导语： 机械设计是什么?作为现代设计的一个重要组成部分，机械设计是一个综合了多学科、多技术的研究领域，涉及到机械工程及计算机技术等诸多知识领域。机械设计论文该怎么写呢?小编为大家整理了一篇机械设计论文的范文，希望对大家有所帮助。

　　摘要：

　　我们在产品设计过程中经常会遇到一些机构设计分析、机械强度分析等问题，通常会查找设计手册并进行校核计算，会感觉很麻烦。

　　如果能有一个Web数据库里面包含机械设计手册，再把这个数据库放在Internet上的话，当设计人员在产品设计过程中遇到问题时，就可以将已知参数提交给服务器，服务器经过分析计算和数据库查询，将结果返回给用户。这样，不仅可以方便设计人员，提高设计效率，使他们能有更多时间去开发新产品和研究新问题，而且还可以大大地节约产品开发的成本。

　　关键词：

　　远程;机械设计;计算模式

　　一、机械设计发展概述

　　传统设计方法是经验、类比式的设计方法。主要采用封闭的收敛设计思维，进行经验类比设计。在计算方面只进行静态分析，并将载荷、应力进行集中处理，对于计算数据的误差采用增加安全系数的做法。传统设计方法以手工设计为主，使用简单的工具，进行人工计算画图。

　　近年来，计算机网络技术、Web技术和数据库技术的出现和飞速发展，给现代机械设计注入了新的生机和活力，机械设计逐渐向数字化、网络化方向发展。基于Web的远程设计正是在这种条件下产生的。

　　作为现代设计的一个重要组成部分，远程机械设计是一个综合了多学科、多技术的研究领域，涉及到机械工程及计算机技术等诸多知识领域。从机械设计的角度来说，主要研究设计过程的建模、设计优化理论等。从计算机技术方面来说，应研究如何对现有的设计资源进行组织和发布，使得这些资源能方便异地的设计人员进行查询和调用。这些资源包括各种专业化的计算、分析程序，供设计使用的数据库和知识库等，所以要研究网络环境下设计资源的获取与调用，设计过程中设计人员之间信息的交流和反馈等，为远程设计中分布式资源的获取和调用提供基础和借鉴。

　　二、远程设计的概念和意义

　　远程设计即让设计人员通过客户端浏览器输入设计参数，服务器自动进行计算和选择，并根据确定的参数返回产品的规格或设计图形。远程设计技术是现代计算机技术、网络技术和机械设计技术在工程设计上的应用，它缩短了产品的设计周期和节省了设计成本，真正意义上地释放了工程技术人员。与传统的机械设计相比，远程设计具有以下优点：

　　1、缩短产品的开发周期。

　　2、避免重复开发。目前企业或个人进行的机械产品设计，大部分是自己根据需要来开发设计软件，而不考虑是否有同类软件在市场中存在或者将自己的研究成果在允许的情况下租赁或免费为他人使用等。这就形成了重复开发，浪费了大量的人力和物力。

　　3、降低了企业资金和人员的投入。特别是近年来三层B/S网络计算模式的出现，极大地降低了客户端软硬件的配置要求。远程设计可以为用户建立一个统一的设计平台，所有的设计都在高性能的服务器上运行，客户端只需完成设计任务的输入以及设计中某些参数的选择和结果显示即可。

　　4、由于远程设计一般都有提供给用户进行交流和讨论的平台，这就不仅加强了各领域专家之间信息的共享和交换，而且大大提高了一次产品设计的成功率。

　　三、远程设计系统的支撑技术

　　基于Web的远程设计是一项涉及多学科多功能的综合活动，其中包括现代机械设计技术、Web技术、数据库技术等。

　　1、机械科学技术

　　机械科学的理论与知识是进行远程设计的前提。没有这些理论知识作根基，远程设计无从谈起。

　　2、计算机网络技术

　　远程设计是以计算机网络为基础的，计算机网络是远程设计系统的运行平台。所有的设计过程中的信息都要通过网络来传递，网络基础的好坏直接影响到远程设计系统的质量，是实现远程设计的关键技术之一。

　　3、标准化技术

　　远程设计的过程中离不开信息的交流，交流的前提就要有一个统一的交流规则，即标准化工作。

　　4、数据库、知识库技术

　　基于Web的远程设计过程中需要用到数据库中的许多信息，如设计过程中用到的参数、图表数据等。这些信息的存储和管理均要数据库作为支持。数据库技术是远程设计系统的核心技术。同时，知识库可以实现知识复杂问题的求解评价和建议，可有效地进行智能推理来进行优化设计。

　　5、计算机编程技术

　　计算机编程为远程设计系统提供一系列的应用服务和平台建设。主要是程序设计语言和存取数据库，如VB.NET、C#等编程语言和关系数据库的标准语言―结构化查询语言SQL等。

　　6、多媒体技术和图形浏览技术

　　多媒体技术和图形浏览技术为在线交流、图形浏览提供辅助工具。

　　四、国内的一些成果举例与展望：

　　(1)以西安交通大学润滑理论与轴承研究所为主、国内多家企业和研究机构共同参与建立了国内第一个支持产品协同设计的网站-现代产品设计，旨在推进现代设计，主要提供设计知识的获取，参加的单位还有清华大学、华中理工大学、机械科学研究院、上海交通大学、重庆大学等国内许多著名的高校和科研院所。

　　(2)清华大学精密仪器及机械系摩擦学国家重点实验室开发出了基于Web的异地合作设计系统Cdesign，该系统采用了Client/Serveer构架，客户与服务器之间通过VAW来完成。

　　(3)上海先进制造工程技术研究中心和上海飞机制造公司开发了一个基于Intemet/web的异地设计与制造系统，利用其进行跨企业、跨地域的协同产品设计与制造。

　　另外，国内也有一些相关的网站、材料与制造综合信息服务平台等，它们提供机械设计技术数据、制造工艺技术数据等，并把机械设计技术、制造工艺技术、远程设计技术、产品数据库、计算机辅助设计都实现了网络化。在其中的机械设计技术模块中，用户只须选取自己要使用的设计模块，输入适当的参数就可自动设计出自己所需的零部件;在远程分析模块中，实现了常用机构的参数化仿真与分析。

　　可是远程设计由于刚刚起步，像其它新兴技术一样还不够完善。随着CAD技术、计算机网络技术、数据库技术及人工智能技术的不断发展，远程设计的内容必将越来越丰富，功能越来越强大，所提供的服务也将越来越完善。总之，对于当代远程机械设计我们要抱有一个理论上的态度去研究，而在正常的瓶颈阶段里我们也要寻求正常的发展，从而在信息传播的大前提下做好当代远程机械设计的理念转化。

　　摘要：通过对超高层办公楼及中庭火灾时排烟量的计算和烟气流向分析，认为30m以上的超高中庭仍需要进行消防排烟处理，确定了中庭排烟方式及排烟所需面积，排烟窗位置和控制方法。

　　关键词：超高中庭排烟热量释放着火层烟气量烟温烟势流速自控排烟窗

　　中庭排烟的主要任务：

　　一是在火灾时能及时排除烟气，保证人员在较好的能见度下进行安全疏散，使消防人员获得更有效的安全工作环境，把人员，建筑物及设备的损失降到最低限度；

　　二是及时排除办公层火灾时涌入中庭的烟气，防止烟气层化，减少非着火层工作人员对火灾的恐惧感，防止由于恐慌而造成不必要损失。结合上海交银金融大厦项目就中庭烟气来源于自身的裙房层和办公层这一观点进行阐述。

　　交银大厦地面以上一层至五层为裙房（主要为营业，计算机房，餐饮）；裙房以上为南北两幢办公塔楼（楼高分别是190m和230m）。南北办公楼中间由163m高中庭相连。办公楼和中庭的东西外墙均为玻璃幕墙，中庭的南北向与办公楼之间由玻璃幕墙隔开，（幕墙上设一扇可开启窗）根据消防规定中庭和办公楼均须作消防排烟处理。

　　一、办公层火灾时对中庭的影响

　　火灾发生时如何确保火灾区的人员在洁静的环境下有秩序地疏散到安全区，便成为消防排烟设计的主要课题。保证人员疏散所必需的安全高度的确定对排烟量有很大影响，控制此高度实际上就是控制烟气量。笔都根据规范和国外某些计算方法结合交银大厦项目进行了计算，通过比较寻求最佳的设计方案。

　　1．按防烟分区单位面积风量计算烟气量

　　《高规》8.4.2.2条指出"提供两个或两个以上的防烟分区排烟时，应按最大防烟分区面积，每平方米不小于120m3/h计算。"按此标准，本排风系统排烟量为L=Ｆ×q=600×120=72000m3/h(办公层面积600m2)；相当于42次/时换气。这样大的风量，无论采用土建风道（最大风速小于15m/s）还是金属风道（最大风速小于20m/s）都将占用大块的办公面积。

　　2．按换气次数计算烟气量

　　《技术规程》4.2.2.4指出"没有喷淋的大空间办公室按6次/时计算。但不应小于30000m3/h。"实际计算烟量L=600×2.8×6=10080m3/h。

　　3．按火情法计算烟气量

　　本项目计算采用《准则》《技术规程》现代建筑排烟所推荐的计算方法结合办公层的使用特点，设定了有关数据，经计算，烟气量为42500m3/h，相当于25次/时换气。

　　M=0.19×P×Y×3/2=0.19×12×2.5×3/2×9.01kg/s

　　θ=Q/(M×C)=1500×(9.01×1)=166℃

　　V=（M×T）/（P0×T0）

　　=[M×（θ+T0）]/（P0×T0）

　　=[9.01×(166+293)]/(1.2×293)

　　=11.76m3/s=42344m3/h

　　n=42344/(600×2.8)=25.2次/h

　　式中：M----烟气质量流量，kg/s；

　　P----火灾周长，m；

　　Y----烟层底高，m，办公层Y=2.5m，裙房Y=2.5m；

　　θ----烟气与周围环境的温差，℃；

　　Q----热量释放，MW（kW）；办公层Q=1.5MW；裙房Q=2.5MW

　　V----烟气体积流量m3/s；

　　T0----环境温度T0=20℃（20+273=293K）

　　P0----环境空气密度kg/m3,n=换气次数（次/h）。

　　上述计算说明，简单地用6次/时换气次数和120m3/h的方法来确定消防排烟量，计算值差异太大，对该项目而言，是不恰当的。因为在烟气热量释放值确定后，排烟量主要取决于烟气上升到烟层底的高度，与楼面位置或空间是无关的。结合本项目特点，采用了计算方法2和计算方法3相结合的方式，确定了防排烟系统的设计。

　　从经济效果考虑，确定办公层机械排烟系统的排烟量按6次/时换气计算，这样，当办公层出现小型火灾时就能投入使用，既减少了占用办公面积的矛盾，又能满足人员疏散要求，最大限度地减少火灾引起的经济损失。当办公层出现1～1.5MW热释放量时，仅用6次/时换气的排烟系统是无法排出全部烟气的，此时烟层会急剧下降，烟温将提高，甚至会出现烟雾淹没疏散通道的情形，给办公人员逃生带来极大困难。同时，如果烟温不断升高到600℃时，将会引起爆燃现象，这无疑又会扩大火势，后果不堪设想。但是由于喷淋装置的及投入（一般不会超过5min）及围护结构的吸热作用（约吸收1/3），使烟温又所降低。有资料介绍，当烟温比周围空气温度高100℃时，和此烟直接接触的6mm厚玻璃就会破碎。另外玻璃的特性决定了它在急剧加热时，再受喷淋水的喷洒后，也会发生爆裂破碎。这时烟雾将会以5～15kg/s的速度涌入中庭（经计算，烟层厚度约620mm）。办公层大量烟雾的涌出可保证办公层人员的及时疏散，但大量的烟气排放任务却转嫁给了中庭。

　　M=（0.19×P×W×h×3/2）/[W×3/2+(0.19×P/2)×3/2÷0.65]×3/2

　　=（0.19×12×8.4×2.4×3/2）/[8.4×3/2+(0.19×12/2)×3/2÷0.65]×3/2

　　=4.5kg/s

　　D=[M/(2×W)]×3/2÷cd

　　=[4.5/(2×8.4)]×3/2×0.65

　　=0.62m

　　式中：D----流动烟层厚度，m；

　　M----烟气质量流量，kg/s；

　　W----开口宽度，W=8.4m；

　　P----火灾周长，m,裙房P=12m；

　　h----开口自地凸起的净高，m，h=2.4m；

　　c----开口排放有效系数cd=0.65。

　　二、中庭烟气量计算

　　1．按换气次数法计算

　　《高规》的8.4.2.3指出："中庭体积大于17000m3时，其排烟量按体积的4次/h换气计算，但最小排烟量不应小于102000m3/h，本中庭排烟量L=42000m3×4次/h=168000m3/h。"

　　2．按火情法计算

　　与中庭相连的裙房部分大部分作为营业厅使用，其热量释放值很难确定。本计算考虑了带喷淋的宾馆的公共区域的释放热量为Q=2.5mW计算，排烟量约52580m3/h。

　　M=0.19×P×Y×3/2=0.19×12×3/2

　　=9.01kg/s

　　θ=Q/(M×C)=2500×(9.01×1)=277℃

　　V=[M（θ+T0）]/（P0×T0）

　　=[9.01×(277+293)]/(1.2×293)

　　=14.6m3/s=52580m3/h

　　上述计算仅仅是基于这样一个理念，即烟气形成后，可以在空间内形成一个稳定的储烟仓，并且烟层的底部离开发烟点不高于12m的范围，这是对人员疏散提出的基本条件。而目前的中庭排烟主要任务是在火灾发生时及时排除积存的烟气。这不仅可以防止火灾秧及另一幢办公楼（二楼间距12m），同时对稳定其他办公层工作人员的情绪起到了很大作用。另外，我们面对的是一个42000m3容积的超高中庭，超过了在前面所选用的公式和有关国内外消防排烟设计计算中所涵盖的范围。

　　诸如烟气在上升中由于周围冷空气渗入，出现烟气层化现象的计算高度；烟层平均限制在深度30m，是否会出现烟气层化现象；排烟窗如何配合等问题都有待于解决。为此，考虑了其中一部分计算，验证其过程，英之杰工程设备和英国COLT国际集团根据我们提供的有关数据采用CFD模型作了烟气流动计算和实体流体状态模型试验。试验设定火灾发生在14层、30层时，夏季室外温度35℃，冬季-4℃，中庭底部空气温度25℃，分别就冬季和夏季的模拟研究提供了试验结果和有关图示，并且做了专项说明，解决了设计院所不能解决的某些问题。模拟试验同时也证明了本设计对中庭排烟设计说明的可行性。故最后经与建筑协商，在7、12、19、25、32、38层设置排烟窗共72个。

　　三、模拟研究结果

　　1．夏季火源在30层排烟装置在接受火警信号30s后打开。随着火势的发展以及排烟装置的开启，堆积作用开始产生，使烟气保持在高于着火层的上方，中庭的下部被补充空气冷却，在10min后通过排烟装置的流量分别为：楼层38322519127

　　流量m3/s-31.7-14.9-12.2+20.6+20.6+23.0

　　注意：正值代表送进，负值表示排除。

　　2．夏季火源在14层排烟装置在接受火警信号30s后打开。随着火势的发展以及排烟装置的开启，使烟气保持在高于着火层的上方，20min后中庭的气体构成基本稳定，通过排烟装置的流量分别为：

　　楼层38322519127

　　流动率（m3/s）-34.4-26.4-12.9+11.2+29.3+31.1

　　注意：正值代表送进，负值表示排除。

　　3．冬季火源在30层排烟装置在接受火警信号30s打开。随着火势的发展以及排烟装置的开启，堆积作用开始产生，使烟气保持在高于着火层的上方，中庭的下部被补充空气冷却，10min后通过排烟装置的流量分别为：

　　楼层38322519127

　　流动率（m3/s）-39.4-18.0-9.8+18.1+22.9+23.4

　　注意：正值代表送进，负值表示排除。

　　4．冬季火源在14层排烟装置在接受火警信号30s后打开，使烟气保持在高于着火层的上方，在20min后中庭的气体构成基本稳定，通过排烟装置的流量分别为：

　　楼层38322519127

　　流动率（m3/s）-42.9-33.1-16.6+15.9+37.0+37.1

　　注意：正值代表送进，负值表示排除。

　　由COLT排烟工程公司提供的方案被试验验证为完全有效并且能够产生合理的堆积效应，室外空气被有组织地引入，因而烟层能够一直维持在着火层的上方，而在上部被排烟系统排除。

　　四、中庭排烟窗在具体设计上的考虑

　　在设计中，同时考虑了平时自然通风对中庭空气温度梯度的影响，模拟试验图示表明，当中庭无通风时，中庭上部空气温度约达50℃。

　　为确保办公室50m3新风量除了利用卫生间排风外，部分空调风将通过可开启窗进入中庭。这样既满足了新风进风量又利用空调风降低中庭内空气温度。平时利用自控排烟窗进行自然通风，降低中庭上部空气温度与办公层之间的温差，节省能源。

　　中庭排烟窗分别设置在东西玻璃墙的7、12、19、25、32、38层，人工开窗是不可能的，因此采用了自动控制并与大楼BA系统相联，并对排烟窗的自控提出了额外的要求。

　　1．排烟作必须上开，上开角度不小于50℃，以防止风的倒灌和便于窗扇的开关。

　　2．根据室外风向、风压、空气温度自动调节窗的开关，保证排烟效果。

　　3．设置自动防雨装置，在突然下雨时能自动关闭，防止雨水淋入中庭，影响正常工作。

　　4．窗扇应备有独立的电源，防止火灾时突然停电，同时又应具备在停电时保证窗扇的自动开启和关闭。

　　5．窗扇为常闭型，只在受到温度作用后，依据控制要求30s打开。

　　不可否认，自然排烟窗由于配置了较完善的自动控制，其价格昂贵，每一扇窗的自控装置价格高，窗扇数越多、造价越高，因此在选择排烟窗时，应在满足排烟面积前提上，尽量配合建筑，尽量放大排烟窗单扇面积，减少排烟窗数量，力求降低造价。

　　参考文献

　　1中庭建筑烟雾控制设计手段，《英国》消防研究站；

　　2封闭购物中心中的烟雾控制设计准则，《英国》消防研究站；

　　3《交银》烟气流动计算机实体流体状态模拟分析及设计说明，英之杰工程设备（现上海科维贸易有限公司）英国COLT国际集团；

　　4现代建筑排烟，天津：天津科学技术出版社；

　　5民用建筑防排烟技术规程，上海市工程建设规程；

　　6高层民用建筑设计防火规范，中华人民共和国国家标准。