模数制度

模数制度（共7篇）

模数制度 篇1

一、引言

首先, 住宅产业化的含义主要体现四个方面:一是住宅体系标准化;二是住宅部品化;三是住宅产业生产工厂化;四是住宅生产经营一体化。简单地讲, 住宅产业化是以住宅为最终产品, 按照住宅产品的生产、建设和使用过程, 延伸并辐射了几十个相关行业。因此, 住宅产业化的发展将带动我国的建材、冶金、轻工、机械、运输、化工等行业的发展, 极大地促进我国经济的发展, 特别是对区域资源的协调和利用具有重要的影响。研究其未来的发展方向具有主要的意义。

其次, 随着我国加入WTO和经济、信息全球化的趋势, 国外先进的建筑技术和生产方式对我国传统的住宅产业产生了巨大的冲击。与发达国家相比, 我国的住宅产业仍处于工业化前时代, 进程已远远落后于国外发达国家。目前还处于研究示范阶段, 以房地产代表企业万科为例, 实际应用中只是在示范基地进行小范围推广, 还没能真正做到大范围的市场化实施。

产品必须先定型而后再批量生产, 这就必然需要一系列的模数体系和标准规范作为指导。我国对建筑模数体系的研究比较迟缓, 在全国各地大到房间的空间组合和承重体系, 小到房间各组成部品的构成做法, 五花八门基本没有全国统一的模数化标准, 不仅导致了重复设计、重复施工等浪费, 而且功能、质量得不到保证, 阻碍了建筑构配件生产工厂化、施工机械化和装配一体化的进程。

因此, 我们需要研究借鉴国外成功经验, 进一步分析当前住宅产业化发展遇到的瓶颈, 完善建筑生产模数化体系, 推进住宅产业化进程。探讨未来我们更应侧重于农村住宅产业化的改革和多、高层集合住宅的发展。

二、目前世界住宅产业化发展背景

1.国外住宅产业化体系现状

1989年, 在国际建筑研究与文献委员会 (CIB) 第11届大会上, 建筑工业化的发展被列为世界建筑技术的八大发展趋势之一。其原因:一方面由于住宅需求巨大, 劳动力短缺;另一方面各国的经济发展与技术进步的推动, 所有这些为住宅产业化奠定了基础。但是, 各国均按照各自的特点, 选择了不同的道路和方式。

(1) 日本推进住宅工业化成功经验。

自1960年以来, 为了使低收入家庭住房紧张状况得以极大地缓解, 日本政府逐渐开始采用工厂化生产住宅的方式进行大规模装配建造住宅, 通过制定和实施一系列的经济政策和技术政策, 实现了从单纯地追求数量到数量与质量并重再到多方面综合发展的转变, 已形成一整套的体系, 达到了住宅产业的稳定发展。本文主要分析其在体系政策方面的成功经验:

第一, 强力制定住宅建设标准化。我们知道早在1969年, 日本政府就制定了《推动住宅产业标准化五年计划》, 逐渐开展材料、设备、住宅性能标准、制品标准、结构材料安全标准等方面的调查研究工作。据调查在1971年2月通产省和建设省联合提出“住宅生产和优先尺寸的建议”, 对房间、建筑部品、设备等优先尺寸提出建议。并且在1979年建设省又提出了住宅性能测定方法和住宅性能等级的标准。由于标准化工作是企业实现住宅产品大批量社会化商品化生产的前提, 所以极大地带动了日本住宅产业化的发展。

第二, 确立优良住宅构件部品认定制度。该审定制度于1974年7月建立, 所认定的住宅部品由建设省以建设大臣的名义颁布。到1987年5月以后, 建设省授权住宅部品开发中心进行审定工作。住宅部品认定中心对部品的外观、质量、使用性、耐久性、安全性、易施工安装性、价格等进行综合审查, 公布合格的部品, 并贴“BL部品”标签, 有效时间为五年。经过评审认定的住宅部品, 政府强制要求使用在公营住宅中, 同时其也受到市场的认可并普遍被采用。优良住宅部品认定制度建立, 逐渐形成了住宅部品优胜劣汰的机制。这项极具权威的制度, 对推动日本住宅产业和住宅部品的发展起到了重要作用。

第三, 建立住宅部品保险制度和住宅性能保证制度。住宅构件部品保险制度是针对贴有“BL部品”标签的部品, 住宅部品开发中心向保险公司办理生产厂家给被保险人的保险, 以保护用户的利益。住宅性能保证制度是对住宅性能认定的住宅质量保险的制度。通过来自第三方的住宅性能的认定和保证制度, 以及住宅部品的保险制度, 极大地保护了消费者的利益, 同时也促进了住宅产业健康有序的发展。

日本已经逐渐减少了采用传统方式建造的住宅。全部住宅都要求采用新材料、新技术, 而且在绝大多数住宅中采用了工业化部件, 其中工厂化生产的装配式住宅约占20%。到20世纪90年代, 采用产业化方式生产的住宅占竣工住宅总数的25%~28%。在这一时期中, 日本的住宅产业在满足住宅需求的同时, 也完成了产业自身的规模化和结构调整, 进入成熟阶段。

(2) 欧美住宅部品社会化。

据调查, 丹麦是世界上第一个将模数法制化的国家, 国际标准化组织的ISO模数协调标准就是以丹麦标准为蓝本的。丹麦推行建筑工业化的途径是开发以采用“产品目录设计”为中心的通用体系, 同时比较注意在通用化的基础上实现多样化。而瑞典国家一直十分重视住宅部品的标准化问题, 1967年就制定了《住宅标准化》, 并规定使用按照瑞典国家标准制造的材料部品来建造的住宅项目能获得政府的贷款。瑞典建立的工业化标准和“模数协调基本原则”, 能涉及到整个住宅的各部位, 如浴室设备、厨房水槽、窗框、窗扇等。据统计, 目前瑞典的住宅建造中, 采用标准模数化部品的住宅占到80%以上。

我们可以注意到在美国住宅建设上, 并没有采用大规模预制构件装配式建设方式, 而以低层木结构装配式住宅为主, 注重住宅的舒适性、多样化、个性化。他们的住宅部品和构件生产社会化程度已经很高, 基本实现了标准化、系列化, 居民可以根据住宅供应商提供的产品目录, 进行菜单式住宅形式选择、委托专业承包商建设, 建造速度快、质量高、性能好。

2.我国住宅产业化的发展

我国的住宅产业发展时间较短, 尽管近年来在住宅产业化促进中心的指导和协调下, 我国的住宅产业已进入加速发展时期。但目前住宅产业化模式并不具备大规模推广条件, 而且我国住宅的建造周期长、劳动生产率低、建筑节能与环保方面远远落后于发达国家。我国的住宅产业发展未来的3~5年内仍将处于初步发展阶段。但建设部已经指出要加快建立适合我国国情的工业化住宅建筑体系和完整的住宅产品体系, 实现科技含量高、资源消耗低、环境污染少, 各种资源优势得到充分发挥的住宅产业现代化发展目标。

(1) 目前状况。

对住宅部品来说, 产业化水平差距更大, 1997年, 我国商品化供应的住宅部品仅为1800余种, 目前也到不了5000种, 而美国已达到50000多种;标准系列化产品不到20%, 不但品种少, 质量差, 而且同种产品的规格繁多, 性能差, 普遍达不到现代居住水平的要求, 也缺乏与市场经济相协调的住宅产业运行机制。由此, 专家强调, 工业化与产业化是住宅建设发展的必由之路, 更是当前提高我国建设效益、解决住宅建设质量的根本出路。

标准化是住宅产业化的基础, 而模数协调则是标准化的重要内容。为了推动我国的住宅产业发展, 早在上世纪50年代末, 我国已对模数数列及扩大模数展开了研究。上世纪60年代初, 拟定了“建筑统一模数制”, 并开始在全国房屋建筑中执行。对全工业与民用建筑的标准化、工业化起到了积极的推进作用。特别是在建筑构配件预制和安装的发展中达到相当的水平。80年代以后, 中国建筑技术研究院根据国际标准化组织提出的模数协调TC95文件原则, 对1970年的文本进行了必要的修订和扩充, 形成[GBJ2-86]建筑模数协调统一标准。但是, 在此之前我国的模数协调原则的应用和实践, 主要是局限在房屋建筑的结构构件及配件的预制与安装方面。对住宅产品、设备和设施开发、生产和安装方面缺少模数协调的应用和指导。这就导致了当时的模数标准缺少对市场的应对能力, 缺乏满足住户的多种选择和多种适应的能力, 缺乏持续发展的空间而失去生命力, “标准化和多样化之争”一度成为我国的住宅产业发展的极大阻碍。当前, 模数协调技术已经相当成熟, 完全满足市场化的多种需求。强化我国模数协调编制和推广应用工作将有利于推动我国的住宅产业及时找到突破口, 快速发展。

(2) 房地产开发下的住宅产业化。

住宅产业化涉及到千家万户, 它的发展不是单凭某一个地产公司一家的力量就能做得起来的。我国的房地产开发及住宅建设仍处于粗放型的阶段, 是十分落后的湿作业劳动手工操作, 不仅生产效率明显偏低, 房地产产品性能及工程质量低下, 远远跟不上国际住宅业发展的步伐, 也无法满足我国日益增长的住宅质量需求。

目前世界上的经验完全可以告诉我们, 建筑工业化的强盛是房地产开发的必由之路。房地产产业化和住宅产业化它的本质是有区别的。房地产业是为社会提供住房, 而住宅产业化它强调的是生产过程, 是产品部件组成件的生产, 是一个生产过程, 是一个制造过程。它不是直接为社会提供住房的概念, 所以把它们分开来不能混为一谈。产品的性能、功能质量非常低, 因为我们大多数都是农民工, 靠手工来劳动。住宅产业化催生了金融房地产业开发生产, 并且住宅产业集团具有一体化生产经营、优质实价的又会占领较大的市场份额, 只有规模大、实力强的房地产公司才能够得以生存和利用这种体系获取企业利润收益。国内做得较好的是万科集团, 从万科这些年住宅产业化试点, 我们可以看到他们在要求企业规模扩大的同时, 自身效率、产品质量、客户满意度也要提高。而且也面临着要处理好以下方面的问题:

第一, 产业化水平差距比较大, 没有形成完整的产品体系, 缺乏领导产品发展的技术标准、模数协调和市场运行的机制, 从而品种数量标准达不到要求。

第二, 产业化程度低, 各地没有形成住宅发展的主导体系, 没有办法围绕这样一个体系去做。

第三, 条块分割, 我们现在没有形成一个完整的产业链条。

三、国外住宅产业化发展的成功经验借鉴

我国住宅产业化起步十多年, 还处于探索阶段水平仍然较低, 应该向西方发达国家学习在产业化方面的成熟技术和方法, 再结合我国的国情, 吸收其好的方面, 对推进我国住宅产业化发展具有重要的参考价值和意义。

1.研究全国各地方住宅产业化市场发展

日本住宅产业的发展在一定程度上得益于充分的住宅需求预测。日本分别于1973年、1982年和1988年三次提出《今后的住宅产业及应采取的政策措施》, 并针对居民居住需求的提高和多样化等问题, 又进一步提出《面向21世纪的住宅产业展望》等报告。这些有关住宅产业发展的预测工作, 不仅使日本制定出更有效的政策措施来促进住宅产业的发展, 而且为住宅建设计划的制定提供了科学依据。住宅产业化的发展是以市场需求为导向的, 随着我国人民生活水平的提高, 消费结构逐渐发生变化, 以及房地产企业争相开发优质楼盘, 人们对住宅的需求越来越高, 购买力也逐年增强。住宅产业化要求大量生产出来的住宅能够被市场认可和消化, 进而转换成为有效需求。因此, 积极开展住宅产业发展的预测工作, 进行住宅现状调查评价和住宅需求预测、住宅建设经济能力评价和预测、住宅建设技术的评价和预测, 对我国住宅产业化现阶段和长期的发展都是非常有利的。

2.制定适合国内产业化发展的标准化体系

世界发达国家住宅产业发展的经验表明, 政策制度是实现住宅产业化的前提。我国可制定以下技术扶持政策来促进住宅产业化的发展。建立适合我国住宅产业化的建筑体系和标准化体系。日本住宅建设的工业化程度之高, 与其成熟的成套建筑体系 (如木结构、轻钢建筑体系) 和与之相配套的成套技术是分不开的。虽然我国的住宅建筑体系较多, 但是建筑技术多以单项技术发展为主, 缺乏标准化、配套化技术和完整系列, 限制了住宅建设工业化的发展。因此, 促进我国住宅产业化发展, 必须解决建筑体系问题。

3.推进我国住宅产业化发展的新构思

(1) 制定有利于工业化住宅生产和消费的税收和金融政策。

有效的经济政策支持是推进住宅产业化的重要保障。对比国外经验, 我国可从税收和金融两方面制定有利于工业化住宅生产和消费的税收和金融政策。通过税收调节等财政政策推动住宅产业化的顺利进行。比如, 日本规定居民购建符合国家政策及技术规范要求的住宅, 不仅可申请低息贷款, 而且在还贷款期内还款的数额可在个人所得中扣除, 个人住宅取得的定期收益免征所得税。我国也可以采取类似的税收政策来促进住宅产业化的发展。

借鉴国外先进成熟的经验, 全面开展金融服务。一方面设立金融机构, 实行住宅抵押贷款制度, 设立住宅银行, 发放住宅债券与股票, 收缴管理住房公积金等, 解决住宅的供需矛盾, 促进住宅产业生产和消费的良性循环;另一方面, 提供优惠信贷支持, 对符合产业化政策和采用节约资源技术措施的项目优先给予信贷支持。

(2) 培育工业化住宅的消费理念。

消费者作为市场需求的载体是住宅产业化发展的一个重要方面。由于我国尚处于住宅产业化发展的准备阶段, 与传统住宅相比, 工业化住宅成本相对较高, 不利于工业化住宅的消费。除了制定优惠政策积极推动工业化住宅的消费外, 还应该开展多种形式的宣传活动, 普及建筑设计知识, 提高消费者对工业化住宅优势的认识, 培育工业化住宅的消费理念。

四、结语

住宅产业化只是在国内起步晚, 在全球很多国家和地区早已开展了。我们只需把海外技术消化后最大程度本土化, 在保障房建设中引入住宅产业化模式能够很好地解决传统住房建造模式的诸多问题。通过住宅建筑标准化、工业化、集约化、社会话的生产方式, 从根本上解决以往住宅建设的弊端, 提高住宅建设速度, 提高住宅质量, 降低生产成本, 满足人们对住宅品质的需求, 带动其他相关产业的发展;同时我国目前保障房建设规模巨大, 标准化程度较高, 用户的个性化需求较低, 恰好为推进住宅产业化提供难得的市场和发展空间。

住宅产业化是世界住宅建设科技进步的潮流, 也是我国建设业“十二五”规划中的发展方向。接下来我们的任务不仅要完善城市住宅产业化, 也要逐步推进农村住宅产业化的进程, 全面推进新农村住宅的建设, 改善农村生态环境、人居环境和村容村貌, 建设规划科学、布局合理、功能齐全、环境优美的村镇。在较短时间内缩小与国外发达国家的差距, 并走出一条适合中国住宅建设的道路。

参考文献

[1]李泊溪, 李兴文.加快住宅产业成为国民经济新的增长点的进程[J].中国房地信息, 1998, (12) .

[2]梁小青.日本住宅产业发展的政策和措施[J].中国建筑信息, 2004, (11) .

[3]李忠富.住宅产业化论:住宅产业化的经济、技术、管理[M].北京:科学出版社, 2003.

[4]刘丽文.生产与运作管理[M].北京:清华大学出版社, 1998.

[5]丁文章.工业化制造住宅与住宅产业化[M].北京:机械工业出版社, 2004.

[6]王石.万科新地产心态[J].商学院, 2010, (01) .

[7]童悦仲.吸收国外经验-提高我国住宅建筑技术水平[J].建筑学报, 2004, (04) .

高速模数转换技术及其发展 篇2

随着数字技术的进一步发展, 使得模数转换技术朝着高速、低功耗、高分辨率的方向发展, 特别是在通信、高速数据采集系统、雷达等应用领域, 对ADC的转换速度要求越来越高。

1 高速ADC的主要结构

1.1 并行结构

并行结构的ADC有全并行、内插式并行结构及两步式并行结构等。

全并行ADC的结构如图1所示, 阻值相同的电阻R对Vref分压, 为2n-1 (n为ADC的分辨率) 比较器提供参考电压, 这2n-1参考电压分别与要输入信号Vin比较, 产生2n-1个高低电平, 也就是温度计码, 解码电路对输入的温度计码进行解码得到n位二进制数。

全并行ADC的优点是转换速度高。由于全并行ADC只需一次比较就能将模拟信号转换成数字信号, 因此是所有ADC中转换速度最快的, 比较器的转换时间决定了其速度。目前, 其转换速度最高达到40GHz。但是其芯片面积和功耗大, 分辨率有限。这是因为, 对于要实现n位数字信号, 电阻和比较器的数目达到2n, 因此面积和功耗大。其次, 电阻匹配限制其参考电压特性, 以及非线性输入电容大, 使比较器的产生严重失调, 因此其分辨率一般限制在8位以下。

由于全并行ADC前置放大器在转折电压具有较好的线性特性, 通过电阻串, 电流镜或电容等内插出全并行ADC所需的更多的参考电压。内插技术减少了前置放大器的数目, 大大降低转换器的输入电容, 降低了由于前置放大器的漂移而引入的微分非线性误差。但是通过内插技术实现的并行ADC, 芯片面积仍然很大, 功耗消耗也较大。

两步式ADC克服了全并行ADC由于比较器数量巨大而带来的问题, 其结构框图如图2所示。这种ADC由两级子ADC、一个减法器和一个数模转换器 (D/A) 构成。将模拟信号转换成数字信号, 它需要两步才能完成。第一步, 输入信号通过采样保持电路 (S/H) 被ADC1量化成高位数据, 然后通过D/A将这高位数据转换成模拟信号, 并与S/H保持信号相减。第二步, 余量送入ADC2, 产生低位数据。两步式ADC得到高低位数字信号需要经过两次模数转换, 因此其转换时间比全并行结构长, 且需减法电路和D/A模块。但在同样的精度下, 大大减少了比较器的数目, 使得芯片面积和功耗大大降低。

1.2 折叠结构

折叠ADC如图3所示, 模拟输入信号被分为两条并行路径。第一条路径首先经过预处理器进行预处理后, 粗量化器将其量化为2N1个值。第二条路径通过一个折叠电路进行处理, 将2N1个子区间全部映射到一个子区间上, 然后将此模拟信号送到一个有2N2个子区间的细量化器中。比较器的总数为2N1-1加2N2-1, 而具有同等分辨率的并行ADC需要2N1+N2-1个比较器。因此折叠式ADC的比较器数目小于全并行ADC, 且其最快转换时间只需要一个时钟周期。但折叠式ADC因为没有采样保持, 折叠输出的带宽是模拟带宽的数倍。

1.3 时间交织结构

上述ADC的速度虽然很高, 但转换时间最短也要一个时钟周期, 而时间交织这种电路技术从根本上突破了这个极限, 放宽了各个通道ADC的要求, 并且部分解决了ADC系统中速度和分辨率之间的矛盾。图4为其原理框图, 输入信号在时钟clk的控制下, 依次被各个通道的ADC进行处理, 在输出端依次输出各通道的数字信号。即使clk信号分成n个通道的时钟信号clkl、clk2…clkn, 因此clk的频率是各通道时钟频率的n倍。

因此, 只要各通道的采样足够高, 保证各ADC的准确性, 时间交织结构的模数转换速度即为时钟clk的频率, 远远超过了各个通道转换速度。但时间交织技术会产生通道增益、通道失调和时间的失配[1]。

2 高速ADC的发展及应用

新的结构和新的工艺技术, 使得A/D转换器采样速率从几百k Hz发展到上GHz甚至几十GHz超高速采样率, 功耗也越来越低。如Si Ge Bi CMOS工艺、Inp/In Ga AS工艺, 采用高速ADC结构并采用这些新的工艺技术来实现, 使得ADC的转换速度达到几十GHz[2]。这些高速ADC主要应用于医疗仪器、高数据采集系统、超宽带雷达、超宽带无线通信系统[3]等领域。

参考文献

[1]艾伦.CMOS模拟集成电路设计[M].2版.电子工业出版社, 2005, 3:557-570.

[2]Borokhovych, Y., Gustat, H.4-bit, 15GS/s ADC in SiGe.NORCHIP2008.2008:268-271.

小模数齿轮视觉测量系统研究 篇3

关键词：机器视觉,图像测量,边缘检测,齿轮

一、引言

机器视觉就是用机器代替人眼来做测量和判断。随着机器视觉技术和光电技术的飞速发展, 出现了一种新的检测技术——计算机视觉检测技术 (简称视觉检测技术) 。所谓视觉检测就是检测被测目标时, 把图像当作检测和传递信息的手段或载体加以利用的检测方法, 是以现代光学为基础, 融光电子学、计算机图像学、信息处理、计算机视觉等科学技术为一体的现代检测技术。基于视觉检测技术的仪器设备能够实现智能化、数字化、小型化、网络化和多功能化, 具备在线检测、实时分析、实时控制的能力, 在军事、工业、商业、医学等领域得到广泛关注和应用。

小模数齿轮广泛地应用在精密光学仪器、航空及无线电仪表中, 由于它具有体积小、齿形小等特点, 不便于使用传统的齿轮测量仪器和接触式测量方法进行测量。应用视觉检测技术的齿轮误差测量方法, 可以实现非接触测量, 能够解决许多传统测量中的难题, 因此研究意义重大。

二、齿轮视觉检测系统的组成及基本工作原理

视觉系统的组成一般包括图像采集系统、图像处理系统、照明系统和与之配套的机械平台等。图像采集系统包括数字摄象机和图像采集卡等设备。它的输入是原始的物理图像 (对几何参数测量而言, 为了提高测量精度一般使用黑白摄象机采集灰度图像) , 经过采样 (空间离散化) 和量化 (灰度值离散化) , 输出计算机能够方便处理的数字图像 (灰度的数字矩阵) 。图像处理系统由高速度、高容量的计算机和相应的图像处理及检测算法软件组成。图像处理系统将一幅数字图像变为另一幅经过修改或改进的数字图像, 或转换为一种非图像的形式, 并根据图像信息获得被测物体的几何信息。照明系统在视觉检测系统中起照明作用, 也是影响视觉检测结果的重要因素。为了使被拍摄物能够在成像传感器上清晰成像, 需要合理选择光源和优化照明设计。

三、图像处理系统

视觉检测系统由硬件系统和软件系统两大部分组成。为了提高系统测量精度, 一方面可以通过提高硬件设备的性能来实现, 如选用高分辨率的数字摄象机、采用特殊的照明方式等。本系统采用背景光照明, 能突出齿轮的外形轮廓, 使获得的图像对比度较高且边缘清晰, 便于进行测量 (如图1) 。另一方面, 可以利用软件来提高测量精度, 且具有方法简单有效、设备成本低的优点, 是测量系统的核心。

图像处理软件算法包括图像数据预处理和齿轮误差测量处理两部分。图像数据预处理部分主要应用了中值滤波、最大方差阈值法 (二值化) 、基于数学形态学法的腐蚀操作、Canny算法和亚像素细分等算法 (参见图2) 。对齿轮的边缘检测处理结果见图3。齿轮误差测量处理算法主要有Hough变换和最小二乘法, 是在精确边缘检测结果的基础上完成。

a.原始图像, b.二值图像, c.边缘图像

四、齿轮测量结果及结论

经过实际测量结果证明, 应用视觉检测方法可以较好地解决传统测量方法中工作量大、测量效率低的问题。把机器视觉技术引入齿轮测量技术中, 为齿轮测量提供了一种新的具有较高测量精度和测量效率的非接触综合型测量方法。除了可对齿轮的部分单项误差进行测量外, 还可以对齿廓误差进行整体测量。

参考文献

[1]佘新平.一种具有抗噪声干扰的图像边缘提取算法的研究[J].电子技术应用, 1999 (, 1) ,

[2]吴剑锋.一种图像边缘检测的新算法[J].福州大学学报 (自然科学版) , 2000, 28 (4) .

[3]洪海涛.复杂零件参数的图像测量方法[J].机械工艺师, 2000 (, 11) .

[4]吴晓波.应用多项式插值函数提高面阵CCD尺寸测量的分辨力[J].仪器仪表学报, 1996, 7 (2) .

[5]王建民.空间矩亚像素细分算法的研究[J].光学技术, 1999 (, 4) .

[6]王建民.提高图像测量系统精度的细分算法的研究[J].光学.精密工程, 1998, 6 (4) .

[7]郭晓然.基于机器视觉的渐开线小模数齿轮测量方法的研究[D].西安理工大学, 2007.

[8]张景辉.基于机器视觉的直齿圆柱齿轮测量系统的设计与实现[D].天津大学, 2006.

谈砂细度模数的影响因素 篇4

细度模数是砂的重要表述手段，是衡量砂粗细的重要指标，通常条件下由砂的颗粒级配进行计算。国家标准GB/T 14684-2011建设用砂和行业标准、JGJ 52-2006普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准都按照细度模数的不同将砂分为粗砂、中砂、细砂等，细度模数越大，砂的表面积越小，水泥需求量越小，混凝土强度越高[1,2];但是细度模数过高则会导致混凝土和易性下降，容易出现离析、泌水等现象[3,4,5]。所以选取适宜细度模数的砂对混凝土性能至关重要。在试验中经常发生计算出的细度模数不准确的现象，因此对影响细度模数的因素进行研究有利于准确判断砂的细度模数，为合理用砂提供技术支撑。

1 试验砂样品制备过程的影响

国家标准GB/T 14684-2011建设用砂和行业标准JGJ 52-2006普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准中规定进行颗粒级配试验时采用人工四分法对砂进行分样，并规定了颗粒级配的两次试验结果误差不能超过0.2[1,2]。

表1为同一批砂的细度模数试验情况。通过表1可以发现，对同一批次的砂进行细度模数的判定时两次试验的误差已经超出0.2，按第一次试验的细度模数评定为中砂，按第二次试验的细度模数评定为粗砂，不利于对砂进行合理的判定。这主要是因为在实际操作中，尤其是进行四分法制备试验样品时，经常出现砂的颗粒分布不均匀的情况，造成分样不均匀，使两次试验结果的误差超出0.2，无法准确判定砂的细度模数，需要对试验结果进行复检，浪费了大量的人力和资源。

为了避免上述情况的发生，在制备试验样品时应尽可能保证砂均匀分布，分样时尽量保证砂的颗粒分布基本相似，这样才能保证颗粒级配试验中数据的准确性。

2 砂的含泥量的影响

将不同地区的砂按照标准方法进行颗粒级配试验，并计算砂的细度模数，结果见表2。

通过表2可以看出，虽然两种砂的细度模数相同，但是其颗粒级配相差较大，地区1中0.16 mm～5.00 mm范围内砂的重量为389.83 g，而地区2中0.16 mm～5.00 mm范围内砂的重量为426.13 g。这表明，仅仅通过砂的细度模数无法准确反映砂的状态，必须结合含泥量等指标才能对砂进行完整描述。这是因为细度模数的计算方法为将砂直径大于5.00 mm和小于0.16 mm的部分去除，将其他区间内的砂按照公式计算。标准规定中直径大于5.00 mm的应当被称为石，在计算细度模数时可以剔除，但是小于0.16 mm的区间中主要为泥粉和石粉，将此区间去除会直接影响到砂的准确计算。

3 结语

想要获得较为理想的效果，就必须加强制备试验样品的均匀性。如果只用细度模数作为评判砂性质的指标，将无法达到预期的效果，因此应该结合砂的实际状况，通过几个指标对砂进行综合判定。

摘要：细度模数在评定砂的过程中容易出现误差,通过对模度系数的影响因素进行研究,提出判定砂模度系数时应该注意的事项,为砂的合理判定提供思路。

关键词：无机非金属材料,砂,模度系数,影响因素

参考文献

[1]GB/T14684-2011,建设用砂[S].

[2]JGJ52-2006,普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准[S].

[3]孙志刚,卢继高,张杰,等.普通混凝土用砂细度模数计算公式的改进建议[J].混凝土与水泥制品,2003(12):36-38.

[4]王武祥,廖礼平.砂的细度模数对混凝土砌块专用砌筑砂浆性能的影响[J].建筑砌块与砌块建筑,2010(2):18-19.

齿轮模数对传动性能的影响及选择 篇5

1 模数对承载能力的影响

模数是齿轮的一个最基本参数, 对于齿数一定的齿轮, 模数越大其径向尺寸也越大。 为便于制造、 检验和互换, 齿轮模数值已实现标准化 ( 详见GB/T1357-1987) 。对于模数的选择, 可根据齿轮副齿数及中心距计算, 也可根据经验确定, 如软齿面取 (0.007~0.02) *a, 硬齿面取 (0.016~0.0315) *a, 最后圆整至标准值。然而不同应用场合, 模数的选择规则是不一样的, 上述方法无法保证传动系统获得较好的传动性能。

为研究齿轮模数对承载能力的影响, 对固定中心距下, 不同模数的齿轮副的承载能力展开分析。表1 为中心距为220mm, 公称速比为4 的6 组渐开线直齿轮副的基本参数, 采用GB/T3480 对其弯曲疲劳强度安全系数SF、接触疲劳强度安全系数CF及重合度CR进行计算。结果如图1 所示, 在固定中心距下, 随着模数的增大, 齿轮副的弯曲疲劳强度增加较为明显, 而齿轮副的接触疲劳强度由于与齿轮副的齿廓曲率密切相关, 变化较为平缓, 并有下滑趋势。故大模数齿轮具有较强的抗弯曲抗冲击能力, 适用于冲击载荷较大的场合。

注:功率45k W, 转速1000rpm, 齿宽80mm, 使用寿命20000 小时

2 模数对传动特性的影响

齿轮传动系统中, 影响传动特性的因素很多, 主要包括内部激励和外部激励, 内部激励主要包括时变啮合刚度激励、传递误差激励和啮合冲击激励等, 其中齿轮的刚度激励是影响齿轮动态载荷的关键因素之一, 故模数作为影响齿轮啮合刚度的关键参数, 其选择的合理性对齿轮副的传动特性具有重要的影响。

图2 为表1 中三组齿轮副在相同载荷作用下的扭转刚度曲线, 由图可知, 随着模数的增大, 齿轮副的时变扭转刚度在一个啮合周期内的波动区域逐渐变大, 进而导致齿轮副在运行过程中会产生较大的刚度激励;相对于大模数齿轮副, 小模数齿轮的时变刚度波动区域较小, 且啮合刚度相对较大。根据系统动力学理论可建立齿轮副的动力学模型, 通过分析可知, 合理选择齿轮模数, 优化调整齿轮副啮合刚度, 可显著减小齿轮副运行时的动态载荷, 改善传动特性, 提高运行的可靠性。

3 模数的选择及应用

在齿轮设计过程中, 选择大模数少齿数还是小模数多齿数, 需考虑以下几个方面:

1) 工况

对于矿山、冶金、建材等领域, 如破碎机、辊压机、轧机、回转窑等齿轮传动装置, 工况较为恶劣, 齿轮副承受较大的冲击载荷, 由于齿距偏差、齿形偏差等因素的影响, 小模数齿轮的实际工作重合度无法保证, 在较大冲击载荷的作用下易导致断齿、点蚀等失效, 而大模数齿轮的单齿抗弯强度较高, 故能够满足承载要求。对于轻工机械用齿轮传动装置, 如纺织、化工等领域, 齿轮副工况较为平稳且体积相对较小, 精度容易保证, 宜选用小模数多齿数齿轮。

2) 平稳性

衡量齿轮运行平稳性的主要指标是振动和噪声, 对于矿山等低速重载领域, 由于现场主机振动噪声较大, 齿轮传动装置自身的振动噪声对环境的影响可以忽略不计, 同时为提高齿轮传动装置的可靠性, 一般选用大模数齿轮。对于船舶、透平机、车辆等齿轮传动装置, 对其振动和噪声提出较高的要求, 且齿轮体积相对较小, 轮齿精度容易保证, 常选用小模数多齿数齿轮。

3) 加工能力

齿轮的精加工方式很多, 主要有磨齿、滚齿、剃齿、梳齿、珩齿等, 不同的加工形式, 生产的轮齿精度也各不相同。小模数齿轮要求有较高的齿形精度和较小的齿距偏差, 大模数齿轮为保证运行的连续性, 对齿距偏差要求比较高, 故在选择齿轮模数时, 也应适当考虑生产厂家的加工能力和水平。

4 结语

经过作者长期的实践验证, 模数的选择是否合理对齿轮传动性能, 如承载能力、振动噪声及可靠性等, 具有较大的影响, 因此在设计过程中要全面分析, 避免以偏概全、生搬硬套, 保证齿轮模数与齿数的合理匹配。

参考文献

[1]齿轮手册[M]上册/齿轮手册委员会 (第2版) 北京:机械工业出版社, 2000.8

小模数滚齿机的数控改型设计 篇6

仪表、机械、电子、电动工具等行业对小模数齿轮的加工精度和效率的要求越来越高, 但普通小模数滚齿机很难达到这一要求, 因为高精度小模数齿轮的加工目前仍采用滚齿机展成法滚切加工。尽管小模数齿轮加工的设备体积很小, 但根据加工的要求其整体结构的传动系统一点不会比大型齿轮机床差, 且要求的高速传动更给制造带来很大难度, 就是专业的齿轮机床生产厂家在一些关键零件的制造上往往也很难有效控制精度, 加上极高的装配要求, 普通的滚齿机切削精度几乎达不到现标准的6级精度[2], 由于机床体积小, 传动链长, 结构复杂, 给维修带来极大的不便, 拆装之后也很难在用户现场调整恢复精度。

随着数控技术不断进步, 滚齿机使用的数控系统不断以崭新的面貌问世, 用电子齿轮箱和伺服系统取代原来的机械传动链, 使得这种滚齿机的制造简单化、批量化成为可能, 也有效地提高了加工精度和效率, 满足用户的需求。

1 数控滚齿机解决问题的思路

以一种普通的小模数滚齿机为例, 该滚齿机可以加工模数为1.5mm, 最大直径为58mm, 最大螺旋角为45°的齿轮, 滚齿机主轴的转速可达2350r/min。其传动原理简图如图1。

1—主电动机;2—减速机构;3—差动、分齿机构;4—换向转换机构;5—滑座轴向进给机构;6—滑座快慢速转换机构;7—工作台蜗轮副;8—万向联轴节;9—刀具主轴

从传动原理简图看, 主电动机1经过减速机构2, 一路经万向连轴节8, 一对螺旋伞齿轮, 一对减速齿轮将动力传到刀轴9, 另一路经差动、分齿机构3将动力传到换向变速机构4, 再经滑座轴向进给机构5滑座快慢速转换机构6将动力传到滑座;差动分齿机构3分出动力传到工作台蜗轮副7, 带动整个传动链按照预先计算并调整好的进给速度, 进行展成滚切运动。在这一系列的传动机构中, 有38只齿轮, 一对皮带轮, 一个差动包, 一个离合器, 一个万向联轴节, 两对蜗轮副在工作, 机床出厂配备的齿轮多达207个。

同时液压系统辅助完成:滑座径向进给运动的驱动 (这个驱动机构还带有较复杂的微量进给定位装置) 实现完整的加工动作。

该滚齿机传动结构, 存在以下缺点:

1) 传动链很长也很复杂, 传动精度因刚性不足而降低, 造成加工精度下降;

2) 工作台蜗轮副制作要求精度高, 现行加工方式难以保证零件精度, 从而直接影响到被加工工件精度;

3) 限于该机床结构必须使用万向连轴节机构, 从而影响动力传递精度;

4) 内部空间小, 传动支撑多用滑动结构, 零件精度和装配要求高;

5) 结构紧凑, 机械、液压装置交错, 难以维修。

主传动链上的万向联轴节8直接影响了刀具主轴的动力传递精度和刚性;工作台下一对蜗轮副7 (i=1∶5, 蜗轮30齿, 蜗杆为6头) 又是加工的难点, 按照现有的加工设备和制造水平, 几乎无法加工出4级精度的蜗轮副[3];刀架和工作台的精度会直接反映在被加工工件上。传动链上所有齿轮都采用磨齿工艺, 势必大大增加了成本。如果不磨齿, 不仅影响传动精度, 运行噪声也很大。

在长串的传动链中, 各部件的传动齿轮精度、轴套配合间隙, 衔接环节的刚性甚至分齿挂轮都对被加工齿轮的精度产生影响。因为主传动的高速运行, 整个传动链都在高速运行, 润滑一旦出现问题, 立即引起其中零部件损坏, 造成机床故障。

针对以上问题, 采用数控方式首先可以缩短传动链, 在简化传动系统的同时, 提高零部件加工精度或改变结构形式, 进一步解决刀架、工作台两大关键部件的传动刚性和精度, 就能有效克服普通滚齿机的缺点。

2 数控改型设计的效果

采用4轴数控方式, 刀架驱动和工作台驱动采用电子齿轮箱, 不失为性价比最好的选择。数控改型设计的传动原理如图2所示。

主轴电动机1仅通过一对 (30/30) 的齿轮, 直接将动力传到刀具主轴2上;伺服电动机1通过一对轴交角90° (12/60) 的齿轮连接到工作台4上;伺服电动机2和伺服电动机3均通过滚珠丝杆直接驱动刀架滑座在滚切运动中的轴向和径向两个方向的进给。相应的液压系统改变如图3所示。

液压系统主要只执行刀架滑座运行的平衡和工件夹紧两个功能, 同时留有供用户备选的上下料以及工件去毛刺功能动力口。

比较上述普通和数控两种传动方式, 可见:

1) 刀架部件数控改型后传动链上取消了原来的万向连轴节和一对螺旋伞齿轮, 只留下一组齿数比为30/30的圆柱齿轮, 使得刀架的传动精度和刚性大幅提高;

1—主轴电动机;2—刀具主轴;3—伺服电动机1;4—工作台;5—伺服电动机2;6—伺服电动机3

2) 工作台部件将原有的蜗轮副变为一对90°轴交角的齿轮, 其传动比仍为1∶5, 经过磨齿, 这一对齿轮的精度可达4级精度[4], 保证了工作台的运动精度;

3) 伺服电动机都是直接驱动相关部件运动, 原有的减速机构、差动分齿机构、换向变速机构、滑座轴向进给机构、滑座快慢速转换机构都被取消, 机床的传动刚性自然大大提高;

4) 机床各部件运动精度保证应归功于数控系统的精确控制, 尤其是数控系统中的电子齿轮箱, 其精确的分齿控制确保了机床刀架和工作台严格按照要求的比例转速运行, 从而使加工出的工件精度可达5级[2];

5) 由于伺服电动机的大速比调节驱动, 传动结构也相应调整, 原来刀架滑座轴向进给的快慢速运动分别由主传动分支和一个电动机切换驱动, 现在的伺服电动机2取代了这两部分, 承担了滑座轴向进给和快速移动;

6) 伺服电动机3取代了原液压系统中复杂的微量调节机构和驱动油缸, 变固定移动速度为可调节的进给和快速移动速度;

7) 为了保证切削的平稳性, 将原有刀架平衡油缸改为平衡阀加增压油缸系统, 使该部分运行阻尼随时可调, 以适应不同零件的切削都达到满意的效果;

8) 液压系统 (包括驱动油缸) 也比原来大大简化, 其作用主要只平衡刀架切削力和尾架夹紧工件。并将原有去毛刺液压动力改为用户可选配置 (即标准机床不带有该功能, 用户需要可作为附件供给, 减少不需要该功能用户的负担) 。

9) 机械结构的简化, 不仅使制造便利易行, 而且多出的空间可以对机床的箱体刚性进行进一步优化设计, 还给维修装拆带来便利。

10) 原来的滑动支撑基本改为滚动支撑, 使加工、装配都变得容易, 润滑充分, 减少了传动故障的可能性。

原来普通滚齿机, 经数控改型设计制造后, 加工的齿轮精度稳定提高, 由于可调节的范围加大, 加工参数可以更接近实际加工所需的要求, 效率也有所提高。机床主要参数对比见表1。

可见无论是性能参数范围还是快速运行速度都有了进一步的改善提高。

3 结语

对比普通型和数控改型设计的滚齿机, 基本可加工齿轮规格参数都不发生变化, 也就是说机床的基本性能都很好的保持原有水平, 但主轴转速可以提高到3000r/min (主轴电动机转速可达10000r/min) , 且为很精准的无级调速;值得一提的是:滑座两个方向运动驱动轴改为数控方式, 可调节范围加大并变为无级调速, 当滑座径向进给运动和轴向进给运动连动时, 可以加工鼓型齿和小锥度齿轮, 使机床增加了新的功能。操作界面为参数输入方式, 很方便的输入需要的加工参数就可以进行切削, 并可以保存多种零件加工程序, 以后的加工只要调出存储的程序即可, 节省了大量的机床调整劳动量和出错率。数控滚齿机极大地简单了零件制造及装配调试过程, 克服了普通滚齿机因零件的先天不足, 装配切削调整繁杂, 重复劳动量大的弊病。

另外, 机床的可靠性大幅提高, 维修量极少, 即使检修拆装也很方便。进而在数控系统中配置远程监控后, 随时可掌控机床的运行状态, 及时发现问题, 提出解决方案, 最大限度降低用户因软故障带来的停机、加工件报废的甚至损坏机床的后果, 提高经济效益。

参考文献

[1]徐灏, 等.机械设计手册[S].北京:机械工业出版社, 1991.

[2]GB/T2363-1990小模数渐开线齿轮精度[S].国家现行标准1991.10.1.实施.

[3]GB100089-88:圆柱蜗杆、蜗轮精度[S].国家标准1990年起执行.

[4]GB/T13924-2008:渐开线圆柱齿轮精度[S].现行国家齿轮精度检测标准.

基于模数化的旧住宅入口空间改造 篇7

1. 旧住宅背景

在20世纪70~80年代大规模住宅建设时期, 全国城镇住宅建设面积约13亿m2。计划经济体制下“单位大院”制的居住形态和社会组织形式, 是一种以行政关系为纽带所构筑的政治、经济和社会三者合一的组织机构, 其各自独立、相互隔离的特性阻碍了以城市为单元的现代意义的住区形成。而且这些住宅普遍出现了功能陈旧环境质量差等问题。由于这些住宅基本都在使用年限期内, 为提升居住品质, 改造是首选方式。

2. 调研

(1) 实地调查, 初步口头调查

人民村和马鞍山两个旧住宅区位于重庆市人民广场周边, 是较有代表性的旧住宅区。人民村的情况比较单一, 主要建筑类型是20世纪80年代初期整体修建的板式住宅;而马鞍山片区情况较为复杂, 有50~60年代, 甚至解放前修建的平房和2~3层低层住宅, 也有80~90年代修建的集合性住宅。

(2) 问卷设计

根据实地调研与口头调查的初步结果, 设计调查问卷。与导师探讨后, 将无价值的问题剔除。

(3) 调查对象与方式

调查对象主要针对两个片区综合情况与居民改造意愿, 方式主要采取实地调研与问卷调查。两个片区共发放100份调查问卷, 有效问卷100份。

(4) 结果统计 (见图1)

3. 问题总结

(1) 公共空间日益不足

旧住宅区大多采取行列式布局, 日照间距基本满足要求, 宅前宅后作为公共空间。但由于缺乏有效的监督管理和住宅本身功能不完善, 诸多底层住户向外私自搭建以扩充居住面积。在占用公共空间及绿地的同时, 带来卫生死角, 影响社区环境美观。表中73%的人对公共空间持不满意甚至非常不满意的态度可以直观的反映出这一问题的严重性。

(2) 安全性不足

在实际调研过程中, 有不少居民反映社区内的偷盗问题, 损失比较严重的是公共财产部分, 如电线电缆等。由于住宅多是分时段建成, 缺乏统一规划管理, 造成整个旧住宅区对外出入口较多, 无法形成封闭管理。而各个住宅单元的入口, 更是缺乏有效地管理, 可以随意进出。部分入口处在偏僻角落, 周边显得过于脏乱缺乏生气, 容易蕴藏犯罪。

(3) 住区缺乏特色和认同感

我国上世纪七八十年代大批量建设的住宅建筑过于雷同和单调, 尤其是在同一个小区内, 住宅单元入口的形式千篇一律。调查中, 居民普遍认为自己居住的小区毫无特色。

4. 改造策略

激发社区活力的核心在于创造人的交往活动和公共空间, 社区活力的直接表象即是住区中人的活动。而现有旧住宅区其复杂的人员组成以及原本品质就不高的公共空间日益紧缩等问题, 势必给人与人之间的交往增加障碍。为此我们在从事改造设计的时候, 应该更多的关注社区活力的问题, 为人与人之间的沟通提供场所和空间, 创造机会。

调研发现, 居民对发生日常交往活动地点的第一反映是在自家门口。住宅底层的单元入口承担了主要的入户职能, 居民最常碰面的地方便在这里。因而, 入口空间为居民发生交往与活动提供了潜在的场所和可能。现代高层住宅往往首层架空, 不布置居住功能, 而将入口空间扩大化。一方面是由于电梯厅的纳入迫使交通空间扩大, 另一方面是有意创造一个便捷的交往场所。纵观旧住宅, 其外部入口仅仅具备“进入”的单一职能, 而其提供交往活动的潜力并没有得到充分发挥。面对旧住宅区不断褪去的社区活力, 改造入口空间变得更具实际意义。

(1) 通过增减构筑物增加住宅入口的可识别性

针对不同的旧住宅入口和所需要的功能, 设计不同的入口改造方案 (见图2) 。

(2) 增加和扩充交往空间, 整合多种功能于入口空间

在改造扩充后的入口空间加入旧住宅小区内与居民日常生活相关联的功能, 一方面避免这些功能以零散建筑的形式出现在住宅小区中而占用空地, 另一方面使入口改造更具实际意义 (见图3) 。

(3) 入口扩充与已有底层商铺相结合改造旧住宅入口

将入口与底层商铺相结合, 更是对入口公共空间的进一步延伸和拓展。不仅提供了购物活动的机遇, 也提供了更多的交往机会。可以增加邻里关系, 给社区注入更多的活力。

(4) 模数化的功能模块

将入口扩展的功能空间模数化设计, 适宜于多种空间和多种功能需求。并降低生产维修成本, 利于运输安装。

二、旧住宅外部入口模数化改造探讨

1. 入口类型特征分析

通过对重庆旧住宅区实地考察发现, 单元入口有多种形式。有些入口采取的是中间层进入, 上下各有几层的方式。此类住宅入口与室外场地通过天桥连接, 之间有堡坎间隔, 为的是保证入口以下几层住户的采光通风。另外还有入口在堡坎下面的形式, 两者之间往往会有所谓的“场坝”。这些入口前的区域, 恰恰可以成为改造利用的“潜在”空间 (见图4) 。

2. 模数化功能单元设计

针对前期调查出的缺失, 进行功能整理列举。在保证使用的最小人体尺寸要求下, 将各个功能模数化 (模数600 mm) , 成为可拼接的独立功能单元。便于后面的构件设计 (见图5) 。

3. 模数化构造探讨

根据模数化的功能单元, 创造出可以根据实际住户需求进行调整的入口构件 (见图6) 。大大降低了生产维修成本, 并且利于运输安装 (见表1) 。

4. 适应性拼接

根据住宅入口类型特征, 运用之前整理出来的模数化功能单元, 有针对性的拼出应用案例 (见图7~10) 。

三、结语

弥补日益衰弱的旧住区活力, 加入更多的交往可能。其中, 入口改造会是有效的措施之一。希望为旧住宅再生改造设计提供多元化的考虑角度, 应首先纳入改造范围。并希望以此为引, 激发建筑师去探索更多不同的改造措施, 为共同创造更宜居的住区而努力。

在旧住宅入口改造后, 我们希望看到的是, 老年人不用再拥挤在狭窄的门道口前下棋, 入口门前也不再那么拮据;住户也因新装的防盗门得到了一份保障。新的入口带来的将是新的活力、新的生活。

摘要：市区内的老旧住宅往往显得脏乱破败、活力缺失。而住宅的入口, 是一个人流较大、使用最频繁的位置, 对一栋旧住宅有着重要的作用。为此, 我们提出改造旧住宅外部入口以达到方便居民、激发活力的目的。并通过总结旧住宅常见入口类型, 选择适宜的功能模块进行模数化设计。降低生产维护成本, 利于运输安装。