模塊化設(shè)計(jì)技術(shù)精選(五篇)

序言：作為思想的載體和知識的探索者，寫作是一種獨(dú)特的藝術(shù)，我們?yōu)槟鷾?zhǔn)備了不同風(fēng)格的5篇模塊化設(shè)計(jì)技術(shù)，期待它們能激發(fā)您的靈感。

篇1

摘要：

隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)水平的日益提高，我國制造業(yè)發(fā)展水平也日益凸出，其中，飛機(jī)制造水平已經(jīng)取得了長足的發(fā)展。飛機(jī)裝配型架作為飛機(jī)制造水平的關(guān)鍵指標(biāo)，在整個飛機(jī)研制過程中起著相當(dāng)重要的作用，其設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)決定了工裝制造的周期與費(fèi)用，進(jìn)而影響著飛機(jī)研制的成本和周期，同時也對產(chǎn)品裝配的準(zhǔn)確度與協(xié)調(diào)性起著決定性作用，最終影響飛機(jī)制造的整體質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：

飛機(jī)裝配；型架設(shè)計(jì)；模塊化設(shè)計(jì)

飛機(jī)裝配主要是通過將產(chǎn)品零件結(jié)合相關(guān)的設(shè)計(jì)要求和技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行組裝，最終形成裝配件和整機(jī)的過程，其產(chǎn)品尺寸、零件數(shù)量及形狀復(fù)雜程度等影響著飛機(jī)的制造工作量，所以對機(jī)裝配技術(shù)的提高越來越得到飛機(jī)制造商的廣泛關(guān)注。由機(jī)零件制造和裝配精度都有很高的要求，制造和裝配過程中的難度很大，裝配型架作為飛機(jī)裝配必要的工藝裝備，在保證飛機(jī)質(zhì)量穩(wěn)定性和可靠性等方面需要進(jìn)行嚴(yán)格的要求，飛機(jī)制造質(zhì)量與裝配型架的設(shè)計(jì)和制造過程息息相關(guān)，而且是把握產(chǎn)品質(zhì)量的唯一尺度，直接影響著產(chǎn)品制造和裝配的精度，所以本文對飛機(jī)裝配型架模塊化設(shè)計(jì)相關(guān)技術(shù)的研究分析具有重要的現(xiàn)實(shí)意義[1][2]。

1傳統(tǒng)型架的設(shè)計(jì)方法

對于傳統(tǒng)型架的設(shè)計(jì)方法，通常可以分為設(shè)計(jì)前期準(zhǔn)備工作、方案設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)和最終設(shè)計(jì)等四個階段。工裝設(shè)計(jì)人員還應(yīng)結(jié)合以往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和具體要求對工裝的強(qiáng)度和剛度進(jìn)行校核，在保證工裝功能的同時還要盡可能的節(jié)約材料，確保產(chǎn)品裝配的協(xié)調(diào)性。對于前期準(zhǔn)備工作，主要包括熟悉產(chǎn)品圖紙等設(shè)計(jì)資料，了解工藝方案和裝配方案，考慮是否采用標(biāo)準(zhǔn)工裝和模線樣板作為協(xié)調(diào)依據(jù)，以保證產(chǎn)品的制造精度和互換協(xié)調(diào)性。在裝配型架結(jié)構(gòu)方面通常采用剛性結(jié)構(gòu)，每套型架只用于一個裝配對象，所以飛機(jī)制造過程中裝配型架的數(shù)量很多。型架上安裝有多個定位器，以保證產(chǎn)品裝配的精度和結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。通常而言，飛機(jī)的研制周期需要占飛機(jī)研制周期的一半以上，因而，裝配型架對縮短整個產(chǎn)品的研制周期具有重要意義[3]。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)完成后，都希望飛機(jī)生產(chǎn)用工裝能夠快速投入使用，而對于型架的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，又需要標(biāo)準(zhǔn)樣件和模線樣板協(xié)調(diào)。傳統(tǒng)的型架設(shè)計(jì)通常在產(chǎn)品設(shè)計(jì)完成后才進(jìn)行，采用串行的設(shè)計(jì)制造方法，大大延長了整個工裝的研制周期。

2現(xiàn)代裝配型架設(shè)計(jì)的新技術(shù)

隨著科技的快速發(fā)展，市場競爭的日益激烈，各國在航空制造領(lǐng)域都取得了快速的發(fā)展，傳統(tǒng)的型架設(shè)計(jì)方法在成本、質(zhì)量、周期、環(huán)保、服務(wù)等方面已經(jīng)無法滿足市場發(fā)展的要求，設(shè)計(jì)師通過不斷研究新的設(shè)計(jì)方法和工具來提高工裝技術(shù)水平，減少制造周期和成本，其中，并行設(shè)計(jì)方法使得產(chǎn)品設(shè)計(jì)的工藝性得到了很大提高，也大大縮短了工裝設(shè)計(jì)周期，智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)和有限元分析使零件和組合件的設(shè)計(jì)達(dá)到了很高的精度，優(yōu)化了裝配型架的結(jié)構(gòu)。

2.1飛機(jī)結(jié)構(gòu)和工裝的并行設(shè)計(jì)方法

工裝和產(chǎn)品并行設(shè)計(jì)的一個基本思路是改變傳統(tǒng)的工裝結(jié)構(gòu)，將其劃分為獨(dú)立于產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)或只需要基本數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)和依賴于最終產(chǎn)品數(shù)據(jù)的專用結(jié)構(gòu)兩部分[4]。裝配型架的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)部分主要有立柱、底座、輔助支撐等，標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)尺寸相對較大，需用專用大型加工設(shè)備，制造周期長。專用部分主要有卡板、接頭定位件等，專用件一般尺寸較小，設(shè)計(jì)、制造周期短，不需要專門的大型專用設(shè)備。因此，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的初期就可以進(jìn)行工裝標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)件的設(shè)計(jì)與制造，當(dāng)產(chǎn)品最終版本發(fā)放后，只需設(shè)計(jì)制造專用結(jié)構(gòu)就可以進(jìn)行型架裝配了。

2.2裝配型架的柔性設(shè)計(jì)方法

柔性裝配工裝是基于產(chǎn)品數(shù)字量尺寸協(xié)調(diào)體系的、可重組的模塊化、自動化裝配工裝系統(tǒng)。提高工藝裝備“柔性”的方式有三種，一是拼裝型架方式，用標(biāo)準(zhǔn)化、系列化的型架元件來拼裝型架，實(shí)現(xiàn)工裝快速設(shè)計(jì)與制造；二是可卸定位件方式，即型架骨架基本不變，而分布于骨架上的定位器做成可拆卸的，當(dāng)產(chǎn)品對象發(fā)生變化時，只需要更換定位器；三是通過數(shù)字化技術(shù)、模塊化結(jié)構(gòu)和自動控制技術(shù)，使工裝具有快速重構(gòu)調(diào)整的能力，一臺工裝可以用于多個產(chǎn)品的裝配[5]。柔性工裝的快速重構(gòu)功能使飛機(jī)工裝的設(shè)計(jì)制造等準(zhǔn)備周期大大縮短，同時其“一架多用”的功能大幅減少工裝數(shù)量及占地面積，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益。

2.3裝配型架的內(nèi)定位裝配設(shè)計(jì)方法

所謂內(nèi)定位裝配設(shè)計(jì)方法，指的是在剛性較好的骨架零件上預(yù)先制出坐標(biāo)定位孔，裝配時在裝配型架中以骨架零件上的坐標(biāo)定位孔按相應(yīng)定位器進(jìn)行定位的一種方法。裝配型架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以大量采用孔定位件。在剛性好的結(jié)構(gòu)件上，直接利用結(jié)構(gòu)孔定位或者事先在結(jié)構(gòu)件上留取工藝孔。此外，型架的整體結(jié)構(gòu)可以采用多支點(diǎn)可調(diào)支撐形式，以便將地基的不均勻變形對裝配型架精度的影響限制在局部范圍內(nèi)。這是一種“以動制動”的制約方式，型架結(jié)構(gòu)也變得輕巧，焊接框架的截面尺寸普遍減小。另外，采用多支點(diǎn)可調(diào)支撐給吊裝、搬運(yùn)帶來很大的方便。

2.4裝配型架的數(shù)字化設(shè)計(jì)方法

裝配型架的數(shù)字化包括數(shù)字化設(shè)計(jì)、數(shù)字化制造和數(shù)字化檢測。型架的數(shù)字化設(shè)計(jì)是指在三維環(huán)境下，進(jìn)行型架結(jié)構(gòu)的零組件設(shè)計(jì)和數(shù)字化預(yù)裝配。數(shù)字化制造是應(yīng)用數(shù)字化設(shè)計(jì)的工裝模型，采用數(shù)字化加工設(shè)備，對工裝的關(guān)鍵特征型面、互換協(xié)調(diào)交點(diǎn)等進(jìn)行加工和裝配。數(shù)字化檢測則是采用數(shù)字化測量設(shè)備對型架進(jìn)行檢驗(yàn)測量[6]。裝配工裝采用數(shù)字化設(shè)計(jì)，是依據(jù)產(chǎn)品外形數(shù)模和結(jié)構(gòu)模型，利用設(shè)計(jì)軟件在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行工裝三維模型的數(shù)字化定義，應(yīng)用有限元軟件進(jìn)行工裝剛度強(qiáng)度校核，應(yīng)用仿真軟件對產(chǎn)品裝配過程進(jìn)行模擬，從而避免工裝結(jié)構(gòu)剛性不足或剛性過剩，消除工裝結(jié)構(gòu)與產(chǎn)品的干涉以及裝配不協(xié)調(diào)問題。

2.5裝配型架的模塊化設(shè)計(jì)方法

型架的模塊化設(shè)計(jì)是基于工裝設(shè)計(jì)的各種數(shù)據(jù)庫的建立和完善，包括標(biāo)準(zhǔn)件庫，工藝數(shù)據(jù)庫，工裝典型結(jié)構(gòu)庫，參數(shù)化模型等。模塊化設(shè)計(jì)對提高工裝設(shè)計(jì)效率是一條簡單而有效的途徑。此外，針對所使用的設(shè)計(jì)軟件開發(fā)輔助設(shè)計(jì)工具，將設(shè)計(jì)師從繁瑣的操作和重復(fù)勞動中解放出來，對提高設(shè)計(jì)效率也是非常有效的。在數(shù)據(jù)庫的開發(fā)過程中，應(yīng)充分考慮目前工裝設(shè)計(jì)的主流平臺，使不同的系統(tǒng)能夠互相無縫連接。

參考文獻(xiàn):

[1]李慶利.飛機(jī)裝配型架快速設(shè)計(jì)技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn)[D].南京:南京航空航天大學(xué),2012.

[2]劉平,魏瑩,邱燕平.現(xiàn)代飛機(jī)裝配型架設(shè)計(jì)新技術(shù)[J].洪都科技,2007(3):17-21.

[3]鄒仁珍.飛機(jī)裝配型架設(shè)計(jì)約束求解技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn)[D].南京:南京航空航天大學(xué),2009.

[4]叢培源.數(shù)字化測量技術(shù)在型架裝配中的應(yīng)用研究[D].杭州:浙江大學(xué),2015.

[5]張?jiān)迫A.飛機(jī)壁板裝配柔性工裝設(shè)計(jì)與優(yōu)化技術(shù)研究[D].沈陽:沈陽航空航天大學(xué),2014.

篇2

關(guān)鍵詞：模塊化設(shè)計(jì) 無損檢測 模塊化設(shè)計(jì)在無損檢測中的應(yīng)用

引 言

隨著生產(chǎn)技術(shù)的迅速發(fā)展和日趨激烈的市場競爭，以及用戶個性化的設(shè)計(jì)需求，會對制造企業(yè)的批量生產(chǎn)造成巨大沖擊，制造企業(yè)生產(chǎn)方式會由傳統(tǒng)的少品種大批量轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗥贩N小批量生產(chǎn)。這就會給機(jī)械設(shè)計(jì)人員及企業(yè)造成許多的困擾。如何既能為顧客提供個性化產(chǎn)品，又能保證生產(chǎn)周期，保質(zhì)保量地完成客戶的需求，提高企業(yè)服務(wù)水平和客戶滿意度，已成為制造企業(yè)及設(shè)計(jì)人員追求的目標(biāo)。模塊化設(shè)計(jì)是解決這一矛盾的有效方法。模塊化設(shè)計(jì)可以在保證產(chǎn)品通用性的同時，提供多樣化配置，既能滿足用戶個性化需求，又不降低企業(yè)效益。從而使個性設(shè)計(jì)和批量生產(chǎn)這對矛盾得以解決。與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式相比，模塊化設(shè)計(jì)可降低設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)，提高產(chǎn)品可靠性，縮短產(chǎn)品研發(fā)周期。模塊化產(chǎn)品設(shè)計(jì)可以以少變應(yīng)多變，以盡可能少的投入生產(chǎn)盡可能多的產(chǎn)品，以最為經(jīng)濟(jì)的方法滿足各種要求。因此，模塊化設(shè)計(jì)在各個領(lǐng)域已廣泛應(yīng)用。

1.模塊化設(shè)計(jì)的概念及其意義

1.1.模塊化設(shè)計(jì)的概念

模塊化是以可完成獨(dú)立功能的模塊為基礎(chǔ)。具有通用化、系列化、組合化的特點(diǎn)，是可以解決復(fù)雜系統(tǒng)多樣化與功能多變要求的一種標(biāo)準(zhǔn)化形式。

模塊化設(shè)計(jì)（Modular Design，MD）是指模塊化設(shè)計(jì)是指在對一定范圍內(nèi)的不同功能或相同功能不同性能、不同規(guī)格的產(chǎn)品進(jìn)行功能分析的基礎(chǔ)上，劃分并設(shè)計(jì)出一系列功能模塊，通過模塊的選擇和組合可以構(gòu)成不同的產(chǎn)品，以滿足市場的不同需求的設(shè)計(jì)方法。

1.2.模塊化設(shè)計(jì)的意義

采用模塊化設(shè)計(jì)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1.2.1.有助于提高產(chǎn)品研發(fā)質(zhì)量

1.2.2.提高工作效率和節(jié)省生產(chǎn)周期

1.2.3.節(jié)約生產(chǎn)成本

1.2.4.有助于改進(jìn)企業(yè)管理。

1.2.模塊化設(shè)計(jì)的意義

基于上述模塊化設(shè)計(jì)的優(yōu)越性，模塊化設(shè)計(jì)這一新的設(shè)計(jì)概念和設(shè)計(jì)方法迅速在各個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，它的競爭優(yōu)勢主要體現(xiàn)在兩個方面：一方面解決品種、規(guī)格的多樣化與生產(chǎn)的專業(yè)化的矛盾；另一方面也為先進(jìn)的制造技術(shù)、提高設(shè)備的利用率創(chuàng)造必要的條件，實(shí)現(xiàn)以不同批量提供顧客滿意度的產(chǎn)品，進(jìn)而使企業(yè)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品多樣化和效益統(tǒng)一。

2.模塊化設(shè)計(jì)在無損檢測技術(shù)中的應(yīng)用

2.1.無損檢測及其作用

無損檢測技術(shù)即非破壞性檢測，就是在不破壞待測物質(zhì)原來的狀態(tài)、化學(xué)性質(zhì)等前提下，為獲取與待測物的品質(zhì)有關(guān)的內(nèi)容、性質(zhì)或成分等物理、化學(xué)情報(bào)所采用的檢查方法。無損檢測技術(shù)在現(xiàn)代許多領(lǐng)域中，不僅起到保證產(chǎn)品質(zhì)量與安全監(jiān)督作用，還在節(jié)約能源和原材料資源、降低生產(chǎn)成本、提高成品率和勞動生產(chǎn)率方面起到積極的促進(jìn)作用。作為一種新興的檢測技術(shù)，其具有以下特征：無需大量試劑；不需前處理工作，試樣制作簡單；能進(jìn)行在線檢測；不損傷樣品，無污染等等。所以無損檢測是現(xiàn)代工業(yè)許多領(lǐng)域中保證產(chǎn)品質(zhì)量與性能、穩(wěn)定生產(chǎn)工藝的重要手段。

模塊化設(shè)計(jì)原則

模塊化設(shè)計(jì)的原則：

2.1.1.力求以少量的模塊組成盡可能多的產(chǎn)品，并在滿足要求的基礎(chǔ)上使產(chǎn)品精度高、性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉，模塊間的聯(lián)系盡可能簡單；

2.1.2.模塊的系列化，其目的在于用有限的產(chǎn)品品種和規(guī)格來最大限度又經(jīng)濟(jì)合理地滿足用戶的要求。

模塊化設(shè)計(jì)有兩種情況，一種是在對各種不同類型、不同規(guī)格產(chǎn)品進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，從中提煉出較強(qiáng)的共性。據(jù)此設(shè)計(jì)模塊，其目的不僅是為滿足某種產(chǎn)品要求，更是為了在更廣的范圍內(nèi)通用，稱為模塊創(chuàng)建；另一種是為完成某種復(fù)雜產(chǎn)品功能。選用設(shè)計(jì)合適的模塊確立它們的組合方式，稱為模塊組合。產(chǎn)品進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)時，根據(jù)用戶需要，將模塊合理組合，通過不同的組合方式，就可以設(shè)計(jì)出千變?nèi)f化的產(chǎn)品。

2.2.模塊化設(shè)計(jì)在無損檢測技術(shù)中的應(yīng)用

基于模塊化設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)，模塊化設(shè)計(jì)現(xiàn)在已廣泛地應(yīng)用于各個領(lǐng)域。以下就是機(jī)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)在超聲波檢測中的應(yīng)用的實(shí)例。超聲波檢測是無損檢測技術(shù)應(yīng)用最廣泛的手段之一。超聲波檢測適用于適合于金屬、非金屬、復(fù)合材料等多種材料的無損檢測。針對不同的被檢測物需要有不同的機(jī)械輔助機(jī)構(gòu)，這將給設(shè)計(jì)、生產(chǎn)以及周期上的帶來種種不便，模塊化設(shè)計(jì)可以有效地解決這一問題。

引用模塊化設(shè)計(jì)后，被測零件可以千變?nèi)f化，而機(jī)構(gòu)的模塊化設(shè)計(jì)可以保持不變或者是稍有改變，這樣可以大大節(jié)省設(shè)計(jì)時間和生產(chǎn)周期，從而節(jié)約成本。

3.結(jié)論

設(shè)計(jì)師運(yùn)用模塊化設(shè)計(jì)思想開發(fā)檢測系統(tǒng)的輔助機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，通過嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的全面思考，充分利用已建立和考驗(yàn)過的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，最大程度地降低了各方面的研制風(fēng)險(xiǎn)，節(jié)省了開發(fā)費(fèi)用、縮短了研制周期，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性。隨著客戶對產(chǎn)品個性化需求的增加，產(chǎn)品定制化趨勢越來越明顯，模塊化設(shè)計(jì)可以使產(chǎn)品在保證高通用性的同時，提供多樣化配置，這是解決制造企業(yè)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、定制化及柔性化之間矛盾的可行方案。模塊化產(chǎn)品的可分解性、模塊的兼容性、互換性和再利用性等，是綠色產(chǎn)品的特性，是制造業(yè)發(fā)展的趨勢。產(chǎn)品的模塊化設(shè)計(jì)具有廣闊的發(fā)展前景和極大的市場競爭力，勢必會對未來市場的產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來極大影響。

參考資料：

[1] 林宋 《機(jī)械模塊化設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)》， 機(jī)械工業(yè)出版社， 2011-06

[2] 張俊哲《 無損檢測技術(shù)及其應(yīng)用》，科技出版社，第一版. 1993

篇3

溫差發(fā)電片；外形設(shè)計(jì)；空調(diào)熱風(fēng)；家居低碳

當(dāng)今世界，能源與氣候問題日益突出，在全球氣候變暖的大背景下，低能耗、低排放、低污染的“低碳經(jīng)濟(jì)”時代即將到來。低碳的循環(huán)的能源亟待發(fā)展，對于家居生活的低碳能源倡導(dǎo)，我們還沒有投入足夠的關(guān)注。低碳家居作為一個新興理念在未來發(fā)展中將逐漸顯現(xiàn)出其價(jià)值。本文關(guān)注這一理念，并對家居低碳概念付諸實(shí)際行動。溫差作為我們?nèi)粘Ｉ钪袠O其常見的物理現(xiàn)象，有著其不為大多數(shù)人所洞察的潛在能量，目前對于這塊能量的利用還處于初步的階段，我們采用半導(dǎo)體溫度發(fā)電模塊來對熱源能量進(jìn)行轉(zhuǎn)化[1]，其具有無噪音、低污染、轉(zhuǎn)化率相對較高等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛地用于對家電廢熱的回收及利用，所產(chǎn)生的電能可作為家庭輔助電力供應(yīng)系統(tǒng)來使用。

本器件的重要組件為半導(dǎo)體溫差發(fā)電片，其以塞貝爾效應(yīng)[2]為基本原理制成。半導(dǎo)體溫差發(fā)電是一種將溫差能（熱能）轉(zhuǎn)化成電能的固體狀態(tài)能量轉(zhuǎn)化方式。事實(shí)上，溫差發(fā)電片在溫差較小的范圍內(nèi)并不能體現(xiàn)實(shí)際的利用價(jià)值。本文選擇空調(diào)外機(jī)出風(fēng)作為熱源，很大程度上考慮到空調(diào)其出風(fēng)口的溫度相較于環(huán)境存在較為可觀的溫差。

在空調(diào)外機(jī)的出風(fēng)口處架一與出風(fēng)口大小相匹配的圓弧形罩面（其尺寸隨空調(diào)設(shè)計(jì)規(guī)格的不同而調(diào)整），照面內(nèi)部規(guī)則鑲嵌若干溫差發(fā)電片如圖1（a），系統(tǒng)整體功能的實(shí)現(xiàn)是通過熱風(fēng)使得罩面兩側(cè)形成一定溫度差，內(nèi)部的溫差發(fā)電片通過線路排布，整合成效率較高的轉(zhuǎn)化裝置，所產(chǎn)生的電能經(jīng)由配置控制電路或儲存在蓄電池或直接加載到用電器上。罩面由五個支架固定在空調(diào)外機(jī)上，罩面與出風(fēng)口之間留有空隙，使熱空氣向側(cè)面流通，防止外機(jī)散熱受阻，引起壓縮機(jī)無法工作。發(fā)電片在罩面內(nèi)部的排布參照太陽能電池方陣，其主件是由溫差發(fā)電片單體串并聯(lián)獲得[3]，其撲拓結(jié)構(gòu)如圖1（b）。

考慮陣列中所有模塊兩端的溫差構(gòu)成矩陣 T

假設(shè)熱電偶的賽貝克系數(shù)[4]，模塊的內(nèi)阻和導(dǎo)熱性都與溫度無關(guān)。我們可以將陣列模塊等效為一個電壓源，其開路電壓和電阻分別為和，不考慮輸出電流的限制，所以可計(jì)算得：當(dāng)時，輸出功率取到最大：

這里是單一熱電偶的塞貝克系數(shù)； 是與組件相關(guān)的導(dǎo)熱性系數(shù)； t是組件兩端的溫差。從上式看出，該裝置的輸出功率主要受三個因素影響：發(fā)電片的規(guī)格及性能參數(shù)；模塊的陣列拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；兩端溫差。

溫差發(fā)電罩面包括鋁制外殼層、溫差發(fā)電片、線路排布通道、內(nèi)殼層、整體電流輸出線路管，溫差發(fā)電片利用軟性導(dǎo)熱硅膠絕緣墊固定在散熱鋁槽所做外殼。軟性硅膠導(dǎo)熱材料有良好的導(dǎo)熱能力、高強(qiáng)的絕緣效果、厚度可選擇、柔軟而富有彈性等特點(diǎn)，引導(dǎo)熱量由內(nèi)而外，分散熱量使空間內(nèi)達(dá)到均溫。在散熱設(shè)計(jì)中的應(yīng)用是很廣泛的。

我們所用的溫差發(fā)電實(shí)驗(yàn)通過構(gòu)建冷熱源，模擬溫差發(fā)電裝置工作環(huán)境，測定溫差發(fā)電裝置在不同溫差條件下的熱電特性。實(shí)驗(yàn)得出TEC112706T200溫差發(fā)電片發(fā)電特性如下：

表1 溫差發(fā)電片測試一試驗(yàn)組數(shù)

實(shí)驗(yàn)條件說明：冷源溫度恒定為30℃；熱源加熱至穩(wěn)定20秒后讀數(shù)；熱源初始溫度為35℃，逐漸上升。實(shí)驗(yàn)測試不同溫度等級下的空載電動勢得到變化曲線，兩組全呈線性增長的變化趨勢。由表知，當(dāng)溫度在45℃到55℃時，其發(fā)電特性接近于水平，能得到穩(wěn)定電壓1V。我們估計(jì)在夏季室外的溫度平均可達(dá)32℃，而空調(diào)外機(jī)吹出的熱風(fēng)的溫度可達(dá)70℃左右。這里的溫差在考慮到罩面導(dǎo)熱損耗所產(chǎn)生的的溫差趨近因素，我們可以確定該款溫差發(fā)電片能達(dá)到預(yù)定的功率輸出。但是顯而易見，其電壓水平達(dá)不到正常用電器的工作電壓，所以可以通過上述的陣列排布將多片串并聯(lián)起來提高電壓，并且針對這一溫差發(fā)電組件，設(shè)計(jì)系統(tǒng)的蓄電電路，將溫差發(fā)電片組件所產(chǎn)生的電能，經(jīng)過升壓，穩(wěn)壓進(jìn)而儲存到蓄電池中以備使用，該電路結(jié)構(gòu)簡單，體積小，成本低，而且轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了90%以上。

結(jié)論：我們通過溫差發(fā)電片模塊化的設(shè)計(jì)，使其與空調(diào)相配套，構(gòu)成可靠，低碳的發(fā)電系統(tǒng)。并且對該模塊組件進(jìn)行陣列線路的分析，推導(dǎo)得到該模塊所能輸出的最佳功率的表達(dá)。并且選用到一款合適的溫差發(fā)電片，對他的在溫差的主要性能參數(shù)進(jìn)行了試驗(yàn)檢測，其符合日常空調(diào)使用的環(huán)境情況。最后本文還通過整合蓄電電路，解決了整個系統(tǒng)所產(chǎn)生電源的存儲和正常范圍內(nèi)電壓驅(qū)動等問題。

篇4

1模塊化系統(tǒng)組成

1.1接口模塊

1.1.1串行LVDS接口串行LVDS接口模塊采用美國TI公司的10位LVDS解串器SN65LV1224B作為接收芯片，串行LVDS數(shù)據(jù)經(jīng)過解串器后輸出10位并行數(shù)據(jù)．系統(tǒng)上電時，將解串器與發(fā)送芯片建立同步，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕綦x芯片選擇ADI公司iCoupler?技術(shù)的微功耗四通道數(shù)字隔離器AD－UM3440，無需外部驅(qū)動器和其他分立器件，提供低脈寬失真和嚴(yán)格的通道與通道之間的匹配．串行LVDS接口模塊框圖如圖2所示。

1.1.2并行LVDS接口并行LVDS接口接收16位并行LVDS信號、1位時鐘信號CLK和1位寫使能控制信號，接收芯片采用NationalSemiconductor公司生產(chǎn)的DS90LV048A，支持四通道信號傳輸，具有高速的傳輸率和超低的功耗，選擇4片DS90LV048A作為并行數(shù)據(jù)傳輸，1片DS90LV048A作為接收控制信號．隔離芯片選擇ADUM3440，滿足傳輸速率要求．當(dāng)接收芯片檢測到寫使能的高電平信號時啟動數(shù)據(jù)傳輸，接收有效數(shù)據(jù)．并行LVDS接口模塊框圖如圖3所示。

1.1.3RS422與模擬量接口RS422接口采用AM26LS32作為差分線路接收器，實(shí)現(xiàn)RS422數(shù)據(jù)傳輸；模擬量接口進(jìn)行模擬量采樣時首先經(jīng)信號調(diào)理電路對信號進(jìn)行處理，然后送入模擬開關(guān)，再經(jīng)過A／D轉(zhuǎn)化和數(shù)字隔離實(shí)現(xiàn)模擬量采集．RS422與模擬量接口模塊框圖如圖4所示．

1.2存儲模塊

根據(jù)存儲容量和存儲速度要求，存儲模塊分為小容量存儲和大容量存儲兩部分，小容量存儲模塊采用流水線操作即可滿足要求，大容量存儲模塊采取流水線操作和并行擴(kuò)展技術(shù)分別從橫向和縱向?qū)崿F(xiàn)存儲要求［10］．NANDFlash選用SAMSUNG公司的K9WBG08U1M，單片存儲容量為4GB，1頁容量為4KB，內(nèi)部由2片2GB的Flash芯片疊裝組成，通過片選信號CE1和CE2分別選通，讀、寫操作以頁為單位．寫操作包括加載和編程兩步，單片K9WBG08U1M寫滿1頁所需加載時間為102．5μs，最大編程時間為700μs．

1.2.1小容量存儲模塊小容量存儲單元采用2片K9WBG08U1M搭建流水線，減少對編程時間的等待．一組流水線進(jìn)行4次加載操作，后面3片的加載時間為307．5μs，小于最大編程時間700μs，因此所需的總時間為102．5＋700＝802．5μs．一組8GB流水線的存儲速率為16kB÷802．5μs＝163MB／s，滿足存儲速度和容量要求．小容量存儲模塊框圖如圖5所示。

1.2.2大容量存儲模塊大容量存儲單元采用16片K9WBG08U1M搭建4×4存儲陣列，存儲容量達(dá)到4×4×4＝64GB．采用流水線技術(shù)，最大限度提高Flash芯片的存儲速度，每組16GB存儲單元的最快存儲速率為40MB／s，4組Flash并行操作速率理論上可達(dá)到160MB／s，滿足指標(biāo)要求．在FPGA內(nèi)部建立FIFO模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)緩存與位數(shù)轉(zhuǎn)換．橫向進(jìn)行位擴(kuò)展的4片F(xiàn)lash擁有相同的片選信號和不同的數(shù)據(jù)通道，擴(kuò)展為32位數(shù)據(jù)線；縱向進(jìn)行流水線操作的4片F(xiàn)lash擁有不同的片選信號和相同的數(shù)據(jù)通道．大容量存儲模塊框圖如圖6所示。

2系統(tǒng)測試與分析

2.1模塊化測試與分析系統(tǒng)工作時，首先確認(rèn)上位機(jī)與下位機(jī)接口連接無誤，然后上位機(jī)發(fā)送啟動命令，進(jìn)行初始化操作．初始化結(jié)束后基板發(fā)送信號進(jìn)行檢測，工作時基板作為中央邏輯控制單元控制各個模塊，記錄系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，接口模塊由存儲板上的FPGA控制啟動接收數(shù)據(jù)，并進(jìn)行存儲，事后回讀分析．RS422和模擬量的回讀數(shù)據(jù)分別如圖7和圖8所示．模塊化的管理方法，能夠滿足記錄系統(tǒng)的存儲要求，實(shí)現(xiàn)各通道的實(shí)時存儲．

2.2柔性化測試與分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)接口擴(kuò)展插槽和存儲擴(kuò)展插槽，可根據(jù)需求插入接口板，將擴(kuò)展的接口模塊經(jīng)內(nèi)部轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)為與已知接口模塊具有相同控制信號的模塊，插入對應(yīng)存儲板實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展功能．如圖9所示為某次試驗(yàn)對溫度數(shù)據(jù)的記錄，驗(yàn)證了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性．柔性化的構(gòu)建，有利記錄更多通道的數(shù)據(jù)，體現(xiàn)了記錄系統(tǒng)的靈活性，使用便捷．

2.3現(xiàn)場試驗(yàn)測試與分析某次飛行試驗(yàn)中，對系統(tǒng)功能進(jìn)行檢驗(yàn)測試，事后進(jìn)行回讀分析，經(jīng)上位機(jī)軟件回讀后的數(shù)據(jù)如圖10所示．經(jīng)過多次現(xiàn)場試驗(yàn)驗(yàn)證，將系統(tǒng)實(shí)測數(shù)據(jù)分析對比，驗(yàn)證了記錄系統(tǒng)具有較高的可靠性．

3結(jié)論

篇5

關(guān)鍵詞：汽車線束；模塊化；周期；質(zhì)量

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.14.215

0 引言

模塊化設(shè)計(jì)是指在對一定范圍內(nèi)的不同功能或相同功能不同性能、不同規(guī)格的產(chǎn)品進(jìn)行功能分析的基礎(chǔ)上，劃分并設(shè)計(jì)出一系列功能模塊，通過模塊的選擇和組合可以構(gòu)成不同的產(chǎn)品，以滿足市場不同需求的設(shè)計(jì)方法。

1 聯(lián)合卡車線束模塊化設(shè)計(jì)運(yùn)用

在商用車領(lǐng)域內(nèi)，車型種類、軸距及客戶訂單配置的多異化特點(diǎn)，重型卡車底盤線束基本上專車專用。由于線束零件品種的繁多，給生產(chǎn)物料倉儲、備件及供貨周期都帶來極大的困擾，線束常常成為設(shè)計(jì)變更的被動方，設(shè)計(jì)凍結(jié)之后變更會導(dǎo)致線束大量的返工，帶來一些潛在的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。因此，聯(lián)合卡車車輛線束在研發(fā)之初就引入了模塊化設(shè)計(jì)理念。

1.1 線束模塊化設(shè)計(jì)影響因素

從事汽車線束設(shè)計(jì)的人員都清楚的知道，影響線束零件變化的因素太多。在商用車領(lǐng)域內(nèi)，主要影響線束模塊化設(shè)計(jì)因素有兩大方面，即整車電器原理和電器件的布置，具體影響因素見圖1。

1.2 線束模塊化設(shè)計(jì)思路

汽車線束模塊化設(shè)計(jì)思路就是通過對單元系統(tǒng)原理進(jìn)行分析，結(jié)合整車裝配工藝拆分成多個組成單元的線束，并通過對轉(zhuǎn)接口定義模塊化設(shè)計(jì)規(guī)劃、電器功能模塊化、電器件布局模塊化設(shè)計(jì)來達(dá)到整車線束模塊化設(shè)計(jì)。

（1）聯(lián)合卡車原理設(shè)計(jì)。聯(lián)合卡車電器原理基于正向電子電器架構(gòu)開發(fā)，圖2為聯(lián)合卡車的電器原理拓普圖。聯(lián)合卡車電器原理設(shè)計(jì)具有如下特點(diǎn)：（1）模塊化設(shè)計(jì)--①車輛信息由最近的模塊采集；②功率驅(qū)動能力；③具備自診斷功能；（2）總線功能--①各節(jié)點(diǎn)信息通過J1939報(bào)文實(shí)行數(shù)據(jù)交換；②通過網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)信息共享；③4路CAN和1路LIN；④靈活的訂制功能。

（2）線束轉(zhuǎn)接口定義模塊化設(shè)計(jì)。考慮到線束加工制作、車輛裝配工藝節(jié)拍及售后維修的需求，聯(lián)合卡車整車線束進(jìn)行了分段式處理和轉(zhuǎn)接插件功能定義的規(guī)劃，如駕駛室與底盤對接處插接件分為發(fā)動機(jī)、后處理、變速箱及通用相關(guān)功能。

（3）線束功能模塊化。我們通過對線束終端功能分析，可將單個線束按功能拆分成幾個子功能線束，分別給每個子功能線束進(jìn)行定義，使它們在公共過渡轉(zhuǎn)接口處的插接件針角定義進(jìn)行固化；把每個功能模塊的系統(tǒng)固化，使我們線束最終組合產(chǎn)品更為通用化。模塊化過程必須考慮進(jìn)組合模塊的影響，如共用接合點(diǎn)的設(shè)計(jì)，在遇到多個接合點(diǎn)設(shè)計(jì)時，建議采用導(dǎo)通片回路來實(shí)現(xiàn)功能。

（4）線束布局模塊化。目前線束的設(shè)計(jì)方式有兩種模式，即集成式和分段式。集成式線束設(shè)計(jì)方式使得線束臃腫龐大，加工制造及模塊化生產(chǎn)帶來極大的困難；分段式線束是根據(jù)整車電器布置進(jìn)行規(guī)劃，按照功能和區(qū)域進(jìn)行合理的劃分，使得單個線束變得簡單。

線束的生態(tài)環(huán)境很大程度取決于整車開發(fā)的模塊化，并且在開發(fā)過程中是否嚴(yán)格的系統(tǒng)化、流程化去設(shè)計(jì)和規(guī)劃，因此，線束設(shè)計(jì)技術(shù)開發(fā)應(yīng)盡早的參與到整車開置規(guī)劃中，提出設(shè)計(jì)規(guī)劃要求，共同制定技術(shù)路線圖。

1.3 模塊化設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)

模塊化設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)有如下幾點(diǎn)：①品種優(yōu)化，整車線束匹配可進(jìn)行匹配組合；②能夠有效地降低產(chǎn)品呆滯風(fēng)險(xiǎn)；③可進(jìn)行庫存儲備；④加快備件調(diào)取進(jìn)度；⑤變更成本降低；⑥提升產(chǎn)品質(zhì)量，簡化線束設(shè)計(jì)流程，縮短設(shè)計(jì)周期。

采取模塊設(shè)計(jì)后，原本復(fù)雜的線束設(shè)計(jì)過程變得簡單化、標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)化。可有效降低和減少線束設(shè)計(jì)與生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)，從而提升產(chǎn)品質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：