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通俗上说,所谓的机电一体化即为把电子技术合理地应用在信息的生成与流通、传播控制以及能源组织等方面的一项技术。下面是我为大家整理的机电一体化方面论文,供大家参考。
摘要:综上所述,可知现代生活中对工程机械的生产与制造有着非常高的要求,传统的技术不仅生产、制造效率低,产品性能也不能保证,因此需要应用先进的技术来提高生产效率以及产品的性能。
关键词:机电一体化;工程机械
工程机械操作者需要掌握最先进的机电一体化技术,并且将其能够应用到实际工作中,这样才能够发挥机电一体化技术的优势,当然这也需要工程机械企业为操作者提供这样的机会。现代工程机械行业已经进入到了机电一体化时代,该技术的应用,使得工程机械制操作更加的便利,产品性能更佳。目前我国绝大多数企业都已经应用了机电一体化技术,随着该技术功能越加齐全,机电一体化技术会应用在更多的领域。
1机电一体化技术的优势
首先,安全性能高。工程机械中应用机电一体化技术之后,其所生产的产品通常都具有高的性能,同时功能齐全,既具备监视、报警功能,同时还具备自动保护功能。设备运行过程中如果出现了异常情况,机电一体化产品可能进行自动保护,以此确保操作人员与设备不会受到严重的损伤,以此保证设备安全性。其次,生产能力强。工程机械中机电一体化设备,能够进行信息的自动处理,同时也能够进行自动控制,能够进行高精度的控制与高灵敏度的检测。机电一体化设备具有控制系统,设备运行过程中,操作人员只要启动该系统,设备能够根据设计要求完成所有的规定性动作,这样不仅能够保证产品生产的效率,同时也能够保证产品的性能达到要求。再加之,自动化技术的应用,使得机电一体化技术的应用价值更大。再次,使用性能强。机电一体化设备能够进行数字显示,同时还具有程序控制功能,这样就并不必设计过多的手柄以及按钮,操作起来十分方便。另外,机电一体化技术能够进行重复动作,如果设备非常先进,还能够自动选择程序,大大减少了操作人员的工作量。最后,应用范围广。机电一体化设备融合了复合技术,也具有一定的复合功能,与其他技术相比,能够应用在更多的领域。传统的技术通常是单技术、单功能,应用范围有限,机电一体化技术则完全与之相反,复合技术与复合功能,使得设备整体功能更加强大,能够完全满足用户的需求。
2机电一体化在工程机械中的应用
工程机械中,机电一体化技术与其他先进技术的应用,使得工程机械性能更加的强大,同时也能够保证生产过程更加的经济、安全。
工程机械作业精度控制
工程机械中,成品精度至关重要,如果主要参数精度出现了明显的误差,产品性能将大受影响,但是机电一体化技术的应用,则能够确保工程机械生产中各种主要参数数据进行控制。例如,搅拌混凝土时,各个原材料的重量如果依靠传统的计量工具势必会产生误差,但是微机控制电子称量系统,则能够对各种原材料进行精确的称量,误差非常低,混凝土的性能也会因此而有所不保障。此外,路面工程修建中,自动找平系统的应用,能够使路面更加的平整。另外,自动供料系统中由于融合了超声波技术,因此能够自动供料,使得摊铺质量完全能够达到保证。
工程机械自动化以及半自动化作业的应用
自动化以及半自动化作业的实现,让操作人员的工作强度大大降低,工程生产效率得到提高。自动化技术的引进还可以避免一些经验不足人员的失误,保证作业的精度。例如日本的三菱公司,将挖掘轨迹控制系统引进挖掘机中,通过对耗铲斗的运动轨迹进行设定,并通过微机控制系统对动臂杆以及铲刀的运动进行自动化控制,从而使挖掘作业更为精确。
在工程机械中监控功能的应用
机电一体化技术的引进能够使工程机械过程进行实时监控,包括传动系统、执行装置、制动系统以及液压系统等,存在异常情况时会自动报警,并准确找出故障的位置。
在工程机械中节约能耗的应用
对于传统的工程机械而言,在能源利用上,效率较低,液压挖掘机在燃料能量的利用上有效利用率只有20%,这样让工程机械迫切要求节能。日本小松公司挖掘机在节能上采用了新型节能控制器,即OLLS系统,其在节能效果上能够节约25%的燃料。
在其他方面应用
国外在推土机、铲运机以及装载机等生产过程中增加了自动变速器,从而传动系的传动比能够结合外负荷的情况进行调整,从而使发动机的功率得到充分利用,能源的经济性也得到提高,操作更为便捷,使得操作人员的工作强度降低。
3工程机械中机电一体化技术的发展趋势
机电一体化技术在现代工程机械中的发展趋势主要以高性能化、微型化以及智能化为方向。在高性能化上,主要目标为应用模式的四高,即应用模式的高精度、高效率、高可靠性和高速性。例如,新一代的CNC系统中,其主要以多CPU结构和多总线连接,在应用模式上符合四高的要求,这种系统的应用,能够对多任务操作系统进行同时处理,实现高性能产品的生产。微型化是机电一体化技术一个新的发展目标和方向,也是电子技术以及机械技术实现纳米级结合的基础。微型机电一体化产品,主要是指尺寸为纳米级以及微米级的产品,体积一般在1立方厘米以下。这种微型机电一体化技术产品具有小巧性、耗能性以及运动灵活性等特点。机电一体化技术在发展过程中,智能化也是其发展的一个趋势。对于现代的机电一体化技术而言,其发展离不开控制理论,这也是机电一体化技术与传统机电一体化技术的区别,也是智能化的体现。智能化在实际生产过程中主要体现在产品的使用以及功能上。智能化主要结合了人工智能、生理学以及计算机科学等思想和方法对人类智能进行仿效,从而使机电一体化技术的适用范围以及性能功能更具现代化。
结束语
综上所述,可知现代生活中对工程机械的生产与制造有着非常高的要求,传统的技术不仅生产、制造效率低,产品性能也不能保证,因此需要应用先进的技术来提高生产效率以及产品的性能。机电一体化技术是工程机械应用最为先进的技术,该技术能够满足目前工程机械生产与制造的基本要求。未来该技术将会向着更加高性能化、微型化方向发展,另外,智能化程度会更高,尽管要实现这一目标,还需要一段时间,但是随着科技的进步,实现这一目标的时间将会越来越近。
参考文献
1、机电一体化技术的发展与思考石美峰山西焦煤科技2007-03-30
2、机电一体化的创新及发展方向王宣银; 陶国良; 陈鹰机电一体化2000-11-20
摘要:在工程机械中利用机电一体化技术,可提高工程机械的效率与安全性,降低工作人员的劳动强度。本文从机电一体化技术及其应用现状、在工程机械中的应用及发展前景等三个方面进行了分析,以期为该技术在生产中的应用提供参考与借鉴。
关键词:工程机械;机电一体化
随着我国经济社会的进步,工程机械也得到了快速发展,机电一体化技术得到了广泛的应用。在工程机械运行中应用机电一体化技术,可大大提高工程机械运行效率,为经济效益提升提供保障。因此,探讨机电一体化技术在工程机械中的应用具有重要意义。而且,机电一体化技术属独立学科,涉及信息技术、电子计算机技术、微电子技术及自动控制技术等,探讨机电一体化技术在工程机械中的应用,有助于促进工程机械的发展。
1机电一体化技术及其应用现状
机电一体化即机械电子学,属于新兴边缘综合学科,涉及微电子技术、计算机技术、机械技术及信息技术,等等。在工程机械中利用机电一体化技术,将微电子技术应用到工程机械中,可将微电子技术中的动力、控制与机械主功能等加以充分发挥,从而提高工程机械的利用技术。而且,在工程机械中利用机电一体化技术,也可大幅改善工程机械面貌,促进工程机械的智能化、自动化。随着施工的变化,工程机械性能的要求也在不断发生改变,需要逐步提高工程机械的性能。在使用性能上,工程机械应做到以下几点:第一,提高生产效率,降低能耗;第二,提高工程机械的自动化水平,严格控制施工质量与精度;第三,实现工程机械设备操作简单化和稳定性,降低工作人员的劳动强度,提高作业安全性;第四,延长工程机械使用的寿命。在工程机械中利用机电一体化技术,有助于实现上述几个目标。
2工程机械机电一体化技术的应用分析
工程机械与机电一体化的关系
与传统工程机械相比,目前的工程机械中应用机电一体化技术,可改善工程机械各方面性能,比如操作舒适性的提高,且机械功效增加;工程机械的耗能大幅下降,且安全性与可靠性不断提升;工程机械的作业效率与精度也有所增加。
机电一体化技术对工程机械的改进
现代工程机械对性能要求比较高,主要表现在以下几个方面:工程机械的功效高,且能耗下降;系统具备监测运行状态的功能,可自动诊断与报警,提高运行的安全性;实现工程机械的自动化与精度的提升。在现代工程机械中,与电子控制相关的内容包括以下几个方面:
控制柴油机促进柴油机技术的发展,必须解决最低耗油量与发动机排放量之间的关系。在工程机械中利用电子节能液压泵系统,可降低系统能耗。在这种情况下,电子控制自动变速,可根据负荷条件,实现柴油机油门的自动调节,同时满足经济指标、排放量指标,对于节约能源、提高效率及实现净化排气等均有重要意义。
提高生产效率,降低能耗现代工程机械的发展,对高能量利用效率有了更高的要求。传统工程机械的燃料利用率较低,仅仅有20%左右。如果在新型挖掘机上利用日本小松生产公司生产的新型节能系统(OLLS系统),可提高节能效果,与传统工程机械相比,节约能源约为。这一OLLS系统可利用发动机功率,满足发动机转矩与泵吸收转矩最佳性能的要求,提高工程机械的生产效率。
提高成品的作业精度在某些工程机械设备中,引入电子控制系统,可满足系统对于称量精度的要求。同时,在工程机械中引入电子控制系统,可降低工作人员劳动强度,并提高工作效率,从而减少人工称量的误差。比如在混凝土拌合机械设备、沥青拌和机械设备中,引入电子控制系统基本实现计量功能的自动化。在电子计量系统中,微机控制技术也得到了良好的应用。
电子监控、自动报警与故障自诊工程机械的发动机、液压系统与传统系统等运行状态,经常发生机件或设备损坏事故,在系统运行中,利用电子监控与故障诊断专业系统设置各种类型传感器,可进一步保证作业人员与机械设备的安全性,并在故障发生之前自动报警,可提醒工作人员及时解决故障。
作业过程的半自动化与自动化为了提高工程机械运行的水平与效率,在工程机械中利用半自动化或自动化方式,可降低操作者的工作强度,并保证作业精度不受操作人员技术、生产经验的影响。
3工程机械一体化技术的前景
电子控制理论
利用以电子为核心的高新技术,是工程机械现代化的重要标志之一,通过应用与推广高新技术,在参考相关控制理论的基础上,可满足系统智能化设计要求,实现设计后的系统仿真,等等。
传感器技术的应用
在现代工程机械中,传感器技术的应用比较广泛,在发动机上利用机油压力传感器、冷却水温度传感器,等等,可检测并控制发动机运行状态;在沥青摊铺机上利用传感器技术,可提高作业精度,满足平整度、厚度与坡度要求。随着传感器技术的不断发展,在未来的工程机械上,高性能与稳定性的传感器将越来越多地得到应用。
4结语
在工程机械中利用机电一体化技术,可提高工程机械的效率与安全性,降低工作人员的劳动强度。本文从机电一体化技术及其应用现状、在工程机械中的应用及发展前景等三个方面进行了分析,以期为该技术在生产中的应用提供参考与借鉴。
参考文献
1、高职机电一体化专业项目驱动课程体系研究郑永锋浙江师范大学2014-05-12
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随着人们对计算机紧凑性设计的要求越来越高,计算机的CPU芯片也在朝着高度集成的方向不断发展,由此造成其在性能方面对温度也更加敏感,其散热技术也成为了相关领域的研究 热点 。下面是我为大家推荐的 cpu 对计算机影响论文,供大家参考。
cpu对计算机影响论文 范文 一:计算机CPU论文
摘要: CPU 是计算机进行运算的核心, 主要性能指标有字长、频率、高速缓存、前端总线频率、超线程技术的应用、支持的扩展指令集等对整个计算机的性能起着至关重要的作用。在计算机的使用中常见的CPU 超频故障、计算机感染病毒使CPU 性能大幅度下降,偶伴随 死机 等现象, 逐步掌握CPU 主要性能与故障的排除技巧, 达到举一反三的效果。
关键词: CPU; 性能指标; 高速缓存; 显示器 黑屏; 故障排除
1 计算机CPU 的主要性能指标
Central Processing Unit, CPU 通常也称“微处理器”或“中央处理器”, 是计算机进行运算的核心, 在计算机系统中相当于“大脑”,主要负责计算机的数据运算和发出计算机的控制指令, 是控制计算机中其他设备运行的“总指挥”。在计算机的发展过程中, CPU 技术的发展一直是计算机技术发展的重点, 在计算机的使用中CPU 的故障排除也是一个难点, 有待我们认真地研究, 以加深对CPU的了解, 逐步掌握CPU 常见故障的排除 方法 与技巧, 配合CPU 工作, 协调CPU 的处理速度, 在使用中达到举一反三的效果。
CPU“字长”是表示运算器性能的主要技术指标:在
计算机技术中, 把CPU 在单位时间内一次处理的二进制数的位数称为“字长”。一般情况下, 把单位时间内能处理为8 位数据的CPU 叫8 位CPU。同理, 64 位的CPU 在单位时间内能处理字长为64 位的二进制数据。字长是表示运算器性能的主要技术指标,通常等于CPU 数据总线的宽度。CPU 字长越长, 运算精度越高, 信息处理速度越快, CPU 性能也就越高。
CPU 的频率与CPU 的外频和倍频的关系:CPU 的频率是指计算机运行时的工作频率, 也称为“主频”或“时钟频率”。CPU 的频率表示CPU 内部数字脉冲信号振荡的速度, 代表了CPU 的实际运算速度, 单位是Hz。CPU 的频率越高, 在一个时钟周期内所能完成的指令数也就越多, CPU 的运算速度也就越快。
倍频越高, CPU 的频率就越高,CPU 实际运行的频率与CPU 的外频和倍频有关, CPU 的实际频率=外频!倍频。外频即CPU 的基准频率, 是CPU 与主板之间同步运行的速度。外频速度越高, CPU 就可以同时接受更多来自外围设备的数据, 从而使整个系统的速度进一步提高。倍频是CPU 运行频率与系统外频之间差距的参数, 也称为“倍频系数”, 通常简称为“倍频”。在相同的外频下, 倍频越高, CPU 的频率就越高。
主频越高, CPU 的速度也就越快,当我们使用CPU 时, 通常会说到“奔腾Ⅲ 600”、“奔腾4 ”等等, 其实, 这些型号里面的数字“600”和“”就是指CPU 的主频。CPU 的主频一般以MHz 为单位, 通常所说的“奔腾Ⅲ600”中的“600”实际上就是指该CPU 的主频是600MHz。但随着CPU 主频的提高, 一般以GHz( 1GHz=1000MHz) 为单位, 如“奔腾4 ”中的 即指该CPU 的工作频率是, 即3000MHz。一般说来,一个时钟周期完成的指令数是固定的, 因此主频越高, CPU 的速度也就越快。
缓存容量越大, 性能也就越高:
缓存(Cache) 的作用是为CPU 和内存进行数据
交换时提供一个高速的数据缓冲区。当CPU 要读取数据时, 首先会在缓存中寻找, 如果找到了则直接从缓存中读取, 如果在缓存中未能找到, 那么CPU 就从主内存中读取数据。CPU 缓存一般分为L1 高速缓存和L2 高速缓存。
一级高速缓存与二级高速缓存对CPU 的性能影响L1 高速缓存也称为一级高速缓存( L1Cache) 用于暂存部分指令和数据, 以使CPU 能迅速地得到所需要的数据。L1 高速缓存与CPU 同步运行, 其缓存容量大小对CPU 的性能影响较大。__L2 高速缓存也称为二级高速缓存( L2Cache) 的容量和频率对CPU 的性能影响也较大, 其作用就是协调
CPU 的运行速度与内存存取速度之间的差异。L2 高速缓存是CPU 晶体管总数中占得最多得一部分, 由于L2 高速缓存得成本很高, 因此L2 高速缓存得容量大小一般用来作为高端和低端CPU 产品得分界标准。目前CPU 的L2 高速缓存有低至64KB 的, 也有高达4MB 的。
前端总线频率比外频更具代表性:前端总线频率是AMD 公司在推出K7CPU 时提出的概念, 一直以来很多人都误认为这个名词是外频的一个别称。其实, 通常所说的外频是指CPU 与主板的连接速度, 这个概念建立在数字脉冲信号振荡速度的基础之上, 而前端总线频率指的是数据传输的实际速度, 即每秒钟CPU 可以接收的数据传输量。例如100MHz 外频是指数字脉冲信号在每秒钟振荡1000 万次, 而1001MHz 前端总线频率则是指CPU 每秒钟可接受的数据传输量是100MHz!64bit/8bit/Byte=800MB。就处理器速度而言, 前端总线比外频更具代表性。
CPU 的制造工艺直接关系到CPU 的电气性能:
CPU 在更高的频率下工作,线路宽度越小, CPU 的功耗和发热量就越低目前Inter 公司的主流产品的制造工艺已经达到 m 级别。由于CPU 制造完成后, 是一块不到1cm2 的硅晶片( 或集成电路) , 还要对其进行封装, 并安装引脚( 或称为“针”) 后才能插到主板上、通常所说的Socket478 和Socket939 中的数值的就是指该CPU 的引脚数, CPU 的封装一般有陶瓷封装和树脂封装两种。
超线程技术的应用超线程(Hyper- Threading,HT) 是Inter 公司为Pentium4 专门设计的一项技术。超线程是一种同步多线执行技术, 一款应用超线程技术的IntelCPU 可以在逻辑上被模拟成两个任务。当计算机系统应用超线程技术后, 可使整机性能提高25%以上。
支持的扩展指令集对提高CPU 的效率具有重要作用:指令集是CPU 用来计算和控制系统的命令, 是与硬件电路相配合的一系列指令。指令集是评价CPU 性能的重要指标之一。目前指令集有Intel 公司的MMX、SSE、SSE2、SSE3 和AMD 公司的“3DNow! ”等。MMX(Multi Media Extensions,多媒体扩展)指令集由Intel 公司开发, 包括57 条多媒体指令, 通常这些指令可以同时处理多个数据, 提高CPU 处理图形、视频和音频的能力。SSE(Streaming SIMDExtensions,单指令多数据流扩展)指令集是MMX指令集的扩展, 是Intel 公司在Pentium3 处理器中开始使用的。SSE2 支持双精度浮点数的SIMD 处理, 用在64 位CPU 中。SSE3 是Intel 公司在最新的Pentium 4 Prescott 处理器中为了增强Pentium 4 CPU 在多媒体方面的性能二新增加的一组指令集合, 有助于增强Intel CPU 的超线程功能。“3DNow! ”指令集广泛
应用于AMD 公司的K6- 2,K6- 3 以及Athlon( k7) 处理器中。在软件的配合下, 可以大幅度提高3D 处理性能。“3Dnow! ”指令集是最早的三维指令集。
2 计算机使用中CPU 常见故障的排除
故障现象:一般说来, CPU 是不容易出现故障的, 但由于超频或者电压工作不稳定和CPU 的制造工艺的不同等原因, 会导致CPU 不能正常工作, 显示器突然黑屏, 重启后无效, 更严重者会烧坏CPU。(1)CPU 超频是 DIY 族最喜欢干的事情, 有的CPU 本身不具备超频能力却硬要超频, 有的CPU 超频的余量很小, 却让它超出额定频率较大的范围工作, 其结果将导致电脑工作不正常, 经常出现死机现象。因为CPU 超频使用, 而且是硬超, 有可能是超频不稳定引起的故障。如开机后用手摸一下CPU, 发现非常烫, 则故障就可能在此。解决的方法是: 用户可以找到CPU 的外频与倍频跳线, 逐步降频后, 启动电源, 系统恢复正常, 显示器也就有了显示。也有可能是过度超频之后, 电脑启动时可能出现散热风扇转动正常, 但硬盘指示灯只亮了一下便没有反应了, 显示器也维持待机状态的故障。由于此时不能进入 BIOS 设置选项, 因此只能给CPU 降频。具体方法是打开机箱并在主板上找到给CMOS 放电的跳线, 给CMOS放电后重启系统即可。值得注意的是内存大小、硬盘速度、显卡速度,
特别是CPU 的性能指标, 对整个计算机的性能无不起着至关重要的作用, 因此盲目追求CPU 一级高速缓存与二级高速缓存、前端总线频率的高速并不可取。(2) 电压不正常导致CPU 烧坏。常见的故障现象是开机后黑屏, 只听到CPU 风扇在转动, 没有开机自检。解决方法: 根据故障现象可以排除电源的故障, 开机后风扇在转动, 说明计算机是通电的。但是不能自检, 也就不能听到“滴”的一声响, 此时怀疑是主板或CPU 的故障, 初步判断后, 采用替换法进行确认。首先找一台同等配置的好的计算机, 把此台计算机的CPU 拆下, 换到有故障的计算机上, 开机后如果能启动并正常进入系统, 说明该台计算机的故障就是CPU 有问题, 仔细查看CPU,发现针角处有发黑的地方, 说明是由于电压不稳定导致CPU 被烧坏。
计算机感染病毒, CPU 性能大幅度下降, 偶伴随死
机现象:(1)该故障原因可能是感染了病毒, 或磁盘碎片过多或CPU 温度过高。解决方法是首先可以使用杀毒软件查杀病毒, 然后使用Windows 附带的“磁盘碎片整理”程序进行整理。如果还不能解决问题, 则打开机箱, 查看CPU 散热器的风扇通电后是否转动, 如果不转动, 则更换新散热器即可。(2)蠕虫病毒发作使CPU 占用率为何高达100%。故障现象: 即开机使用一段时间后, 硬盘指示灯不停地闪, 同时
系统运行速度变得非常慢, “任务管理器”窗口中显示CPU 地占用率100%。只有重新启动才能继续使用。但过一段时间后又是如此。从故障描述可知, 计算机系统感染了某种蠕虫病毒。在正常情况下, 在不运行大型的程序时, CPU 在瞬间的占用率不可能为100%。而蠕虫病毒发作的时候就会将剩余的系统资源占满。这时, 用户可以在“任务管理器”窗口中查看哪个程序占用的CPU 资源最多, 如果是一个陌生的程序, 建议用户使用杀毒软件( 最好使用最新的杀毒库) 对系统进行彻底的检查。如果还无法解决该问题,最好重新安装 操作系统 , 并且安装病毒防火墙。这样, 能彻底解决问题。
CPU 风扇不转导致计算机死机:故障现象: 一台计
算机开机进入系统后不久就死机, 重新启动计算机后故障依旧。解决方法: 打开机箱, 查看机箱内各设备的运行情况, 发现CPU 风扇转动的很慢, 处于似转非转的状态, 由此想到造成重启的原因可能是由于CPU 风扇不能正常运转而导致CPU 无法散热, 从而使CPU 温度急剧上升, 最后出现死机。因为是突然黑屏, 可能是硬件有松动而引起接触不良。可打开机箱把硬件重新插一遍后开机, 有可能是显卡有问题, 因为从显示器的指示灯来判断无信号输出, 使用“替换法”检查, 显卡没问题, 那么此时有可能是显示器有故障,
使用“替换法”再检查, 同样没有发现问题, 接着检查CPU, 发现CPU 的针脚有点发黑和绿斑, 这是生锈的迹象。看来问题就在此处, 因为制冷片有结露的现象, 一定是制冷片的表面温度过低而结露, 导致CPU 长期处于潮湿的环境中, 日积月累, 就会产生太多锈斑, 造成接触不良, 从而发生此故障。找到问题的所在点后, 要拆掉CPU 风扇, 给风扇添加润滑油并清理风扇上的灰尘, 再重新安装CPU 风扇。开机后CPU 风扇转动正常, 死机现象也就消除了。还可以取出CPU, 用橡皮仔细地把每一个针脚都擦一遍, 然后把散热片上的制冷片取下, 清洁干净, 最后装好CPU 和制冷片开机, 即可正常启动。
计算机由于各种原因总会出现一些故障。特别当遇到CPU 常见故障时, 我们应该对CPU 的主要性能指标有充分的了解, 分析故障原因, 掌握常用的排除方法与技巧, 避免CPU 故障造成计算机黑屏、死机等麻烦。
参考文献:
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cpu对计算机影响论文范文二:计算机组成原理——CPU 论文
摘 要 CPU是计算机进行运算的核心,其重要性相当于人体的大脑,起着至关重要的作用。CPU的主要性能指标有字长、频率、高速缓存、前端总线频率、超线程技术的应用、支持的扩展指令集等等,对整个计算机的性能起着至关重要的作用。要从了解CPU的发展历程,运行原理以及故障排除等多方面了解CPU,从而达到对CPU的全面认识。
关健词 CPU 历史 工作原理 故障排除
The priciple of the Computer Compoment--CPU
Wu Min
Abstract CPU is the core of computer operations, its importance is equivalent to the human brain, plays a vital role in.
The main properties of CPU index word length, frequency, cache, FSB, hyper threading technology, support the instruction set extensions on the whole computer plays an important role in the performance. To understand the development history of CPU, operation principle and troubleshooting to know more about CPU, to achieve a comprehensive understanding of CPU.
Keywords CPU,History, Working priciple , Troubleshooting
引言
CPU是Central Processing Unit(中央微 处理器)的缩写,又称为微处理器。随着网络时代的到来,网络通信、信息安全和信息家电产品将越来越普及,而CPU正是所有这些信息产品中必不可少的部件,CPU主要由运算器和控制器组成,是微型计算机硬件系统中的核心部件,起着控制整个微型计算机系统的作用。
CPU性能的高低通常决定了一台计算机的档次。
世界上生产CPU芯片主要有Intel和AMD两家公司。Intel公司生产的CPU始终占有相当大的市场。目前,Intel公司生产的CPU主要有赛扬系列、奔腾系列、酷睿系列等。AMD公司的CPU占有相当的市场份额。AMD公司生产的CPU主要有闪龙系列、速龙系列等。
协调工作,决定了计算机的整体性能。CPU主要由运算器、控制器、寄存器组和内部总线等构成。寄存器组用于在指令执行过后存放操作数和中间数据,由运算器完成指令所规定的运算及操作。
CPU的发展非常迅速,个人电脑从8088(XT)发展到现在的Pentium 4时代,只经过了不到二十年的时间。
1971 Intel 4004,世界上第一款微处理器 1974 Intel 8008,第一个8位的微处理器; 1974 Intel 8080,第一个真正的微处理器; 1978 Intel 8086,16位微处理器; Intel 80186; 1982 Intel 80286;
1985 Intel 80386,新一代32位核心微处理器; 1989 Intel 80486; 1993 Pentium(奔腾);
从生产技术来说,最初的8088集成了29000个晶体管,而PentiumⅢ的集成度超过了2810万个晶体管;CPU的运行速度,以MIPS(百万个指令每秒)为单位,8088是,到高能奔腾时已超过了1000MIPS。
1 CPU的简介和历史发展
CPU的外部组成:控制单元,存储单元(寄存器,缓存),逻辑运算单元。
CPU的外部组成:芯片,金属壳(保护CPU,增加散热面积),引脚(固定CPU,连通电路)。
CPU是计算机的核心部件,处理计算机中的所有数据,使计算机完成各种功能,并使各部件
CPU从最初发展至今期间,按照其处理信息的字长,CPU可以分为:4位微处理器、8位微处理器、16位微处理器、32位微处理器以64位微处理器,基本上可以说个人电脑的发展是随着CPU的发展而前进的。
1971年世界第一台微处理器Inter的4004出现,内部集成2300个晶体管;1978年Inter16位处理器8086和与之配合的数学协处理器8087同时推出;1979年Inter8088推出,内含27000个晶体管,外部数据总线减少为8位,也首次运用于IBM PC中,预示微机时代即将来临.1982年Inter又推出了16位的80286,内部晶体管万个,时频由最初的6MHZ升为20MHZ;1985年32位处理器80386推出,时频达到以上;1989年集成120万晶体管的80486出现,时频90MHZ,性能比386提高了4倍;1993年奔腾时代来临,奔腾1,世界上第一台586级处理器,310万晶体管,时频200MHZ;1996年奔腾Pro,550万晶体管,处理速度是一代的2倍;同时第一次采用2级内存,同年奔腾MMX推出,L1缓存加倍;1997年,奔腾Pro与MMX结合,奔腾2出现,性能大大提高;1998年奔腾3出现,一级缓存2KB,二级缓存512KB,安全性能大大提高;2000年奔腾4推出,主频超过.之后又出了双核,四核...Inter处理器的发展就代表了CPU的发展,其中不乏其他公司产品,如AMD等
2 CPU的运行原理及过程
CPU的运行原理
CPU的主要运作原理,不论其外观,都是执行储存于被称为程序里的一系列指令。在此讨论的是遵循普遍的冯·诺伊曼结构(von Neumann architecture)设计的装置。程序以一系列数字储存在计算机存储器中。差不多所有的冯·诺伊曼CPU 的运作原理可分为四个阶段: 提取、解码、执行和写回。
第一阶段,提取,从程序存储器中检索指令(为数值或一系列数值)。由程序计数器指定程序存储器的位置,程序计数器保存供识别目前程序位置的数值。换言之,程序计数器记录了CPU在目前程序里的踪迹。提取指令之后,PC根据指令式长度增加存储器单元[iwordlength]。指令的提取常常必须从相对较慢的存储器查找,导致CPU等候指令的送入。这个问题主要被论及在现代处理器的高速缓存和管线化架构。
CPU根据从存储器提取到的指令来决定其执行行为。在解码阶段,指令被拆解为有意义的片断。根据CPU的指令集架构(ISA)定义将数值解译为指令[isa]。一部分的指令数值为运算码,其指示要进行哪些运算。 其它 的数值通常供给指令必要的信息,诸如一个加法运算的运算目标。这样的运算目标也许提供一个常数值(即立即值),或是一个空间的寻址值:暂存器或存储器地址,以寻址模式决定。在旧的设计中,CPU里的指令解码部分是无法改变的硬体装置。不过在众多抽象且复杂的CPU和ISA中,一个微程序时常用来帮助转换指令为各种形态的讯号。这些微程序在已成品的CPU 中往往可以重写,方便变更解码指令。
在提取和解码阶段之后,接着进入执行阶段。该阶段中,连接到各种能够进行所需运算 的CPU部件。例如要求一个加法运算,算术逻辑单元将会连接到一组输入和一组输出。输入提供了要相加的数值,而且在输出将含有总和结果。ALU内含电路系统,以于输出端完成简单的普通运算和逻辑运算(比如加法和位运算)。如果加法运算产生一个对该CPU处理而言过大的结果,在标志暂存器里,溢出标志可能会被设置。
最终阶段,写回。以一定格式将执行阶段的
结果简单的写回。运算结果极常被写进CPU内部的暂存器,以供随后指令快速访问。在其它案例中,运算结果可能写进速度较慢,但容量较大且较便宜的主存。某些类型的指令会操作程序计数器,而不直接产生结果数据。这些一般称作“跳转”并在程序中带来循环行为、条件性执行(透过条件跳转)和函数[jumps]。许多指令也会改变标志暂存器的状态位。这些标志可用来影响程序行为,缘由于它们时常显出各种运算结果。例如,以一个“比较”指令判断两个值的大小,根据比较结果在标志暂存器上设置一个数值。这个标志可借由随后的跳转指令来决定程序动向。
在执行指令并写回结果数据之后,程序计数器的值会递增,反复整个过程,下一个指令周期正常的提取下一个顺序指令。如果完成的是跳转指令,程序计数器将会修改成跳转到的指令地址,且程序继续正常执行。许多复杂的CPU可以一次提取多个指令、解码,并且同时执行。这个部分一般涉及“经典RISC管线”,那些实际上是在众多使用简单CPU的电子装置中快速普及(常称为单片机)。
CPU 数字表示方法是一个设计上的选择,这个选择影响了设备的工作方式。一些早期的数字计算机内部使用电气模型来表示通用的十进制(基于10 进位)数位系统数字。还有一些罕见的计算机使用三进制表示数字。几乎所有的现代的CPU 使用二进制系统来表示数字,这样数字可以用具有两个值的物理量来表示,例如高低电平[binaryvoltage]等等。
与数表示相关的是一个CPU可以表示的数的大小和精度,在二进制CPU 情形下,一个位(bit)指的是CPU处理的数中的一个有意义的位,CPU用来表示数的位数量常常被称作“字长”, “位宽”, “数据通路宽度”或者当严格地涉及到整数(与此相对的是浮点数)时称作“整数精度”、该数量因体系结构而异,且常常在完全相同的CPU的不同部件中也有所不同。 实际上,整数精度在CPU可执行的软件所能利用的整数取值范围上设置了硬件限制。整数精度也可影响到CPU可寻址(寻址)的内存数量。譬如,如果二进制的CPU使用32位来表示内存地址,而每一个内存地址代表一个八位组,CPU 可定位的容量便是232个位组或4GB。以上是简单描述的CPU地址空间,通常实际的CPU 设计使用更为复杂的寻址方法,例如为了以同样的整数精度寻址更多的内存而使用分页技术。
2更高的整数精度需要更多线路以支持更多的数字位,也因此结构更复杂、更巨大、更花 费能源,也通常更昂贵。因此尽管市面上有许多更高精准度的CPU如 16、32、64甚至128位,但依然可见应用软件执行在4或8位的单片机上。越简单的单片机通常较便宜,花费较少能源,也因此产生较少热量。这些都是设计电子设备的主要考量。
CPU的运行过程
数据从输入设备流经内存,等待CPU的处理,这些将要处理的信息是按字节存储的,也就是以8位二进制数或8比特为1个单元存储,这些信息可以是数据或指令。数据可以是二进制表示的字符、数字或颜色等等。而指令告诉CPU对数据执行哪些操作,比如完成加法、减法或移位运算。 假设在内存中的数据是最简单的原始数据。首先,指令指针(Instruction Pointer)会通知CPU,将要执行的指令放置在内存中的存储位置。因为内存中的每个存储单元都有编号(称为地址),可以根据这些地址把数据取出,通过地址总线送到控制单元中,指令译码器从指令寄存器IR中拿来指令,翻译成CPU可以执行的形式,然后决定完成该指令需要哪些必要的操作,它将告诉算术逻辑单元(ALU)什么时候计算,告诉指令读取器什么时候获取数值,告诉指令译码器什么时候翻译指令等等。假如数据被送往算术逻辑单元,数据将会执行指令中规定的算术运算和其他各种运算。当数据处理完毕后,将回到寄存器中,通过不同的指令将数据继续运行或者通过DB总线送到数据缓存器中。基本上,CPU就是这样去执行读出数据、处理数据和往内存写数据3项基本工作。但在通常情况下,一条指令可以包含按明确顺序执行的许多操作,CPU的工作就是执行这些指令,完成一条指令后,CPU的控制单元又将告诉指令读取器从内存中读取下一条指令来执行。这个过程不断快速地重复,快速地执行一条又一条指令,产生你在显示器上所看到的结果。在处理这么多指令和数据的同时,由于数据转移时差和CPU处理时差,肯定会出现混乱处理的情况。为了保证每个操作准时发生,CPU需要一个时钟,时钟控制着CPU所执行的每一个动作。时钟就像一个节拍器,它不停地发出脉冲,决定CPU的步调和处理时间。
参考文献:
《电子计算机组成原理》 蒋本珊 北京理工大学
《计算机组成原理》第二版,唐朔飞 编著,高等 教育 出版社,
《计算机导玉龙论》作者:王 电子工业出版社 《计算机科学导论》作者:王志强 机械工业出版社 《微型计算机原理与应用》肖金立 编著,电子工业出版社,2003-1
浅析计算机病毒及防范
计算机组成原理是计算机专业一门重要的主干课程,以数字逻辑为基础的课程。同时也是计算机结构、 操作系统 等专业课的学习基础。下面是我给大家推荐的计算机组成原理论文,希望大家喜欢!
计算机组成原理论文篇一
《计算机组成原理课程综述》
摘要:计算机组成原理是计算机专业一门重要的主干课程,以数字逻辑为基础的课程。同时也是计算机结构、操作系统等专业课的学习基础。课程任务是使学生掌握计算机组成部件的工作原理、逻辑实现、设计 方法 及将各部件接连成整机的方法,建立CPU级和硬件系统级的整机概念,培养学生对计算机硬件系统的分析、开发与设计能力。同时该课程也是学好计算机硬件系列课程的重要基础。所以,我们需要了解计算机的基本概念、计算机硬件系统以及软件系统的组成及其基本功能。学习计算机的各个基本组成部件及控制单元的工作原理,掌握有关软件、硬件的基本知识,尤其是各基本组成部件有机连接构成整机的方法。
关键词:计算机系统;硬件结构;软件结构;控制单元
一、计算机组成原理课程综述
顾名思义,计算机组成原理就是介绍计算机的组成,冯-诺依曼计算机由五大部件组成,分别是运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备。现今绝大部门都是此类型计算机。通过对这么课的学习对计算机的组成有个整体的概念。计算机组成原理从内容上看一、虽然计算机的五大部件自成体系,较为独立,但是从整体来看,还是具有明显的整体性;二、某些设计思想可应用于不同的部件,具有相通性,例如并行性思想。
二、课程主要内容和基本原理
(一)计算机系统
计算机系统是由“硬件”和“软件”两大部分组成。所谓硬件是指计算机的实体部分,它由看得见摸的着的各种电子元器件,各类光、电、机设备的实物组成,如主机、外部设备等。所谓软件,它看不见摸不着,由人们事先编制的具有各类特殊功能的程序组成。通常把这些程序寄寓于各类媒体(如RAM、ROM、磁带、磁盘、光盘、甚至纸袋),他们通常存放在计算机的主存或辅存内。
(二)系统总线
计算机系统的五大部件之间的互连方式有两种,一种是各部件之间使用单独的连线,称为分散连接;另一种是将各部件连到一组公共信息传输线上,称为总线连接。
总线是连接多个部件的信息传输线,是各部件共享的传输介质。当多个部件相连时,如果出现两个或两个以上部件同时向总线发送信息,势必导致信号冲突,传输无效。因此,在某一时刻,只允许有一个部件向总线发送信息,而多个部件可以同时从总线上接收相同的信息。
总线分为片内总线、系统总线和通信总线。片内总线是指芯片内部的总线;系统总线又可分为三类:数据总线、地址总线和控制总线。
总线的周期可分为四个阶段:申请分配阶段、寻址阶段、传数阶段、结束阶段。
总线与计算机所有的器件数据传输都离不开关系,是计算机工作的基础。
(三)存储器
存储器按存储介质分类:半导体存储器、磁表面存储器、磁芯存储器、光盘存储器。按存取方式分类:随机存储器RAM、只读存储器ROM、串行访问存储器。按在计算机中的作用分类:主存储器、辅助存储器。按在计算机系统中的作用分类:主存储器、辅助存储器、高速缓冲存储器Cache、控制存储器。其中静态RAM是用触发器工作原理存储信息,因此即使信息读出后,他仍然保持其原状,不需要再生,但是电源掉电时,原存储信息丢失。动态RAM是靠电容存储电荷的原理来寄存信息。但是电容上的电荷只能维持1~2ms,因此即使电源不掉电,信息也会因此自动消失,为此,必须在2ms内对其所有存储单元恢复一次原状态,这个过程称为再生或刷新。
由于单个存储芯片的容量总是有限的,很难满足实际的需要,因此要进行位扩展和字扩展。存储芯片的容量不同,其地址线也不同,通常将CPU地址线的低位与存储芯片的低址线相连。
同样,CPU的数据线数与存储芯片的数据线也不一定相等。此时,必须对存储芯片扩位,使其位数与CPU的数据线相等。
高速缓冲存储器cache主要解决主存与CPU速度不匹配的问题。主存与cache地址映射关系有:直接相联映射、全相联映射、组相联映射。
(四)输入输出系统
I/O设备与主机的联系方式:统一编址和不统一编址。统一编址就是将I/O地址看做是存储器地址的一部分。不统一编址是指I/O地址和存储器地址是分开的,所有对I/O设备的访问必须有专用的I/O指令。传送方式有串行传送和并行传送。I/O设备与主机信息传送的控制方式有三种:程序查询方式(主机与设备是串行工作的),程序中断方式(程序与主机是并行工作的)和DMA方式(主机与设备是并行工作的)。DMA方式工作:1、中断 cpu 访存,2、挪用周期,3、与CPU交互访存。输出设备有打印机, 显示器 等。
(五)计算方法
计算机的运行需要有运算的参与,参与运算的数有无符号类和有符号类。掌握二进制原码和补码的加减乘除运算。
(六)指令系统
指令由操作码和地址码两部分组成,操作码用来指明该指令所要完成的操作,例如加减,传送,移位,转移等;其位数反映了操作的种类也即机器允许的指令条数。地址码用来指出该指令的源操作数的地址(一个或两个)、结果的地址以及下一条指令的地址。指令寻址分为顺序寻址和跳跃寻址两种。其寻址方式分为10种,分别是:立即寻址,直接寻址,隐含寻址,间接寻址,寄存器寻址,寄存器间接寻址,基址寻址,变址寻址,相对寻址,堆栈寻址。指令格式有零地址,一地址,二地址,三地址等。需能分析指令格式所含的意义。
(七)CPU的结构与功能
CPU实质包括运算器和控制器两大部分,基本功能是取指令,分析指令,执行指令。CPU的寄存器有用户可见寄存器:通用寄存器,数据寄存器,地址寄存器,条件码寄存器。控制和状态寄存器:存储器地址寄存器,存储器数据寄存器,程序寄存器,指令寄存器。指令流水处理减少了运行时间,提高机器效率。中断系统在前面章节介绍过,此处在简单补充一些,引起中断的有很多种因素:人为设置的中断,程序性事故,硬件故障,I/O设备,外部事件。中断判优可用硬件实现,也可用软件实现。中断服务程序入口地址的寻找方法:硬件向量方法和软件查询法。中断响应的过程:响应中断的条件,响应中断的时间,中断隐指令和关中断。其中中断隐指令就是机器指令系统中没有的指令,他是CPU在中断周期内由硬件自动完成的一条指令。在中断响应之前需要对现场进行保护,中断结束之后需要对现场进行恢复。中断屏蔽技术主要用于多级中断,屏蔽技术可以改变优先级。
(八)控制单元的功能
控制单元具有发出各种微操作(即控制信号)序列的功能。取指周期可以归纳为以下几个操作,>>(MAR)->>(IR)->CU6(PC)+1->PC。间址周期:(IR)->>(MAR)->>AD(IR).执行周期中不同执行周期的微操作是不同的:1、非访存类指令2、访存指令3、转移类指令。非访存类指令:1、清除累加器指令CLA----0->ACC;2、累加器取反指令、算数右移一位指令SHRL(ACC)->R(ACC),ACC0->ACC0;4、循环左移一位指令CSLR(ACC)->L(ACC)ACCo->ACCn;5、停机指令0->G。访存指令:这类指令在执行阶段都需要访存存储器。
1、加法指令ADDX。
2、存数指令STAX(3)取值指令LDAX。转移类指令:
(1)无条件转移指令JMPX。
(2)条件转移指令BANX。在执行周期结束时刻,cpu要查询是否有请求中断的事件发生,如果有则进入中断周期。在中断周期,由中断隐指令自动完成保护断点、寻找中断服务程序入口地址以及硬件关中断的操作。控制信号的外特性:a.输入信号:时钟,指令寄存器,标志,来自系统总线的控制信号。b.输出信号:CPU内的控制信号,送至系统总线的信号。
常见的控制方式有同步控制,异步控制,联合控制和人工控制。
(九)控制单元的设计
组合逻辑的设计又称硬布线控制器,由门电路和触发器构成的复杂树形网络形成的逻辑电路。安排微操作节拍时注意以下三点:1、有些微操作的次序是不容改变的,故安排微操作的节拍时必须注意微操作的先后顺序。2、凡是控制对象不同的微操作,若能在一个节拍内执行,应尽可能安排在同一个节拍内,以节省时间。3、如果有些微操作所占的时间不长,应该将它们安排在一个节拍内完成,并且允许这些微操作有先后次序。微程序的设计:采用微程序设计方法设计控制单元的过程就是编写每一条机器指令的微程序,他是按执行每一条机器指令所需要的微操作命令的先后顺序而编写的,因此,一条机器指令对应一个微程序。微指令的基本格式共分为两个字段,一个为操作控制字段,该字段发出各种控制信号;另一个为顺序控制字段,它可以指出下条微指令的地址(简称下地址),以控制微指令序列的执行顺序。工作原理:取指阶段:取微指令---产生微操作命令---形成下一条微指令的地址---取下一条微指令---产生微操作命令---形成下一条微指令的地址。执行阶段:取数指令微程序首地址的形成---取微指令---产生微操作命令---形成下一条微指令的地址---取微命令.........循环。微指令的编码方式:直接编码方式,字段直接编码方式,字段间接编码方式,混合编码。后序微指令地址的形成方式:断定方式,根据机器指令的操作码形成,增量计数器法,分支转移,通过测试网络形成,由硬件产生微程序入口地址。微指令格式:水平型微指令,垂直型微指令。
三、实际应用
自ENIAC问世后将近30余年的时间里,计算机一直被作为大学和研究机构的娇贵设备。在20世纪70年代中后期,大规模集成工艺日趋成熟,微芯片上集成的晶体管数一直按每3年翻两番的Moore定律增长,微处理器的性能也按此几何级数提高,而价格也以同样的几何级数下降,以至于以前需花数百万美元的机器(如80MFLOPS的CRAY)变得价值仅为数千美元(而此类机器的性能可达200MFLOPS),至于对性能不高的微处理器芯片而言,仅花数美元就可购到。正因为如此,才使得计算机走出实验室而渗透到各个领域,乃至走进普通百姓的家中,也使得计算机的应用范围从科学计算,数据处理等传统领域扩展到办公自动化,多媒体,电子商务,虚拟工厂,远程 教育 等,遍及社会,政治,经济,军事,科技以及个人 文化 生活和家庭生活的各个角落。
四、 心得体会
计算机科学与技术的发展日新月异,但是都离不开计算机组成原理,这门课不要死记硬背,重在理解,工科类的学习不是死记硬背就会的,还是要理解记忆才会牢靠。在做完这次课程论文后,让我再次加深了对计算机的组成原理的理解,对计算机的构建也有更深层次的体会。计算机的每一次发展,都凝聚着人类的智慧和辛勤劳动,每一次创新都给人类带来了巨大的进步。计算机从早期的简单功能,到现在的复杂操作,都是一点一滴发展起来的。
五、结语
通过对计算机组成原理这门课程的学习,使我对计算机软件和硬件技术有了一个更深入的了解,包括各种计算机的基本原理以及计算机的艰难发展历程,这门课程注重理论知识,理论知识是一切技术的最基本,也是我们必须要掌握好的。在这次课程综述论文过程中,我到图书馆查阅资料,上网查资料,让我深刻认识到计算机组成原理的重要性,也了解了许多书上没有的知识,受益匪浅。
六、参考文献
1、唐朔飞《计算机组成原理》高等教育出版社第2版
计算机组成原理论文篇二
《计算机组成原理的探讨》
摘要:计算机组成原理是计算机专业人员必须掌握的基础知识。显而易见《计算机组成原理》是计算机科学与技术专业的一门核心的专业必修课程。本课程侧重于讲授计算机基本部件的构造和组织方式、基本运算的操作原理以及部件和单元的设计思想等。但计算机硬件技术的发展十分迅速,各类新器件、新概念和新内容不断涌现,这就要求我们要与时俱进,自主学习新知识。计算机是一门应用广泛、使用面积广、技术含量高的一门学科和技术,生活中的任何一个角落都离不开计算机的应用,生活中的无处不在需要我们了解和清楚计算机的相关知识。本文从《计算机组成原理》基础课程的各个方面对计算机组成原理做了详细的解释。
关键字:构造组织方式;基本运算;操作原理;设计思想
(一)、计算机组成原理课程综述
随着计算机和通信技术的蓬勃发展,中国开始进入信息化时代,计算机及技术的应用更加广泛深入,计算机学科传统的专业优势已经不再存在。社会和应用对学生在计算机领域的知识与能力提出了新的要求。专家们指出,未来10~15年是我国信息技术发展的窗口期、关键期。
《计算机组成原理》是计算机科学与技术专业必修的一门专业主干课程。课程要求掌握计算机系统各部件的组成和工作原理、相互联系和作用,最终达到从系统、整机的角度理解计算机的结构与组成,并为后续课程的学习奠定基础。因此掌握计算机的组成原理就显得尤为重要,这就要求课程的编写要深入浅出、通俗易懂。本课程在体系结构上改变了自底向上的编写习惯,采用从外部大框架入手,层层细化的叙述方法。这样便更容易形成计算机的整体观念。
该课程总共分为四篇十章,第一篇(第1、2章)主要介绍计算机系统的基本组成、应用与发展。第二篇(第3、4、5章)详细介绍了出CPU外的存储器、输入输出系统以及连接CPU、存储器和I/O之间的通信总线。第三篇(第6、7、8、章)详细介绍了CPU(除控制单元外)的特性、结构和功能,包括计算机的基本运算、指令系统和中断系统等。第四篇(9、10章)专门介绍控制单元的功能,以及采用组合逻辑和微程序方法设计控制单元的设计思想和实现 措施 。
(二)、课程主要内容和基本原理
《计算机组成原理》是“高等学校计算机基础及应用教材”中的一本硬件基础教材,系统地介绍了计算机单处理机系统的组成及其工作原理。
主要内容包括:计算机系统概论,运算方法和运算器,存储系统,指令系统,中央处理器,总线及其互联机构,输入/输出系统。它是一门理论性强,而又与实际结合密切的课程,其特点是内容覆盖面广,基本概念多,并且比较抽象,特别是难以建立计算机的整机概念。本书以冯·诺依曼计算机结构为主线,讲授单处理机系统各大部件的组成、工作原理以及将各大部件连接成整机的工作原理。从教学上,本课程是先导课程和后续课程之间承上启下的主干课程,是必须掌握的重要知识结构。
(三)实际应用:科学计算和数据处理
科学计算一直是计算机的重要应用领域之一。其特点是计算量大和数值变化范围大。在天文学、量子化学、空气动力学和核物理学等领域都要依靠计算机进行复杂的运算。例如,人们生活难以摆脱的天气预报,要知道第二天的气候变化,采用1MIPS的计算机顷刻间便可获得。倘若要预报一个月乃至一年的气候变化,是各地提前做好防汛、防旱等工作,则100MIPS或更高的计算机才能满足。现代的航空、航天技术,如超音速飞行器的设计、人造卫星和运载火箭轨道的计算,也都离不开高速运算的计算机。
此外,计算机在 其它 学科和工程设计方面,诸如数学、力学、晶体结构分析、石油勘探、桥梁设计、建筑、土 木工 程设计等领域内,都得到了广泛的应用。
数据处理也是计算机的重要应用领域之一。早在20世纪五六十年代,人们就把大批复杂的事务数据交给了计算机处理,如政府机关公文、报表和档案。大银行、大公司、大企业的财务、人事、物料,包括市场预测、情报检索、经营决策、生产管理等大量的数据信息,都有计算机收集、存储、整理、检索、统计、修改、增删等,并由此获得某种决策数据或趋势,供各级决策指挥者参考。
(四)心得体会
这学期我们学习了计算机组成原理这门课,通过对这门课程的学习,让我对计算机的基本结构,单处理机的系统的组成与工作原理有了更加深入的了解和体会。下面我就对这学期的学习做个 总结 ,讲讲有关学习计算机组成原理的心得。
《计算机组成原理》是计算机科学与技术专业一门核心专业基础课,在专业课程内起着承上启下的作用。这门课程是要求我们通过学习计算机的基本概念、基本结构,对组成计算机的各个部件的功能和工作过程、以及部件间的连接有较全面、较系统的认识,形成较完整的计算机组成与工作原理模型。
计算机组成原理第一章——计算机系统的概论。计算机是由硬件和软件组成的,计算机的硬件包括运算器,存储器,控制器,适配器,输入输出设备的本质所在。计算机系统是一个有硬件和软件组成的多层次结构,它通常由微程序级,一般机器级,操作系统级,汇编语言级,高级语言级组成,每一级都能进行程序设计,且得到下面各级的支持。
计算机组成原理第二章——计算机的发展与应用;简要介绍了计算机的发展史以及它的应用领域。计算机的应用领域很广泛,应用于科学计算和数据处理;工业控制和实时控制;办公自动化和管理信息系统等等。
计算机组成原理第三章——总线系统。计算机总线的功能与组成,总线的概念、连接方式、总线的仲裁、总线的定时以及总线接口的概念的基本功能都需要有深入的了解。
计算机组成原理第四章——存储系统。应重点掌握随机读写存储器的字位扩张情况,主存储器的组成与设计,cache存储器的运行原理以及虚拟存储器的概念与实现。
计算机组成原理第五章——输入/输出系统以及外围设备。计算机输入/输出设备与输入/输出系统综述,显示器设备,针式打印机设备,激光印字机设备;以及磁盘设备的组成与运行原理,磁盘阵列技术。输入/输出系统的功能与组成;教学机的总线与输入/输出系统实例。几种常用的输入/输出方式,中断与DMA的请求、响应和处理。
计算机组成原理第六章——运算方法和相关的运算器。尽管有些计算比较麻烦,可这些是学习的基础。以及相关的指令系统和处理器的工作原理。使我们在概论的基础上对计算机组成原理有了更深一步的了解。
计算机组成原理第七章——指令系统。控制单元必须要发出相应的指令,机器才能完成相应的操作。本章介绍了指令的一般格式和寻址方式,不同的寻址方式操作数的有效地址计算也是不同的。
计算机组成原理第八章,是重点的重点——中央处理器。重点掌握到内容很多:CPU的功能与基本组成,微程序控制器的相关与微程序设计技术。
计算机组成原理第九章——控制单元的功能。指令周期分为4个阶段,即取指周期、间址周期、执行周期和中断周期。控制单元会为完成不同指令所发出的各种操作命令。
计算机组成原理第十章——控制单元的设计。有两种设计方法:组合逻辑设计和微程序设计。
通过本课程让我了解到,本课程是计算机专业本科生必修的硬件课程中重要核心课程之一。基本要求是使学生掌握计算机常用的逻辑器件、部件的原理、参数及使用方法,学懂简单、完备的单台计算机的基本组成原理。当我第一次接触这门课程时有些枯燥、乏味,学起来很吃力,但我还是决心努力学好这门课程。因为它不仅是专业课,而且以后也是 考研 科目,而且它的具有重要的承上启下的作用,如果学不好,那在以后专业课的学习中就会遇到更多的难点和困惑,很容易形成破罐子破摔的情形。
现在一个学期就快要过去了,基本的课程也已结束。由于老师细致全面的讲授和我自己课下的反复学习,这门课已经在我心里形成了一个大概的理解和知识体系,有种“山重水复疑无路,柳暗花明又一村”的感觉。
结语
计算机组成原理是计算机专业本科生必修的硬件课程中重要核心课程之一。基本要求是使我们掌握计算机常用的逻辑器件、部件的原理、参数及使用方法,学懂简单、完备的单台计算机的基本组成原理,学习计算机设计中的入门性知识,掌握维护、使用计算机的技能。计算机组成原理是计算机专业的基础课。
通过对计算机组成原理知识的整理和实际应用,我深刻了解到掌握计算机组成原理的重要姓,了解到了计算机组成原理学基础在生活、工作等生活各个方面的重要姓和不可缺少姓。另一方面,通过学习也认识到了计算机组成原理学在一些微小方面一些不足和亟待于解决的问题或者小缺陷,这是我通过整理计算机组成原理而获得的极大收获。我相信这次的学习会对我以后的学习和工作产生非常大的影响力。
这门课对于使我们了解现代计算机的各个组成部分及其工作原理具有重要作用,对于我们后续课程的学习无疑也具有积极的意义。
(六)参考文献
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[2]唐朔飞.计算机组成原理:学习指导与习题解答[M].北京:高等教育出版社,2005.
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[4]张晨曦,等.计算机体系结构[M].2版.北京:高等教育出版社,2006.
[5]白中文,等.计算机组成原理[M].3版.北京:高等教育出版社,2002.
[6][M].,2005
论文:初中物理电学计算解题探讨初中物理电学计算是整个初中物理知识的一个重难点.学好电学计算对学生的逻辑思维,审题等都有提升.培养了学生的创造和创新能力,对以后更高层次的电学学习打下坚实的基础。[关键词] 计算 串并联电路 公式 解题思路 初中物理电学计算是整个初中物理知识的一个重难点,也是中考考查的重点内容。学生拿到这类题目后往往觉得无从下手,其实学生只要具备相关知识,做好足够的准备工作,而后理清思路,则可解决该题。那么如何才能顺理成章的确解决问题和攻破这个重难点呢?下面将谈一点我不成熟的解题思路和大家一起分享。一、 认真审题首先要在脑海里清晰的呈现U、I、R这三者在串、并联电路中各自的特点.在串联电路中:I=I1=I2=I3、U=U1+U2+U3、R=R1+R2+R3,在并联电路中:I=I1+I2+I3、U=U1=U2=U3、1/R=1/R1+1/R2+1/R3。要掌握电功、电功率和焦耳定律的基本计算公式和导出公式,并且要知道导出公式的使用范围,即导出公式使用于纯电阻电路中(在纯电阻电路中Q=W)......。其次要认真阅读并分析题目,找出题目中所述电路的各种状态。没有电路图的要画出相应的电路图。根据开关的闭合及断开情况或滑动变阻器滑片的位置情况得出题目中电路共有几种状态,画出每种状态下的等效电路图。在分析电路时如果电路有电压表,则先认为电压表处于断路状态,再分析电路的串并联,然后看电压表和谁并联则测谁的电压。二、 解答计算1、 找电源及电源的正极。2、 看电流的流向。要注意以下几个问题:(1)电路中的电流表和开关要视为导线,电压表视为断路(开路);(2)要注意各个电键当前是处于那种状态;(3)如果电流有分支,要注意电流是在什么地方开始分支,又是在什么地方汇聚。3、 判断电路的联接方式。一般分为串联和并联,但有些电路是串并、联的混联电路。若不是串联的,一定要理清是哪几个用电器并联,如果还是混联的,还要分清是以串联为主体的混联电路,还是以并联为主体的混联电路。4、 若电路中连有电压表和电流表,判断它们分别是测什么地方的电压和电流强度。5、 找出已知量和未知量,利用电学中各物理量之间的关系:即我们平时所说的电路特点;欧姆定律;电功和电功率相关表达式;焦耳定律。然后利用这些关系和已知条件相结合的的方法求解。在求解的过程中,用不着把每一个物理量都求出来,要根据所给的已知物理量找一种最简单的解题方法。很明显可以看出: 我们要熟练解答电学问题就必须熟练掌握相关的物理知识。最后需要说明的是,有些问题在每一种状态下并不能直接求出计算结果,这时要把两种或更多种状态结合起来,找出各个关系图中相等的物理量,列方程或列方程组去计算。以下对某些题型的解法做详细的说明和解答:例1、如下图所示,电源电压保持不变,R1=8Ω,R2=7Ω,当闭合开关S时,电压表的示数为4V,则电源电压为多少? 一、审题看题目后,本电路是串联电路,闭合开关,电路只有一种状态,电压表测R1两端的电压。二、联想相关公式及结论根据题意用到串联电路中I=I1=I2=I3,U=U1+U2+U3的特点和欧姆定律公式(I=U/R)去计算。三,解答计算 已知:R1=8Ω,R2=7Ω,U1=4V 求:电源电压U = ?解:当开关闭合时:夹在R1两端的电压U1=4V。则: 根据欧姆定律可知: I1=U1/R1=4V/8Ω=又因为在串联电路中: I=I1=I2 则: U2=I1R2=×7Ω= 根据串联电路中电压的关系 : U=U1+U2=4V+例2,如下图所示,当S1闭合,S2、S3断开时,电压表示数为3伏,电流表示数为安;当S1断开,S2、S3闭合时,电压表示数为伏,求此时电流表的示数及R1、R2的阻值。一、审题看题目后,S1闭合时,S2、S3断开时,电路为一种状态;S1断开,S2、S3闭合时,电路为一种状态。因此,本题必须在电路的两种状态下分别解答。二、联想相关公式及结论 用到串联和并联电路中U、I、R三者的特点及欧姆定律公式去计算。三,解答计算 解:S1闭合时,S2、S3断开时,R1、R2是串联。则:R2=U2/I=3V/Ω S1断开,S2、S3闭合时,R1、R2是并联。则:可知电源电压 U= 则夹在R1两端的电压: U1=U¬—U2=—3V= R1=U1/I=Ω 则并联的总电阻: R=R1R2/R1+R2=3Ω6Ω/3Ω+6Ω=2Ω 并联干路中的电流: I=U/R=Ω=例3,如右图所示,当开关S闭合后,滑动变阻器滑片P在B点时,电压表示数为,电流表示数为;滑片P在中点C时电压表的示数为3V。求: (1) 滑动变阻器R1的最大阻值;(2)电源的电压;(3)电路的最大功率。 一、审题看题目后,本电路是串联电路,闭合开关,电路只有一种状态,电压表测滑动变阻器R1两端的电压,滑动变阻器的左右滑动改变它接入电路中电阻的大小,进而影响电路中电流的大小变化。二、联想相关公式及结论根据题意用到串联电路中I=I1=I2=I3,U=U1+U2+U3的特点和欧姆定律公式(I=U/R)以及电功率相关计算公式去计算。三,解答计算 解:(1)滑片P在B点时,滑动变阻器全部接入电路,此时电阻最大。则: R1max=U1max/I=Ω (2) 当滑片P在中点时,R1=15Ω 则此时电路中的电流是:I=U1中/R1=3V/15Ω= U= .............○1 U=3+ ............ ○2○1○2解得: U=9V R2=30Ω(3) 要是电路中的电功率最大,则必须是电路中流过的电流最大,只有当滑动变阻器滑片滑到A点是电阻最小,电流最大。则:P=UImax=9V×(9V/30Ω)=由于篇幅有限,在此便不再做详细说明,开动您的脑筋,自已分析总结。以上是我一点不成熟的、浅薄的认识,有错误之处还望各位同仁批评指正。 回答人的补充 2009-07-18 15:23 写论文参考资料:电学知识总结一, 电路电流的形成:电荷的定向移动形成电流.(任何电荷的定向移动都会形成电流).电流的方向:从电源正极流向负极.电源:能提供持续电流(或电压)的装置.电源是把其他形式的能转化为电能.如干电池是把化学能转化为电能.发电机则由机械能转化为电能.有持续电流的条件:必须有电源和电路闭合.导体:容易导电的物体叫导体.如:金属,人体,大地,盐水溶液等.绝缘体:不容易导电的物体叫绝缘体.如:玻璃,陶瓷,塑料,油,纯水等.电路组成:由电源,导线,开关和用电器组成.路有三种状态:(1)通路:接通的电路叫通路;(2)开路:断开的电路叫开路(有时也叫断路);(3)短路:直接把导线接在电源两极上的电路叫短路.电路图:用符号表示电路连接的图叫电路图.串联:把元件逐个顺序连接起来,叫串联.(任意处断开,电流都会消失)并联:把元件并列地连接起来,叫并联.(各个支路是互不影响的)二, 电流国际单位:安培(A);常用:毫安(mA),微安( A),1安培=1000毫安=1000000微安.测量电流的仪表是:电流表,它的使用规则是:①电流表要串联在电路中;②电流要从"+"接线柱入,从"-"接线柱出;③被测电流不要超过电流表的量程;④绝对不允许不经过用电器而把电流表连到电源的两极上.实验室中常用的电流表有两个量程:①0~安,每小格表示的电流值是安;②0~3安,每小格表示的电流值是安.三, 电压电压(U):电压是使电路中形成电流的原因,电源是提供电压的装置.国际单位:伏特(V);常用:千伏(KV),毫伏(mV).1千伏=1000伏=1000000毫伏.测量电压的仪表是:电压表,使用规则:①电压表要并联在电路中;②电流要从"+"接线柱入,从"-"接线柱出;③被测电压不要超过电压表的量程;实验室常用电压表有两个量程:①0~3伏,每小格表示的电压值是伏;②0~15伏,每小格表示的电压值是伏.熟记的电压值:①1节干电池的电压伏;②1节铅蓄电池电压是2伏;③家庭照明电压为220伏;④安全电压是:不高于36伏(有些教材中为24伏,但通常情况下指天气晴朗时不高于36伏,阴雨天时不高于12伏);⑤工业电压380伏.四, 电阻电阻(R):表示导体对电流的阻碍作用.(导体如果对电流的阻碍作用越大,那么电阻就越大,而通过导体的电流就越小).国际单位:欧姆(Ω);常用:兆欧(MΩ),千欧(KΩ);1兆欧=1000千欧;1千欧=1000欧.决定电阻大小的因素:材料,长度,横截面积和温度(R与它的U和I无关).滑动变阻器:原理:改变电阻线在电路中的长度来改变电阻的.作用:通过改变接入电路中的电阻来改变电路中的电流和电压.铭牌:如一个滑动变阻器标有"50Ω 2A"表示的意义是:最大阻值是50Ω,允许通过的最大电流是2A.正确使用:a,应串联在电路中使用;b,接线要"一上一下";c,通电前应把阻值调至最大的地方.五, 欧姆定律欧姆定律:导体中的电流,跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比.公式: 式中单位:I→安(A);U→伏(V);R→欧(Ω).公式的理解:①公式中的I,U和R必须是在同一段电路中;②I,U和R中已知任意的两个量就可求另一个量;③计算时单位要统一.欧姆定律的应用:①同一电阻的阻值不变,与电流和电压无关,其电流随电压增大而增大.(R=U/I)②当电压不变时,电阻越大,则通过的电流就越小.(I=U/R)③当电流一定时,电阻越大,则电阻两端的电压就越大.(U=IR)电阻的串联有以下几个特点:(指R1,R2串联,串得越多,电阻越大)①电流:I=I1=I2(串联电路中各处的电流相等)②电压:U=U1+U2(总电压等于各处电压之和)③电阻:R=R1+R2(总电阻等于各电阻之和)如果n个等值电阻串联,则有R总=nR④ 分压作用:=;计算U1,U2,可用:;⑤ 比例关系:电流:I1:I2=1:1 (Q是热量)电阻的并联有以下几个特点:(指R1,R2并联,并得越多,电阻越小)①电流:I=I1+I2(干路电流等于各支路电流之和)②电压:U=U1=U2(干路电压等于各支路电压)③电阻:(总电阻的倒数等于各电阻的倒数和)如果n个等值电阻并联,则有R总=R④分流作用:;计算I1,I2可用:;⑤比例关系:电压:U1:U2=1:1 ,(Q是热量)六, 电功和电功率1. 电功(W):电能转化成其他形式能的多少叫电功,2.功的国际单位:焦耳.常用:度(千瓦时),1度=1千瓦时=×106焦耳.3.测量电功的工具:电能表4.电功公式:W=Pt=UIt(式中单位W→焦(J);U→伏(V);I→安(A);t→秒).利用W=UIt计算时注意:①式中的和t是在同一段电路;②计算时单位要统一;③已知任意的三个量都可以求出第四个量.还有公式:=I2Rt电功率(P):表示电流做功的快慢.国际单位:瓦特(W);常用:千瓦公式:式中单位P→瓦(w);W→焦;t→秒;U→伏(V),I→安(A)利用计算时单位要统一,①如果W用焦,t用秒,则P的单位是瓦;②如果W用千瓦时,t用小时,则P的单位是千瓦.10.计算电功率还可用右公式:P=I2R和P=U2/R11.额定电压(U0):用电器正常工作的电压.另有:额定电流12.额定功率(P0):用电器在额定电压下的功率.13.实际电压(U):实际加在用电器两端的电压.另有:实际电流14.实际功率(P):用电器在实际电压下的功率.当U > U0时,则P > P0 ;灯很亮,易烧坏.当U < U0时,则P < P0 ;灯很暗,当U = U0时,则P = P0 ;正常发光.15.同一个电阻,接在不同的电压下使用,则有;如:当实际电压是额定电压的一半时,则实际功率就是额定功率的1/4.例"220V 100W"如果接在110伏的电路中,则实际功率是25瓦.)16.热功率:导体的热功率跟电流的二次方成正比,跟导体的电阻成正比.热公式:P=I2Rt ,(式中单位P→瓦(W);I→安(A);R→欧(Ω);t→秒.)18.当电流通过导体做的功(电功)全部用来产生热量(电热),则有:热功率=电功率,可用电功率公式来计算热功率.(如电热器,电阻就是这样的.)七,生活用电家庭电路由:进户线(火线和零线)→电能表→总开关→保险盒→用电器.所有家用电器和插座都是并联的.而用电器要与它的开关串联接火线. (另外,火线又可叫作相线)保险丝:是用电阻率大,熔点低的铅锑合金制成.它的作用是当电路中有过大的电流时,它升温达到熔点而熔断,自动切断电路,起到保险的作用.引起电路电流过大的两个原因:一是电路发生短路;二是用电器总功率过大.安全用电的原则是:①不接触低压带电体;②不靠近高压带电体.八,电和磁磁性:物体吸引铁,镍,钴等物质的性质.磁体:具有磁性的物体叫磁体.它有指向性:指南北.磁极:磁体上磁性最强的部分叫磁极.任何磁体都有两个磁极,一个是北极(N极);另一个是南极(S极)磁极间的作用:同名磁极互相排斥,异名磁极互相吸引.磁化:使原来没有磁性的物体带上磁性的过程.磁体周围存在着磁场,磁极间的相互作用就是通过磁场发生的.磁场的基本性质:对入其中的磁体产生磁力的作用.磁场的方向:小磁针静止时北极所指的方向就是该点的磁场方向.磁感线:描述磁场的强弱,方向的假想曲线.不存在且不相交,北出南进.磁场中某点的磁场方向,磁感线方向,小磁针静止时北极指的方向相同.10.地磁的北极在地理位置的南极附近;而地磁的南极则在地理的北极附近.但并不重合,它们的交角称磁偏角,我国学者沈括最早记述这一现象.11.奥斯特实验证明:通电导线周围存在磁场.12.安培定则:用右手握螺线管,让四指弯向螺线管中电流方向,则大拇指所指的那端就是螺线管的北极(N极).13.通电螺线管的性质:①通过电流越大,磁性越强;②线圈匝数越多,磁性越强;③插入软铁芯,磁性大大增强;④通电螺线管的极性可用电流方向来改变.14.电磁铁:内部带有铁芯的螺线管就构成电磁铁.15.电磁铁的特点:①磁性的有无可由电流的通断来控制;②磁性的强弱可由改变电流大小和线圈的匝数来调节;③磁极可由电流方向来改变.16.电磁继电器:实质上是一个利用电磁铁来控制的开关.它的作用可实现远距离操作,利用低电压,弱电流来控制高电压,强电流.还可实现自动控制.17.电话基本原理:振动→强弱变化电流→振动.18.电磁感应:闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,导体中就产生电流,这种现象叫电磁感应,产生的电流叫感应电流.应用:发电机感应电流的条件:①电路必须闭合;②只是电路的一部分导体在磁场中;③这部分导体做切割磁感线运动.感应电流的方向:跟导体运动方向和磁感线方向有关.发电机的原理:电磁感应现象.结构:定子和转子.它将机械能转化为电能.磁场对电流的作用:通电导线在磁场中要受到磁力的作用.是由电能转化为机械能.应用:电动机.通电导体在磁场中受力方向:跟电流方向和磁感线方向有关.电动机原理:是利用通电线圈在磁场里受力转动的原理制成的.换向器:实现交流电和直流电之间的互换.交流电:周期性改变电流方向的电流.直流电:电流方向不改变的电流.实验一.伏安法测电阻实验原理:(实验器材,电路图如下图)注意:实验之前应把滑动变阻器调至阻值最大处实验中滑动变阻器的作用是改变被测电阻两端的电压.二.测小灯泡的电功率——实验原理:P=UI
双相电动机原理通电线圈在磁场中受力转动就是说通电线圈会产生磁性,与原有磁场相斥,从而有力使其转动。通电导线在磁场中受力运动的方向跟电流方向和磁感线(磁场方向)方向有关。电动机工作原理是磁场对电流受力的作用,使电动机转动。它是将电能转变为机械能的一种机器。 电动机使用了电流的磁效应原理,电动机按使用电源不同分为直流电动机和交流电动机。直流电动机原理 直流线圈在磁场中受力只能转半圈,要转一圈须要换向器,使其转过平衡位置自动改变电流方向。 三相交流异步电动机转子转动的原理当磁极沿顺时针方向旋转,磁极的磁力线切割转子导条,导条中就感应出电动势。电动势的方向由右手定则来确定。因为运动是相对的,假如磁极不动,转子导条沿逆时针方向旋转,则导条中同样也能感应出电动势来。在电动势的作用下,闭合的导条中就产生电流。该电流与旋转磁极的磁场相互作用,而使转子导条受到电磁力f,电磁力的方向可用左手定则确定。由电磁力进而产生电磁转矩,转子就转动起来。
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电工技术类1 电网技术 10 电力建设 19 华北电力大学学报2 高电压技术 11 华北电力技术 20 电瓷避雷器3 中国电力 12 中小型电机 21 电机与控制学报4 变压器 13 电线电缆 22 电气传动5 高压电器 14 绝缘材料通讯 23 大电机技术6 电测与仪表 15 电源技术 24 微特电机7 电力系统及其自动化学报 16 低温物理学报 25 电力自动化设备8 电力电子技术 17 电工能源新技术 26 微电机9 继电器 18 电气自动化
随着现代化的不断向前发展,不断更新换代,不断进步的步伐,机械工程方面的发展同样也不甘落后。下面是由我整理的机械学术论文,谢谢你的阅读。 机械学术论文篇一 机械制造中的机械设计技术分析 摘 要:随着现代化的不断向前发展,不断更新换代,不断进步的步伐,机械工程方面的发展同样也不甘落后。在机械工程中,一个不可或缺的组成部分就是机械设计,可以说机械设计是非常重要的一个方面了,现代化的设计水平与各方面都有相应的联系,如产品的性能问题、质量问题的研究等,同时也关乎到了一个企业的经济效益的发展问题。随着近几年来科学技术水平的不断发展,现代技术也应用的越来越广了,在机械设计中的应用也非常常见了,并且还有新的设计技术不断涌现。 关键词:机械制造;机械设计;设计技术;分析; 中图分类号:C35文献标识码: A 引言:在机械工程领域,机械设计是非常重要和关键的环节,它直接决定了机械产品的技术水平、研发周期、经济效益以及实际性能水平。所谓的机械设计主要是指,在深刻理解、熟练掌握机械工作原理的基础上,根据设计目标和需要达成的效果来构思、计算以及分析机械的结构形式、能量传递模式、润滑方式、运动形式、零件尺寸和形状等,并将分析结果和计算数据转变成为具体描述。在以上过程中,需要综合考虑各种因素,并对其进行统筹协调。时代和科技的进步突出了现代设计技术的重要性。本文以现代设计技术为主要研究对象,分析和探讨了在机械设计中应用现代设计技术的相关情况。 一、 基于IT技术的设计技术 1、 仿真与虚拟设计技术 计算机的不断发展,出现的大量的设计软件,如:PROE、CAD、ANSYS、SOLIDWORKS等。这些仿真画图软件形成了更为强大的人机交互系统。所谓仿真便是以计算机为工具,通过软件模拟出与实际想适应的系统模型,通过改变控制条件研究模型运行结果的计算机与机械相结合的技术。当然,工具不是无所不能的,而是为人所用的,软件只是辅助设计师进行设计工作,没有设计师的工作,软件是不会自动完成任何设计的。虚拟设计即是在这种多维化人机交互信息环境中从事设计的技术。目前投入使用的虚拟设计采用的是通过对数据格式进行适当的转换输出利用现有的CAD系统进行建模的环境系统。 2、 网络协同技术 网络协同设计是在支撑平面和高效的协同工作机制下完善信息管理将分散的设计工作流和资源有机的统一起来从而完成产品的开发设计。网络技术的发展使得网络上大量数据传输和分布的数据库管理成为现实,从而解决了数据在网络上的访问、传输、修改等问题,构造一个三维的网络机械设计平台。 3、 并行设计 传统的机械设计每下一个分支工作必须等上一个结束后才能开始,这是低效的串行设计,这种设计缺乏信息交换以及可操作性。并行设计作为一种设计哲理,是在原有信息集成基础上,集成地、并行地设计产品。并行设计更强调功能上和过程上的集成,在优化和重组产品开发过程的同时,实现多学科领域专家群体协同工作。从任何产品设计来看,并行设计采用每个时刻可容纳的设计过程相应增加,使整个设计过程尽可能同时进行。并行设计的特点是并发个协同,并发是指设计活动的并发进行,协同是指多学科设计队伍活动的协作。网络技术的发展以使得并行设计成为机械设计的重要方法之一。 4、 智能设计 智能设计的发展,从根本上取决于对设计本质的理解,智能设计系统不仅仅是对人脑某些思维特征的模拟,而且需要具有自学习适应的能力,能够较好地支持设计过程自动化。我国市场经济的发展对产品设计与开发提出了强烈的创新要求。在当前的市场经济体系中,对产品设计不仅要求特立独行,还要求简单方便效率的设计。 二、基于数学知识的设计技术 1、 有限元设计 有限元法又称有限单元法,是求解偏微分方程的一种有效的数值方法。有限元法发展至今天,已经成为工程数值分析的有力工具,取得了巨大的进展,利用它成功地解决了一大批有重大意义的问题,很多通用程序和专用程序投入了实际应用,而且应用愈加广泛,已拓展到诸多领域。 2、 优化设计 优化设计就是在满足特定的约束条件下,利用建立数学模型的方法来求取设计的最佳值。优化设计的目标就是最优化设计对象,其手段便是依靠先进的计算机辅助软件。因此,优化设计还可以被看作为通过计算机语言来模拟达到最佳设计方案的现代科技手段。优化设计大体上包括两点内容:首先,建立符合实际的数学模型,把设计要求抽象为约束条件和函数;其次,根据所建立的模型利用计算机进行数学模型的求解从而得到优化设计方案。任何机械设计问题,总是要求满足一定的工作条件、载荷和工艺等方面要求,并在强度、刚度、寿命、尺寸范围及其他一些技术要求的限制条件下寻找一组设计参数。 3、可靠性设计 产品可靠性设计是指在产品的开发设计阶段将载荷、强度等有关设计量及其影响因素作为随机变量对待,应用可靠性数学理论与方法,使所设计的产品满足预期的可靠性要求。产品开发设计阶段的主要内容还包括预测设计对象的可靠度、找出并消除薄弱环节、不同设计方案之间的可靠性指标比较等,可分为定量分析与定性分析两个方面。定量分析是应用概率统计方法、布尔代数、马尔可夫过程理论、故障树分析等计算产品的失效概率。定性分析是通过故障模式、影响及致命度分析、事件树分析、故障树分析等对事故种类、原因、后果等进行罗列和分析。 三、 机械设计技术分析 机械设计是机械制造的前提和基础,对机械制造过程中的具体流程、操作以及问题解决都有一定的知道与规划,因此机械设计对机械制造而言非常重要。机械设计过程中设计到很多领域以及学科知识,随着社会发展,对设计技术层面的要求也越来越高,机械设计所应用到的层面也越来越广泛,下面将从机械设计的规划、方案、技术以及发展趋势等方面对机械设计的技术进行具体分析。 1、 初期规划设计分析 机械设计的初期规划设计流程和操作与计算机软件需求分析设计非常相似,都是在设计之前就要对机器性能以及具体设计要求进行充分的调查和分析,并整理数据得出相关重要结果和信息,这些信息包括所设计的机器应该具备哪些功能和特点,怎样确保制造流程更加便捷高效等等。机械设计的初期规划是机械设计的基础,是机械设计如何进行的引导和约束条件,也是机械制造工程的约束条件。 2、方案分析 在机械设计过程中,方案设计是在初期规划基础上对机械设计构想的具体实施,机械设计的方案设计是机械设计的关键,是机械设计成功与否的决定性因素,在方案设计过程中所要注意的问题也要多于机械设计其他环节,方案设计还要克服设计创想与设计实践之间的差距,避免设计方案的不可实施,确保机械制造安全有效。这就要求设计方案要同时考虑到机械制造的创新技术和机械自身性能及要求两个方面,二者相互渗透,缺一不可,这样才能确保机械设计的设计方案可实行、有创新。机械设计中的方案设计主要包括工作原理运用、机械结构认识、运动方式设计、零件设计与选取、制图以及检查等方面,这些因素构成了机械设计中方案设计的具体流程。 3、 技术设计分析 机械设计中的技术设计是整个设计过程中的灵魂,对于技术层面的要求最为严格,该流程主要是针对设计图纸的具体计算与核对。在技术设计过程中,设计师及相关人员还应将总设计图纸与设计草图进行认真比对并分析,避免出现严重错误,对每个设计环节以及设计部分都要进行严格审查,一旦出现错误或者漏洞,设计人员及工作人员要及时处理并做好校对工作。可以说技术设计环节是对整个设计过程的全面掌控,要求最高,审查也应该最为严格。 结语 :随着科技的不断进步与发展,机械设计对技术的要求越来越高,要想使设计的产品满足全球化经济市场的竞争与需求,必须将现代科学技术应用于机械设计的领域。相关的工程技术人员也应适应时代的需求,拓展设计思维,灵活运用现代设计技术,提高产品的市场竞争力。 参考文献: [1]董立立,赵益萍,梁林泉,朱煜,段广洪.机械优化设计理论方法研究综述[J].机床与液压,2010 [2]张冠军,陈立人.我国石油机械制造业热处理的现状与展望[J].金属热处理,2010, 机械学术论文篇二 机械设计与机械制造技术探讨 摘 要:随着我们国家社会主义经济在不断的发展,机械制造工程越来越多。而机械设计和机械制造是密不可分的,机械制造要以机械设计作为前提,在经过设计以后才能进行制造,同时,也能更好的保证制造的流畅性。良好的机械设计能够提高机械产品的性能,同时,对机器的质量以及可靠性有很大的影响。本文针对机械设计技术以及机械制造技术进行了分析。 关键词:机械设计;机械制造;技术探讨 中图分类号:TD402文献标识码: A 前言:在机械工程当中,机械设计是指机械设计人员按照机械原理对机器的结构、运动方式、能力以及力的传递方式进行设计,对不同的零部件进行组织构思。在进行设计时,可以对制造的需要进行满足,以此为依据来设计方案。 1、 机械设计与机械制造的背景 就在1969年美国的《机械设计概论》杂志主刊上已登载了机电一体化这一概念。随后,机电一体化进行了持续的拓展。英国机械制造工程师会所在1986年为现代化机械论述了这样的定义:现代化机械是“根据计算机讯息网络调控的,用以实现包含机械动力、运转和能量流动等动力学任务的机械或机电零部件互相联系的体系”。它和前面所提到的机电一体化是相同的,所以能说现代化机械自然是指机电一体化体系。20世纪80年代国际机械和单位理念联合协会进行了如下的定义:机电一体化是精密机械系统、电子调控和体系思想在机械设计和机械制造流程中的协作融合。所以又能说机电一体化根本上是在机械设计和机械制造与其自动化基础上的拓展。把以往的机械设计制造与现代的机械自动化实施了对比,显示出具有自动化的特性是现代化机械和以往的机械在性能上的根本区别。机械自动化在所有行业的运用和拓展,表现出机械自动化的优势和功效。就是功能多样化、高效率节奏、高度可信率、节约材料、节约资源,持续完善人们生产生活的多元化需要。 2、 机械设计的技术分析 机械设计的初期计划设计分析 机械设计要进行初期的计划设计,其在工作方面和计算机软件的设计需求析比较类似,在设计之前要对机器设计的要求进行调查和分析,在分析要求的过程中,对机器应该具备的功能也要进行掌握。以此作为机械设计的基础,然后在设计以及制造过程中要对相应的约束条件进行规定。 机械设计的设计方案分析 在机械设计中,方案设计是关键的部分,方案也是设计的灵魂,其决定着设计的成败。在设计阶段,会遇到很多的问题,主要要面对的问题就是实际和理论之间的矛盾。方案设计不仅仅要符合机器本身的性能,同时,在功能方面也要进 行满足。在方案设计方面,对检验人员对机器开发、认识以及创新方面都要进行重视。在设计阶段,主要的步骤可以简单概括为对工作原理进行定义、对机器结构进行确定、对机器运动方式进行设计、对零部件的选取与设计进行判断、对制图进行设计以及对初步设计进行调查。 机械设计的主要技术设计分析 机械设计中,对技术层面的要求最为严格,在这个阶段要对设计图纸进行校对,同时,要对图纸进行计算,对设计总图和部分草图要进行对比和核对分析。在机械设计方面对每个部分都要进行设计,设计时要进行非常严格的核对,不能出现疏漏的情况,同时,在校对方面也要保证质量。对要进行产品生产的机械,在设计时,要根据产品进行定型设计。 机械设计的技术发展趋势分析 针对现代机械产品的机械设计 现代机械产品对机械设计提出了更高的要求,因此,在进行机械设计时,在技术层面一定要不断的进行改善。机械产品设计要更加具有智能化特点,主要的方式就是利用现代化设计手段,在设计过程中应用设计软件和虚拟的设计技术,对产品设计进行虚拟化,同时,利用多媒体技术对产品的性能、结构进行模拟演示,以达到更好的设计效果。在机械设计方面要更加的系统化,机械设计 中包含着很多的部件,这些部件要有机的结合在一起才能形成整体的设计,同时,要具有一定的层次性,在经过系统设计以后才能实现机械产品的设计目标。最后是要具有模块化特点,这种理念在设计方面比较简单,但是,要保证机械设计功能实现模块组合,在产品方案设计过程中进行实现。机械产品设计要具有特性,要根据所生产的产品特性来进行机械设计,在这个过程中要利用计算机对产品进 行构建,同时,进行必要的推理,最终形成方案设计。 现代机械设计的未来发展与前景分析 机械产品在性能方面要更加的优良,因此,在进行机械设计过程中要以提高产品的性能为目标,其中机械产品的优良性主要体现在可靠性技术以及控制技术方面。机械设计要更加适合市场发展,在激烈的市场竞争中能够获得发展空间,产品在形成以后要能够在市场中进行拓展。同时,在经济环境不断变化的情况下,要不断开发新技术,这样能够在机械设计方面应用新技术。新技术要具备一定的竞争优势,主要体现在技术方面的创新,成本方面的降低,智能化设计等。应用新技术来提高机械设计的市场竞争能力,对企业未来在机械设计方面,节能环保理念也要进行体现,近年来,人们对环境保护越来越重视,在机械设计过程中,绿色设计成为了主要发展方向。机械设计产品以智能化和绿色化为基础,在对能源进行利用时,能够利用机械设计技术实现能源的利用最大化,对实现资源的循环利用更加有帮助。 3、机械制造的技术分析 机械制造技术的特点分析 机械制造技术要符合当代技术发展要求,在机械设计方面要更加具备当代的特点。传统的机械设计在应用过程中出现了越来越不能满足现代机械产品需求的情况,虽然其在制造技术方面在不断的更新,同时,使用的设备也在不断的更换,但是,在原有基础上要不断的更新技术,对技术进行利用,作为其发展的基础。 市场经济不断发展过程中,机械制造技术要做到能够适应经济的发展。工业发展过程中对各方面都提出了新的要求,近年来,工业发展速度非常快,而且在不断的融入新的技术体系。工业生产过程中对计算机技术以及信息技术进行了很好的融合,为了更好的提高生产效率,应该对机械制造技术进行革新。提高生产效率满足客户的需要,能够提高市场占有率。机械制造技术在技术范围上要进行扩大,同时,在生产加工方面要不断的发展。 我国机械制造技术的现状以及发展方向分析 机械制造的管理。计算机管理制度对于机械制造业而言,是一种未来发展的方向。组织体制与生产模式的更新发展,营造出最新的 JIT、AM、LP 以及 CE 等管理理念。在我国,这种管理机制还是比较匮乏的,只有很少的机械制造企业进行这样的管理。因此,我国应该加强机械制造的管理机制。机械制造的设计。工业发达国家都会采用设计方法,并且不断更新设计数据。尤其是计算机辅助软件的应用-CAD 技术的应用,让更多企业开始了无图纸的机械制造。然而,在我国,则缺乏这种计算机软件技术,或者是这样的技术应用并不广泛。因此,在这一技术层面上,我国需要努力与发展。机械制造的工艺分析。机械制造以高精度、高精细加工作为其发展的趋势。最新的技术,如微型加工、纳米加工技术、激光加工技术、电磁加工技术等等。这些技术都属于高端的加工技术,在工业发达的国家,这些技术应用较为广泛。 4、结束语 综上所述,由于现代化机械自动化在设计和制造上具备多功能性、高品质、高可信率、低能源消耗的优势,因此机械设计与制造都是环绕机械自动化来施行的。机电一体化的拓展就是机械自动化的拓展。所有设计师必需清楚地意识到机械设计制造唯有朝机械自动化设计制造的前景拓展,才可能是机械工业拓展中独辟蹊径的出路。 参考文献: [1]张义臣. 现代机械设计与机械制造的相关技术分析[J]. 科技创业家,2014,08. [2]关晓铮. 机械设计与机械制造的技术探讨[J]. 企业技术开发,2014,08. [3]王晓晨. 浅析机械设计与机械制造技术[J]. 科技创新与应用,2014,23. [4]陈火文. 基于卓越计划的机械设计制造技术探讨[J]. 科技创新与应用,2014,25.看了"机械学术论文"的人还看: 1. 机械类论文格式范文 2. 关于机械方面的论文范文 3. 机械专业论文范文 4. 关于机械毕业论文精选 5. 机械类论文摘要范文
随着现代工业的迅速发展,机械也越来越受到人们的关注,成为重要的研究课题之一。下面是由我整理的机械专业学术论文,谢谢你的阅读。 机械专业学术论文篇一 机械制造中的机械设计技术分析 [摘 要]随着社会的发展,生活和生产方式也发生了重大的变化。在机械设计与制造方面,工作技术也在不断的提高。机械设计与机械制造是密不可分的,机械设计其实为机械制造提供了理论,是机械制造的前提。机械制造在设计好的机械方案的基础上进行具体的实践与制造。但是无论在哪一个方面,技术是关键,特别是机械设计中要体现和应用的技术。 [关键词]机械制造 机械设计 技术分析 中图分类号: 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)36-0091-01 一、 机械设计的基本认识 机械设计的现状 机械设计伴随着社会生产力的发展逐渐走进生产活动中,给生产活动提供了科学的理论基础。在传统的机械制造过程中,机械设计人员根据原来的机械原理,按照传统的方式进行产品设计,并且是通过简单的设计构图和静态的计算分析得到方案数据的,这样一来,设计所需要的数据可能缺乏准确性,可能对机械制造工作带来不必要的麻烦。相对传统的设计理念来讲,采用增强安全性的机械设计方法是比较可靠的,但是它也具有一定的弊端。另外,科学技术的发展也为机械设计工作带来了科技化的成果,大大克服了之前传统方式设计的弊端。在产品开发周期、工作效率等方面得到了很大的提高,设计所需要的数据更加精确,设计水平大大提高,得到了社会上的广泛认同,机械设计的成果更加显著。 我国机械设计的特点 应用广泛性 伴随着我国科学技术的快速发展,先进的机械制造技术在机械制造中是越来越重要,更是得到了广泛的应用。任何机械制造都离不开技术的支持,设计与技术的结合更给生产工作提供了强大的后盾。 创新性强 在机械设计与机械制造过程中,任何技术与设备都需要进行不断的更新和创造。机械设计方面,所谓创新是指在原有的优秀技术的基础上,运用更加先进的技术作为发展动力,不断学习不断进取,通过更多的知识来填补现有工作中的不足,通过创新和发展,致力于将机械设计方案做的更好,为机械制造提供更好的设计方案,提高机械化水平。 针对性市场广泛 在当今社会,任何产业的发展大多都离不开机械的辅助,机械在各行各业中的应用广泛带动了针对性市场的广泛性。机械产品可能涉及到餐饮行业、零部件加工行业等方面。而现今的机械设计也出现在各行各业,机械设计针对的市场对象广泛,满足了当今市场竞争的要求,同时也增强了市场竞争力,为机械设计与制造行业带来广阔的发展前景。 我国机械制造技术的发展方向分析 我国的机械制造技术现如今也在逐渐走向高端,结合以往经验总结可以发现,机械设计技术发展方向主要有三大类的方向可循:第一方向就是机械制造的管理,即健全规范的计算机管理制度,所以我国机械制造业要注重设计方向,更应该加强对机械制造技术的计算机管理;在近年来的设计技术发展站过程中,会发现机械制造的设计现代的机械产品的设计要求越来越要求智能化的实现,如相关的设计软件以及虚拟的设计技术的出现,这些虚拟软件将机械产品进行模拟设计,其实验结果可以通过高科技的方式显示,比如计算机软件的荧屏显示,数据报告等;接下来,机械制造的工艺越来越成熟,逐渐向精细加工高精密加工等技术方向发展,机械设计技术更加贴近细节。 二、机械制造中的机械设计技术分析 对机械设计方案的分析 机械设计的设计方案是设计中的关键,绝对影响着机械设计成品的实际效果与水平。在设计方案的过程中,许多细小的问题需要耐心发现并解决。尤其要注意的是,理论和实际实践是否能够有效的结合在一起,在实际操作过程中是否能够实施等问题。机械设计所设计的方案应该要考虑两方面的要求。一是要能够满足机器自身的基本性能和功能要求,二还要考虑工作者是否能够有效操作,工作人员是否能够掌握机器、是否熟悉操作流程等问题。机械设计的设计方案的主要设计步骤包括以下几个方面: 机械设计的主要技术设计分析 在机械设计的主要技术设计过程中,主要设计是占到重要地位的。在机械设计的主要技术设计阶段,首先要对设计图纸进行认真的核查,并且要细心认真对设计图纸中的数据进行分析,通过计算等方式实现数据的汇总。还有值得注意的是要对总图与部分图进行精心的对比分析,保证总图与部分图的统一。其次,要严格审核机械设计的主要技术设计的每个部分环节,保证设计质量,避免制造中不必要的麻烦。如果在实验过程中发现问题,就应该及时对每个环节进行重新校对。 机械设计的技术发展方向探讨 智能化 现代机械产品的机械设计发展方向发生了极大的改变,发展方向更加多样化,这样给机械设计带来了更多可能性的同时也增加了难度。因为机械设计质量要求在不断提高,而机械设计在如今的高科技化趋势中抓住了机遇,为新技术的发展和创造提供了良好的环境。并且不得不承认,在当今的科技形势中,智能化逐渐成为现代的机械产品的设计一个重要发展方向。智能化的产品增强了产品的性能、产品精美的结构等相关功能,并且提高机械设计的质量与水平。 系统化 系统化也是现代机械产品发展方向之一,现代化的机械产品设计越来越注重系统化,在设计过程中通过系统化实现各个部分的优化,将各个部分有效的整合在一起,实现设计产品的整体效能的提高。 模块化 除了智能化与系统化的倾向之外,现代的机械产品的设计要求也体现出倾向于模块化的特征。相比较而言,模块化的设计思路比较清晰敏捷,在完成机械性能与功能的结合方面优势是比较突出的,从而在很大程度上提升了产品的整体优势,能够最佳的完成机械设计方案的要求。 未来机械设计设想 机械设计人员设计理念 伴随着人们的生活质量的提高,机械设计的要求也在提高,工作人员的意识也要更加为人们的生产着想,本着更加“贴近生活、注重细节”的理念设计出更好的产品。因此,要求机械产品设计人员在进行设计时要特别重视机械产品设计的性能、质量等问题,为产品质量做好保障。 机械设计的市场 现代机械产品在市场竞争中要占有优势,设计技术机械产品的设计就要将生产的最终目的视为各类市场。在当今的市场竞争趋势中,设计人员要积极开发和创新设计理论,运用创新精神和先进的科学技术,研究出机械产品的新技术与新功能,从而提高机械产品质量,实现能够在市场竞争中更占优势。针对各类市场进行多样的设计,占领市场才能有利润和发展前景。通过提升产品的市场竞争力来让适应当今市场经济的竞争趋势。 与时代相关 现代机械产品也要和时代要求相结合。比如,节能环保的绿色设计理念等新式健康理念等。近年来,绿色环保不断成为各行各业发展的主题,环保意识更是深入人心。如今生活中,处处可见低碳生活的影子,绿色产品也不断进入市场,并且受到大家的欢迎。所以机械设计也能结合低碳消耗、绿色生产等进行设计,更好实现其理念价值。 三、结语 本文主要对机械制造中的机械设计进行分析,对机械设计的特点以及设计过程中应注意的问题进行探究,结合未来发展趋势提出部分见解,为机械设计提供更多的意见。 参考文献: [1] 王宝香.机械设计与机械制造的技术分析[J].煤炭技术,2013-04-12. [2] 王晓晨.浅析机械设计与机械制造技术[J].科技创新与应用,2014-08-11. 机械专业学术论文篇二 机械设计与机械制造技术 摘要:现代设计的特点是面向市场和用户的设计,现代设计不仅要实现产品的基本功能,更应体现人性化和环境保护的设计理念。同时,我国近年来机械设计制造技术得到了长足的发展,但是,与传统工业发达国家相比,我们还存在着十分明显的差距。由于技术、管理、投入不足等多方面的的因素,我国的制造业正承受着国际市场的巨大压力。本文就此阐述机械设计与机械制造的技术。 关键词:机械设计 机械制造 技术 引言 机械设计制造技术是衡量一个国家科技发展水平的重要标志。随着科技的发展,计算机网络技术的普及,机械设计方法已经有了实质性改变,科技新成果,不断丰富着机械设计的思想、理论以及方法,不断促进了机械设计发展和变革。在我国,机械制造技术经过多年的发展取得了极大的进步,但是相比较国外一些发达国家而言,还存在着一定的差距。不断地完善机械设计与加强机械制造技术,是保证我国机械制走向世界领先水平的前提条件。 1. 当前机械制造业设计的方法及内容 当前机械制造业设计方法是在对过去传统的机械设计理念进行深刻反思的基础上,综合运用现代化的设计技术手段实施的相应机械设计,可以概括为以下三个方面主要内容。 数字化成为当前机械设计的核心特点 随着科技的进步,尤其是数字化技术的高速发展,在机械设计进行之前久能够围绕整个设计生命周期进行相应的建模工作。同时可以充分利用计算机技术进行模拟设计,并对产品设计的整个生命周期进行过程模拟,给实际机械设计提供最佳的参考素材。在设计当中,还能够综合运用大量的数字化的设计技术及方法,广泛应用计算机辅助设计以及数字管理手段对全部设计的过程进行科学管理,确保资源配置最优化、设计效率最大化。 并行化成为当前机械设计的最大趋势 依托计算机支持,机械制造设计团队能够实现更多信息的共享,从而打破了时间和空间阻隔障碍。不同地区的机械设计工作者能够在同一平台下实现协同设计工作。在机械设计的过程中能够更多地赢得技术方面的支持和帮助,实现各种优势的互助互补,不断提高设计能力和设计水平。而过去传统的机械设计往往是单方面串行的设计,每项产品均需要实施分步骤设计,在一个设计步骤完成后,才能够进行下一个步骤的设计,设计资源利用度不高。此外在设计过程中各个设计环节也缺少必要的沟通手段,无法对设计中发现的问题在第一时间进行修正,使机械设计的开发周期变得更长,并增加了设计人员的工作量。随着当前机械大型化、综合化的发展,各种机械的构造及功能都变得更加多样和复杂,机械设计开发初期确立的思路对于后期影响较大,由于设计过程比较复杂,如果前期的设计思路一旦出现纰漏,那么将很难进行及时的修正。 智能化成为当前机械设计的迫切要求 随着自动化技术在机械设计领域的广泛应用,机械的自动化程度已经变得越来越高,相应地对机械自动化设计进程也提出了更高的要求。机械设计师需要充分利用智能技术进行相应的机械设计工作,构建完善的智能化的体系。 2. 我国机械设计制造技术发展的现状分析 机械设计制造包括研究产品的设计、生产、加工制造、销售使用、维修服务乃至回收再生的整个过程。它是以提高质量、效益、竞争力为目标,包含物质流、信息流和能量流的完整的系统工程。我国机械制造业的快速发展,主要依靠技术引进和赶超型发展战略,严重缺乏自主研发环节,这在很大程度上限制了中国机械制造业的发展,加之中国劳动力资源丰富而资金相对短缺,致使机械制造业的科技研发明显滞后。虽然中国机械制造业的产品数量已经位居世界前列,但主要依赖于劳动密集型产品,具有自主知识产权的高、精、尖产品比较少,在国际竞争中取得了相对的劣势。同时,我国械制造业产品的质量虽然有了很大程度的提高,但大量的机电产品的质量可靠性、外观设计、内在性能还存在一些问题。所以,就目前实际情况总体来说,中国的制造业大而不强,中国是制造大国而不是制造强国。 3. 机械产品的现代设计方法 智能化 智能化设计方法的主要特点是:根据设计方法学理论,借助于三维图形软件、智能化设计软件和虚拟现实技术,以及多媒体等工具进行产品的开发设计、表达产品的构思、描述产品的结构。 系统化 系统化设计方法的主要特点是:将设计看成由若干个设计要素组成的一个系统,每个设计要素既具有独立性又存在着有机的联系,并具有层次性,所有的设计要素结合后,即可实现设计系统所需完成的任务。 模块化 模块化设计方法的主要特点是:视具有某种功能的实现为一个结构模块,通过结构模块的组合,实现产品的方案设计。 基于产品特征知识 基于产品特征知识设计方法的主要特点是:用计算机能够识别的语言描述产品的特征及其设计领域专家的知识和经验,建立相应的知识库及推理机,再利用已存储的领域知识和建立的推理机实现产品的方案设计。 4. 机械制造中先进技术分析 随着科技的发展,产品的形状和结构的优化,对零件加工质量的要求也越来越高。数控加工技术就是在这种环境下发展起来的,适用于精度高,零件形状复杂的单件和中小批量生产的高效、柔性的自动化加工技术。目前,数控技术发展迅速,应用领域已从航空航天普及到汽车、机床等制造业及其他中小批量生产的机械制造行业中。 精密与超精密加工技术 随着航空航天、计算机、材料科学、激光和自动控制系统等高科技产业的迅猛发展,综合应用当今先进的加工技术,使机械加工精度已经提高到了μm的亚纳米级,并向纳米级发展。精密加工和超精密加工技术是现代制造技术的前沿和主要发展方向之一,它已经成为国际科技竞争中能否取得成功的关键技术,尤其是精密加工技术在尖端产品和现代武器制造中有举足轻重的地位。 超高速切削、磨削技术 超高速加工技术是指采用超硬刀具和磨具,利用能可靠实现高速运动的高精度、高自动化和高柔性的制造设备,以提高切削速度来达到提高材料去除率、加工精度和加工质量的先进加工技术。具有切削力小、热变形小、加工精度高和降低加工成本等优越性。 新一代制造装备技术 少无夹具制造技术 在常规制造系统中,产品生产所需大量夹具不仅耗费大量资金,更严重的是延长了产品的准备时间,形成制造过程中的“瓶颈”,这是造成柔性差、响应速度慢、生产成本高、企业竞争能力弱的主要因素之一。鉴于少无夹具制造技术所具有的重要学术意义和实用价值,国内外多个单位均在这一领域开展了研究工作。 虚拟轴机床 新型并联构型制造装备虚拟轴机床实质上是机器人与机床的混合物,其在结构上完全不同于传统的数控机床,具有模块化程度高,结构简单,速度、动态响应快,造价低等优点,克服了传统的机床设备一些无法避免的固有缺陷。 微细制造与纳米技术 随着人们对许多工业产品的功能集成化和外观小型化的需求,使零部件的尺寸日趋微小化。这些需求导致了自20世纪70年代起出现了微细加工和纳米制造技术,他们促使了微型机器向系统化方向发展,并形成了有广阔发展前景的微机电系统(MEMS)。 结束语 综上所述,随着科技水平的不断提升,我国机械制造业取得一定的成绩,但是我国的机械设计与制造技术还存在着一定的不足,这些都严重的影响到我国机械制造业的发展。在机械设计与制造中掌握时代发展的趋势,不断地对设计方法与制造技术进行完善,采用先进的机械制造技术,从而推动我国机械制造水平的提升。 参考文献: [1]张宝坤,王淑霞,王艳.机械设计制造及其自动化的发展方向[J].化工装备技术,2011. [2]陈静,机械设计技术的发展现状与趋势[J].中国石油和化工标准与质量,2011. [3]杨元红.浅谈机械设计制造及其自动化专业的前景[J].文艺生活・文海艺苑,2010看了"机械专业学术论文"的人还看: 1. 关于机械电子工程学术论文 2. 机电类学术论文格式范文 3. 机电传动控制学术论文 4. 机电学术论文 5. 有关电大机械毕业论文范文