需要进行装潢设计的部位则可采用材料贴图法, 把装潢的信息图片添加到产品外观 (见图5) , 从而制作出具真实质感视觉效果的图片, 见图6。还可以制作走查、飞越和装配体等动画或是录制视频, 真实呈现和清楚传达设计者的设计意图。由此可见, 利用Solid Works软件进行产品设计, 不仅可快捷、清晰、直观地展现设计作品在设计者及客户面前, 而且与过去制作实体模型及样件的做法相比, 减少了大量的时间和费用, 达到了有效节约资源, 缩短产品面世时间的目的。

4 虚拟测试及优化

完成包装盒的建模后, 需要进行虚拟测试验证其设计性能, 以消除创新风险, 减少物理样机的数量, 从而节约资金并缩短产品完成时间。通过Solid Works软件, 建立三维钣金模型, 进行线性静态仿真, 得出在环境和承载时出现的最大应力应变值和最大位移值及部位, 如果计算的结果不符合预期, 那么设计者就需再次设计和再次分析, 修正模型, 直到可接受的设计值为止, 进而帮助设计者筛选出最合理的纸盒包装设计方案[5]。

先设置好参数, 利用Solid Works软件的CAE插件Simulation软件包对模型进行线性静态仿真, 依据分析结果对模型进行调整。正常情况下, 纸盒在储存、运输时常采取堆码的方式, 堆码时底部包装盒承受上部货物压力。根据受力情况, 对包装盒进行静压力分析, 结果如图7所示。包装盒在上压力作用下, 最容易破损的地方是盒体后侧壁四个边角, 其次是后侧壁与上盖过渡的地方。而且通过改进包装盒的壁厚, 会发现包装盒壁厚越大, 其力学性能越好。但是也不能一味为了追求力学性能而把纸厚设计得太厚, 这不仅浪费材料, 而且还会减少包装盒的容积。针对这种情况, Solid Works软件提供了模型优化功能, 可供有需要的设计者使用。

5 二维工程图的生成

目前, 三维软件正在普及, 但在大部分企业里, 二维工程图仍是技术交流及指导生产的重要手段, 因此, 完成三维模型后, 还须将其转化为二维工程图[6]。Solid Works提供了生成完整的、车间认可的详细工程图的工具。能自动生成所需的工程图视图、视图更新、标注尺寸、材料明细表、注解等。比较简便有效的方法是采用“从零件/装配体制作工程图”, 直接在视图调色板上将所需的视图拖放到工程图图纸中, 并可根据图纸的大小缩放视图的比例, 生成二维工程图。二维工程图与三维模型可进行实时双向更新, 当修改图纸时, 产品的其他设计即会相应自动修正, 例如三维模型、各个视图、装配体都会自动更新, 省去了用户对产品一一更改的烦恼, 还能使产品设计工程中出错的机会减少, 确保产品设计的精确, 从而最终确保了产品设计过程中各种数据的统一[7]。利用这些功能, 用户可更加快速、准确地完成各种复杂模型的二维图纸绘制和修改。本设计利用Solid Works软件设计生成的简易工程图如图8所示。

6 结论

本文以包装盒设计为例, 介绍了Solid Works在纸类包装容器快速设计中的应用。按照设计流程, 从产品包装要求品到零件建模、总体装配、参数计算、高级渲染、虚拟测试以及二维工程图生成等功能做了详细的介绍和分析。实际应用的结果表明:Solid Works软件在纸类包装容器产品快速设计中具有较强的优越性。

(1) 使用Solid Works软件进行纸盒包装设计, 可将3D模型用作设计过程的基础, 快速地将构想付诸现实, 并可与他人共享CAD数据, 快速、轻松地合作完成产品设计。从而大大降低新产品的设计开发成本, 以及缩短投放市场的周期。

(2) 利用Solid Works软件强大的装配功能可十分方便地将纸盒包装设计中多个组成零部件进行装配, 并能演示装配步骤。软件还提供了消除干涉功能, 可检查零部件之间是否存在干涉、碰撞和间隙等缺陷, 并可自动检查公差对零件和装配体的影响, 确保零部件在装配时统一配合到位, 从而加快产品设计速度并减少制造错误。

(3) 在纸盒包装设计过程中, 可通过对各组成零部件进行材质赋予、装潢设计并渲染, 制作出照片级逼真的图像和动画, 使产品设计更快捷、更清晰、更直观地呈现在设计人员及客户面前, 从而能快速反应客户需求, 提高订单获取能力。

(4) Solid Works的仿真工具能很方便地进行纸盒包装的虚拟测试并验证设计性能, 消除创新风险, 使产品的质量更可控, 还可以一次形成多种设计概念, 方便从中挑选出最好的, 从而节约资金并缩短产品的完成时间。

(5) 采用钣金设计模块来进行纸盒包装设计, 能快速创建可直接用于生产的二维工程图, 清楚地传达设计的制造方法和装配方法, 这一设计技术对纸、塑料、玻漓及金属包装容器的包装快速设计有着很大的借鉴作用。

摘要：利用SolidWorks进行纸盒包装设计, 设计者可快速设计出优秀的产品。以超声卡包装盒设计为例, 应用SolidWorks软件可进行钣金建模与装配、各项数据查询与计算、外观效果渲染与动画、虚拟测试与筛选和二维工程图生成与制作等工作。使设计者对SolidWorks在纸盒包装设计的应用有一个明确的了解, 对其他材料的包装容器设计也有着很大的借鉴作用, 可极大提高设计速度。

关键词：SolidWorks,快速设计,钣金建模,虚拟测试

参考文献

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