人力资源管理构型（精选8篇）
随着民航业的.不断发展,航空维修(MRO)企业面临着越来越多安全和守规方面的要求.MRO安全性一直是一个非常重要、复杂且极具挑战性的课题.以美国为例,数十年来FAA、航空公司和MRO企业一方面积极采取各种措施提高飞行安全性,但另一方面,威胁航空安全的事件却一再发生,比如最近美国西南航空公司、美国航空公司发生的一系列飞机停飞、航班取消事件.
作 者：Chris Krechting 周华 作者单位：Chris Krechting(PTC公司)周华(泰盛软件公司)
刊 名：航空维修与工程 PKU英文刊名：AVIATION MAINTENANCE & ENGINEERING 年，卷(期)：2008 ”"(4) 分类号：V2 关键词：★ 中科易达仓储管理系统解决方案
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构型理论将一系列不同理论特征的多维的信息综合,寻找最利于人力资源实践和企业组织绩效的方法。一般来讲,组织者需要站在整体的角度去看待这个问题,因此,该思想跟系统观和统筹论相似,但却不完全相同。国内学者认为,构型中的各个组成部分是相关的,也是关联整体系统的,但并不是各部分实践效果的加和。倘若各组成部分存在不一致,甚至相冲突的情况,就会出现“内耗”的现象,避免该现象并寻找最适宜的组织架构就是构型观的最终目的。在组织复杂构型时,往往需要满足多个条件,首先,必须选取合适的构型要素,每个要素都必须是可以影响组织生产率;其次,单一的构型不会独立影响整体系统,最后,应该确保有效的构型会对系统组织产生积极影响。
2 构型理论的特点
人力资源的构型理论以系统整体为出发点,综合各人力资源关键要素,以构型观点来进行全局考虑。由于构型理论来源于国外,目前在国内的研究还属于初始阶段,所以人力资源的构型理论并不太成熟。关于构型和人力资源系统管理或者基于战略的人力资源管理之间并没有过分清晰的界定。然而,可以确定的是,构型理论是在传统的人力资源权变理论基础上演变而来的,但又比权变理论有更多的优越之处。首先,构型理论对人力资源系统的认识更加深刻,对人力资源实践要素之间的研究更加深入,从高阶的复杂系统去探索这些要素的深入意义和相依相生关系,构型理论更侧重具体的计算方法,更精炼于系统的计算。其次,构型理论提出了新的理论元素———殊途同归,该思想将人力资源实践要素进行特殊整合,提出了非唯一的可以使系统组织绩效达到最佳的构型组织,多视角地探索人力资源实践系统与企业绩效之间的关系。
3 构型理论的分类方法
人力资源构型就是利用构型的观点对人力资源进行探索分类。在人力资源管理系统中,各项构型要素均会有企业绩效产生影响。目前,国内外普遍认同基于数据分析的以推理为思路的类型分类法。一般而言,分类学将数据分析理论应用得淋漓尽致,专业统计学方法,数据验证法,数值分析法,数据聚类算法等均可能派上用场。专业的数学方法将会验证构型对企业绩效的影响力与预期是否一致,比如权变薪酬法、信息共享相互法、弱势训练法等等。虽然分类学的方法具有极强的数据分析能力,但该算法仍然缺乏强有力的理论支撑,而且受数据敏感度过高,一旦数据存在细小的偏差,将会出现较大的理论计算误差,而且该方法还具有较强的主观性,对企业绩效的解释力度不够,对各个构型要素没有清晰的认识。另一种方法就是类型学,该方法对抽象层面有细致的分析,理论基础较强,一般以观察和逻辑分析来确定人力资源构型分类,根据人力资源系统的功能和系统特征分为控制型和驱动型。类型学在实际的使用过程中反应出了较好的效果,相比分类学方法具有更强的主观性和理论性,也受到了很多学者推崇。
3.1 线性型人力资源构型
线性型人力资源构型也称为单维度人力资源构型,这种分类方法是目前使用较为广泛的一种新的方法。根据人力资源组织所归属的不同行业或者不同背景,将人力资源管理系统分为传统控制型、技术驱动型、扁平型和直线型这四种人力资源管理构型。在实际的划分过程之中,又分为利益驱动行、直接投资型和管理参与型等人力资源构型。总体而言,大体分为控制型和承诺型。控制型构型方式以企业员工的实际工作量计算员工薪酬,基于企业发展目标定量员工价值,控制员工工作。承诺型在于激发员工的企业归属感,激励员工对企业做出承诺,自发立足于实现企业发展目标。根据人力资源管理实践与企业发展规划,可以将人力资源构型分为潜力型员工和管理型员工两种,由于员工的重要性不同,又划分为核心员工、普通一般员工、辅助型员工和独特型员工。国内外的实证分析表明,单一型人力资源构型与企业发展有积极联系,企业目标是最大限度发挥员工的能动性还是能最可靠控制员工完成预定计划将促使企业划分不同的管理系统,比如灵活型、专业型或是级别型。
3.2 多维人力资源构型
有学者以美国多家技术型企业为研究样本,基于企业员工胜任力、员工对企业的依赖性、组织对员工的控制力度等多方面,划分出36种人力资源构型。类似这种多视角的人力资源构型称为多维人力资源构型。该构型模式可以立足于员工,寻找员工对组织绩效的影响力,另外一种则正好相反,以企业角度来探寻组织绩效的最大化。多维的人力资源组织构型比单一型更有助于寻找人力资源与企业绩效之间的关系。美国学者Youndt根据研究美国多家企业不同人力资源构型与组织绩效划分出六种构型,分别是购买型、发展型、平等型、协作型、信息技术型以及事务型。购买型人力资源构型中企业侧重于直接创造或者购买人力资本,通过多种渠道寻找最有价值的人力资本。发展型人力资源构型侧重于全面培养企业员工,更乐意于为提升员工素质买单,鼓励员工对企业做出承诺,并以此作为薪酬的依据之一。平等型人力资源构型立足于消除企业员工的等级关系,充分调动员工的创造性,赋予员工决策权和自主权。虽然这种构型方式在现实的企业难以实现,但在面对大规模的人力资源实践中,这种构想具有其积极意义。协作型人力资源构型突出良好关系的重要性,提倡企业部门之间,员工与企业之间,客户与员工之间均建立良好合作关系。信息技术型以及事务型都以新技术为核心,在当前大数据发展迅速的背景下,信息来源及信息管理将成为企业竞争对手间重要的制胜筹码。
4 企业人力资源构型的总体设计思路
在设计企业人力资源构型时,首先,第一步需要完成的是人力资源构型类型的选择,基于本文前文所述的六种人力资源模式,通过研究国内外人力资源实践,充分的问卷调查,提出选出三种构型,分别是发展型、协作型和事物型。发展型人力资源鼓励企业培训员工,提升员工自身技能,接受员工轮岗工作。协作型人力资源强调高效团队建设,提倡跨部门合作。事务型人力资源突出规范化工作流程和高效化信息管理系统构建。其次,智力资本维度的划分也是一个重要的部分。智力资本是影响企业绩效的重要因素,却也是最难以精确测定和数据测量的变量。学者一般将智力资本定义为“能够为企业带来竞争力的全部知识和能力的总和。”,其可以划分为人力资本、社会资本和特殊资本,人力资本主要是员工的智力、知识和技能水平,社会资本是企业团队与企业外部关系网所产生的价值,特殊资本则表现在一些特殊情景下的特殊价值。最后,需要完成的是组织绩效维度的划分,本文拟采用主观测量的方式来衡量组织绩效。该设计思路的具体模型如图1所示:
5 研究方法
本研究采用定性与定量相结合的方法进行,定性方法主要通过查阅相关文献得到研究的突破口,通过逻辑推理和演绎得出系统的总体设计框架。定量方法包括以问卷及其他方式获得相关数据,对样本进行描述性分析,统计学方法分析。
5.1 问卷测量
在充分研究文献及实证基础上,本文提出了基于上述模型的问卷设计方案。该方案包括人力资源构型、智力资本和企业绩效三大块及其延伸出的26细则。具体问卷表格如下:
5.2 信度和效度分析
信度和效度分析是问卷分析的第一步,也是检验该问卷是否合格的标准之一,做好了信度与效度分析才能确保问卷调查的有效性。信度(Reliability)即可靠性,是指使用相同指标或测量工具重复测量相同事物时,得到相同结果的一致性程度。一张设计合理的调查问卷应该具有它的可靠性和稳定性。效度(Validity)即有效性,是衡量综合评价体系是否能够准确反映评价目的和要求。是指测量工具能够测出其所要测量的特征的正确性程度。效度越高,即表示测量结果越能显示其所要测量的特征,反之,则效度越低。本文采用最常用的Alpha信度系数来测试问卷的信度,利用单项与总和相关效度分析来测试问卷的效度。
5.3 相关性分析
相关分析就是研究现象之间是否存在某种相互关系,并对这种相互关系进行探讨。变量之间的相关程度通过相关系数来表示。变量的绝对值越接近,两变量的相关程度越强。根据相关系统的正负情况分为正相关关系和负相关关系。正相关关系表示一个变量增加时另一个变量也增加,负相关关系则正好相反。
5.4 回归性分析
一直以来，以“山水”为代表的自然环境在中国传统文化中扮演着重要的角色，古人称“山水即天理”,其概念不仅仅具有地理学上的意义，同时饱涵了中国人的传统文化、美学及心理诉求。在这一认识上，钱学森教授提出“山水城市”的概念，认为应该要“把中国园林构筑艺术应用到城市大区域建设”,使“人离开了自然，又要返回自然”的营城理念。这一理念与当代生态城市的价值诉求不谋而合，成为当前城市营建的基本依据。
天水是典型的西部河谷型城市[1],地处渭河及其支流藉河的河谷阶地，河谷两侧南北两山对峙并向东西延伸，整体城市格局沿藉河呈东西狭长延展的带状空间形态，山形水势构成了城市重要的自然边界，随着城市化的进一步加剧，传统山-水-城关系正受到巨大的冲击(图1)。在这样的背景下，如何从城市发展现实需求出发描绘当代城市山水图景在成为城市风貌研究中的焦点问题。
2 当代城市山水图景的构成基础
城市与其特定的地理和气候环境，在生活和生产实践中相互磨合逐渐形成了特色鲜明的传统城市空间格局，独具深厚的文化内涵。对于当代城市而言，这些自然条件尤其是山水景观条件对于城市的整体风貌仍然具有深层的含义，形成当代城市山水图景的构成基础大致包括如下内容：
2.1 自然育城的环境基底特色
城市所生长的地域环境对现代都市具有重要的承载意义。城市本身作为一种地域化的产物，与孕育它的自然基底条件共同构成了当代城市的山水图景。麦克哈格曾指出：“城市的基本特点来自场地的性质，只有当它的内在性质被认识到或加强时，才能成为一个杰出的城市”;在具体的城市景观布局中，道路的构架方式，建筑的布局形式均与其周围的自然环境发生着密切的关联，自然与城市要素共同作用构成了形态各异的理想环境。与自然环境相适应的城市景观则呈现出多样的整体特征，因平原、山地、水乡、河谷等因其自然环境的迥异，而呈现出各具魅力的城镇风貌。
2.2 山水筑城的传统文化内涵
自古以来，山水形胜所构成的自然条件就是古代城市营建的首要条件。管子最著名的城建理论“凡立国都，非于大山之下，必于广川之上，高勿近旱而水用足，低勿近水而沟防省。”因天才，就地利。古人的筑城理论中也有“依山者甚多，亦须有水可通舟揖，而后可建”的说法。纵观中国城市建城史，山水所构成的自然图景往往成为城市起源的重要依据。
传统中国的环境观在通过对于自然的地质、地貌、景观特征，以及四季气候变化带给山水环境影响的观察和研究，在此基础上形成有效地利用自然并与之平衡、协调的城市和建筑布局方式。“负阴抱阳，背山面水”的环境观念，体现了传统建筑乃至整个城市选址的基本原则和格局。与此同时山水所体现的更高的境界表现为历代中国山水诗人和山水画家的精湛艺术所凝炼成的人与自然统一的，天人合一的图景境界。
2.3 生态营城的区域一体化理念
当代城市的物质空间环境表现为从无到有、从小到大、从简单到复杂、从无序到有序的发展过程;而另一方面，自然环境却表现为从有序到无序、从复杂到简单、从自然稳定到人为稳定、从自然演进到人为演进的发展历程。在这一过程中，城市的自然生态系统表现出极大的不稳定性和脆弱性。
————根据自己的特长来进行教学
织金县第三小学刘江
每一个人都是造物主特别的设计。
这里所说的特别，不止是人与人之间在外表上的不同，即使在性格以及行为习惯气质禀赋上都是不同的，在我看来，只要是在智力以及各方面都正常的情况下，每个人都是可以做点事情的，并且也都是可以将事情做好的。这里边就是一个肯动脑筋和多花功夫的问题。在我们的身边，只要是细心的话，都可以看到，那些成功人士，是能够避免自己的短处，发挥自己的长处的人，即使是不能做出什么大事，但是和很多同行比较起来，还是略胜一筹的。当然，这里边的努力是相当重要的，就是说我们要努力的改造自己，不要让自己不好的方面表现出来，即使是有缺点，也应该将它进行变化，做出特点，而尽量的去发挥自身的优势，并且让自己的优势变成特色。比如说说话吧，有的人说话是比较慢的，这样如果太慢了不行，但是只要不是一个结巴，又能慢到哪里呢？所以，只要是不太慢，就可以把这样的情况改过来，把自己的语言锤炼一下，将它说得有声有色，抑扬顿挫，这难道不好吗？这就是扬长避短的好事，反而那些说话快的人，在这样地方，是不会有优势的，同样，一个说话快的人，有些时候因为说得太快了，我们不但听不清楚，即使是听清楚了，由于没有时间进行思考，也不适合人与人之间的交流。对于教师来说，同样是如此，在现实教学之中，我们会发现有些教师本来是可以在自己的事业上有所发挥的，但是就是走不出自己的自身缺陷，在在很大的程度上就是不能扬长补短所造成的。
当然，要达到这样的水平，与很多的因素是分不开的。
首先，一个人就应该要确立自信，相信自己不是一个一无是处的人，而应该知道，很多时候只要我们肯动脑筋，肯花功夫去琢磨，就是可以做点事情，也是可以将自己手中的事情做好的。
第二就是确定目标，善于学习。确定目标是要讲客观条件的，我们所做的事，就是要明白，根据我们自身的情况是可以做的，如果仅仅是好高骛远，那就会前功尽弃，另外，学习是相当重要的，学习对于各种各样的行业都是有利的，在今天，学习的方式多种多样，但是我总觉得能够在实践中学习是最重要的。
最后要有广博的知识。一个人的学习是有限的，但是最起码的基本知识是重要的，一个人的知识就像是支持我们生存的营养是一样的，吸收得越多，我们的身体才会越健康，有百利而无一害。
七星关区田坝中学 钱勇 2013年10月12日 《有效上课知识建构型视野下的上课问题与对策》学习心得
本人通过对《有效上课——知识建构型视野下的上课问题与对策》一书的培训，我感受颇多,收获颇多。在教学实践中，长期以来一直以为凭良心多教给学生一些知识就是尽到了做教师的责任。在学习完这本书后才发现这一思想局限的，所以这节课丰富我的思想，让我的有了以下的想法、和行动。
一、促进学生智力的发展，创设和谐课堂氛围是关键 教师的根本是教书育人而教书主要在课堂上进行。因此，如何上好一节课是我们必须攻克的一大难题。和谐的课堂氛围能促进学生智力的发展知识的掌握和能力的提高。在和谐的课堂氛围中学生的思维处于积极的状态情绪就会高涨思维才会活跃。这就要求我们要关注学生的个体差异和不同的学习需求保护学生的好奇心和求知欲充分激发学生的主动意识和进取精神在自主、合作、探究的学习方式下通过不断创新教育行为让学生领会化学学习的内涵。
二、学生有无进步或发展，增强课堂有效性是核心 所谓“有效”主要是指通过教师在一段时间的教学后学生所获得的具体进步或发展。有效上课的核心就是上课的效益即什么样的教学是有效的是高效、低效还是无效教学有没有效益并不是指教师有没有教完内容或教得认不认真而是指学生有没有学到什么或学生学得好不好。如果学生不想学或者学了没有收获即使教师教得再辛苦也是无效教学。同样如果学生学得很辛苦但没有得到应有的发展也是无效或低效教学。因此学生有无进步或发展是教学有没有效益的惟一指标。
三、知识建构型视野，解决问题是根本
我认为这本书很好的解决了在知识建构型视野下突显的几个问题：
问题一，在课堂中教师的角色是什么如何定位如何转型 全新的知识建构下的课堂应该从教师教的课堂走向学生学的课堂。因为以教授知识为主的课堂教师只是知识的讲授者教师发挥的作用有点像“蜡烛”它起到的作用只是通过燃烧自己老师滔滔不绝的讲解照亮学生将知识灌输给学生不管学生接受效果如何。而在新的授课模式下要求教师起到的作用类似于打火机他发挥的作用是启迪学生的心灵和引领学生释放出思维的火花。这种授课模式的转变要求我们教师要努力做到从知识的指导者向主持人、服务者、乃至于最终的潜伏者的角色转变。这要求老师不断增强自己对课堂的驾驭能力实现由行到身、心和神的转变。
问题二课堂是什么地方教师与学生的关系是什么 新的知识建构下的课堂是师生知识共同成长知识探究、能力提升、情感态度价值观得到升华的地方。在这种新的授课模式下课堂应该是家庭——新形势下民主开放式得家庭而不是封建社会下独断专行式的家庭。因为家庭给人以温馨的感觉让学生有安全感不怕发表见解不怕说错问题学生会享受到充分的话语权。在这种氛围下学生才能激情燃烧自己的思维释放自己的灵感。只有这样才能将被动接受知识的课堂变成师生共同成长的阵地。在这种新授课形式下教师的主体地位将不断下降而学生的主体地位得到不断地提升最终达到师生平等的位置。在这种平等关系下学生的学习是放松的从而容易体会到课堂上的快乐。
问题三，在中学课改中教师的教学思维发生什么变化 教师思维的转变主要应该从以下四个方面入手一是过程思维要将先教后学变为先学后导。在这一过程中努力做到教师与学生共同学习生成问题过渡到生本联导、生生互导。二是内容思维将对知识的教学转变为问题学习。因为知识学习对中组合作学习是不成立的只有问题学习才能使问题得到有效地被发现、生成、解决乃至于拓展。三是方式思维从个体发现转变为合作发现。四是立体思维将学生被动地静态学习变为主动地动态的主动学习。使整个班级的学生形成联动形成强大合力问题很容易地被解决掉。
我个人认为在新课程背景下实施有效教学教师首先要在以下方面不断提升自己的专业素质
第一，教学理念。要树立起教学理念她是灵魂。教学理念是指导教学行为的思想观念和精神追求。对于教师来说具有明确的先进的教学理念应该是基本的素质要求。在推行新课程中教师必须以新观念来实施新课程。
第二，知识储备。教师要储备更多的知识课堂上如果教师对教材的理解缺乏深度广度那么教学就会肤浅学生学习就无法深入。可见作为新课程直接实施者的教师一定要不断学习和探索不断拓展自己的知识内涵。知识的厚度增加了课堂就能深入浅出左右逢源。
第三，教学反思。教师要善于和不断反思
有一位姓叶的教授有一句著名的话：“一个教师写一辈子教案不一定成为名师，如果一个教师写三年教学反思就可能成为名师。”所以，教师应在实践—反思—再实践—再反思螺旋式上升中实现专业成长。
这就是我这次培训的心得体会。
2013年“十二五”中继教校本集中培训
七星关区田坝中学 钱勇 《有效上课知识建构型视野下的上课问题与对策》学习心得
通过对《有效上课——知识建构型视野下的上课问题与对策》这本书的集中培训和自主学习，我感受颇多。教师的一生，应该让己头脑知识不断更新，让自己更加充实，教学更得心应手。教师的根本是教书育人，而教书主要在课堂上进行。因此，如何上好一节课是我们必须攻克的一大难题。
和谐的课堂氛围，能促进学生智力的发展，知识的掌握和能力的提高。学生的思维处于积极的状态，情绪就会高涨，思维才会活跃。这就要求我们要关注学生的个体差异和不同的学习需求保护学生的好奇心和求知欲，充分激发学生的主动意识和进取精神，在自主、合作、探究的学习方式下，通过不断创新教育行为，让学生领会语文学习的内涵。
“有效上课”的核心就是上课的效益，主要是指通过教师在一段时间的教学后，学生所获得的具体进步或发展。教学有没有效益，并不是指教师有没有教完内容或教得认不认真，而是指学生有没有学到什么或学生学得好不好。因此，学生有无进步或发展是教学有没有效益的惟一指标。
知识建构下的课堂应该从教师教的课堂走向学生学的课堂，新的授课模式下要求教师发挥的作用是启迪学生的心灵和引领学生释放出思维的火花，要求老师不断增强自己对课堂的驾驭能力，实现由行到身、心和神的转变。新的知识建构下的课堂是师生知识共同成长，知识探究、能力提升、情感态度价值观得到升华的地方。让学生有安全感，不怕发表见解，不怕说错问题，学生会享受到充分的话语权。在这种氛围下学生才能激情燃烧自己的思维，释放自己的灵感。只有这样才能将被动接受知识的课堂变成师生共同成长的阵地。这种新授课形式下教师的主体地位将不断下降，而学生的主体地位得到不断地提升，最终达到师生平等的位置。在这种平等关系下学生的学习是放松的，从而容易体会到课堂上的快乐。
教师思维的转变主要从以下四个方面入手：一是过程思维，要将先教后学变为先学后导。在这一过程中努力做到教师与学生共同学习，生成问题过渡到生本联导、生生互导。二是内容思维，将对知识的教学转变为问题学习。因为知识学习对中组合作学习是不成立的，只有问题学习才能使问题得到有效地被发现、生成、解决，乃至于拓展。三是方式思维，从个体发现转变为合作发现。四是立体思维，将学生被动地静态学习变为主动地动态的主动学习。使整个班级的学生形成联动，形成强大合力，问题很容易地被解决掉。
我个人认为，在新课程背景下实施有效教学，教师首先要从以下方面不断提升自己的专业素质：
第一，教学理念。要树立起教学理念，教学理念是指导教学行为的思想观念和精神追求。
第二，知识储备。教师要储备更多的知识，课堂上，作为新课程直接实施者的教师，一定要不断学习和探索，不断拓展自己的知识内涵。知识的厚度增加了，课堂就能深入浅出，左右逢源。
第三，教学反思。教师要善于和不断反思，应在实践——反思——再实践——再反思螺旋式上升中，实现专业成长。
第五，课前的有效准备。凡是成功的课必定是充分准备的课，备好课是上好课的前提。有效的备课必须体现出：目标有效、内容有效、教法有效。
第六，课堂的有效组织。教师要做到语言组织准确、简练，课堂上一定要组织教学语言，增强语言表达的科学性、针对性、准确性，做到清晰精炼、重点突出、逻辑性强。
第七，课后的有效练习。课后练习不在多，贵在精，提高练习的有效性就是要充分了解学情，因课设计练习，让学生在训练中思考问题、解决问题。
少自由度并联机构是指自由度数为2～5的并联机构,适用于不完全需要六自由度的工作场合。除具有六自由度并联机构的优点外,少自由度并联机构还具有结构简单、设计制造成本低、控制容易等特点。因此,近十几年来,少自由度并联机构一直是国际机构学和机器人领域研究的热点之一。
在少自由度并联机构中,对具有2个移动和2个转动的2T2R型四自由度并联机构的研究相对较少,而2T2R型四自由度机构可直接作为四轴并联机床的原型,或者再串联一个自由度后可作为五轴混联机床或机器人的原型,也可开发为航海中船舶的减振装置[1]、农作物收获机上的振动筛[2]等,使空间2T2R型四自由度并联机构有着广泛的应用前景。
Li等[3]用约束螺旋法综合出一类对称2T2R型四自由度并联机构;杨廷力[4]用单开链单元法综合了一类2T2R型四自由度并联机构;文献[5,6]提出了一种2T2R型并联机构,并通过增加一个移动自由度开发了五轴联动并联机床;陈文家等[7]提出了2PRS-2PUS并联机构,Liu等[8,9]对该机构进行了工作空间等性能分析;汪劲松等[10]提出了几种2T2R型四轴并联机床结构;伞红军等[11]提出了2-TPR/2-TPS并联机构。
本文基于构型演变和李群理论,提出一类2T2R并联机构型综合的系统方法。从一个6R平面机构入手,将其中一个构件看作动平台,通过改变运动副,添加支链,演变成为空间并联机构2RRU-2SPS;然后基于李群理论找出等效支链,综合出一类2T2R并联机构。
1 理论基础
1.1 构型演变
构型演变[12]是并联机构型综合最直观、工程上最实用的方法。构型演变法发明新机构的基本思路是:以现成成功机构的原形为蓝本,通过各种不同的演化方法,如改变支链数目,改变支链中主动副的数目和类型,变换机架以及机架的布局形式等,得到满足特定需求的新机构。
传统的构型演变原则是,演变后的机构自由度不发生变化。本文中的构型演变原则是,将一个平面机构演变成一个空间机构,动平台增加了一个转动自由度。演变方法是,将与平面机构输出构件相连的两个R副改变为U副或S副,并改变输出构件形状,添加支链。
1.2 李群理论
根据群论,刚体在空间所有运动的集合D是李群,又称为位移群,则刚体在空间的大多数运动可以用D的子群表示,又称为位移子群。Herve[13]基于位移群的代数结构给运动链进行了分类,给出了全部12种位移子群,其中6种低副即转动副、移动副、螺旋副、圆柱副、球面副和平面副产生的位移集都是位移子群。
分支运动链末端相对于固定端的运动由所有低副生成的位移子群的乘积决定,这些位移子群的乘积可能仍然是位移子群,也可能是一个位移流形。
三维位移子群G(w)[14]表示法线为w的平面运动,即在垂直于w的平面内的2个移动和绕w的一个转动,根据位移子群乘积的封闭性和交换性,可得到G(w)的位移子群链和对应的运动链,如表1所示。表1中,u、v、w表示正交的单位矢量,如vPwRwR表示2个R副轴线都平行于w,P副移动方向平行于v,2个R副轴线和P副移动方向垂直。
2 2T2R并联机构型综合
2.1 原机构分析
本文提出的2T2R空间并联机构是由一个三自由度平面机构增加一个转动自由度演变而来的,所以选择能产生2T1R平面运动的平面机构作为原机构。本文选择一个6R平面机构,如图1所示,选取OXYZ为固定坐标系。
如果选取图1所示机构的构件3作为输出构件[15],则该机构就可看作具有2条对称支链的并联机构,2条支链分别为{-R1//R2//R3-}和{-R4//R5//R6-}。显然,构件3具有3个自由度,即沿X方向的移动、沿Y方向的移动、绕Z方向的转动。因此,选择输出运动为2T1R平面运动的构件作为动平台。
2.2 构型演变
(1)把构件3的两端换成U副。将图1中的构件3的两端换成U副,即R3换成U3,R4换成U4,U3副的一个轴线和原R3轴线同轴,另一个轴线和原R3轴线垂直,即沿构件3的轴线方向;U4副的一个轴线和原R4轴线同轴,另一个轴线和原R4轴线垂直,即沿构件3的轴线方向。显然,由于U3的一个轴线和U4的一个轴线共轴且沿构件3的轴线方向,所以构件3多了一个局部转动自由度,如图2所示。
(2)将构件3扩展成为一个平面,用一个长方形板表示,如图3所示,这个动平台就多了一个转动,具有2T2R型4个自由度,即沿X方向的移动、沿Y方向的移动、绕Z方向的转动和绕U3U4方向的转动。
(3)选用2个具有六自由度的运动链作为第三、第四支链,附加在长方形板上并将其支撑起来,支链的另一端与长方形静平台相连,图3中选用了常见的SPS支链作为第三、第四支链,由于自由度等于6的运动链为无约束支链[12],不对动平台产生约束,所以动平台的自由度不会发生改变,即得到2T2R型四自由度的新机构R1R2U3-R6R5U4-S7P8S9-S10P11S12,如图4所示。
2.3 综合等效支链
上面所得到的2RRU-2SPS机构具有4个支链,分析各支链,运用李群理论找出等效运动链。由于第一支链和第二支链结构完全相同,第三支链和第四支链完全相同,所以只需要分析第一支链和第三支链。
第一支链{-R1//R2//U3-}的等效支链:
(1)原机构中的{-R1//R2//R3-}的等效支链。支链{-R1//R2//U3-}是由原机构中的{-R1//R2//R3-}演变而来的,而{-R1//R2//R3-}具有一个平面运动,即在OXY平面内的沿X、Y方向移动和绕Z的转动。因此,原机构中{-R1//R2//R3-}的等效支链必须具有平面运动。根据李群理论,具有平面运动的位移子群G(w)所对应的运动链有wRwRwR、vPwRwR、wRvPwR、wRwRvP、uPvPwR、uPwRvP、wRuPvP,见表1。并且上述运动链的末端只有是R副,才能在演变时被替换成U副。所以原机构中的{-R1//R2//R3-}的等效支链为可实现平面运动并且第三个运动副是R副的运动链,有wRwRwR、vPwRwR、wRvPwR、uPvPwR。
(2){-R1//R2//U3-}的等效支链。如果原机构中构件3(图2)两端用S副代替U副,构件3也会具有一个局部自由度,再附加无约束运动链为第三、第四支链,这个局部自由度也会转化为动平台的一个有效自由度,和使用U副效果类似。因此,该支链的第3个运动副为S副或U副。所以,wRwRwR、vPwRwR、wRvPwR、uPvPwR的第三个运动副被替换为U副或者S副后,得出8种支链,再将其中的P副用平行四边形4R闭环代替,用Pa表示,又得出6种支链,结果如表2所示。表2中,Pa为平行四边形4R闭环,{-P(3S-2P)-P(3S-2P)-R(3S-2P)-S-}支链中的-P(3S-2P)-P(3S-2P)-R(3S-2P)-为3S-2P闭环的等效单开链,其他类似。
第三支链SPS的等效支链:
第三支链具备6个自由度,为无约束支链,无约束支链可由单开链法、约束螺旋法、李群理论来产生,本文参考了文献[4,12],选用了常见的支链:SPS、PSS、RSS、PUS、UPS、RUS、RRRRRR、RRRRRP、RRRRPP、RRRPPP,含有闭环的支链有{-P(3S-2P)-P(3S-2P)-R(3S-2P)-S-}、{-P(3S-2R)-P(3S-2R)-R(3S-2R)-S-}、{-P-P(3R-2P)-P(3R-2P)-S-}、{-R(3S-2P)-P(3S-2P)-P(3S-2P)-S-}、{-R(3S-2R)-P(3S-2R)-P(3S-2R)-S-}[4],如表2所示。
2.4 构造2T2R机构
2.4.1 选取支链
从表2中,选出4个支链:第一、第二支链的等效支链中任意选2个,第三、第四支链的等效支链中任意选2个。可得出这4种情况:第一、第二支链相同,且第三、第四支链相同的有14×15=210种机构,如2RPU-2SPS;第一、第二支链相同,且第三、第四支链不同的有14C
2.4.2 配置支链
在支链装配时,为达到期望的自由度,配置支链的原则是,由原6R机构演变而来的2条支链要共面并且各转动副互相平行且垂直于该面。
对于支链选取的4种情况中,前3种情况的机构中都有相同的支链。对于有相同支链的机构,相同支链可以采取相邻分布和对角分布两种配置形式,理论上可以得出210×2+1470×2+1365×2+9555=15 645种2T2R型四自由度机构。
在这些机构中,第一、第二支链相同、且第三、第四支链相同的机构具有最大程度的对称性,选出其中典型的新机构,如图5中的2RPU-2SPS机构、图6中的2PRU-2PUS机构、图7中的2PRU-2RSS机构。
3 2RPU-2SPS机构的自由度计算和主动副选取
任意选取一新机构2RPU-2SPS,如图5a所示,运用单开链法计算其自由度和确定其主动副。
该机构由4条单开链(single open chain,SOC)组成,其结构为SOC{-R1⊥P2⊥U3-}、SOC{-R4⊥P5⊥U6-}、SOC{-S7-P8-S9-}、SOC{-S10-P11-S12-}。
基于单开链法计算机构活动度为
式中,F为机构活动度;fi为运动副的自由度;m为运动副数;ξj为第j个基本回路的独立位移方程数。
对于该机构,4条单开链的自由度数分别为4、4、6、6,满足∑ξj为最小值,它的3个基本回路分别为
其中,
若取P2、P5、P8、P11为主动副并刚化之,刚化后的机构活动度为
(3+3+5+5)-(4+6+6)=0
其中,满足∑ξj为最小值时,它的3个基本回路分别为
因为F*=0,满足主动副存在准则,故4条支链上的移动副P2、P5、P8、P11可同时为主动副。
上述分析表明本文所提出的基于构型演变和李群理论的2T2R型四自由度并联机构的型综合方法正确可行。
4 结论
(1)基于构型演变法,提出了一种新的机构2RRU-2SPS,机构具有2个相邻的RRU支链和2个相邻的SPS支链。
(2)在2RRU-2SPS机构的基础上,运用构型演变和李群理论寻找等效支链,综合出15 645种2T2R机构。
(3)选取典型新机构2RPU-2SPS,分析其自由度和确定主动副,同时也验证了本文提出的综合方法的正确性。
一、问题提出
笔者通过多年的高中物理教学发现:学生在学习过程中, 随着知识的积累和难度的加大, 物理的学困生明显增加, 再加上江苏高考的改革, 本人通过问卷调查发现:学生学习物理的内、外动机显著减弱.笔者通过阅读大量文献、问卷调查、访谈等方式寻找产生这种现象的原因.发现学习物理的困难, 主要是因为: (1) 对物理知识结构的混乱造成的; (2) 授课方式过于呆板, 课堂教学气氛不和谐.学生对物理学习逐渐失去了兴趣.笔者经过反复思考、研究, 提出“结构型对话式”教学方式, 经过理论推敲, 实验验证, 认为是切实可行的.
二、概念界定
所谓“结构型对话式”教学:是指教师与学生共同建构一套清析有序且可接受的知识框架, 借助该框架, 通过老师与学生、学生与学生、学生自身内部的对话不断将新知识同化到该框架中.这个框架既起到先行组织者的作用, 也是学生本节课学习的目标.它的优点在于: (1) 在整个学习过程中, 学生的思路始终是清析的. (2) 学生知道新旧知识的链结点在哪, 即听课是有目标性的. (3) 对话式过程是轻松且和谐的. (4) 师生的对话反映了师者的点拨、主导作用, 生生的对话反映了合作与探究.
三、“结构型对话式”教学模式的构建
1.在一个新课题的背景下, 由教师与学生共同对话 (教师起主导作用, 这个对话应是显性的交流) , 形成本节的教学结构图 (如图1, 新的一章刚开始时, 应形成新一章的知识结构图, 并且在每一节的讲授中都要与之互应) .这个结构也起到先成行组织者的作用.
2.循着这个结构, 在教师的指导下, 学生通过读书、思考、提问、合作等学习手段, 不断地在产生问题, 解决问题.这个过程中, 学生有自身内部的隐性对话, 也有学生之间的、师生之间的显性对话, 在对话中不断地进行有意义的学习, 而不是机械学习.
3.在对话过程中, 与长时记忆的内容相吻合的被称为已解决的问题, 即被同化.如在长时记忆中找不到正确解释问题的知识, 即成为新的问题.暂时贮存在短时记忆中.
4.通过学生的汇报, 不断暴露已解决的问题和生成的新问题, 这时教师要适时的引导学生去解决、去讨论、去发现, 教师也要适时地去点拨、去化解.最终以达到解决问题的效果, 贮存于长时记忆中.这就是顺应.
5.为了便于知识的迁移, 顺利的在长时记忆中提取, 教师应预设与问题具有强相关性的原型题, 让学生去训练, 促进迁移的适时发生.
四、教学案例
《机械能守恒定律》教学案例
1.建构结构图:如图2, 图3, 通过两个实例演示现象, 让学生分析是否存在某个守恒量?构建本节课的知识结构图.
【分析小球 (小球与弹簧) 运动过程中动能和势能的变化情况】
师:小球 (小球与弹簧) 的动能和重力 (弹性) 势能是如何变化的呢?
生:动能增大时, 重力 (弹性) 势能减小;动能减小时, 重力 (弹性) 势能增大.
师:小球似乎总是能够记得原来的高度一样, 小球的动能和重力势能没有同时增大同时减小, 总是一个增大的同时, 另一个必减小.这些现象说明什么问题?请学生自行思考, 也可以相互交流.
生:可能存在一个守恒量.这个守恒量可能就是机械能.
2.反证法证明猜想
(1) 推导过程
如果机械能守恒, 则小球在位置1的机械能等于在位置2的机械能 (这两个位置是任意的) :
若有:E1=E2
则有:Ek1+Ep1=Ek2+Ep2 (1)
Ek2-Ek1=Ep1-Ep2 (2)
即:W合/总=WG/弹力 (合力做的总功等于重或弹力做的功)
注: (1) 这个过程是在师生显性对话中完成. (2) 反证法是对课本证明的突破, 这样更符合学生的认知规律. (3) 在证明过程中要暗示学生在隐性对话中悟出:隐性的能量问题在逐渐向显性的功的条件转换.
(2) 结论:如果只有重力 (或弹力) 做功, (W合/总=WG/弹力) , 则机械能守恒 (E1=E2) .
3.应用:如何判断 (应用) 机械能守恒?
例1 (只有重力做功的情形) 如图4, 把质量为0.5 kg的石块从10 m高出以30°角斜向上方抛出, 初速度是v0=5 m/s.石块落地时的速度是多大?
(让学生通过显性对话分析有几种解法, 为什么可以用机械能守恒来解?)
分析::师:请大家思考一下这道有几种解法.
生:有两种解法.动能定理和机械能守恒.
师:那么机械能为什么守恒呢?请大家讨论.
师:请学生先看我做一个师范. (解题过程略)
(让学生通过自身内部的隐性对话思考:石块落地时的速度的大小由什么来决定?说明理由.)
例2如图5, (物体受到重力以外力的作用的情形) 单摆绳长为L, 小球摆到B点时, 绳与竖直方向的夹角为θ, 求:小球从A点运动到B点时的速度多大?
分析:
师:这道题机械能守恒吗?为什么?
生:不守恒, 还有拉力作用. (找一个学习物理有点困难的学生)
师:学生有没有意见.为什么?生:机械能是否守恒的条件是:只有重力做功.受其他力也可以, 只要不做功就可以了.因此此题的机械能是守恒的.
师:既然守恒那又怎么做呢?下面请学生上来做一下. (解题过程略)
师:请学生讨论一下: (1) 如何判断机械能守恒? (2) 如果满足机械能条件, 又如何运用它?
例3如图6, (弹性势能参与的机械能守恒) 质量为m的物体以速度v在光滑的水平面上运动, 压缩处于原长的弹簧, 求
(1) 压缩最短时, 弹簧弹性势能的最大值为多少?
(2) 物体的速度为时, 弹簧的弹性势能为多大?
师:学生, 物体的机械能守恒吗?
(学生七嘴八舌, 有的说守恒, 有的说不守恒.)
师:既然这样, 就请两位代表站起来辩论一下.
师:通过刚才的辩论, 结论已清楚, 我请一学生来归纳一下.
(解题过程略)
4.迁移训练
如图7, 小球m从高为h的光滑斜面静止滚下, (斜面及圆轨道光滑) 紧接着又在半径为R的圆轨道上运动, h=3R, 求
(1) 小球运动到B、C两点的速度以及对轨道的压力.
(2) 若要使小球恰好运动到C点, 则高度h至少为多少?
5.小结
回归到开始的结构图, 重新领略本节课走过的足迹, 理一理思路, 查一查漏洞.
6.布置作业.
五、教学实验
1.实验目的:通过实验证明本模式在教学实践中是否切实可行.
2.实验对象:射阳县第二中学高一年级普通班学生.高一 (2) 为控制班, 高一 (11) 为实验班.每班参考人数都为60人.
3.实验时间:2011年9月1日至2012年元月16日.
4.实验步骤: (1) 在盐城市的中考中, 物理、化学为一份试卷, 所以无法知道学生在实验前的物理成绩是否在同一水平上.因此, 在高一年级学生刚开学, 对高一 (2) 和高一 (11) 两个班级学生进行前测, 由初中一位资深教师命题, 试题内容为初中两册书, 与中考难度相当.学生的考试成绩作为前测数据.
(2) 高一 (2) 的教学为正常教学.高一 (11) 使用新的教学模式. (3) 实验进行一个学期, 期末考试成绩为实验后测数据.
5.统计分析
6.实验结论
通过实验证明:本人提出的“结构型对话式”教学模式在教学实验中取得的显著成绩, 能够提高学生的学习成绩.这说明本人所提出的“结构型对话式”教学模式是切实可行、行之有效的.
六、总结反思
根据某新支线飞机外载荷计算报告, 机翼载荷为521 k N, 乘以安全系数1.5, 得极限载荷。由偶极子格网法计算得到。
中央翼外形参数如下。L:翼盒长度;B:翼盒宽度;bs:梁缘条宽度/桁条间距/墙间距;bw:翼盒高度;l:肋间距;ts:上蒙皮厚度;tw:墙厚度;tl:肋厚度。设计条件为L=2920 mm, B=1960 mm, bw=7 36 mm。中央翼采用全复合材料结构, 复合材料力学性能为:E 1 1=1 2 7 G P a, E 2 2=9.6 9 G P a, G=5 9.2 G P a, υ=0.3 1 7, ρ=1.6×1 0-9k g/mm3。
中央翼在机身内不发生转折, 外翼上剪力、扭矩在接头传给机身;只有弯矩以力偶形式传到中央翼上。梁式计算模型取梁缘条厚度范围2~100 mm, 0°, ±45°, 90°铺层比例为60%, 30%, 10%。复合材料梁一般选择材料的临界压缩应变为临界设计强度。机翼后掠会造成前后梁载荷不均匀, 取前梁极限应变2000με, 后梁3000με, 缘条宽度20 mm, 腹板厚度4 mm。
单块式和多腹板式模型取蒙皮厚度范围2~20 mm。0°, ±45°, 90°铺层比例为40%, 50%, 10%。上翼面失效模式是屈曲失稳, 下翼面是疲劳和断裂破坏。对于疲劳破坏, 采用静力覆盖原则。最终取局部屈曲应变2500με, 总体屈曲应变3500με, 梁腹板厚度4 mm, 肋厚度3 mm。
M为结构总弯矩, W为总质量。
2 重量特性数学模型
2.1 梁式
设中央翼为双梁式, 作用在盒段的力矩为:
带入 (1) 和 (2) 得结构载荷密度和质量密度。
2.2 单块式
参考实际结构, 取加筋比Ast/Ask为0.7, 将轴力平均折算到蒙皮和长桁上。按照四边简支条件计算蒙皮失稳, 屈曲应变为:
应保证结构总体失稳应变大于蒙皮局部失稳应变。加筋结构总体失稳计算公式为:
首先根据局部失稳条件, 确定桁条间距bs, 再根据总体屈曲条件, 确定肋间距l, 即可得结构载荷密度和质量密度。
2.3 多腹板式
失效模式为腹板间蒙皮受压屈曲, 蒙皮边界简化成固支。失稳应变为:
由蒙皮失稳条件, 确定墙腹板间距bs, 即得结构载荷密度和质量密度。
根据上文计算方法, 对长2920 mm, 宽1960 mm高736 mm的盒段, 许用应变水平为2500με, 绘制载荷密度和质量密度的曲线。
交点的物理意义为交点所示状态下, 两种结构形式有同等的结构效率。
3 在某新支线客机中央翼设计中应用
本文研究的中央翼盒段高度736 mm, 宽度1960 mm, 取许用应变2500με, 设计弯矩5.6×109 N/mm, 载荷密度3800 N/mm, 据图1应选择多腹板式结构, 蒙皮厚度约为1 4 mm。由式 (9) 取墙间距392 mm。用Nastran对厚度优化得到厚度15 mm。有限元结果为:最大拉伸应变2500με;最大压缩应变2460με。结构质量400 kg, 载荷密度Wx=9.5。若采用单块式结构, 许用应变仍取2500με, 由图1得蒙皮厚度约10 mm。据式 (7) , 取桁条间距25 0 mm。桁条采用I型截面, 上、下缘条面积为360 mm2、288 mm2。用Nastran对蒙皮厚度优化得到厚度11 mm。有限元结果为:最大拉伸应变2460με;最大压缩应变2480με。结构质量470 kg, 载荷密度Wx=11.2。用Nastran进行屈曲分析, 两种结构在设计载荷下都不失稳。多腹板式一、二阶失稳特征值为1.0367、1.0544, 单块式一、二阶失稳特征值为0.98366、1.0075。两种形式均满足强度和稳定性要求。但多腹板式结构更轻, 证明了本文方法的正确性。
4 结论
通过绘制载荷密度和质量密度的关系图, 可以快速选型。通过改变结构高度和许用应变水平, 可以得到:若结构高度不变、应变水平提高, 多腹板式和单块式交点将延后出现;若应变水平不变、高度降低, 多腹板式和单块式交点将提前出现。
摘要：本文分别计算梁式、单块式、多腹板式结构的承载能力和质量, 提出通过绘制载荷密度和质量密度的关系图指导中央翼选型的方法, 并在中央翼结构设计中应用。
关键词：复合材料,中央翼,选型
参考文献
[1]赵群, 金海波, 丁运亮.加筋板总体失稳分析的等效层合板模型[J].复合材料学报, 2009, 26 (3) :195-201.
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