钢结构设计流程报告（通用9篇）
关键词：挠度，强度，型钢，力学分析
钢结构定义：主要承重结构构件由钢材制成的工程机构。设计过程：方案设计、初步设计、施工图设计、深化设计。设计相关规范：
①《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB50068)规定各类建筑结构设计应采用的理论及设计原则。
②《建筑结构荷载规范》（GB50009）规定了各类常用荷载的取值标准、方法及相应的各种荷载系数等。
③《钢结构设计规范》（GB50017）为进行型钢、钢板、组合梁等钢结构构件设计时应遵循的规范。
④《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205）为了钢结构设计时，应了解钢结构施工验收的相应要求，也就是有关钢结构质量检验、尺寸公差标准等要求。
⑤《钢结构高强度螺栓连接的设计施工及验收规程》（JGJ82）为钢结构采用高强度螺栓摩擦型连接和承压型连接时设计施工及验收时应遵循得是规定。
设计方法：
1初步总体方案设计
1.1收集信息
(1)项目的用户群体、价格定位、用户的需求等信息;
(2) 基本硬件配置等信息 ;
1.2初步结构总体方案设计
(1)合理布局
硬件布局是总体方案中的核心;
(2)长、宽、厚三要素确认
初步整体方案的精髓就是核算手机的长、宽、厚。首先要找出影响长宽厚的各个因素,逐个核算,最终确定MOCKUP的最优尺寸,手机的厚度需尽可能做薄,超薄永远是手机发展的潮流;
(3)方案比较
将所有可能的方案简单设计出来,经讨论后选择最佳方案以求得方案精益求精。
(4)追求创新;
(5)人机功能
方案中需充分考虑产品便于用户操作;
(6)具有成本意识
设计出一款“物廉价美”的产品是结构工程师的宗旨。
1.3方案评审
项目组成员评审前尽可能熟悉方案, 以便在评审会上有效解决各个问题;对复杂的方案需多次评审优化选择;
1.4提交方案
将方案有关信息详细告知ID,以便ID的创意符合产品要求。
2 ID设计
手机外观是俘虏用户的第一门槛, ID人员需要充分领会项目的用户群体、价格定位、用户需求等信息,充分领会总体方案,发挥灵感设计出好的造型。
3 rendering确认
3.1理清信息
收集初步整体方案、ID工艺说明、 Rendering初步2D图纸及相关的元器件文档、样品、项目定义等信息
3.2材料及工艺确定
(1)MPL(结构工程师)与ID工程师一起讨论Rendering材料、工艺、部件装配、固定方式;
(2)新工艺提前与供应商确认
原理、组成、材料、工艺、设计指南、量产性、样品周期、试验、模具费、产品单价, 样品需尽快寄样做相关测试并存档,以便总体方案评审时提供依据。
4 MOCKUP建立
(1)根据ID工程师导出的2D开始3D建模工作
(2)局部核算
3D模型建立后,将PCBA装配到3D模型中,对具体结构处做相关剖面核算, 同时给Rendering修改提供依据;
(3)性能确认
初步确认装配、射频、音频、ESD、 layout等硬件性能;
(4)ID原创实现
3D建模尽最大可能维持并实现ID的原创,若ID在结构可靠性、用户操作性、硬件性能上存在缺陷,需告知ID更改Rendering以使MOCKUP最优化。
(5)模型确认
提交3D图纸给ID确认各细节和曲面质量等, ID不满意之处需尽量更改,在保证结构可靠性、用户操作性、硬件性能等方面前提下,以ID为主。
5项目调研
手机MOCKUP出来后需进行市场调研,若市场不认可需及时停掉项目重新造型,也可改进MOCKUP并再次调研。
6详细总体方案设计--- 3D结构设计的灵魂
6.1理清信息
(a)收集MOCKUP、MOCKUP 3D图纸、rendering确认的相关图纸、新工艺信息,初步整体方案、芯子3D、Rendering工艺说明、Rendering 2D line图纸及相关的元器件文档和样品、项目定义等信息,同时包括总体方案中提及的信息;
(b)弄清Rendering、工艺说明、 Rendering 2D line及MOCKUP。
6.2详细总体方案设计
手机零部件所有结构尽可能在总体方案中详细表达,需考虑如下几点:
(a) 结构的可靠性
(b) 各零件的成型工艺及各表面处理
(c) 各元器件的基本安全空间
(d) 各部件六个方向的定位要求
(e) 各零部件装配过程及需运动的部件运动过程分析
(f) 各部件的实用性及量产性
(g) 手机的试验性等方面
(h) 对一些疑难、复杂、创新的结构尤其需要在方案中表达清楚,以便详细总体方案评审供专家讨论、确认,便于3D设计顺利进行。
7 MD结构设计
手机所有的结构需通过3D来表达, 这阶段是结构设计的根本。
7.1 3D思路
3D设计思路需清晰,所有的3D设计都需具备很强的可读性、修改性。
7.2零部件设计
3D设计中,同样需要考虑本文六、 2(a) ~(h) 各因素进行设计。
7.3性能再次确认
再次在3D中确认好装配、射频、音频、ESD、layout等硬件性能;
7.4具有成本意识
在保证结构可靠性的基础上,设计尽量简化,尽量采用成熟的生产工艺;
7.5图纸评审
3D评审是手机顺利开模的保证,是决定T0来料的最有效保证。3D评审需核实所有的结构可行性、量产性、实验性,尤其是核实创新的工艺、材料和结构的可行性、量产性和试验性,为开模做最后的准备工作。
8零件制作
零部件制作是实现所有部件设计,是手机T0的实现
(1)信息表达
同各供应商确认各个部件分型、材料、工艺要求、表面效果、颜色等信息,确保T0来料的准确性;
(2)提供零件检验图纸
需详细表达并尽早提供零部件检验2D图纸保证零部件准确性;
(3)跟进零件制作
零部件制作中,设计人员到供应商试模保证T0来料的准确性。
9试生产
量产的保证
(1)时间控制
掌握好每个结构件的加工周期,合理安排各部件的样品到货计划,原则上要求厂家按结构件的正常加工周期送样,确保有时间更改不合格的样品;
(2)样品确认
结构件样品到后需及时确认、发现问题并通知厂家更改;
(3)实物模拟
在通知厂家修模之前用实物模拟以确保修模的准确性,这样能大大减少修模的错误;
(4)掌握资料
试生产中到生产现场掌握好第一手资料;同试验员一起做相关的实验确保能在试验中及时发现问题、分析问题和解决问题;
(5)系统实验
及时安排单体实验及整机跌落轻摔等实验,有新工艺的拿到样品要及早安排实验及早发现问题及时改善。
(6)问题解决
所有的问题尽量在试生产中解决,确保不影响项目的上市时间以及减少造成物料损失。
(7)精益求精
部件最终确认需精益求精,在合理时间内争取最好的产品。
(8)团结合作
项目组的人员需团结协力。
10量产阶段
【关键词】消能减震 刚度 滞回曲线
中图分类号：G4 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2016.05.087
采用粘滞流体消能器的消能减震结构一般设计步骤如下：
一、确定减震目标
根据结构自身情况及需求，确定相应的减震目标。在进行粘滞消能器设置设计时，减震目标通常体现为使结构的附加阻尼比达到某一设计值，从而使消能减震结构能达到设计规范的要求，且又不至于使得造价过高。
二、简化计算
确定减震目标之后，采用等价线性化方法进行结构消能减震简化设计。具体操作如下：
1.运行PKPM原结构模型（无消能器），计算并输出层剪力、层间位移。
2.初步设计消能器的参数与数量。消能器的参数包括阻尼系数和阻尼指数。
3.根据消能器的参数、数量以及结构的层剪力、层间位移的控制目标，采用抗震规范中消能器附加给结构的有效阻尼比计算结构的附加阻尼比，X方向与Y方向分开计算，取两个方向计算结果的较小值。
4.如果阻尼器的阻尼系数a=1，则附加阻尼比与结构位移幅值无关，无须进行迭代计算。将结构原有的阻尼比叠加上述计算得到的附加阻尼比后重新进行运算，查看结构各项指标是否满足减震设计目标要求，并查看结构有无超筋情况。如果各项指标均满足要求，即可确定各层粘滞消能器的参数及数量。否则，应重新设计消能器的参数与数量。
5.如果阻尼器阻尼系数a不等于1，则附加阻尼比与结构位移幅值有关，需要进行迭代计算。迭代收敛后，将结构原有的阻尼比叠加上述计算得到的附加阻尼比后重新进行计算，查看各结构各项指标是否满足减震设计目标要求，并查看结构有无超筋情况。如果各项指标均满足要求，即可确定各层粘滞消能器的参数及数量，否则，应重新设计消能器的参数与数量。
三、建立相应模型
简化计算完成后，可以通过时程分析验算减震效果。分别建立以下模型： 1.无消能器模型。即原模型，主要用于对比时程分析法与反应谱法计算得到的结构底部剪力。 2.有消能器模型。在无消能器模型的基础上设置消能器的模型。
在MIDAS GEN中通过一般连接单元来模拟粘滞消能器，在软件添加编辑一般连接特性值的页面中，一般连接单元线性特征参数，主要包括：有效刚度和有效阻尼，在粘滞消能器-非线性特性值中的Maxwell模型中，一般连接单元非线性特征参数，主要包括：参考系数、参考速度、阻尼指数和连接部件的刚度。在建立一般连接单元时应注意消能器的变形方向。
在ETABS中则是通过设置非线性LINK（Damper）单元来模拟消能器的力学行为。非线性LINK（Damper）包括三个属性，分别是刚度K、阻尼系数C和阻尼指数a。根据工程实际情况，一般连接单元可通过直接连接上、下梁中点的方式来建立，也可以先建立钢支撑然后连接钢支撑节点与上梁中点来建立。
四、时程分析计算
消能器的参数及数量初步确定后，应进行时程分析计算，具体操作步骤如下：
（一）输入地震波
根据工程的建筑场地类别和设计地震分组选用不少于二组实际强震记录和一组人工模拟加速度时程曲线。将所选择的地震波文件添加到模型中。
（二）定义时程工况
定义相应的时程工况。应注意，无消能器模型和有消能器模型都应采用结构原有阻尼比。
（三）地震波评价
计算无消能器模型，输出结构底部剪力。验算所选的地震波是否满足《建筑抗震设计规范》规定的“在弹性时程分析时，每天时程曲线计算所得结构底部剪力不应小于振型分解反应谱法计算结果的65%，多条时程曲线计算所得结构底部剪力的平均值不应小于振型分解反应谱法计算结果的80%”的要求。如果满足要求，所选择的地震波可用于工程设计，否则应重新选择地震波。
五、减震方案效果评价
通过输出两个模型中各层层剪力及层间位移角来验证减震方案的效果。同时还可以通过输出消能器的滞回曲线，查看消能器的变形及出力情况。
六、减震目标
检验消能器方案的减震效果是否满足目标的要求，同时还应检查结构的扭转比、层间位移角及其他各项指标是否满足规范要求。如均满足要求，则确定该减震方案为最终方案，否则应调整方案重新进行设计。
七、确定消能器型号及参数
消能器产品选型时根据罕遇地震下消能器的最大出力来确定，当上述计算为多遇地震或者设防地震时，可根据F大震=F小震X6a、F大震=F中震X2a简化估算大震下粘滞消能器的出力，粘滞消能器力学模型表达式如下：F=CVa （1-1）式中，F为阻尼力；C为阻尼系数；a为阻尼指数，常在0.3-1.0之间；V为最大速度。
可根据F、C、a来反算该消能器的最大速度V，从而确定消能器的所有参数，此时粘滞流体消能器设计院完成。注意，消能器准确的出力大小和变形需求需要通过大震弹塑性时程分析确定，上述处理方法为简化处理方法。
参考文献
[1]Constantinous M C，Syman M D，Tsopelas P，etal.Fluid viscous dampers in applications of seismic energy dissipation and seismic isolation[C]//Proc.ATC17-1 Seminar on Seminar Isolation，Passive Energy Dissipation，and Active Control，1993，2：581-592.
[2] Makris N，Constantinou M C，Dargush G F.Analytical model of viscoelastic fluid dempers Joural of Structural Egineering，1993，119（11）：3310-3325
实习概况：在车间参加刚结构的加工制作实习，在南京德基广场工地参加钢结构安装实习。遵守车间和工地安全规章制度。出勤率高。积极向工人师傅请教。对钢结构的加工制作以及安装等有了很具体的了解。同时对部分工程进行了实践操作。实习期间完成了实习任务，达到了实习目的。
工程简介：南京德基广场装饰工程，位于南京新街口。我公司承建的是幕墙及天幕钢结构部分。总工程量为一百多吨。幕墙由九根高约四十米的格构式钢柱和多根圆弧钢梁组成。天幕是由十三根鱼腹梁和相应的檩条、拉条构成。
第一部分 加工制作
加工制作是钢结构工程由图纸变为实物的第一步，所以是十分重要的。它的好坏直接决定着以后安装的顺利与否以及最终的工程质量。了解它对我以后的设计工作也有很大的帮助。
（一）放样
放样工作包括以下内容：核对图纸的安装尺寸和孔距，以1:1的大样放出节点，核对各部分的尺寸；制作样板和样杆作为下料、弯曲、铣、刨、钻孔等加工的依据。放样时要注意考虑加工余量。焊接构件要求按工艺要求放出焊接收缩量。不同规格、不同牌号的零件应分别号料，同一种材料按照“先大后小”的原则依次划线。
（二）切割
钢材下料常用气割、机切和锯切等方法，其中气割的质量最不稳定。所以在进行气割时一定要要由有工作经验的工人师傅来操作或在旁边指导。
（三）钻孔
孔的加工在钢结构制作过程中占有一定的比重，尤其是在网架的球加工过程中，钻孔占了整个工序的大部分。钻孔的加工方法可分为划线钻孔和数控钻孔。钻孔的设备有悬臂式钻床、立式钻床和数控钻床。网架的球加工主要使用立式钻床。球加工的过程是先在球上切削一个面，切削厚度由螺栓直径决定。以48mm为界，48mm以下为5mm，以上为8mm。再在这个面上钻孔，以这个孔为基准面确定加工其他孔。
（四）剖口
对于需要对接焊接的构件，一般需要进行剖口。
1.对于板材，可是用铣边机。铣边机对钢板焊前的坡口边、斜边、直边、U形边缘，可一次铣削成型。工作效率高，能耗少，操作方便。
2.对于钢管，可直接用车床进行剖口。一些口径较小的管子甚至可以直接用车床进行割削。
3.对于其它一些形状复杂的构件一般用气割机进行剖口。这种方法简单易行，效率高，能满足开V形、X形坡口大的要求。但在切割后一定要注意清理干净氧化铁残渣。
（五）焊接
焊接是钢结构加工制作过程中最重要也是最难控制的一个环节。钢结构常用的焊接方法有手工电弧焊、埋弧自动焊、二氧化碳气体保护焊等。
（1）埋弧自动焊适用于较长焊缝，如焊接H型钢；它的焊接质量稳定，利于自动化生产；但是它需要专门的生产线，设备占地面积大，不利于搬运。（2）二氧化碳气体保护焊主要用在重要构件拼装上，它的优点是焊接质量较稳定，效率高，连续性好，是我们厂车间最常用的焊接方式。（3）手工电弧焊效率较低，质量稳定性随操作者波动较大。但是它有携带方便的特点，是工地现场最常用的焊接方法。
由于焊接是通过高温将金属融化将它们连接在一起，然后再冷却。这使得焊接部位难免出现一些缺陷。如气孔、夹渣、咬边、焊瘤等。这些缺陷会直接影响到焊缝的受力性能。咬防治这些缺陷，就必须严格按照焊接操作规程来操作，焊工要有上岗证。
焊缝的检测方法是根据焊缝等级来确定的。钢结构的焊缝等级分为三级。三级是最低一级，通常只需要用肉眼观察外表就行了；
一、二级则需要进行超声波探伤，检查比率分别为100％和20％。
（六）矫正
当构件经过前面一系列的加工程序后，会出现弯曲、凹凸不平等现象，这是就要对构件进行矫正。
矫正的方法主要有机械矫正、火焰矫正、手工矫正等。
1.机械矫正适用于批量较大、形状比较一致的钢材和构件的矫正。如焊接H型钢。
2.火焰矫正较为灵活，对于变形较大的构件也能处理。但是对于火焰的温度、加热的方法等不容易准确掌握，因而质量没有机械矫正稳定。
3.手工矫正具有灵活简单、成本低的优点，但准确度差。只能适用于对尺寸精度要求不高的构件。
（七）表面处理
这是钢结构构件出厂前的最后一道程序。一般有除锈和喷漆组成。其中除锈这道工序的先后由于加工对象的不同而不同。例如网架的杆子是在其它加工完成之后再由抛丸机来除锈；而格构式柱则由于体积的原因必须在一开始就要进行抛丸除锈。
第二部分 钢结构的安装
钢结构的安装是把运到现场的各种构件用电焊、高强螺栓、普通螺栓等方法连接起来成为一个整体。
我这次实习时所参与的是南京德基广场工程是一个幕墙工程。它的安装难度在于要把九根在地上拼接好的长四十多米的钢柱吊起并准确挂到四十米高的悬挑钢梁上。由于工程地处南京市最繁华的新接口，四周仅有宽六七米的很狭小的一块空地可被使用。而汽吊的展开宽度就有三四米；且当时施工时正处冬季，白天短，夜晚长，工期又紧。但是由于动工前准备工作做得充分，施工组织得周密，使得我们克服了各种困难，如期完工。
由于钢柱是由两根直圆钢管和一根圆弧钢管组成的格构式柱，每根重达7.7吨，重心有偏移，且钢柱长度较长。为了能使钢柱准确而平稳得吊装到指定位置，我们采用了两点递送法。准备了两台汽吊，以一台七十吨的汽吊为主吊，另以一台二十吨的汽吊为副吊。吊点分别为柱长的1/3处。主机在上，承受钢柱的主要荷载。副机在下，配合主机起钩，随主机的起吊，副机行走或旋转，将钢柱脚递送到柱基础附近后，副机摘掉钩子卸载，最后由主机和3吨铁葫芦将柱子安装就位。在这样一次安装过程中，协调指挥相当重要。要同时指挥协调两台吊车、40米高处悬挑梁上和底下柱脚处的安装人员。如果一个环节出了问题，那将造成不可想象的后果。但现场的施工人员很好地协调指挥全过程。这令我大开眼界。
除了钢柱外，天幕的鱼腹钢梁的安装也是一个难点。由于造型的需要，鱼腹钢梁有一半是没有肋板的，而梁因为考虑到热胀冷缩必须设计成一端简支一端滑动的简支梁，且梁的两端有一定的高差，这就造成了在安装后出现了沉降不均匀的现象，使得后装上的檩条高低不平。这些直接影响了后续玻璃的安装。最后我们想了个办法，用千斤顶从低位的滑动支座处将沉降过大的钢梁顶上去的办法将梁矫正。后来在装完檩条后装拉条时有出现了同一问题，也是采用这一办法解决的。
经过一周的学习和上机实习，我完成了老师布置的任务，也掌握了如何使用结构力学求解器进行杆系结构的分析计算，进一步掌握结构力学课程的基本理论和基本概念。同时，通过这次的实习，我阅读了很多相关的设计框图并编写和调试了结构力学程序，进一步提高了运用计算机进行计算的能力，为后续课程的学习、毕业设计及今后工作中使用计算机进行计算打下良好的基础。
这次结构力学实习让我们充分的运用了所学过的结构力学理论知识，通过学习结构力学求解器的使用方法，让我理解了许多过去没搞明白的结构力学知识，并将这些知识融会贯通，形成了一个较好的对整个制作过程的把握。
一个星期的结构力学实习过程让我得到的不仅仅是通过我们自己努力所取得的成果，还让我收获了许多平时学习生活中没学到的东西。
首先，让我学会了如何把书本上的知识联系到实际设计中去．以前只知道抱着书本死啃，却没有参透其中的真正含义，当我们面对真正的问题急待解决时却无从下手，所以即使你学的再好也终究会被现实所淘汰．这也正印证了那句哲理：实践才是检验真理的唯一标准．通过这次难忘的经历让我深刻的体会到：理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。其次，通过这次设计还让我学到了许多平时课本中所未涉及到的内容，比如在做题计算过程中所必须用到的公式编辑器等等。总之，如果你自己不去探索，也许你永远都不能接触到这些东西。最后，同学之间的互助和老师的指点也是我能完成这次实习的重要因素。
但也发现了自身很多的不足，我对结构力学的许多知识的认识还停留在表面，并没有深度探究这些知识的联系，这让我花了不少时间，有待改进。还有对计算结果数据的含义以及其实际运用还了解的不够透彻，比如像节点坐标、柱杆件关联号、梁杆件关联号等信息还不能巧加运用，仍需进一步学习。
同学们在这次实践过程中，依托老师们的指导，运用自己所学知识，顺利的完成了这项任务，掌握了不少技巧，为我们以后的学习和工作提供和很大的便利。
结构设计大赛之个人总结报告
——罗剑霞对于比赛结果（优秀奖），大家都有点遗憾，但同时又觉得兴奋。之所以遗憾主要是在比赛的时候才真正注意到问题的所在，而我们本却可以早点意识到而对其进行改正。然而我们同样感到兴奋，因为很多时候很多东西注重的不是结果，而是大家在实践过程中能否学到很多平时在课堂上不能学到的新知识。
一开始我们小组就相对地占了一点优势。因为我们组的五位成员在去年的结构大赛中都已经参加过一次，相对来说，多了点经验。我们组是四男一女，而且其他四位去年就是同一组的，对于他们的结构，他们已经很清楚，因而他们针对去年参赛作品存在的问题，进行了几番细致的讨论，而我在里面担任的角色应该可以说是由配角到平等。对于我们组员有一点真的很值得欣赏。那就是大家对于这次结构设计大赛均表现了极度高的热情。比赛前我们对结构进行了一次次的分析，并且针对每一处问题，大家也都进行了一次次的改进，例如说如何使小车在加载过程中不发生外偏移、如何节省材料、如何让小车的自重减少到最轻而功能又保持到最好。而这每一个过程，都会促使我们去思考，去学会怎么运用自己在课堂上学到的东西。知识只有用于实践了才能显示出其自身价值。有一句谚语不是说：Hero is nothing but a product of his time。英雄如果没有出现在正确的时代，碰到最佳的机遇，他跟我们其实都一样，普普通通的一个人而已。那天我在采访一位老师时（主要是针对国外发展模式），老师特意强调了一点，那就是国外学生的动手实践能力确实比我们国人强，这并不是在说我们差，而是在某些方面我们确实不比人家强，然而这却又是一个我们必须面对并给予高度重视的问题。知识只有学到手了才能说你真正会了。现在大家已经开始意识到这个问题，并已经在慢慢往那方面提升。CDIO教学模式的推进，就是为了让同学们更多地去实践，去学会如何运用知识。在比赛的整个过程中，我想每个人都有很多感触，并学到了不少东西，包括我。这次比赛不仅体现我们的团队协作精神，让我们能够更好地了解其他组员，也让我们能更深刻地体会到成功与失败的甘与苦，并在无形中锻炼了大家的实践动手能力。我们组完完整整地做了两次模型，并且相隔时间很短，第一个模型做好是在比赛前一周，当时大家课程都比较多，很少能够有时间全部聚在一起，除了周末有点空闲外。当时做好之后，大家发现结构不够完善，中间受力和轨道部分存在很大危害性，一不小心就可能掉下去。所以回去，大家并没有因为模型做好了而感到轻松，大家还是继续在想如何去改善或避免那些存在的问题。第二天，有组员想出改进措施，二话不说就决定当天下午开始进行第二次模型制作，由于那时我有点事耽搁了，我去的比较晚，大概是晚上十点多，等我们全部完善是晚上十一点的事情了，等到结束的时候才发现大家都还没有洗澡没有吃饭，每个人肚子都饿得呱呱叫了，可他们却一直忍着，这让我当时真的觉得有点惭愧。特别是比赛当天，大家紧张的要命，因为在学业考核组里面我们是倒数第二，前面那些组的表现给了我们无形的压力，之前的自信在当时真的是被击得一无是处。特别是轮到我们小组的时候，由于试载整个过程也都是由我们自己完成，一开始我们都表现的很紧张，但在第一次和第二次顺利的拉完后大家好像又看到了一点希望，因为前面两次的加载都特别顺畅，然而老天就是那么爱捉弄人，在第三次的时候小车滑出去了，这个我们一直担忧的问题到底还是出现了。下去之后大家都觉得遗憾，就在那讨论怎么会这样，到底是什么原因造成这样，后面我们得出了两个结论：一个就是拉的过程中出现了问题，即拉的过程中用力可能不对，不小心拉出去了；另一个就是我们在轨道旁边加的护栏的强度还是不够，不足以抵挡小车外滑的力。在整个过程中，我确实学了不少东西，一开始慢慢地融入这个团队，再后来一起讨论一起实践一起探究，这让我深深地体会到自己所学的东西终于派上用场了，并且在操作的过程中，大家都相处的很愉快，这在平时，是很难做到的。对于比赛结果，我并不是很难过，但如果再拥有一次机会，我想我们应该向着更好的方向发展，一方面我们在轨道护栏方面进行改善，我们可以不在轨道旁边加护栏，而是在原有基础上增加一个桥面，那样很多地方都可能由几何可变结构转变成几何不变结构，同时在桥面的中间部位，做一些小桁杆，这样可以更好地让小车沿着轨道走，而不滑向轨道外缘。
以钢板、热轧型钢、冷弯薄壁型钢等钢材为主要承重构件, 通过焊接或螺栓连接组成的承重构件或承重结构称为钢结构, 其结构因具有材料强度高、塑性韧性好、重量轻、工业化程度高、施工周期短等特点, 被广泛应用于多层建筑、高层建筑、大跨或大悬挑结构、工业厂房、高耸结构等。在建筑、桥梁上的应用也逐年上升;但同时, 因钢结构存在诸如耐火性、耐腐蚀性差等特点, 钢结构在设计、施工及使用阶段也会存在各种问题。因此, 加强设计、施工等阶段质量控制是确保钢结构工程质量的关键。
1 工程概况
某工程为埃及GOE钢结构监造, 质量控制有9个子项, 涉及项目管理人员架构与施工前准备, 原材料进厂检验, 下料质量检验, 装配质量检验, 焊接、矫正、UT/MT及尺寸的质量检验, 预拼装质量检验, 抛丸、油漆喷涂, 打包质量检验, 装箱质量检验和竣工资料整理等内容。
2 质量监造流程控制
流程控制的内容仅涉及监造的内容, 具体的验收标准, 均依据规范要求和结构设计说明中的要求。
为确保整个流程的责任负责到人, 成立1个项目部, 以总指挥下设立制造部、工程部和商务部3个部门, 分管技术、生产、采购、资料、质量及工艺6个子项。
2.1 建造前准备
正式施工前, 组织相关人员进行图纸会审, 并校验相应的设备, 检查焊工、无损检测人员的资质, 对施工人员、质检员进行技术、工艺交底, 并准备好各类材料诸如板材、型材、焊丝、油漆等的采购要求。
原材料包括钢板、型钢、方管、角钢、焊丝、焊剂、油漆、螺栓、栓钉及热镀锌件等的进厂检验, 一般而言, 此过程需要业主监造见证, 检验原材料的数量、质量保证书、尺寸外观, UT检验取样、复验及封样, 检查储存条件等, 符合相应规程要求则进入下一工序, 反之, 则退料。因本工程项目属于涉外项目, 故对于材料供应商及检测方均要求具有英标认证资质。
2.2 下料及其质检
下料的质量检验主要包括材料场地标示牌检查, 排版和首件零件尺寸检查, 零件切割质量及平整度检查, 坡口加工质量检查, 制孔质量检查以及零件标识和余料标识的检查6项内容。
下料完成后, 即要进入装配质量的检查。该项共涉及7个方面的内容:检查胎架与平台, 清理焊接区域, 检验装配坡口角度、钝边、间隙、错边等的装配质量, 检查隐蔽部位, 检查定位焊、构件钢印标识等, 检查构件尺寸, 自检合格后报质检检查, 所有子项合格后, 转接下一焊接工序。
2.3 焊接及控制要点
此工序质量检查需要保证选用的焊丝质量, 确定焊工的资质, 检查焊接顺序、位置、焊接参数, 清理UT焊缝的根部, 检查焊缝的表面质量, 清磨、校正焊接变形, 对于UT、MT焊缝检测程序自检合格后报第三方检测和业主驻厂监造, 对于不合格焊缝及焊缝表面修复后, 对构件尺寸、外观验收, 对于下列情况, 采用全熔透焊缝, 且进行超声波探伤抽检: (1) 部件拼接接头, 如成品钢管、角钢、槽钢、工字钢、轧制H型钢等的接头; (2) 焊接H型钢翼缘拼缝和腹板焊缝; (3) 螺旋钢管的螺旋焊缝, 直缝钢管的纵向焊缝和横向接头; (4) 各层柱子之间的对接; (5) 抗侧力支撑的节点板与柱、梁之间的对接; (6) 悬臂梁根部与主体 (柱或梁) 之间的对接; (7) 吊车梁腹板与上翼缘之间的焊缝; (8) 部分熔透焊缝:坡口焊, 不探伤。
上述过程的部分检测要求除满足相应规范条文的要求外, 还需根据结构设计进行检验, 包括焊接接头与拼缝的位置, 不同直径钢管的最短接长长度, 钢管混凝土柱用钢管的拼缝控制等。
所有过程均由驻厂监造见证, 全部合格后, 进行下一道工序。
2.4 预拼装
预拼装检验其质量监控包括预拼装整体胎架平面度、尺寸检查, 预拼装端面尺寸及外观检查, 构件相对应间距尺寸检查, 预拼装尺寸超差部位的处理, 构件钢印号的位置、方向检查, 验收合格后报业主驻厂监造。并准备下一质量控制工序。
该工序为抛丸除锈、油漆喷涂的质量检查。主要内容有构件抛丸质量的检查, 喷涂前构件清洁度的检查, 并检查环境、温度、湿度等内容, 检查油漆品种、配比、搅拌、熟化时间, 检查每道工序表面质量与每道油漆间隔时间, 检查总干膜厚度, 表面质量和附着力, 检查涂装表面质量缺陷的修复, 检查构件标记、打包和包装质量。所有内容检查完成合格后, 注意备案记录, 转交下一工序。
2.5 装箱托运
装箱质量的检验涉及构件装箱前的保护, 装箱过程中对构件的吊装保护, 对标签、唛头和装箱数量的检查。整个装箱过程需要报业主方监造。
2.6 资料整理
质量控制流程的最后一项内容为竣工资料整理。竣工资料应包括: (1) 下料进厂质量证明文件和复验报告; (2) 工序检验记录; (3) UT/MT检测报告; (4) 预拼装检查报告及产品合格证; (5) 每批次发货的装箱清单。
3 结语
本工程为涉外项目, 整个质量监控流程相较于国内项目, 除了质检的规范标准存在不同之外, 细节要求上也存在诸多差异, 但整个流程安排是相同的, 需要检测的项目也大致相同。对于以后的质量监控项目, 具有较好的借鉴价值。
[ID:003455]
摘要：近年来, 随着钢结构在建筑领域的广泛应用, 如何控制钢结构工程质量, 减少工程事故, 如何更好地在施工过程中对施工质量进行监控, 对于建筑结构及使用安全等具有重要意义。本文以实际工程为例, 详细介绍了钢结构监造质量控制流程。
关键词：钢结构,质量控制,涉外工程
参考文献
[1]汪海峰.浅析钢结构工程质量控制要点[J].今日科苑, 2010, 14 (4) :123.
关键词：组织间流程；组织间关系；业务流程；流程集成
一、 引言
企业的经营核心包含多种要素，如业务流程、员工、组织结构和策略，而其中最重要的要素就是业务流程。詹姆斯·钱匹认为，尽管其它三个要素也是十分重要的，“…但是，其重要性最终应取决于作为整个业务流程的补充所能发挥的作用。从长期的观点来看，业务流程决定了企业的价值”。为了使组织在变革的环境和激烈的竞争中获胜，管理者不能再仅仅从职能的角度去看待组织，还需要从流程角度去分析组织。根据Davenport的以活动为中心的流程理论，可以把业务流程定义为：一系列逻辑相关的为取得预定业务目标的可执行任务（也可称之为活动）。从这个定义来看，流程建模包含有两部分的内容，其一是流程描述，即从整体上对整个流程的组成活动以及活动之间的逻辑顺序进行定义；其二是制定流程在执行过程中遵循的各种规则，根据预先制定的这些规则，可以动态地改变流程的执行路径。
以上有关业务流程的定义，是在过去业务流程主要由企业独立运作的背景下得出的。随着电子商务的发展以及外包业务的迅猛增加，全球一体化运作的趋势日益普及，人们对跨越组织边界的业务流程进行管理的需求越来越紧迫。从20世纪90年代后期开始，出现了在组织间合作关系背景下，为了实现创造共同价值，将若干关联组织的业务流程集成为公共的组织间流程的发展趋势。组织之间的合作关系又简称为组织间关系，而组织间流程则描述了合作组织之间彼此依赖的公共活动。参照Davenport对流程的定义，我们将组织间流程理解为：由若干合作组织业务流程集成而来的，一系列逻辑相关的为取得预定共同业务目标的可执行任务。
由于合作组织具有产权独立和地理分散的特点，组织间关系始终运行于一个动态的、分布式环境中。组成组织间关系的若干拥有各种异构信息资源的独立实体，从组织结构上看是对等的，为了合作，他们通过不断地交换活动信息来实现协调运作。传统的中央流程控制模式适合于一个单独的企业，尽管组成流程的任务可能是分布式的，即企业的整体流程由分布在各部门的多个子流程组成，但是在流程最高管理层存在一个中央流程引擎，负责统一规划、协调和同步每个子流程的任务组成和执行步骤。而在组织间流程管理中，参与流程合作的各成员组织不可能采用中央流程管理模式，因为他们各自的流程不仅隐藏在防火墙后面，而且由于各个组织是高度自治和自利倾向的，出于信息保密的需要，他们并不愿意共享所有的流程信息。因此，组织间流程必然是基于流程集成的松耦合的协同流程结构。
二、 组织间流程的特征
由于组织间流程的出现为流程管理研究开启了崭新的视野，许多研究者开始对组织间流程的特征进行研究。为了实现成员组织业务流程协同的目的，Dayal等人认为，组织间流程必须具备若干特定功能：为了保证业务流程的集成，需要为所有成员组织建立一个统一的和标准化的协同交互平台，即存在一个公共的被所有成员组织认同的业务流程元模型及流程描述语言；为了使成员组织更容易理解公共流程的运作，需要建立一个公共的流程描述机制；为了便于成员组织相互了解和参与流程执行，需要建立一个传递和搜索成员组织相关信息和技能特点的信息发布机制。再从实施过程来看，组织间流程管理具有以下几个方面的特点：
（1）要求有一个协调机制，使所有参与者对流程的定义和执行达成协议，如业务流程描述、数据交换格式。为此，需要建立一个公共的、标准的流程数据库。
（2）具有一个划分子流程的流程管理功能，能够在地理分布的流程执行者中起到协同作用。
（3）每个成员组织独立地决定他愿意在公共流程中扮演的角色，设计相应的角色流程定义以及执行控制方式并向所有成员发布。
（4）每个成员应该有一个用来规划、拆分和控制它所承担任务的协同流程管理器，其目的是在他所承担的公共流程部分和其内部流程之间进行协调。此外，不同成员之间还通过各自的协同流程管理器进行互操作，如交换流程数据、彼此通知各自的流程执行进展情况等等。
在实际应用中，供应链合作联盟是最常见和最广泛的组织间关系。为了促进上下游企业的有效合作，必须在供应链合作组织中建立能够良好运作的组织间流程，为此，一些研究者通过对供应链联盟组织的合作过程进行分析，来研究组织间流程具有的特征。例如，Rupp和Ristic在研究解决牛鞭效应问题时认为，为了有效减少库存和提高运输效率，合作企业之间需要建立紧密的合作关系，这种合作关系必须建立在各成员企业的业务流程高度集成的基础之上。然而，组织间业务流程的集成问题远比组织内部分布式流程管理问题复杂得多，流程集成过程中还存在许多问题有待解决。以供应链为例，组织间业务流程的集成过程必须解决的问题有：
（1）改进信息通讯效率。组织之间的合作首先要求能够迅捷、清晰地传递各种信息，为了提高信息交换的时效性和减少信息理解的歧义性，要求在组织之间传递的信息结构尽量结构化。
（2）减少信息不确定性。供应链上游企业需要从下游企业获取市场需求变动信息，由于牛鞭效应的存在导致信息失真加剧，产生极大的信息不确定性。与之类似，组织间关系中成员组织也需要从其它伙伴组织获取信息，大量二手信息的存在使每个成员组织都处在较大的不确定性环境中。因此，组织间流程集成时必须提高信息的准确性，减少信息不确定性。
（3）支持异构信息技术环境。由于过去几十年信息技术的发展非常迅速，而成员组织的营运经历又各不相同，他们独自建立的支持业务流程的信息技术环境存在较大差异。为了保证信息交互的有效性，要求在流程集成过程中解决信息技术异构的问题。
（4）建立开放和动态的结构。组织的经营过程是一个动态的过程，如果只支持一个固定的流程模式是没有意义的。组织间流程的运行环境比组织内部流程的运行环境更加复杂，在实施中更加动态易变，外界因素对任意一个成员组织的影响都可能给组织间流程的运作产生新的变化，导致整个组织间流程不得不进行调整甚至重新设计。因此，组织间流程要求能够支持动态变化，在变化发生时，以最小的代价重新配置整个系统。同时组织间流程需要具有一定的开放性，以便能够容易地接纳新成员，或者加入到其它网络中。
此外，在运作层，Liu和Shen认为组织间合作关系的本质是通过参与者业务流程的集成而实现的。由于组织间的合作涉及到多个产权独立实体之间的流程集成，因此，相对组织内部的流程管理，组织间流程存在以下矛盾：（1）流程信息共享：为了实现组织间关系在流程级的有效合作，要求成员组织之间必须频繁地交换流程信息，公开和发布必要的流程进展状态，使其它合作伙伴做出预期的响应。（2）流程信息隐藏：尽管詹姆斯·钱匹提出跨越组织边界的合作关系应该坚持“极度开放原则”，呼吁成员组织之间开放一切业务流程。但是在实际运作中，为了保留自治性和竞争力，参与合作的企业仍然需要隐藏其商业机密，如内部的流程结构。
三、 组织间业务流程的描述模型
从支持业务流程角度出发，流程管理系统一般需要提供3种基本功能：（1）建立阶段功能：主要包含业务流程的定义、子流程的划分和相关活动逻辑顺序的定义和建模功能。（2）运行阶段的控制功能：在一定的运行环境下，执行业务流程，并完成每个子流程中各活动遵循的约束条件判断、活动执行路径安排和调度功能。（3）运行阶段人机交互功能：为了保证用户参与流程的执行和控制，需要在流程执行过程中提供用户与IT应用工具之间的交互操作功能。
与传统流程相比，大多数组织间流程不存在一个端到端的流程控制，因此需要考虑流程之间的交互操作性。然而，当前组织间流程在交互操作方面还存在许多有待解决的问题，如成员组织局部流程执行的自治性问题；流程控制策略变动性问题；成员组织保护自身流程机密性问题；各种软硬件异构性削弱交互操作能力；缺乏跨组织访问流程资源的方法。
由此可见，组织间流程是一个复杂的涉及多个实体重复交互操作的系统，单独从一个侧面难以实现有效的描述，必须从多个角度来考察才能全面地描述其业务流程集成过程。为了完整描述组织间流程，可以从成员组织、资源分配、业务流程和信息交互这四个方面来对组织间流程进行综合分析。如图1所示，一个组织间流程描述模型由组织视图、资源视图、流程视图和信息视图及其相互之间的联系组成，每一个视图分别从不同的侧面描述组织间流程的结构。用形式化表述语言，可以将组织间流程IOProcess表示为一个四元组：{Org-view，Res-view，Proc-view，Info-view}，其中，Org-view指的是组织视图，Res-view是资源视图，Proc-view是流程视图，Info-view是信息视图。
1. 组织视图。Org-view描述组成组织间关系的成员组织和成员组织之间的联系，成员组织是产权独立的组织实体，自愿参与组织间合作，在组织间关系中承担相应的角色，执行一定的流程任务。Org-view主要描述全体成员组织、承担的角色及组织与角色之间的关系，Org-view= {ORG，ROLE，C}，其中，ORG表示成员组织集合，ROLE表示角色集合，C表示成员组织与角色的对应关系。
每个成员组织org i∈ORG，i=1，...，n，n为参与组织间流程的成员组织数量。org i可以表示为{name，type，int，other}，其中，name是成员组织的名称；type表达成员组织所属的类型，如制造商、部件供应商或物流企业等；int则定义了该成员组织参与组织间流程的接口，可以是某个部门，也可以是具体的人员；other用来定义其它相关元素。
每个角色role j∈ROLE，j=1，...，m，m为负责组织间流程中子流程的角色数量。role j={name，obl，other}，其中，name描述角色的名称；obl则说明了该角色在组织间流程中承担的职责；other同样用来定义其它相关元素。
对应关系C描述了所有可能的成员组织与角色之间的对应关系，C={org i，role j|org i∈ORG，role j∈ROLE，i= 1，...，n，j=1，...，m}
2. 流程视图。流程视图描述组织间流程中以活动为中心的公共业务流程，它定义了组织间流程中所有的活动以及这些活动之间的逻辑关系。流程视图Res-view是一个二元组
D是依赖关系集。一个依赖关系表示为dep（a，b，c），a，b∈A，条件c表示判定能否从活动a进入到活动b的限制条件，如时间、事件等。在工作流管理联盟（WFMC）制定的标准文档中，定义了6种基本的活动逻辑关系：串行、与分支、与连接、或分支、或连接、循环。根据这6种基本逻辑关系，可以描述活动间的执行路径。
3. 资源视图。资源是组织间关系运作必不可少的物质因素，只有分配了必备的资源，活动才能够得以执行。资源视图描述了组织间流程使用的资源类型以及资源实体的属性。资源从广义上说包含活动执行所涉及的所有物质实体，可以是活动的执行者、执行活动所需的设备、物料，或者是活动执行后产生的新的资源。这里，本文所指的资源实体主要是除了人力资源以外的活动执行所需要的资源。Res-view={RES}，资源实体res k∈RES，k=1，...，h，h为组织间流程使用的资源总数。res k={name，type，number}，其中，name是资源的名称，type是资源的类型，number是该资源的数量。
4. 信息视图。组织间流程的任务执行过程以及组织间关系的维持都需要信息的支持，信息视图就是从信息处理的角度来描述组织间流程中的数据结构特征和信息交互关系。从信息处理的角度来看，组织间的业务流程是若干活动执行者进行信息处理和信息交流的系统，换言之，可以把组织间合作关系归结为信息共享和信息交换的关系。一方面，活动在执行前和执行过程中需要获取必要的流程数据，同时，活动执行的结果也会产生相应的流程数据。这些数据要求以统一的方式进行管理，而且能够被所有成员组织访问。另一方面，在组织间合作关系中，信息往往为各个成员组织专有，成员组织出于自身利益的考虑，可能只进行一定程度的信息交流，即存在信息自主性。此外，信息交互还是一个动态过程，通常情况下，成员组织经过多次信息交互过程改进信息共享程度，不断调整相互之间的合作状态。总之，无论是从组织间流程的角度还是从组织间合作关系较大看，成员组织之间的合作能否取得成功很大程度上取决于信息共享和信息交互的程度。因此，本文考虑建立公共的信息视图来统一描述组织间流程使用的各种流程数据和信息流向。
5. 视图之间的联系。组织间流程模型中各个视图之间存在密切的联系。组织视图管理的是能够承担某项角色的组织，流程视图管理的是某个角色执行的活动，两个视图之间通过角色联系起来。流程视图指定活动的执行者为某个角色，而不是固定的组织。而组织视图给每个成员组织分配特定的角色，根据分配的角色确定该成员组织负责执行的流程活动。资源视图负责管理公共资源，为了保证任务的执行，资源视图给流程视图中的活动分配必要的资源。同时，资源视图受组织视图的支配，每一个资源实体都有与之对应的成员组织，该成员组织负责对此资源实体的使用和维护。信息视图的信息来源于组织视图、流程视图和资源视图中的数据结构及数据关系。一方面，信息视图负责管理组织间流程使用的所有数据和信息，在结构上表现为若干个数据库。另一方面，信息视图还为组织视图提供成员组织交互操作的平台，定义了一系列信息交换和信息发布机制。
四、 结语
由于组织间流程集成了多个产权独立组织的流程，因此，相对于组织内部流程，组织间流程更加强调信息交互以及子流程之间的协调，同时，在流程集成过程中还存在信息共享和信息隐藏的矛盾。此外，从处理的信息结构看，组织间流程处理的流程信息既有可事先定义的任务安排，又有在执行过程中为应对各种变化条件而动态定义的半结构化流程信息。正因为其复杂性，为了完整描述组织间流程，需要从包括成员组织、资源分配、业务流程和信息交互等多个视角进行综合分析。
参考文献：
1. 詹姆斯.钱匹.企业X再造.北京：中信出版社， 2002.
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3. Davenport， T.H.， Short， J.E. The new indu- strial engineering： information technology and business redesign. Sloan Management Review，1991， 31（4）：11-27.
4. Chen， Q.， Hsu， M. Inter-enterprise colla- borative business process management. IEEE，2001： 253-260.
基金项目：中央基本科研业务费项目“在线口碑传播对城市品牌塑造的影响：机制、效果及对策研究”（项目号：2010221053）；福建省社会科学规划一般项目“网络口碑有效性综合测度系统研究”（项目号：2011B223）。
作者简介：黄士凡，厦门大学管理学院财务系博士生；张耕，厦门大学国际经济与贸易系副教授，厦门大学管理学博士。
随着机器人技术在外星探索、野外考察、军事、安全等全新的领域得到日益广泛的采用，机器人技术由室内走向室外，由固定、人工的环境走向移动、非人工的环境。移动机器人已经成为机器人研究领域的一个重要分支。在军事、危险操作和服务业等许多场合得到应用，需要机器人以无线方式实时接受控制命令，以期望的速度、方向和轨迹灵活自如地移动。其中轮式机器人由于具有机构简单、活动灵活等特点尤为受到青睐。按照移动特性又可将移动机器人分为非全方位和全方位两种。而轮式移动机构的类型也很多，对于一般的轮式移动机构，都不能进行任意的定位和定向，而全方位移动机构则可以利用车轮所具有的定位和定向功能，实现可在二维平面上从当前位置向任意方向运动而不需要车体改变姿态，在某些场合有明显的优越性；如在较狭窄或拥挤的场所工作时，全方位移动机构因其回转半径为零而可以灵活自由地穿行。另外，在许多需要精确定位和高精度轨迹跟踪的时候，全方位移动机构可以对自己的位置进行细微的调整。由于全方位轮移动机构具有一般轮式移动机构无法取代的独特特性，对于研究移动机器人的自由行走具有重要意义，成为机器人移动机构的发展趋势。基于以上所述，本文从普遍应用出发，设计一种带有机械手臂的全方位运动机器人平台，该平台能够沿任何方向运动，运动灵活，机械手臂使之能够执行预定的操作。本文是机器人设计的基本环节，能够为后续关于机器人的研究提供有价值的平台参考和有用的思路。
二、国内外研究概况及发展趋势
2.1 国外全方位移动机器人的研究现状
国外很多研究机构开展了全方位移动机器人的研制工作，在车轮设计制造，机器人上轮子的配置方案，以及机器人的运动学分析等方面，进行了广泛的研究，形成了许多具有不同特色的移动机器人产品。这方面日本、美国和德国处于领先地位。八十年代初期，美国在DARPA的支持下，卡内基· 梅隆大学（Carnegie Mellon university,CUM）、斯坦福（Stanford）和麻省理工（Massachusetts Institute of Technology,MIT）等院校开展了自主移动车辆的研究，NASA下属的Jet Propulsion Laboratery(JPL)也开展了这方面的研究。CMU机器人研究所研制的Navlab-1和Navlab-5系列机器人代表了室外移动机器人的发展方向。德国联邦国防大学和奔驰公司于二十世纪九十年代研制成VaMoRs-P移动机器人。其车体采用奔驰500轿车。传感器系统包括：4个小型彩色CCD摄像机，构成两
组主动式双目视觉系统；3个惯性线性加速度计和角度变化传感器。SONY公司1999年推
出的宠物机器狗Aibo具有喜、怒、哀、厌、惊和奇6种情感状态。它能爬行、坐立、伸展和打滚，而且摔倒后可以立即爬起来。本田公司1997年研制的Honda P3类人机器人代表双足步行机器人的最高水平。它重130公斤、高1.60米、宽0.6米，工作时间为25分钟，最大步行速度为2.0公里/小时。
国外研究的一些典型的全方位轮有麦克纳姆轮、正交轮、球轮、偏心方向轮等。下面就这些轮进行介绍。
麦克纳姆轮，如图 1.1 所示，它由轮辐和固定在外周的许多小滚子构成，轮子和滚子之间的夹角为 Y，通常夹角 Y 为 45°，每个轮子具有三个自由度，第一个是绕轮子轴心转动，第二个是绕滚子轴心转动，第三个是绕轮子和地面的接触点转动。轮子由电机驱动，其余两个自由度自由运动。由三个或三个以上的 Mecanum 轮可以构成全方位移动机器人。
图1.2 麦克纳姆轮应用
正交轮，由两个形状相同的球形轮子(削去球冠的球)架，固定在一个共同的壳体上构成，如图 1.3 所示.每个球形轮子架有2个自由度，即绕轮子架的电机驱动转动和绕轮子轴心的自由转动。两个轮子架的转动轴方向相同，由一个电机驱动，两个轮子的轴线方向相互垂直，因而称为正交轮。中国科学院沈阳自动化研究所所研制的全方位移动机器人采用了这种结构，如图1.4。
图1.3 正交轮
图1.4 正交轮的应用 球轮由一个滚动球体、一组支撑滚子和一组驱动滚子组成，其中支撑滚子固定在车底盘上，驱动滚子固定在一个可以绕球体中心转动的支架上，如图 1.6 所示。每个球轮上的驱动滚子由一个电机驱动，使球轮绕驱动滚子所构成平面的法线转动，同时可以绕垂直的轴线自由转动。
图1.5 球 轮 图1.6 球轮的应用
偏心万向轮，如图 1.7 所示，它采用轮盘上不连续滚子切换的运动方式，轮子在滚动和换向过程中同地面的接触点不变，因而在运动过程中不会使机器人振动，同时明显减少了机器人打滑现象的发生。
图1.7偏心万向轮 图1.8 偏心万向轮的应用
2.2 国内全方位移动机器人的研究现状
我国在移动机器人方面的研究工作起步较晚，上世纪八十年代末，国家863计划自动化领域自动机器人主题确立立项，开始了这方面的研究。在国防科工委和国家863计划的资助下，由国防科大、清华大学等多所高校联合研制军用户外移动机器人7B.8,并于1995年 12月通过验收。7B.8的车体是由跃进客车改进而成,车上有二维彩色摄像机、三维激光雷达、超声传感器。其体系结构以水平式机构为主,采用传统的“感知-建模-规划-执行”算法,其直线跟踪速度达到20km/h。避障速度达到5-10km/h。
上海大学研制了一种全方位越障爬壁机器人,针对清洗壁面作业对机器人提出的特殊要求，研制了可越障轮式全方位移动机构—车轮组机构,该机构保证机器人可在保持姿态不变的前提下,沿壁面任意方向直线移动,或在原地任意角度旋转,同时能跨越存在于机
器人运行中的障碍,不需要复杂的辅助机构来实现平面上运动和越障运动之间转换。
哈尔滨工业大学的李瑞峰，孙笛生，刘广利等人研制的移动式作业型智能服务机器人，并对课题当中的一些关键技术，如新型全方位移动机构、七自由
度机器人作业手臂和多传感器信息融合等技术，最后给出了移动机器人的系统控制方案。
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哈尔滨工业大学的闫国荣，张海兵研究一种新型全方位轮式移动机构，这种全方位移动机构当中的轮子与麦克纳姆轮的区别在于：这种全方位轮使小滚子轴线与轮子轴线垂直，则轮子主动的滚动和从动的横向滑移之间将是真正相互独立的；轮子正常转动时，轮缘上的小滚子也将是纯滚动，如图1.9。
图1.9 全方位移动机构仿真图
三、研究内容及实验方案
本课题从普遍应用出发，设计一种全向运动机器人平台，该平台能够沿任何方向运动，运动灵活。本课题是机器人设计的基本环节，能够为后续关于机器人的研究提供有价值的平台参考和有用的思路。本文研究内容主要有：了解和分析已有的机器人移动平台的工作原理和结构，以及分析操作手臂常用的结构和工作原理，对比它们的优劣点。在这些基础
上提出可行性方案，并选择最佳方案来设计。根据选定的方案对带有机械臂的全方位移动机器人进行本体设计，包括全方位车轮旋转机构的设计、车轮转向机构的设计和机器人操作臂的设计。要求全方位移动机构转向、移动灵活，可以快速、有效的到达指定地点；机械臂操作范围广、运动灵活、结构简单紧凑且尺寸小，可以快速、准确的完成指定工作。设计完成后要分析全方位移动机构的性能，为后续的研究提供可靠的参考和依据。
四、目标、主要特色及工作进度
1.绪论和全向移动机器人移动结构设计 3周 2.机器人的机械手臂设计 3周 3.机械材料的选择和零件的校核 3周 4.外文资料翻译（不少于6000字）1周 5.毕业论文整理及答辩准备 2周
五．参考文献
1.孙恒等主编。机械原理（第六版）。高等教育出版社，2011 2.马香峰主编。工业机器人的操作机设计。冶金工业出版社，1996 3.宗光华 张慧慧译。机器人设计与控制。科学出版社，2004 4.李志尊。UG NX CAD基础应用与范例解析【M】。机械工业出版社，2004 5.杨静宇．多传感器集成与信息融合．机器人情报，1994(1)：1～9 6.夏德深傅德胜现代图像处理技术与应用东南大学出版社2001，84～112 7.刘进长, 王全福.发展机器人技术, 占领21 世纪的经济技术制高点.中南工业大学学报, 31(中国2000 年机器人学大会论文专辑,长沙, 2000-10-23～ 26).2000, 10-14 8.蔡自兴.机器人学的发展趋势和发展战略.中南工业大学学报,2000, 31(中国2000 年机器人学大会论文专辑, 长沙, 2000-10-23～ 26): 1-9 9.张铁，谢存禧主编.机器人学，第一版，华南理工大学出版社，2001，9、45-47 10.吴广玉，姜复兴主编.机器人工程导论，第一版，哈尔滨工业大学出版社，1988 11.熊有伦，丁汉，刘恩沧主编，机器人学，第一版，机械工业出版社，1993 12.崔正昀主编.机械设计基础，第一版，天津大学出版社，2000，221-224、322-
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