時間：2023-09-20 16:57:47
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇機械原理的研究對象，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
1機械創(chuàng)新設(shè)計的思維原則
思維的過程被稱作是“思路”，在機械設(shè)計思維的過程中往往會有兩個思維原則：（1）最短路徑原則———設(shè)計者得到產(chǎn)品的功能要求后，往往會首先檢索出最佳設(shè)計實例，這樣一來便可以迅速接近目標(biāo)，再運用價值工程方法，找出價值較低的極少數(shù)組件作為研究對象，再分析所得對象存在的矛盾，嘗試用最小變動以解決矛盾，如果矛盾還是沒有得到解決，那就將其擬作更大變動或擴大研究對象范圍，最終得到最優(yōu)結(jié)果。這樣消耗最少能量的途徑便體現(xiàn)了最短路徑的原則；（2）相似性聯(lián)想———根據(jù)湯川秀樹的定同理論，聯(lián)想能力就是找出事物彼此相似性的創(chuàng)造力，相似性就是事物間的內(nèi)在聯(lián)系。
2機械設(shè)計中設(shè)計人員應(yīng)該樹立創(chuàng)新的理念
要想突破傳統(tǒng)的模式，在設(shè)計上有所創(chuàng)新，對機械人員首先就要要求其具有大膽的創(chuàng)新理念并會將其運用到時間中去。創(chuàng)新就是突破傳統(tǒng)的思維模式，運用現(xiàn)代超前的理念進行問題的思考。對于一個設(shè)計者而言，缺少創(chuàng)新意味著他在工作上無法得到肯定。優(yōu)秀的機械設(shè)計者要時刻謹(jǐn)記創(chuàng)新理念，要用創(chuàng)新的思維對問題進行深入的思考，再結(jié)合自己的專業(yè)知識將自己的設(shè)想轉(zhuǎn)化成現(xiàn)實。
3機械的優(yōu)化中應(yīng)該具備的創(chuàng)新方式
（1）智力思維法———這是一種發(fā)揮集體智慧的方法，它通常是通過抓住瞬間的靈感或潛意識的新想法或通過相關(guān)專家人士針對某一目標(biāo)進行討論，通過相互啟發(fā)、激勵，在越來越多的思路中，在越來越好的方案中取長補短，最終引起創(chuàng)新設(shè)計的連鎖反應(yīng)，為機械設(shè)計提供更好的創(chuàng)新成果。
（2）仿生類比法———這是通過仿生學(xué)對自然系統(tǒng)生物分析和類比的啟發(fā)創(chuàng)造新方法。自然界的動植物以其精妙絕倫的結(jié)構(gòu)和性能為人類孕育出來新事物和新方法提供了學(xué)校的樣板。機械設(shè)計者通過對自然界的生物技能分析類比，再對比相似之處得到創(chuàng)新，設(shè)計新機械。
（3）列舉創(chuàng)新法———這是指依據(jù)一定規(guī)則，列舉研究對象的各種性質(zhì)，通過對這些性質(zhì)的逐項分析，尋求改變來又發(fā)創(chuàng)新設(shè)想的方法。它適合于現(xiàn)有事物的改進及應(yīng)用型的開發(fā)，一般經(jīng)過的過程如下：列舉特征———改變特征———改變事物。
（4）移植技術(shù)法———這是指將一個技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的先進原理、方法或成果移植到另一個領(lǐng)域中，或把一種產(chǎn)品內(nèi)的先進技術(shù)應(yīng)用到另一個產(chǎn)品中，從而設(shè)計出新產(chǎn)品。在進行移植技術(shù)法的過程中要首先解決移植什么，為什么要移植，要想有效應(yīng)用移植法就必須注意以下幾個必要條件：1）用傳統(tǒng)方法難以找到理想的設(shè)計方案或階梯設(shè)想，或者利用相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)和知識根本無法找到出路；2）其他技術(shù)領(lǐng)域存在解決相似或相近問題的方式方法；3）對移植結(jié)果能否保證系統(tǒng)整體的新穎性、先進性和實用性沒有定性判斷。技術(shù)移植法可以分為技術(shù)原理式移植、技術(shù)手段式移植和技術(shù)功能式移植。技術(shù)移植法是對科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對促進發(fā)明創(chuàng)造具有重要意義，貝弗里奇說過：“使用移植法有可能促進科學(xué)發(fā)展，這也許是為什么科研人員要對自己狹窄的研究范圍之外的發(fā)展，至少是重大的發(fā)展有所了解的原因。
（5）反求設(shè)計———這是指設(shè)計人員以先進的設(shè)備軟件為研究對象，應(yīng)用專業(yè)知識對其進行系統(tǒng)的研究和深入的分析，掌握關(guān)鍵技術(shù)，在消化、吸收的基礎(chǔ)上，仿型或開發(fā)出同類型創(chuàng)新產(chǎn)品的設(shè)計。反求設(shè)計中一要在剖析原產(chǎn)品或技術(shù)中的“求”，二要在“再設(shè)計”中的“改”或“創(chuàng)”下功夫。通過反求，進行工程設(shè)計，這樣它的起點比較高，更容易得到創(chuàng)新的產(chǎn)品。
自生態(tài)采運提出 20多年來，我國開展了一系列生態(tài)采運理論和技術(shù)的研究。但由于森林生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)的復(fù)雜性和采運作業(yè)系統(tǒng)的多變性，至今尚未形成較為系統(tǒng)完整的森林生態(tài)采運理論和技術(shù)體系。采運作業(yè)系統(tǒng)是一種特殊、復(fù)雜的生態(tài)經(jīng)濟子系統(tǒng)，具有工業(yè)系統(tǒng)與自然生態(tài)系統(tǒng)相互交叉、影響的特性，應(yīng)采取現(xiàn)代工程學(xué)和生態(tài)學(xué)的原理和方法，構(gòu)建較為系統(tǒng)、完備的生態(tài)采運理論、方法和技術(shù)體系。生態(tài)采運的發(fā)展方向是逐步建立較為完備、系統(tǒng)的理論和技術(shù)體系，包括研究目標(biāo)、研究內(nèi)容體系、研究方法體系、標(biāo)準(zhǔn)體系、應(yīng)用技術(shù)體系等。
1、研究目標(biāo)和對象
森林生態(tài)采運的研究目標(biāo)是尋求森林資源高效利用與森林生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的和諧一致，達(dá)到經(jīng)濟效益、生態(tài)效益和社會效益的集成最大化，達(dá)到長短期效益的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。生態(tài)采運的研究對象為森林作業(yè)系統(tǒng)，涉及系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計、工藝技術(shù)、機械設(shè)備、人機料管理等。森林生態(tài)采運針對森林的個體林木和整體生態(tài)環(huán)境進行具體工程作業(yè)。其對象是可再生的生物體和生物群落，其作業(yè)處于森林環(huán)境的特定條件下并嚴(yán)格受其限制。如打破這一限制將會造成生態(tài)失衡而破壞森林的可持續(xù)發(fā)展。因此，生態(tài)采運研究對象復(fù)雜、獨特性強、影響因素多，工程作業(yè)內(nèi)容廣、類型多，涉及森林環(huán)境工程、土木工程、交通運輸工程、機械運用工程、管理工程等。
2、研究內(nèi)容體系
生態(tài)采運的研究內(nèi)容包括采運工程與森林生態(tài)系統(tǒng)的相互作用機理、采運系統(tǒng)的評價分析與優(yōu)化、生態(tài)型采運技術(shù)與設(shè)備、生態(tài)型采運規(guī)劃與管理。在生態(tài)采運技術(shù)上，研究采運作業(yè)對土壤結(jié)構(gòu)、養(yǎng)分、水分的影響機理；研究采運作業(yè)中的技術(shù)、經(jīng)濟與環(huán)境三者之間的關(guān)系；研究環(huán)境友好型采運作業(yè)技術(shù)，包括作業(yè)機械、作業(yè)方式、采伐更新方式等；研究生態(tài)采運技術(shù)的指標(biāo)體系。在采運作業(yè)人類工效技術(shù)上，研究人機相互作用機理，尤其是機械操作對人的心臟、肌肉、大腦的影響機理；研究森林作業(yè)職業(yè)病機理，包括振動病、耳聾、生理心理病、神經(jīng)病等；研究對人友好型機械，包括手持型機械和乘坐型機械，提高舒適性、安全性和作業(yè)效率；研究安全作業(yè)技術(shù)。在采運規(guī)劃設(shè)計技術(shù)上，研究采運作業(yè)數(shù)字化、信息化技術(shù)；研究采運作業(yè)GIS技術(shù)、CAD技術(shù)；研究采運作業(yè)模擬和優(yōu)化技術(shù)等。
3、研究方法體系
生態(tài)采運的研究方法體系涵蓋工程學(xué)和生態(tài)學(xué)方法，包括試驗方法和模型方法，涉及影響因子研究、評價指標(biāo)和模型、生態(tài)經(jīng)濟學(xué)及其方法、工業(yè)生態(tài)學(xué)及其方法等。生態(tài)經(jīng)濟學(xué)是一門生態(tài)與經(jīng)濟相互滲透的邊緣科學(xué)，它通過定量分析的方法來研究生態(tài)與經(jīng)濟的最佳結(jié)合，達(dá)到生態(tài)效果與經(jīng)濟效果的統(tǒng)一。具體涉及生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟的相互關(guān)系、生態(tài)環(huán)境價值評估、生態(tài)環(huán)境管理的經(jīng)濟手段、生態(tài)環(huán)境保護與可持續(xù)發(fā)展等。生態(tài)采運系統(tǒng)是一種特殊、復(fù)雜的生態(tài)經(jīng)濟子系統(tǒng)，具有工業(yè)系統(tǒng)與自然生態(tài)系統(tǒng)相互交叉、影響的特性，可以采用工業(yè)生態(tài)學(xué)的基本原理和研究方法，構(gòu)建新型的生態(tài)采運研究方法體系。包括生態(tài)采運模式的原則和方法學(xué)，生態(tài)采運系統(tǒng)的物質(zhì)、能量、信息流動分析方法，生態(tài)采運系統(tǒng)的全生命周期評價方法，生態(tài)采運作業(yè)的清潔化生產(chǎn)方法，生態(tài)采運工業(yè)園模式和方法等。
4、標(biāo)準(zhǔn)體系將逐漸建立
生態(tài)采運的標(biāo)準(zhǔn)體系，以規(guī)范采運工程的實施、監(jiān)控、評價和管理，規(guī)范采運作業(yè)安全體系和裝備系統(tǒng)的配備。包括采運作業(yè)設(shè)計規(guī)范和指南、作業(yè)規(guī)程和指南、試驗方法、評價指標(biāo)和評價模型等。標(biāo)準(zhǔn)體系可分為 4大部分：生態(tài)采運管理標(biāo)準(zhǔn)包括采運工程質(zhì)量管理體系、采運工程環(huán)境管理體系、采運工程質(zhì)量環(huán)境兼容管理體系標(biāo)準(zhǔn)等；生態(tài)采運技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)包括采伐、運輸、跡地更新、撫育采伐、林內(nèi)路橋等工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)及其生態(tài)環(huán)境保護標(biāo)準(zhǔn)；生態(tài)采運裝備系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)包括撫育、采伐、運輸、更新等工程裝備系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)；生態(tài)采運工程勞動與安全標(biāo)準(zhǔn)包括林區(qū)道路標(biāo)志、作業(yè)安全要求等。
5、 應(yīng)用技術(shù)體系
生態(tài)采運的研究最終以應(yīng)用為目的。生態(tài)采運的應(yīng)用技術(shù)體系將包括應(yīng)用模式、作業(yè)模式、實用模型、應(yīng)用案例、典型優(yōu)選系統(tǒng)等。針對不同地域、不同國情和不同林情應(yīng)逐漸推出符合生態(tài)采運要求的典型生產(chǎn)工藝模式、采運作業(yè)技術(shù)、機械設(shè)備和工具、作業(yè)組織和勞動保護模式、規(guī)劃設(shè)計和作業(yè)規(guī)程等。目前，國內(nèi)外對生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)營（Ecological System Management）已經(jīng)進行了大量的研究，針對具體森林類型的生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)營模式的研究已有初步的成果，例如，加拿大提出了 11種模式林的經(jīng)營模式，中國也提出了 5種模式林分的生態(tài)采伐技術(shù)模式。一些國際組織陸續(xù)制訂了《森林采運方法規(guī)范》、《森林采伐作業(yè)規(guī)程》、《林業(yè)安全衛(wèi)生規(guī)程》等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。中國也于 2005年頒布試行《森林采伐作業(yè)規(guī)程》（LY/T 1646-2005）。隨著生態(tài)采運研究的深入，已經(jīng)開始從理論和單項技術(shù)的研究向系統(tǒng)、綜合和應(yīng)用的方向發(fā)展，這將不斷豐富、充實生態(tài)采運的應(yīng)用技術(shù)體系，從而推動森林生態(tài)采運理論和技術(shù)體系的完善。
Abstract： According to the features of machinery manufacturing equipment design course， the paper elaborates on the reform methods on the base of the machinery manufacturing equipment design course teaching status， aiming to improve the quality of machinery manufacturing equipment design course teaching and provide some references for further reform.
關(guān)鍵詞： 機械制造裝備設(shè)計；教學(xué)改革；研討
Key words： machinery manufacturing equipment design；teaching reform；seminar
中圖分類號：G642 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2012）33-0264-02
0 引言
隨著我國機床行業(yè)大力發(fā)展大型、精密、高效數(shù)控裝備及功能部件等重大技術(shù)設(shè)備，改變大型、高精度數(shù)控機床大部分依賴進口的局面，增強自主創(chuàng)新能力，培養(yǎng)掌握機械制造裝備核心技術(shù)的專業(yè)人才是當(dāng)前我國制造行業(yè)的當(dāng)務(wù)之急[1]。
機械制造裝備設(shè)計是機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)的一門重要的、涉及面寬、實踐性很強的專業(yè)主干課程，也是本專業(yè)課程教學(xué)中的重點和難點。為滿足企業(yè)對人才需求的日益提高，使學(xué)生能充分地利用自己所學(xué)到的知識獨立地、創(chuàng)造性地進行設(shè)計，我們在課程教學(xué)中不斷改革創(chuàng)新。下面結(jié)合本人在教學(xué)中的實際情況，談?wù)剻C械制造裝備設(shè)計課程教學(xué)的特點及其對該課程教學(xué)改革中的一些認(rèn)識思路。
1 機械制造裝備設(shè)計課程的產(chǎn)生及教學(xué)特點
20世紀(jì)70年代以后，由于微電子技術(shù)、控制技術(shù)、傳感器技術(shù)與機電一體化技術(shù)的迅速發(fā)展，特別是計算機的廣泛應(yīng)用，不僅給機械制造領(lǐng)域帶來了許多新技術(shù)、新工藝、新觀念，而且使機械制造技術(shù)產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍，走上一個新臺階，這就要求高等教育事業(yè)跟上形勢的發(fā)展，進行一次重大的改革。隨著教學(xué)改革的深入，專家學(xué)者提出將原機制專業(yè)的機械方面的專業(yè)課進行課程的綜合化與內(nèi)容的優(yōu)化，將金屬切削機床概論與設(shè)計、金屬切削原理與刀具設(shè)計、機械制造工藝學(xué)、金屬切削機床夾具設(shè)計原四門專業(yè)課程進行整合，并對課程體系與內(nèi)容進行摸索，不斷總結(jié)完善。經(jīng)過重組優(yōu)化后，建立了新體系而成為兩門課程——機械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機械制造裝備設(shè)計[2]。機械制造裝備設(shè)計成為了機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)一門理論和實踐性緊密結(jié)合的專業(yè)課程。
從教師授課來看，這門課程包含的知識多、應(yīng)用性強，如何將課程專業(yè)知識的應(yīng)用融入到教學(xué)中，既取決于任課教師自身的理論水平和現(xiàn)場實際工程經(jīng)驗的多少，同時也與教師的教學(xué)方法息息相關(guān)。此外，機械制造裝備設(shè)計課程與社會發(fā)展、科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展密不可分，課程教學(xué)內(nèi)容更新很快，需要及時跟上科學(xué)技術(shù)發(fā)展的步伐，這也對教師的教學(xué)提出了較高的要求。同時，如前所述，本門課程是之前老四門課程綜合優(yōu)化后的一部分，教學(xué)任務(wù)重，教學(xué)學(xué)時相對較短。因此，教師在相對較短的時間內(nèi)，講授較多的內(nèi)容，上課學(xué)時相當(dāng)緊張。
從學(xué)生學(xué)習(xí)來看，由于該課程的內(nèi)容多、課程實踐性強，而學(xué)生實踐經(jīng)驗少，因此學(xué)生們一接觸本課程總是不大習(xí)慣、不適應(yīng)。另外，專業(yè)教材中的內(nèi)容大多是一些基本的理論、裝備的結(jié)構(gòu)與工作原理等，使得學(xué)生的思維容易處于被動狀態(tài)。因此，學(xué)生總認(rèn)為本課程內(nèi)容的系統(tǒng)性差，科學(xué)邏輯性不強等等，嚴(yán)重地影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。
因此，本門課程無論是從教師教，還是從學(xué)生學(xué)來講都是較難的，需要不斷地在教學(xué)中摸索經(jīng)驗、不斷地進行改革和創(chuàng)新。
2 課程教學(xué)中的改革思路
2.1 教學(xué)中應(yīng)大力加強理論與實踐的相結(jié)合 機械制造裝備設(shè)計是一門重要的專業(yè)課程，主要內(nèi)容是闡述機械制造中有關(guān)裝備的作用、工作原理、設(shè)計方法等。課程設(shè)置的目的是使學(xué)生在機械制造裝備方面獲得最基本的專業(yè)知識和技能，為設(shè)計和改造機械制造領(lǐng)域中的裝備及設(shè)備而服務(wù)。機械制造裝備設(shè)計課程的研究對象基本分為4個部分：①機床的總體設(shè)計，傳動系統(tǒng)設(shè)計和主要零、部件設(shè)計等。②常用機構(gòu)設(shè)計，其主要研究對象為裝備中常用機構(gòu)的設(shè)計和使用，其中還包括工業(yè)機械手等。③工夾具設(shè)計，其主要研究對象為刀具及機床夾具。④工件輸送裝備，其主要研究對象為機械制造車間中運輸機械的特性、工作原理、應(yīng)用范圍等以及生產(chǎn)流水線等。
學(xué)生在大四上學(xué)期學(xué)習(xí)本門課程，之前他們已經(jīng)進行了機床操作實習(xí)和生產(chǎn)實習(xí)等實踐類課程，這雖然為學(xué)生提供了一些寶貴的實踐經(jīng)驗，但是作為機械制造裝備設(shè)計課程內(nèi)容所涉及到的機床、機構(gòu)、工夾具等的設(shè)計而言卻是不夠的。同學(xué)們掌握如何操作機床，卻對機床內(nèi)部結(jié)構(gòu)仍缺乏足夠的認(rèn)識。在對課程各部分的教學(xué)中，雖然可以利用多媒體顯示各種機床或機構(gòu)等的圖片進行授課，但是同學(xué)們的切身感受仍不強烈。因此，在課程的理論教學(xué)中，可使部分課堂教學(xué)內(nèi)容在具有實踐條件的場所開展，力求教學(xué)、實驗、實訓(xùn)、實踐、考核一體化。如果將課堂從教室轉(zhuǎn)移到學(xué)校實訓(xùn)中心，面對機床或機構(gòu)、夾具實物等進行授課，學(xué)生在接受理論知識的同時會對機床內(nèi)部結(jié)構(gòu)、操縱機構(gòu)、制動機構(gòu)、傳動機構(gòu)等有了生動感性的認(rèn)識，可以起到優(yōu)良的教學(xué)效果。因此，我們在平時的教學(xué)中可以有針對性的彌補學(xué)生在這方面感性認(rèn)識的不足。在實習(xí)工廠中，打開機床主軸箱蓋，讓學(xué)生了解機床主運動系統(tǒng)及其有關(guān)傳動結(jié)構(gòu)，觀察主軸箱內(nèi)各傳動布置及軸上傳動件布局、安裝、定位和結(jié)構(gòu)形式，對機構(gòu)進行操縱，裝卸夾具等，在實踐中掌握理論知識，以理論知識指導(dǎo)實踐。因此，在機械制造裝備設(shè)計課程教學(xué)中，教師應(yīng)對教學(xué)內(nèi)容進行分級和篩選，將適宜的理論教學(xué)內(nèi)容轉(zhuǎn)變成實踐化表達(dá)的教學(xué)形式。這要求教師對課程進行細(xì)致分析，對每一部分教學(xué)內(nèi)容進行合理安排規(guī)劃，使理論教學(xué)與現(xiàn)場教學(xué)有機的結(jié)合起來，相互協(xié)調(diào)、相互補充。使學(xué)生既能夠?qū)W習(xí)到機械裝備設(shè)計中嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦碚摶A(chǔ)，又能夠親手操作、親身觀察不同裝備的結(jié)構(gòu)和工作狀況，大大加強了理論聯(lián)系實踐的能力。
2.2 教學(xué)中應(yīng)充分注重培養(yǎng)學(xué)生分析問題解決問題的能力 機械制造裝備設(shè)計課程其顯著特點是緊密結(jié)合生產(chǎn)實際、涉及知識面廣、綜合性高、特別強調(diào)知識的靈活掌握。而在多年的學(xué)習(xí)生活中，大學(xué)生們大都養(yǎng)成了書本學(xué)習(xí)和死記硬背的習(xí)慣，卷面上的考試并不能完全體現(xiàn)出學(xué)生對課程的真正掌握情況。對機械專業(yè)的學(xué)生來說，尤其要求教師在教學(xué)別要注重培養(yǎng)學(xué)生的分析問題和解決問題的能力，引導(dǎo)學(xué)生善于對具體問題作出具體的分析。
從培養(yǎng)學(xué)生分析問題解決問題的能力出發(fā)，在教學(xué)中，教師對整門課程的教學(xué)順序可采用與機械裝備設(shè)計步驟相一致的原則。以機床部分的學(xué)習(xí)為例，可使學(xué)生體會到學(xué)習(xí)課程就是在完成一臺機床的設(shè)計；學(xué)習(xí)的過程就是設(shè)計過程中困難的解決過程，讓學(xué)生變身為設(shè)計師，角色的變換使同學(xué)有了不同的思維方式，令學(xué)生帶著問題學(xué)習(xí)、帶著興趣學(xué)習(xí)。在教學(xué)過程中，教師可就教學(xué)中的關(guān)鍵點、難點問題詳細(xì)講解，而對于容易解決的問題可只對學(xué)生起引導(dǎo)作用。當(dāng)學(xué)生在設(shè)計中遇到這樣或那樣的問題時，不是直接告訴學(xué)生答案，也不是讓學(xué)生繞過問題，而是鼓勵學(xué)生通過學(xué)習(xí)教材相關(guān)內(nèi)容積極思考后，老師和學(xué)生共同討論來解決，讓學(xué)生體會到自主學(xué)習(xí)解決問題的能力，充分調(diào)動同學(xué)的積極性，鍛煉同學(xué)們的思考能力。
例如，在講授機床傳動系統(tǒng)設(shè)計時，在授課中可有目的的講授機床傳動系統(tǒng)的主要設(shè)計步驟、特點和功用，鼓勵學(xué)生從收集到的設(shè)計資料中認(rèn)真分析總結(jié)，可以多設(shè)計幾個不同的方案，從不同的角度多思考、多比較，并可采用課堂專題討論法讓同學(xué)們展開討論，分析不同傳動方案的優(yōu)缺點，討論其設(shè)計的合理性對機床性能等關(guān)鍵指標(biāo)的直接影響。在討論時，老師不能放棄主導(dǎo)作用，但又應(yīng)作為普通一員來參與，設(shè)法讓學(xué)生自己來主持討論。當(dāng)學(xué)生提出觀點時，設(shè)法引導(dǎo)向正確方向發(fā)展，既對同學(xué)們?nèi)菀缀鲆暤脑O(shè)計細(xì)節(jié)加強提醒，又同時盡可能培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性與創(chuàng)造性。最后由學(xué)生自己確定合理的傳動方案和結(jié)構(gòu)形式，以加深鞏固同學(xué)們對本部分內(nèi)容的掌握。
另外，在針對學(xué)生們實際設(shè)計水平有高有低的問題時，教師在設(shè)計指導(dǎo)中應(yīng)該有所區(qū)別。針對設(shè)計中出現(xiàn)的多種可能的方案和結(jié)構(gòu)，要做到開拓思路、活躍思想，使學(xué)生在設(shè)計中達(dá)到較寬、較深的要求。針對設(shè)計中準(zhǔn)備的一些設(shè)計資料與設(shè)計圖冊，則要求學(xué)生應(yīng)根據(jù)設(shè)計內(nèi)容消化理解，做到多看、多想、多思考，切忌死搬硬套，應(yīng)做到消化理解后的合理選用。
2.3 教學(xué)中應(yīng)充分利用優(yōu)質(zhì)網(wǎng)絡(luò)資源 早在2007年教育部就明確提出，要加強課程優(yōu)質(zhì)網(wǎng)絡(luò)資源建設(shè)，并把信息技術(shù)作為提高教學(xué)質(zhì)量的重要手段，廣泛采用信息技術(shù)，改變高校人才培養(yǎng)模式，不斷推進教學(xué)資源的共建共享，逐步實現(xiàn)教學(xué)及管理的網(wǎng)絡(luò)化和數(shù)字化[3]。
目前，在我校網(wǎng)站我們完成了機械制造裝備設(shè)計課程網(wǎng)站的建立。主要內(nèi)容包括課程的教學(xué)大綱、電子教案、課程設(shè)計指導(dǎo)書、學(xué)習(xí)指導(dǎo)、練習(xí)指導(dǎo)、課程樣卷及其相關(guān)學(xué)習(xí)網(wǎng)站推薦等，我們還在不斷地對其進行完善與擴充。改革開放后，我國機械制造裝備業(yè)獲得迅速發(fā)展，目前我國已能生產(chǎn)出多種精密、自動化、高效率的機床及自動生產(chǎn)線，并達(dá)到一定的技術(shù)水平。而在學(xué)校的教學(xué)過程中，即使最新的教材也不能完全展現(xiàn)出我國乃至國際裝備水平的發(fā)展?fàn)顩r，教師和學(xué)生都需要與時俱進。任課教師一方面應(yīng)關(guān)注教材，選擇最新的權(quán)威教材；另一方面應(yīng)將教材中來不及反映的最新發(fā)展動態(tài)補充到教學(xué)內(nèi)容中來，使學(xué)生能夠掌握最新的專業(yè)知識。
運用網(wǎng)絡(luò)平臺，一方面給予學(xué)生更大的自，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；另一方面教師可引導(dǎo)學(xué)生緊跟時代步伐，使學(xué)生能夠充分了解自己所學(xué)專業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r，加強學(xué)生的學(xué)習(xí)動力。這對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識，開闊學(xué)生的視野，緊密聯(lián)系企業(yè)發(fā)展等都具有重要的意義。
3 結(jié)語
總之，機械制造業(yè)提供的裝備水平對國民經(jīng)濟各部門的技術(shù)進步有著很大的和直接的影響，時代的發(fā)展對機械裝備行業(yè)人才的培養(yǎng)提出了新的要求。這就要求教師進一步轉(zhuǎn)變教學(xué)理念，切實加強教學(xué)中的理論聯(lián)系實際，從學(xué)生的成長和社會的需求出發(fā)，推進學(xué)生在學(xué)習(xí)中分析問題、解決問題能力的培養(yǎng)，并應(yīng)充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，與時俱進，全面提高學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計能力及綜合工程素質(zhì)，使學(xué)生得到更多的鍛煉和培養(yǎng)，努力使其成為我國機械裝備行業(yè)的優(yōu)秀人才。
參考文獻：
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關(guān)鍵詞：機械振動;噪聲控制;微分方程
1. 課程描述
《機械振動與噪聲控制》課程適用的專業(yè)為機械類與近機類，選修學(xué)生屬于大學(xué)本科三年級下學(xué)期的范圍。本課程側(cè)重機械振動與噪聲控制原理，其內(nèi)容密切聯(lián)系實際工程，是一門專業(yè)基礎(chǔ)選修課程。該課程以機械設(shè)計、機械原理為理論基礎(chǔ)，研究機械工程中廣義系統(tǒng)的振動問題;同時它又是一種方法論。
2. 課程目標(biāo)
本課程的目的在于使學(xué)生能以動態(tài)而不是靜態(tài)的觀點去看待一個機械工程系統(tǒng);從整體而不是孤立的視角，從整個系統(tǒng)中的信息之傳遞、轉(zhuǎn)換和反饋等角度來分析系統(tǒng)的動態(tài)行為;能結(jié)合機械工程，應(yīng)用經(jīng)典振動理論中的基本概念和基本方法來分析、研究和解決其中的問題。要重點研究2個方面：①對機、電、液系統(tǒng)中存在的問題能夠以振動力學(xué)的觀點和思維方法進行科學(xué)分析，以找出問題的內(nèi)質(zhì)和有效的解決方法;②如何控制一個機、電、液系統(tǒng)，使之按預(yù)定的規(guī)律運動，以達(dá)到預(yù)期的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)，為實現(xiàn)最佳振動奠定基礎(chǔ)。
3. 課程內(nèi)容及安排
授課28學(xué)時，實驗4學(xué)時。
第O章 緒論
本章教學(xué)目標(biāo)：全面掌握機械振動的基本概念和研究對象，了解本課程的研究任務(wù)、學(xué)習(xí)目的和意義。
本章教學(xué)基本要求：了解機械振動的基本含義和研究對象，學(xué)習(xí)本課程的目的和任務(wù);掌握廣義系統(tǒng)運動微分方程的含義。了解系統(tǒng)、廣義系統(tǒng)的概念，了解系統(tǒng)的基本特性。掌握自由度的含義，學(xué)會分析動態(tài)系統(tǒng)內(nèi)振動的過程，掌握系統(tǒng)或過程中存在的耦合。了解力學(xué)系統(tǒng)的幾種分類方法;掌握振動力學(xué)的工作原理、組成;領(lǐng)會激勵、響應(yīng)的意義。了解振動系統(tǒng)中基本名詞和基本變量。了解線性系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)、確定性振動、隨機振動的概念。了解模態(tài)的基本組成。
第1章 單自由度線性系統(tǒng)的自由振動
本章教學(xué)目標(biāo)：學(xué)會單自由度線性系統(tǒng)的振動微分方程的建立方法、簡化方法與分析方法。
本章教學(xué)基本要求：了解振動微分方程的基本概念。能夠運用動力學(xué)、電學(xué)及專業(yè)知識，列寫機械系統(tǒng)、電子網(wǎng)絡(luò)的振動微分方程。掌握阻尼的概念、特點，學(xué)會求等效阻尼。能夠用拉普拉斯變換求系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)。掌握頻率響應(yīng)函數(shù)的基本形式及相關(guān)參數(shù)的物理意義。了解無阻尼固有頻率、有阻尼固有頻率的意義。能夠根據(jù)系統(tǒng)的振動微分方程，求出系統(tǒng)振動的通解。掌握無阻尼系統(tǒng)、具有黏性阻尼系統(tǒng)的響應(yīng)求法。掌握相平面方法，了解相平面、相軌跡與奇點的概念。
第2章 單自由度線性系統(tǒng)的受迫振動
本章教學(xué)目標(biāo)：學(xué)會通過系統(tǒng)的受迫振動方程來分析系統(tǒng)的時間特性。
本章教學(xué)基本要求：了解系統(tǒng)受迫振動的組成。初步掌握系統(tǒng)的特征根的實部與虛部對系統(tǒng)自由響應(yīng)項的影響情況。了解受迫振動系統(tǒng)時間響應(yīng)分析中常見的典型輸入信號及其特點。掌握簡諧激勵的定義和基本參數(shù)，能夠求解單自由度線性系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)。掌握受迫振動系統(tǒng)過渡階段的基本形狀及意義。掌握共振現(xiàn)象。掌握幅頻響應(yīng)曲線、相頻響應(yīng)曲線的基本形狀，以及振蕩情況與系統(tǒng)阻尼比之間的對應(yīng)關(guān)系。掌握半功率帶寬的定義及其與系統(tǒng)特征參數(shù)之間的關(guān)系。了解如何通過半功率帶寬的方法，解答系統(tǒng)的阻尼比。掌握共振頻率的定義，掌握品質(zhì)因數(shù)與系統(tǒng)阻尼比的關(guān)系，掌握頻率比的含義。能夠求解任意激振力作用下的響應(yīng)，掌握卷積法，機械阻抗方法。
第3章 多自由度線性系統(tǒng)的振動
本章教學(xué)目標(biāo)：學(xué)會通過系統(tǒng)運動方程的矩陣形式來分析系統(tǒng)的特性。
本章教學(xué)基本要求：掌握剛度影響系數(shù)的定義，掌握廣義特征值問題、固有模態(tài)與模態(tài)正交性。掌握模態(tài)質(zhì)量、模態(tài)剛度、模態(tài)矩陣、主坐標(biāo)的求法。掌握復(fù)指數(shù)算法的基本數(shù)學(xué)原理，會嚴(yán)格證明。熟悉動柔度矩陣或復(fù)頻響應(yīng)矩陣。掌握比例黏性阻尼和實模態(tài)理論，瑞利阻尼的定義和具體表達(dá)式，瑞利阻尼中兩個比例系數(shù)的確定。了解自由振動的模態(tài)疊加方法。會用模態(tài)疊加方法和直接求解方法確定系統(tǒng)的自由振動。了解減振器的概念。
第4章 連續(xù)線彈性系統(tǒng)的振動
本章教學(xué)目標(biāo)：學(xué)會連續(xù)線彈性系統(tǒng)振動的求解方法。
本章教學(xué)基本要求：了解連續(xù)參數(shù)系統(tǒng)的定義。掌握直桿的縱向自由振動方程。學(xué)會固支桿、自由桿、一端固定一端自由桿的模態(tài)圖。掌握模態(tài)函數(shù)的正交性。理解歐拉-伯努利直梁的彎曲振動動力學(xué)平衡方程。掌握均勻懸臂梁、均勻簡支梁、均勻自由梁的模態(tài)圖。理解矩形薄板自由振動，薄板的簡單邊界條件，前4階模態(tài)的繪制。
第5章 線性振動的近似分析方法
本章教學(xué)目標(biāo)：學(xué)會瑞利近似分析方法。
本章教學(xué)基本要求：了解近似分析方法的由來。掌握瑞利商。熟練掌握用瑞利法計算均勻簡支梁的基頻。（作者單位：三峽大學(xué)機械與動力學(xué)院）
基金項目：三峽大學(xué)2013年高等教育科學(xué)研究項目（1322）
參考文獻：
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關(guān)鍵詞：主流心理學(xué)；科學(xué)主義；自然科學(xué)取向
分類號：B84-06
1 引 言
心理學(xué)中存在科學(xué)主義和人文主義兩種對立的流派。代表前者的構(gòu)造主義、行為主義和現(xiàn)代認(rèn)知心理學(xué)接受“原子論、還原論、客觀論、決定論、量化方法五個原則”(高峰強，2001)，，以較大的影響力，在心理學(xué)中占據(jù)了主導(dǎo)地位。主流心理學(xué)借鑒自然科學(xué)――包括物理學(xué)、化學(xué)、數(shù)學(xué)、生理學(xué)、醫(yī)學(xué)和計算機科學(xué)等，以機械自然觀為基本世界觀，以實證主義為基礎(chǔ)方法論，吸收了經(jīng)驗主義、客觀主義、操作主義、價值中立等自然科學(xué)原則，并引進自然科學(xué)的研究方法、技術(shù)、設(shè)備和成果，建立了類似自然科學(xué)的方法論體系，來指導(dǎo)自身的研究。這種自然科學(xué)取向，盡管促進了主流心理學(xué)的獨立和發(fā)展，但也存在著明顯的弊端，造成了“心理學(xué)研究課題、研究方法和社會責(zé)任的迷失”(Bakan，1996)。
那么，為什么主流心理學(xué)選擇走自然科學(xué)之路呢?近20年來，盡管不少學(xué)者對這一取向的不合理性進行了批判，但是對于它產(chǎn)生的原因，尚未做深入分析。作者從歷史、社會、經(jīng)濟、時代精神、學(xué)科建制的背景下，考察了主流心理學(xué)選擇自然科學(xué)取向的原因，其中包括：歷史上自然科學(xué)對主流心理學(xué)的影響、自然科學(xué)具備成熟的方法論和有利的時代精神、自然科學(xué)的實踐性優(yōu)勢、社會需求對自然科學(xué)取向心理學(xué)的促進、主流心理學(xué)研究者的心理因素，以及心理學(xué)研究對象的復(fù)雜性。作者提出，隨著心理學(xué)科的成熟、社會的發(fā)展和科學(xué)觀的演變，人文社會取向的心理學(xué)研究將會受到更多的重視。
2 自然科學(xué)對主流心理學(xué)的歷史影響
2.1 自然科學(xué)幫助心理學(xué)獨立
人類心理一方面作為哲學(xué)思辨的主體和過程，另一方面又作為哲學(xué)研究的重要對象，這種主客體的雙重角色，使得心理學(xué)同哲學(xué)相互交織，難以分離，無法跨出哲學(xué)思辨式的研究方法，始終無法獨立。近代自然科學(xué)首先提出了獨立的心理學(xué)研究的要求，并貢獻出方法論、儀器和測量手段，幫助心理學(xué)擺脫了附庸哲學(xué)的地位，實現(xiàn)了獨立。
19世紀(jì)初期，天文學(xué)家被反應(yīng)時間差異所困擾。貝塞爾總結(jié)了“人差方程式”，提出了反應(yīng)時間這一研究課題。18世紀(jì)末到19世紀(jì)初，神經(jīng)生理學(xué)、感覺生理學(xué)、腦機能研究涉及到了心理學(xué)領(lǐng)域。以醫(yī)學(xué)家布洛卡、維爾尼克和物理學(xué)家赫爾姆霍茨為代表的研究者們，研究了大腦機能、神經(jīng)沖動和知覺等，創(chuàng)造了臨床法、切除法和電刺激法，促進了生理心理學(xué)的產(chǎn)生。19世紀(jì)30-60年代，生理學(xué)家韋伯研究了物理刺激與心理感覺之間的關(guān)系；物理學(xué)家費希納利用物理學(xué)和數(shù)學(xué)方法，創(chuàng)造了均差法、正誤法和最小可覺察法，創(chuàng)立了心理物理學(xué)。1879年馮特借鑒自然科學(xué)，建立了第一個心理學(xué)實驗室，心理學(xué)研究終于具備了客觀性、實證性、經(jīng)驗性和可操作性，成為一門獨立的科學(xué)。
2.2 自然科學(xué)推動主流心理學(xué)發(fā)展
主流心理學(xué)在發(fā)展過程中，吸收了大量自然科學(xué)的原理和成果。艾賓浩斯以實驗方法控制記憶條件、觀察記憶結(jié)果，首次研究了高級的心理過程，推動了實驗心理學(xué)的發(fā)展。鐵欽納吸收經(jīng)驗主義和聯(lián)想主義，秉承原子論，對注意、聯(lián)想、情緒和情感進行了研究，創(chuàng)立了構(gòu)造主義心理學(xué)。行為主義采取實證主義、機械唯物主義、經(jīng)驗主義和還原論，吸收了條件反射學(xué)說和生物進化論，以刺激一反應(yīng)模型對行為進行了嚴(yán)格的實證性研究。新行為主義接受邏輯實證主義、操作主義和物理主義，采用數(shù)學(xué)和邏輯語言來描述人類行為。認(rèn)知心理學(xué)吸納了信息論、控制論、系統(tǒng)論、數(shù)理邏輯、計算機科學(xué)，把人的思維看作物理符號系統(tǒng)來進行研究。盡管它反對行為主義對意識研究的忽略，但仍然繼承了經(jīng)驗主義和實證主義原則。當(dāng)今的主流心理學(xué)出現(xiàn)了生物神經(jīng)學(xué)化的趨勢。它吸收了認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)、生物遺傳學(xué)、習(xí)性學(xué)的研究成果，從生物決定論的視角，以基因、神經(jīng)和激素等生物層面上來解釋心理現(xiàn)象。
如此看出，在心理學(xué)獨立和發(fā)展的過程中，自然科學(xué)起到了重要的推動作用。而人文社會科學(xué)的創(chuàng)立和發(fā)展，相對于自然科學(xué)來說比較晚。加之這些學(xué)科本身就不夠成熟，其對于心理學(xué)的影響也較為次要。
3 自然科學(xué)成熟的方法論和思想基礎(chǔ)
3.1 原則和方法論優(yōu)勢
自然科學(xué)方法論建立在決定論、機械自然觀和客觀性原則上，追求普適性真理，采用實驗研究方法。與人文社會科學(xué)相比較，自然科學(xué)具有原則和方法論的優(yōu)勢。
1)決定論：決定論假設(shè)存在著普遍的因果規(guī)律。這就意味著，一旦認(rèn)識到事物發(fā)展變化的規(guī)律，人們就有能力對事件進行預(yù)測和控制。因此，決定論是科學(xué)研究和社會控制的前提。與決定論概念相對的是自由意志，它較多出現(xiàn)在人文社會研究當(dāng)中。自由意志排斥因果關(guān)系，然而沒有因果關(guān)系，學(xué)科的實用性就大打折扣。
2)機械自然觀：機械自然觀把宇宙比做精密的機器。這種世界圖景具有簡明性、精確性、規(guī)律性、可預(yù)測性和可控性，有利于研究工作的開展和研究成果的應(yīng)用。人文觀點承認(rèn)心理的主觀能動性、復(fù)雜性和易變性，這就造成了研究的困難。
3)客觀性原則：自然科學(xué)家堅持客觀主義，盡可能地排除研究者主觀態(tài)度、信念和偏見對科學(xué)研究的影響，以期發(fā)現(xiàn)客觀真理。客觀性原則還樹立了一元的真理標(biāo)準(zhǔn)，有利于研究者之間的交流和對成果的評判。
4)普適性：自然科學(xué)追求普適性的真理。自然科學(xué)家運用歸納和演繹的思維方式，來探索個別現(xiàn)象和普遍真理的聯(lián)系，這種方法有利于理論的產(chǎn)生、檢驗和推廣應(yīng)用。
5)實驗方法：在實驗方法中，自然科學(xué)家通過控制變量來確定相關(guān)或因果關(guān)系，產(chǎn)生的結(jié)果具有必然性和較高的可信度。而人文社會科學(xué)的結(jié)論具有較大的或然性，可信度較低。
以上原則和方法的應(yīng)用使自然科學(xué)具備了客觀性、普適性、準(zhǔn)確性、一致性、可觀察性、可重復(fù)性和可操作性，形成了一個頗具吸引力的方法論體系。
3.2 有利的時代精神
科學(xué)的發(fā)展是特定的社會階段和時代背景的產(chǎn)物。因此。“對心理學(xué)發(fā)展史的理解必須考慮這一學(xué)科進化的背景，考慮學(xué)科中的流行觀念和那個時代的文化，以及時代精神或時代的思想氛圍”(Schultz&Schultz，2007)。近幾個世紀(jì)的多數(shù)哲學(xué)思潮、時代精神都是有利于自然科學(xué)的。
唯科學(xué)主義極大地提高了科學(xué)的地位。自文藝復(fù)興、科學(xué)革命開始，天文、數(shù)學(xué)、物理、生理、醫(yī)學(xué)等自然科學(xué)獲得了空前的成功，“科學(xué)取
代宗教成為最為突出的理智的權(quán)威，成為文明世界的世界觀的定義者、審判者和護衛(wèi)者”(Richard，2007)。唯科學(xué)主義隨之誕生，它認(rèn)為自然科學(xué)能夠解決一切問題，而其他知識都是不可靠的。在唯科學(xué)主義盛行的情況下，主流心理學(xué)作為新興的、具有爭議的學(xué)科，采取自然科學(xué)的定位是明智的選擇。
從物理屬性來闡釋人性的機械主義人性觀也隨著科學(xué)革命而盛行。另一方面，由于工業(yè)生產(chǎn)方式，“現(xiàn)代社會的一個特征是機械化，工業(yè)化和技術(shù)化代表了機器變成社會中心這一過程”(Griffin.1998)。在機械主義人性觀和機械化社會的影響下，主流心理學(xué)走自然科學(xué)的道路，是符合社會思潮和需求的。
19世紀(jì)開始流行的實證主義崇尚理性，強調(diào)經(jīng)驗，提出科學(xué)研究必須采用假設(shè)、演繹、驗證和數(shù)學(xué)方法，以揭示事物運動的規(guī)律。這些思想是與現(xiàn)代科學(xué)精神相一致的。通過這些主張，實證主義提高了自然科學(xué)的權(quán)威，為其發(fā)展提供了有利的思想氛圍。
經(jīng)驗主義是自然科學(xué)的基本原則。它主張人類知識起源于感覺經(jīng)驗，而自然科學(xué)正是通過經(jīng)驗性研究來實現(xiàn)的。與之相對的理性主義否認(rèn)經(jīng)驗的可靠性，也就貶低了科學(xué)的價值。在兩種哲學(xué)思想的交鋒中，經(jīng)驗主義自13世紀(jì)開始占據(jù)上風(fēng)，直至今天仍然處于主導(dǎo)地位。
現(xiàn)代工業(yè)文明由理性文化主導(dǎo)，這與自然科學(xué)的理性前提是一致的。現(xiàn)代經(jīng)濟、政治、社會管理等基本活動都體現(xiàn)了理性精神，這一精神滲透到人們的思想意識當(dāng)中，創(chuàng)造了有利于自然科學(xué)的文化氛圍。
除了剛提到的唯科學(xué)主義、機械主義人性觀、實證主義、經(jīng)驗主義和理性文化之外，西方思想中的唯物主義、聯(lián)想主義、客觀主義、身心交感論、物理主義、操作主義，以及達(dá)爾文主義等哲學(xué)思潮，都推動了自然科學(xué)的發(fā)展，也吸引了主流心理學(xué)向自然科學(xué)靠攏。相比較之下，人文取向的思潮，如解釋學(xué)、現(xiàn)象學(xué)、存在主義哲學(xué)，則影響力較小。
4 自然科學(xué)的實踐性優(yōu)勢
與人文社會科學(xué)相比，自然科學(xué)具有較多的實踐性優(yōu)勢。這些優(yōu)勢即吸引了主流心理學(xué)，也成功地推動了主流心理學(xué)的發(fā)展。
4.1 研究對象的性質(zhì)
從研究對象的性質(zhì)來看，自然科學(xué)的研究對象是客觀物質(zhì)世界，具有客觀性、機械性、普便性、同質(zhì)性和易操作的特點。在不同的時間和地點，不同的自然科學(xué)家能夠找到同質(zhì)的研究對象，進行重復(fù)驗證。因此，自然科學(xué)易于積累、比較和評判研究成果。相比之下，人文社會科學(xué)的研究對象存在較大的主觀性、發(fā)展性、異質(zhì)性、歷史性、文化性、倫理性和不穩(wěn)定性，操作性也較差。人文社會學(xué)者很難找到同質(zhì)的研究對象：很多人文社會現(xiàn)象隨著歷史推移而變化或消失；倫理性原則束縛了對研究對象的控制：社會現(xiàn)象、文化和人類個體較難作化研究。
從研究對象與外界聯(lián)系來看，自然科學(xué)的研究對象是相對孤立的，較容易確定因果聯(lián)系。而人文社會科學(xué)研究對象則處于宏大的社會文化背景、交互錯雜的關(guān)系當(dāng)中，較難尋找到規(guī)律。因此，主流心理學(xué)偏重研究具有自然科學(xué)品性的心理現(xiàn)象。
4.2 研究方法
實驗方法是自然科學(xué)研究的重要手段。實驗方法有固定的程序，通過控制變量來確定不同變量之間的關(guān)系，容易得出較明確的結(jié)論。因此它也贏得了主流心理學(xué)的青睞。在《四十項改變心理學(xué)的研究》一書里，40項心理學(xué)研究中，有28項采用了實驗方法，其他研究方法――觀察法、調(diào)查法、臨床法、總結(jié)性研究和思辨方法全部加起來，才占了12項研究(Hock，2004)。
自然科學(xué)應(yīng)用數(shù)學(xué)方法進行定量、統(tǒng)計和分析，以求客觀性、精確性和可操作性。主流心理學(xué)追隨了自然科學(xué)的數(shù)學(xué)化趨勢，以對其重要思想進行嚴(yán)密的闡述(Thurstone，1986)。數(shù)學(xué)方法的引用為心理學(xué)帶來“簡潔精確的形式化語言，數(shù)量分析和計算方法，推理工具和邏輯證明工具”(陳宏，2006)。相比之下，人文取向的研究則較少采用數(shù)學(xué)量化方法。而采用定性方法時，其定性的標(biāo)準(zhǔn)又多為主觀，難以確定。結(jié)果就造社會科學(xué)比自然科學(xué)更難出成果，卻更容易產(chǎn)生理論分歧。
另外，技術(shù)、設(shè)備的應(yīng)用幫助自然科學(xué)家更好地觀察、測量和控制研究對象。主流心理學(xué)采用了大量類似的技術(shù)和設(shè)備：從記憶鼓、棒框儀、閃光融合器到迷津、斯金納箱、測謊儀，再到磁共振成像技術(shù)、正電子發(fā)射斷層掃描技術(shù)、事件相關(guān)電位研究技術(shù)等；近年來還出現(xiàn)了計算機化的研究趨勢。這些技術(shù)、設(shè)備的應(yīng)用使自然科學(xué)成果產(chǎn)出穩(wěn)定，相比之下人文社會科學(xué)較難應(yīng)用技術(shù)、設(shè)施來輔助研究，故顯步履艱難。
4.3 研究成果的物質(zhì)轉(zhuǎn)化
自然科學(xué)與物質(zhì)進步直接相聯(lián)系，多數(shù)研究成果可以迅速投入到工業(yè)生產(chǎn)、生活消費當(dāng)中，社會貢獻是外顯的。在實際運作當(dāng)中，自然科學(xué)研究往往和農(nóng)業(yè)、生產(chǎn)制造業(yè)、商業(yè)等聯(lián)系在一起，以研究成果換取資金支持。人文社會科學(xué)的成果則更多是非物質(zhì)和隱性的，不直接貢獻于物質(zhì)資料，較難投入商業(yè)運作，只能應(yīng)用到政府、管理、學(xué)術(shù)界、藝術(shù)等有限領(lǐng)域，獲得的資金、政策支持也比較少。
4.4 社會認(rèn)可度
自然科學(xué)研究具備客觀性和精確性，為社會作出顯而易見的物質(zhì)貢獻，因此比人文社會科學(xué)受到更多的社會重視。從社會心態(tài)來看，由于自然科學(xué)距離生活常識較遠(yuǎn)，大眾缺乏專業(yè)知識對自然科學(xué)進行批判。而人文社會科學(xué)貼近現(xiàn)實生活，大眾經(jīng)常憑生活經(jīng)驗對其進行批判，因此，它在大眾心目中的權(quán)威性不如自然科學(xué)。
5 社會需求對自然科學(xué)取向的促進
科學(xué)的發(fā)展受社會需求的推動。“科學(xué)已經(jīng)有意識地并直接地指向具體的領(lǐng)域，而且這些具體領(lǐng)域的選擇已經(jīng)越來越不由科學(xué)家決定了……科學(xué)研究工作越來越多……受科學(xué)以外的機關(guān)或團體――工業(yè)和政府部門所組織起來的研究機關(guān)或團體所控制”(Mason，2005)。心理學(xué)的獨立和發(fā)展歷經(jīng)了第二次工業(yè)革命、世界大戰(zhàn)、信息化、經(jīng)濟發(fā)展和社會制度建設(shè)。這種社會經(jīng)濟狀況對心理學(xué)的需求，更多表現(xiàn)在物質(zhì)建設(shè)的層面。工業(yè)、商業(yè)、教育、醫(yī)療、軍事、科學(xué)等領(lǐng)域的需求，有力地促進了行為主義、認(rèn)知心理學(xué)和心理測量等自然科學(xué)取向心理學(xué)的發(fā)展。
獨立的心理學(xué)研究的必要性，是由天文學(xué)、物理學(xué)和生理學(xué)等自然科學(xué)提出來的。主流心理學(xué)回應(yīng)自然科學(xué)的需要，強調(diào)人的機械性和生物性，先天地與自然科學(xué)聯(lián)系到了一起。為了解決狗的腺體分泌遭遇干擾的問題，生理學(xué)家巴甫洛夫轉(zhuǎn)向了對條件反射的研究。行為主義建立在條件反射原理上，與生理學(xué)產(chǎn)生了必然的聯(lián)系。
1903年法國政府對智障兒童的關(guān)注，1905-1913年歐洲向美國的大規(guī)模移民，1917年美國加入一戰(zhàn)時大量征兵，都需要檢驗人們的心理素質(zhì)和能力(Gregory,2006)，有力地推動了心理測量運動。現(xiàn)代社會的多個領(lǐng)域――教育、醫(yī)學(xué)、企業(yè)、行政、學(xué)術(shù)研究等，都大量應(yīng)用測量技術(shù)對人的心理進行評估。
美國工業(yè)革命完成后，大量涌入美國的移民需要接受訓(xùn)練，以適應(yīng)新的生活和生產(chǎn)方式；不同地區(qū)、群體之間的思想分歧需要被調(diào)和，以鞏固統(tǒng)一的國家觀念；工業(yè)的迅速發(fā)展要求培訓(xùn)工人，以提高工作效率。這使得強調(diào)行為塑造、社會控制的行為主義被廣泛應(yīng)用，占據(jù)心理學(xué)統(tǒng)治地位長達(dá)幾十年。
二戰(zhàn)后，戰(zhàn)爭的推動、計算機與航天科技的發(fā)展，都要求對人類認(rèn)知進行研究。隨著西方國家從工業(yè)社會邁入后工業(yè)社會，或信息社會，知識產(chǎn)業(yè)、信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展壯大，推動了現(xiàn)代認(rèn)知心理學(xué)的發(fā)展(車文博，2007)。
縱觀歷史，心理學(xué)獨立之時，正是工業(yè)化、社會化生產(chǎn)蓬勃發(fā)展及社會制度完善的時期。工業(yè)社會更多強調(diào)的是經(jīng)濟發(fā)展、制度建設(shè)的目標(biāo)，而非人文的、精神的關(guān)懷。在以機器生產(chǎn)為基礎(chǔ)的工業(yè)文明中，“心理學(xué)服務(wù)于這些機器的設(shè)計，使得機器最大程度地符合人的能力和特征，同時確保人最有效地使用這些機器”(Denis，2007)。國際競爭造成了近代科學(xué)發(fā)展的一般傾向：“工業(yè)不大發(fā)達(dá)的國家總是在大力開展工業(yè)方面的科學(xué)研究，而工業(yè)比較發(fā)達(dá)的國家則把大部分撥款用在軍事科學(xué)研究方面”(Mason，2005)。自然科學(xué)取向心理學(xué)迎合了工業(yè)和后工業(yè)社會的需要。
但是，后現(xiàn)代主義思潮已經(jīng)開始挑戰(zhàn)工業(yè)文明和理性主義，強調(diào)社會、文化環(huán)境當(dāng)中的人的生存狀態(tài)，為人文取向的心理學(xué)開拓了空間。從歷史發(fā)展的進程來看，隨著人類社會的進步，物質(zhì)生活的富足，人們將更加重視自身文化性、精神性的存在。人文取向的心理學(xué)也會隨之發(fā)展。
6 研究者的心理因素
6.1 研究者的學(xué)術(shù)偏好
庫恩指出，科學(xué)中的一些決定并不是出于邏輯思考。而是基于個人的喜好、價值、政治信念和科學(xué)共同體中的共識(Kashdan&Steger,2004)。Karl Lashley和Gregory Kimble分別提出，心理學(xué)家的學(xué)術(shù)取向更多是出于性情和世界觀，而不是理性思考(Hergenhagnn，2004)。Lashley把心理學(xué)家劃分為柔性思想和剛性思想兩種，以此解釋了他們選擇不同學(xué)術(shù)取向的原因：“這些純粹是由性情決定的。是基于性情而不是理性的選擇”(Lashley,1923)。Kimble選取APA成員和大學(xué)生進行調(diào)查，得出結(jié)論：不同分會的APA成員、不同學(xué)術(shù)水平的人士分別傾向于不同的學(xué)科取向(Kimble，1984)。
主流心理學(xué)的自然科學(xué)取向在相當(dāng)程度上受到了學(xué)術(shù)隊伍組成的影響。在心理學(xué)早期的學(xué)術(shù)隊伍中，大批著名的心理學(xué)家，比如馮特、鐵欽納、詹姆士、高爾頓、卡特爾、麥獨孤和伍德沃斯等，都是從醫(yī)學(xué)、生理學(xué)或物理學(xué)轉(zhuǎn)向心理研究的。在心理學(xué)研究中，他們把大量的自然科學(xué)方法和成果帶入了主流心理學(xué)。在后來的發(fā)展中，主流心理學(xué)也大量吸收了生理學(xué)、醫(yī)學(xué)、計算機、數(shù)學(xué)等領(lǐng)域的人員。即使在今天。很多大學(xué)都鼓勵有醫(yī)學(xué)、數(shù)學(xué)或計算機基礎(chǔ)的學(xué)生報考心理學(xué)。接受自然科學(xué)世界觀和方法論的研究人員，在數(shù)量上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了人文社會取向的研究者，這種狀況在相當(dāng)程度上促成了主流心理學(xué)向自然科學(xué)方向的偏倚。
6.2 研究者的顧慮
在科學(xué)主義的影響下，將心理學(xué)建設(shè)成為一門自然科學(xué)，成為了無數(shù)研究者的夢想。但是，由于研究對象的特殊性，使得心理學(xué)誕生艱難，科學(xué)地位不鞏固，以至于研究者對心理學(xué)的合法性缺乏自信心。由于心理現(xiàn)象的主觀性和內(nèi)隱性，早在17世紀(jì)，伽利略就指出心理學(xué)不能成為一門科學(xué)。由于心理現(xiàn)象在過去不能被實證研究，實證主義的創(chuàng)始人孔德拒絕把心理學(xué)列入科學(xué)的名單。由于不能采用量化研究，康德也認(rèn)為心理學(xué)無法成為科學(xué)。心理學(xué)是否屬于科學(xué)的問題，至今仍在爭辯當(dāng)中；近20年還出現(xiàn)了關(guān)于心理學(xué)合法性的危機論。
根據(jù)流行的英美科學(xué)體系，只有自然科學(xué)才是嚴(yán)格意義上的科學(xué)，社會學(xué)科只能勉強算是科學(xué)，而人文研究則只是“學(xué)科”，不是科學(xué)。因此，為了確立心理學(xué)的科學(xué)地位，多數(shù)心理學(xué)家選擇了自然科學(xué)而不是人文社會科學(xué)的取向。很多心理學(xué)家對自己的研究方法心存顧慮，于是盡力遵循自然科學(xué)方法論：“以方法中心為根基的正統(tǒng)觀念鼓勵科學(xué)家保持‘安全、明智、穩(wěn)妥一(馬斯洛，1987)。
哲學(xué)式的思辨成了主流心理學(xué)研究的大忌。Teo指出，“在20世紀(jì)，對哲學(xué)式思辨的指責(zé)成了對心理學(xué)家的死刑宣判”；在建立自己理論的時候，馮特、華生、斯金納和喬姆斯基紛紛批評前人對哲學(xué)思辨方法的依賴(Teo，2008)。為了避免哲學(xué)化之嫌，華生否認(rèn)把意識作為研究對象，而是將心理現(xiàn)象還原為肌肉活動和腺體分泌的物理、化學(xué)現(xiàn)象。在斯金納的激進學(xué)說中，理論研究甚至被完全拋棄(Hergenhagnn，2004)。主流心理學(xué)家服從自然科學(xué)的權(quán)威，忽視了心理學(xué)研究對象的特點，造成了自然科學(xué)化的取向。
7 心理學(xué)研究對象的特點
7.1 早期的自然科學(xué)取向
心理學(xué)的研究對象有著復(fù)雜的屬性：物質(zhì)性、生物性、社會性和精神性并存。這四個范疇之間有依存性和時間性的遞進關(guān)系：在依存性上，序列中前者是后者的基礎(chǔ)，后者由前者演進而來。在時間上，存在無機物、有機生命、社會、意識先后發(fā)生的時間關(guān)系。由于這四種屬性中占據(jù)前位的相對客觀、機械、靜止和外顯，所以研究起來比較容易。這就決定了學(xué)科自下而上的發(fā)展規(guī)律。學(xué)術(shù)研究從基礎(chǔ)性的對象開始，這樣不僅有利于進行根源性的探索發(fā)現(xiàn)，也有利于知識在由低到高的層次上積累和發(fā)展。另外，這種研究順序也符合人類社會由低級向高級的發(fā)展規(guī)律，從而順應(yīng)了社會需求。
由于人類機械性與主觀能動性、生物遺傳與社會文化影響、物質(zhì)性與精神性并存，心理研究面臨很大困難。剛誕生不久的心理學(xué)不具備完善的方法論對如此復(fù)雜的研究對象展開全面研究，只能從低級的心理現(xiàn)象入手。所以，機械性和生物性的心理現(xiàn)象受到了主流心理學(xué)的青睞。
7.2 未來的整合趨勢
主流心理學(xué)選擇自然科學(xué)取向盡管是明智之舉，但是也為此付出了代價：“理論和方法通過忽視不能被數(shù)量化的現(xiàn)象來獲得流行”fLalvor,2003)。心理學(xué)研究應(yīng)該遵循這樣的規(guī)律：從機械性到能動性，生物性到社會性、精神性，靜止到動態(tài)，外顯到內(nèi)隱，由片面研究到整體研究，決定范疇到自由王國，功利追求到審美追求，從服務(wù)經(jīng)濟到以人為本，從關(guān)注人的生存需要到發(fā)展需要。當(dāng)心理學(xué)逐步成熟時，人文社會取向的心理學(xué)將獲得較大的發(fā)展，與自然科學(xué)取向心理學(xué)進行整合。Henriques指出，心理學(xué)面臨的困難是整合關(guān)于人的不同層面的知識的困難，并且提出了一個與上述觀點相似的樹形知識結(jié)構(gòu)(由四個維度：物質(zhì)、生命、思維和文化組成)，來整合知識系統(tǒng)，從而解決心理學(xué)分裂的問題(Henriques.2008)。
洪曉楠從科學(xué)哲學(xué)角度闡述了科學(xué)與人文進行整合的必要性：
“科學(xué)只是揭示了人的生活世界的一個維度或幾個維度，……人對世界的把握并不僅僅限于科學(xué)認(rèn)知，意義的追問和探求總是多向度的，這就需人文的探索和揭示來完成。只有科學(xué)與人文的互補整合，才能完整地表達(dá)人的存在的全面性和人的本質(zhì)的豐富性”(洪曉楠，2008)。主流心理學(xué)將人機械化和生物化，忽略了人的社會、文化和精神維度，是不足以窮盡心理現(xiàn)象的豐富內(nèi)涵的。一個更為宏觀、整合的范式才可以對人的心理現(xiàn)象進行全方位的探索。
8 結(jié)語――個宏觀的范式
由于以上原因，主流心理學(xué)在發(fā)展初期走自然科學(xué)化的道路，有其必要的學(xué)科建設(shè)意義。但是“近年來，我們已經(jīng)觀察到逐漸上升的對科學(xué)心理學(xué)方法論，以及其相應(yīng)的理論思考的不滿”(Toomela.2007)。采用自然科學(xué)方法論的心理學(xué)研究已經(jīng)被批評為“解答問題的方法論與所提出的問題之間的不匹配”(Toomela，2007)。心理學(xué)中有很多問題并非經(jīng)驗性問題，而是關(guān)于意義、理解、道德、文化等宏觀的問題，并不僅僅限于因果關(guān)系的描述上(Stam，2006)，自然科學(xué)模式不能完全滿足心理學(xué)研究的需求。另一方面，科學(xué)方法論是由哲學(xué)規(guī)定的，并且在提出假設(shè)、建構(gòu)理論和解讀數(shù)據(jù)的時候，哲學(xué)思辨是不可或缺的。因此，哲學(xué)思辨不應(yīng)該成為心理學(xué)的禁忌。
【關(guān)鍵詞】壽命預(yù)測；門式起重機；疲勞
Fatigue（疲勞）一詞最早出現(xiàn)在早拉丁文中（Fatig？re），通常是指人的身體和精神上的勞累。作為工程術(shù)語，疲勞用來反應(yīng)在循環(huán)變載荷作用下材料的損傷和破壞。在上世紀(jì)60年代，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）發(fā)表的報告《金屬疲勞試驗的一般原理》中對疲勞的定義是：“金屬材料在應(yīng)力或應(yīng)變的反復(fù)作用下所發(fā)生的性能變化叫做疲勞”[1-2]。疲勞的另一個定義是：材料在循環(huán)應(yīng)力或循環(huán)應(yīng)變作用下，由于某點或某些點產(chǎn)生了局部的永久結(jié)構(gòu)變化從而在一定的循環(huán)次數(shù)以后形成裂紋或發(fā)生斷裂的過程稱為疲勞[36]。
根據(jù)研究對象、載荷條件、環(huán)境和介質(zhì)情況，疲勞有很多種分類方法。
1）按研究對象可分為材料疲勞和結(jié)構(gòu)疲勞；
2）按失效周次可分為高周疲勞和低周疲勞；
3）按載荷條件分隨機疲勞、沖擊疲勞、接觸疲勞、微動摩損疲勞和聲疲勞；
4）按溫度環(huán)境分為高溫疲勞、低溫疲勞、熱疲勞和腐蝕疲勞。
1 估算方法分析
名義應(yīng)力法是最早的抗疲勞設(shè)計計算方法，它以零件或材料的 曲線為基礎(chǔ)，結(jié)合疲勞累積損傷理論，對照試件或結(jié)構(gòu)疲勞危險部位的應(yīng)力集中系數(shù)和名義應(yīng)力，校核疲勞強度或計算疲勞壽命。
MSC.Fatigue的疲勞分析過程[3-4]可以用圖2的五步曲來表示[38]：
圖 1 MSC.Fatigue疲勞分析五步曲
Fig.1 Five Steps of MSC Fatigue Analysis
2 載荷信息分析
圖 2 修正后的Q345鋼的P-S-N曲線
Fig. 2 Corrected P-S-N curve of Q345 steel
門式起重機械的主梁在工作中所經(jīng)歷的最大應(yīng)力遠(yuǎn)低于材料的屈服極限，其變形均為線彈性變形，處于低應(yīng)力高頻疲勞狀態(tài)，起重機金屬結(jié)構(gòu)疲勞屬于高周疲勞。因此，在運用MSC.Fatigue進行主梁的疲勞壽命分析時，運用名義應(yīng)力法，即假設(shè)起重機主梁結(jié)構(gòu)中不存在裂紋缺陷，并結(jié)合Miner法則進行全壽命分析。
為了起重機的安全，取置信度為99.9%時的疲勞極限值205.31MPa，得到修正后的Q345材料P-S-N曲線如圖2所示。
考慮到實際操作過程中，根據(jù)廠方提供的數(shù)據(jù)，該起重機滿載起重量為300t，每天起吊100000t的貨物，每周停止工作半天檢修，每天的循環(huán)次數(shù)為1000/3，以一天24小時為單位，把主梁承受的隨機載荷編制成符合實際情況的載荷譜圖。
3 疲勞壽命估算
運用MSC.Fatigue疲勞分析軟件對造船門式起重機主梁鋼結(jié)構(gòu)分別在表1中各個工況載荷下進行疲勞壽命分析計算，得到各個工況下的疲勞壽命云圖如圖3到圖 6所示。
從計算結(jié)果可以得出：
1）該類型造船門式起重機主梁結(jié)構(gòu)的最小壽命計算值為1.72×106小時，折合成年數(shù)為15.2年；
2）該類型造船門式起重機主梁跨中以及端部上蓋板和側(cè)板焊接處的疲勞壽命相對比較短，應(yīng)作為檢修的重點巡檢部位；
3）若對這類型退役的造船門式起重機進行再制造時，要特別注意其易發(fā)生疲勞損傷的危險部位，使用無損檢測技術(shù)探測其內(nèi)部肉眼不可見的潛在的疲勞裂。
表 1 工況介紹
Tab.1 Working conditions
圖 3 工況一壽命云圖
Fig. 3 Life contours of Conditions one
圖 4 工況二壽命云圖
Fig. 4 Life contours of Conditions two
圖 5 工況三壽命云圖
Fig. 5 Life contours of Conditions three
圖 6 工況四壽命云圖
Fig. 6 Life contours of Conditions four
【參考文獻】
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【關(guān)鍵詞】變質(zhì)量系統(tǒng);質(zhì)點;經(jīng)典力學(xué)
在液滴的蒸發(fā)與凝聚、滾雪球、纖繩提拉、甚至火箭噴射等變質(zhì)量的物理力學(xué)問題中，我們往往是著眼于主體的運動。如果把主體作為研究對象，這就是一個與外界不斷發(fā)生質(zhì)量交換的系統(tǒng)。這時的情況就較為復(fù)雜，若不加分析地把適用于質(zhì)量不變系統(tǒng)的力學(xué)規(guī)律，用來解決這類問題，就會得到錯誤的結(jié)果。
圖一
一、如何處理變質(zhì)量系統(tǒng)的力學(xué)問題呢？我們只要設(shè)法把它轉(zhuǎn)化為質(zhì)量不變系統(tǒng)的力學(xué)問題就行了。如圖一，把t時刻主體m，和t至t+t時間間隔內(nèi)主體與外界交換的質(zhì)量m，作為我們的研究對象。那么，在t+t的全部時間間隔內(nèi)，所討論的系統(tǒng)的質(zhì)量是不變的，即系統(tǒng)可視為一個質(zhì)量不變系統(tǒng)，由此就很容易得到變質(zhì)量系統(tǒng)的動力學(xué)公式。
設(shè)某一時刻t，主體質(zhì)量為m，其質(zhì)心速度為v，在t+t時，主體質(zhì)量變?yōu)閙+m，速度為v+v，即這段時間內(nèi)，有質(zhì)量為m的質(zhì)元加入（或離開）到主體上，設(shè)m在附著于主體m之前的速度為V，（這里v和v ' 相對于同一慣性參照系），又假設(shè)在t時間里，作用在主體m上的合外力為F。對于包括m和m的系統(tǒng)，其質(zhì)量是不變的。因此，關(guān)于質(zhì)量不變系統(tǒng)的動量原理仍然適用，于是有：
F?t =（m+m）（v+v）C mv Cmv '
在t0的極限情況下，略去兩個無窮小項的乘積，可整理得
F+ v ' = m （1）
若以u表示dm相對于主體的速度，因u= v ' C v，則（1）式可寫成
F + u= m （1'）
式（1）或（1'）就是變質(zhì)量系統(tǒng)的力學(xué)基本方程。
由式（1）和（1'）可以看出以下意義：式（1'）中 u具有力的量綱，它顯然是加入（或放出）的質(zhì)元對主體的一種作用，有人把這種附著（或放出）反應(yīng)的作用，稱為反作用力。如果考慮到這種反作用力，（1'）式就與通常的牛頓第二定律的形式一致了。對于增質(zhì)量情況，當(dāng)u與V方向一致時，反作用力u為正，對主體來說是推動力;反之就是阻力。由靜止向上提起一根纖繩的運動，就屬于后者的類型。對于減質(zhì)量的情況，當(dāng)u與v方向一致時，反作用力u為負(fù)，對主體來說是阻力;反之就是推動力，如火箭飛行就屬這類。
二、根據(jù)式（1）或（1'），我們可以導(dǎo)出關(guān)于變質(zhì)量系統(tǒng)的動量原理和動能定理等力學(xué)的重要原理。
式（1）對時間取積分，得
F?t +v 'dm = m2v2-m1v1（2）
這就是關(guān)于變質(zhì)量系統(tǒng)的動量原理。它表明，對于變質(zhì)量系統(tǒng)，系統(tǒng)的動量變化，不僅與外力作用的沖量有關(guān)，而且與質(zhì)量遷移所伴隨的動量遷移的多少有關(guān)。
對于F=0，v=常量的特殊情況，由（2）得V'（m2-m1）= m2v2 - m1v1 它清楚地說明，此時系統(tǒng)的動量變化，是由于質(zhì)量遷移的結(jié)果。
三、對于變質(zhì)量系統(tǒng)，外力所做的功與系統(tǒng)能量變化的關(guān)系，可以推導(dǎo)如下：
若在dt這段時間內(nèi)，物體通過的位移為ds，則作用在系統(tǒng)上的力F所作的元功為
dA = F?ds =?ds-v '?ds = v?d（mv）-v '?vdm
因v?d（mv）= d（mv2）+v2dm則對于一個完整的過程
A=F?ds =（m2v2 2 -m1v1 2）+v2 2 dm -v '?vdm （3）
這就是變質(zhì)量系統(tǒng)的功能關(guān)系。
式（3）出現(xiàn)了兩項與質(zhì)量遷移有關(guān)的項，為了搞清它們的含義，不妨舉例說明。
如圖二所示，若一勻質(zhì)纖繩，線密度為λ，盤繞在光滑水平面上h0，由靜止向上提拉。設(shè)提拉到高度hh0時，速度為V。取圖示坐標(biāo)，合外力F= f-λgy;考慮到v ' = 0，代入（3）式并整理得：
f?dy=（λh v 2 + λg h 2）+v 2 dm
上式右邊括號表示纖繩機械能的增量。上式表明，在提拉纖繩過程中，拉力所做的功中，有一部分并沒有轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，這就是提拉過程中的機械能損失。其意義是很明確的：在纖繩提拉過程中，不斷有靜止的質(zhì)元加入主體，這些質(zhì)元與主體發(fā)生了類似于非彈性碰撞的物理過程。這部分損失的機械能，當(dāng)然是由外力作功來提供的。
對于v'不等于零的情況，v '?vdm ≠ 0，它可以理解為伴隨質(zhì)元的遷移所轉(zhuǎn)化或遷移的能量。（如火箭因燃燒而噴射高
速氣流時，所轉(zhuǎn)化的能量。）
四、在前面的討論中，我們把主體（系統(tǒng)）看成千個“質(zhì)點”;就是說，我們沒有考慮物體的轉(zhuǎn)動，而只研究物體的平動。因此，上述的有關(guān)規(guī)律，是關(guān)于質(zhì)點的變質(zhì)量系統(tǒng)力學(xué)規(guī)律。在此基礎(chǔ)上，我們可以建立相應(yīng)的變質(zhì)量剛體力學(xué)規(guī)律。 把基本方程（1）的兩邊都與矢徑r取矢積，有
r×F + r×v '= r× （4）
根據(jù)質(zhì)點角動量的定義 L = r×P = r×mv
對上式取時間t的導(dǎo)數(shù)
= （r×mv）= r ×+ v×mv
因v×mv =0 于是得= r ×
將此代入（4）式得
r×F + r×v '=
這就是變質(zhì)量系統(tǒng)的質(zhì)點角動量定理。其中r×F是作用在質(zhì)點上的合外力對轉(zhuǎn)動中心（在這里取作坐標(biāo)原點）的力矩;如果我們把r×V'稱為附著反應(yīng)的反作用力矩，那么式（5）在形式上與通常的質(zhì)點角動量定理相似。
根據(jù)式（5），我們可以進一步導(dǎo)出關(guān)于變質(zhì)量系統(tǒng)的質(zhì)點系角動量定理和剛體轉(zhuǎn)動定律。
設(shè)有多個質(zhì)點組成的變質(zhì)量系統(tǒng)，根據(jù)牛頓第三定律，諸內(nèi)力成對地大小相等方向相反，因此它們對任一點力矩的矢量和必等于零。即∑ri×fi =0
令 M = ∑ri×Fi
M ' = ∑ri×V ' L = ∑ri×mi vi
其中M表示各外力對轉(zhuǎn)動中心的力矩之和;M '表示各反作用力對轉(zhuǎn)動中心的反作用力矩之和;L表示各質(zhì)點對轉(zhuǎn)動中心角動量的矢量和。則可寫成 M +M ' =
這就是變質(zhì)量系統(tǒng)的質(zhì)點系角動量定理。
對于繞固定軸轉(zhuǎn)動的物體（系統(tǒng)），如圖三。由于物體上各點的角速度均為ω，將物體分成多個質(zhì)點，第i個質(zhì)點的質(zhì)量為mi，它對轉(zhuǎn)軸距離為ri，考慮到vi=ω×ri，則它對轉(zhuǎn)軸的角動量為Li=ri×mivi = miri2ω 所以整個物體對轉(zhuǎn)軸的角動量 L= ∑ri×mi v =（miri2）ω = Jω
其中J=∑miri2 是物體對轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動慣量。于是根據(jù)式（6）相應(yīng)可得M+注意這時的M、M '、J都是對同一轉(zhuǎn)軸而言的，并且J是隨著質(zhì)量遷移而變化的，因而不是常數(shù)，不能提到括號外。只要各質(zhì)點間的相對位置不可變化，物體仍然可認(rèn)為是剛體。式（7）就是關(guān)于變質(zhì)量系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動定律。有了式（7），我們很容易導(dǎo)出有關(guān)變質(zhì)量剛體力學(xué)的其他規(guī)律，在此不作討論了。
最后說明，上述關(guān)于變質(zhì)量力學(xué)問題的規(guī)律，都是在經(jīng)典力學(xué)范圍內(nèi)討論的。
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關(guān)鍵詞：苧麻莖稈；機械分離；剝麻輥齒；結(jié)構(gòu)參數(shù)；正交試驗；剝凈率
中圖分類號：TS122.1 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2017）02-0348-05
DOI：10.14088/ki.issn0439-8114.2017.02.035
苧麻纖維是一種天然的紡織纖維，可大量用于紡織行業(yè)[1]，苧麻莖稈分離技術(shù)一直是苧麻原麻生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在現(xiàn)有各種形式的機械分離設(shè)備中，直喂式剝麻機和反拉式剝麻機是主要的剝麻機械，其關(guān)鍵部位剝離裝置是剝麻輥齒結(jié)構(gòu)。目前許多研究者通過改變剝離設(shè)備結(jié)構(gòu)對苧麻莖稈分離設(shè)備進行研究分析[2-5]。其中龍超海等[2]對4BM-260型苧麻剝麻機通過正交試驗，分析了剝麻機滾筒直徑、滾筒轉(zhuǎn)速、剝麻間隙等主要技術(shù)參數(shù)對剝麻效率的影響，認(rèn)為剝麻滾筒的最優(yōu)技術(shù)參數(shù)為嚙合深度5 mm、滾筒轉(zhuǎn)速900 r/min、喂入角度20°、滾簡直徑260 mm。蘇工兵等[3]采用速差分離原理研制出了全自動苧麻莖稈分離機，通過不同速差的匹配，分析了苧麻尾部剝離過程。呂江南等[4]對研制的雙滾筒反拉式苧麻剝麻機在正交試驗和性能分析基礎(chǔ)上，確定了主要技術(shù)參數(shù)，樣機初步性能試驗結(jié)果表明，鮮莖出麻率為5%左右，苧麻含雜率≤1.5%，苧麻含膠率為30%左右，苧麻單纖維強力為51～54 cN。張龍云等[5]研制的FL-235型復(fù)刮式苧麻剝麻機試制了雙滾軋刀互向可調(diào)式齒輪裝置，并通過反復(fù)試驗和結(jié)構(gòu)技術(shù)參數(shù)優(yōu)化，達(dá)到了整機設(shè)計合理、運行效果良好、無故障、生產(chǎn)效率高的目的。不過國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域?qū)ζr麻剝麻機的研究主要集中于苧麻機械剝離機結(jié)構(gòu)設(shè)計和試驗研究方面[6-12]，尚未從機械設(shè)備與苧麻纖維剝離相互作用上建立力學(xué)方程來分析苧麻莖稈分離機理。現(xiàn)有研究表明[13-15]，苧麻莖稈在沖擊載荷作用下，木質(zhì)部沖擊斷裂韌性較小，最先破裂，韌皮纖維卻有較好的韌性，這種結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的差異是苧麻莖稈機械剝離的力學(xué)基礎(chǔ)。為此，試驗采用剛體動力學(xué)和結(jié)構(gòu)動力學(xué)及正交試驗分析方法，建立了苧麻莖稈分離過程的力學(xué)方程，研究了機械設(shè)備輥齒結(jié)構(gòu)與苧麻莖稈相互作用之間的關(guān)系，這對于揭示苧麻莖稈機械分離機理和研究設(shè)計剝離機械具有重要的指導(dǎo)意義。
1 莖稈分離臺架結(jié)構(gòu)及工作原理
按照現(xiàn)有苧麻莖稈剝離輥齒結(jié)構(gòu)原理，試驗設(shè)計并試制了新型莖稈分離試驗臺架，其工藝流程為苧麻莖稈喂入壓麻輥壓碎高速輥齒剝離分離輥齒拉麻輥高速拉出麻皮。試驗臺架結(jié)構(gòu)見圖1，其工作原理是苧麻莖稈從2個壓麻輥的嚙合口喂入，壓碎的莖稈以壓麻輥切向速度進入剝麻輥，在剝麻輥的高速旋轉(zhuǎn)下，被壓扁的麻骨折斷并從麻皮中剝離打飛，大部分的麻骨與麻皮分離；去掉大部分麻骨的麻稈以麻皮順序進入分離輥齒和拉麻輥，其中拉麻輥的轉(zhuǎn)速大于分離輥齒的轉(zhuǎn)速，在拉麻輥的作用下，剩余麻骨強行與麻皮分開，從而實現(xiàn)麻稈尾端的麻骨與麻皮分離，該設(shè)計解決了莖稈尾端分離不清的問題。根據(jù)試制的新型分離臺架以及現(xiàn)有的機械分離設(shè)備（包括直喂式剝麻機和反拉式剝麻機）研究可知，其關(guān)鍵剝離裝置是剝麻輥齒結(jié)構(gòu)。為此，試驗以剝麻輥齒結(jié)構(gòu)為研究對象，分析了莖稈分離過程中剝麻輥齒結(jié)構(gòu)與苧麻纖維剝離之間的相互作用機理，從而優(yōu)化剝麻技術(shù)有關(guān)參數(shù)。
2 莖稈分離過程的力學(xué)分析
2.1 建立莖稈折斷過程力學(xué)方程
在新型莖稈分離試驗臺架上，被壓扁的麻稈以緩慢的速度進入2個剝麻輥之間后，受到高速旋轉(zhuǎn)的剝麻齒瞬時沖擊而迅速折彎，麻骨因質(zhì)硬而脆被折斷，麻皮因柔韌性好而未斷。為了研究分析莖稈分離機理，選取苧麻莖稈在輥齒剝離某一時刻靜止?fàn)顟B(tài)進行受力分析，其受力情況見圖2。在圖2中，F(xiàn)為輥齒齒端力，該力以莖稈受力點為坐標(biāo)點，沿著莖稈折斷方向和與之垂直方向分解，其中沿莖稈垂直方向力為N，沿莖稈運動方向力為Q；N的作用使莖稈折斷，Q則剝離莖稈，γ為2個剝麻輥齒之間的夾角，？琢為輥齒對莖稈的剝離角。為了分析苧麻受力變化過程，假設(shè)取2次碰撞之間的長度為麻稈研究對象，其質(zhì)量為m稈。則苧麻莖稈的受力為：
式中，N為輥齒對莖稈的折斷力，Q為輥齒對莖稈的剝離力。設(shè)輥齒數(shù)為Z，則2個輥齒對輥筒軸心的夾角為：
由此可知，苧麻莖稈剝離過程主要與剝麻輥和壓麻輥轉(zhuǎn)動速度、剝麻輥半徑及剝麻輥齒數(shù)有關(guān)， v剝與v喂的差值越大，剝麻輥半徑R越小及剝麻輥齒數(shù)Z越大，則剝離能E0越大，剝離效果越好。
通過上述研究苧麻莖稈與輥齒結(jié)構(gòu)作用分離過程，建立了莖稈分離過程中折斷能量和剝離能量的關(guān)系表達(dá)式，由表達(dá)式（14）、（19）可知，莖稈分離效果不僅與苧麻自身材料屬性（彈性系數(shù)、阻尼系數(shù)、固有角頻率）有關(guān)，還與莖稈分離臺架的結(jié)構(gòu)參數(shù)（剝麻輥半徑、齒數(shù)、嚙合深度）及各對輥齒轉(zhuǎn)速大小有關(guān)。根據(jù)以上理論研究結(jié)果，并結(jié)合試驗臺架結(jié)構(gòu)部分參數(shù)，進行莖稈分離與輥齒結(jié)構(gòu)參數(shù)的正交試驗。
3 莖稈分離與輥齒結(jié)構(gòu)參數(shù)的L9（34）正交試驗
3.1 因素、指標(biāo)選擇
剝麻輥是苧麻剝麻機的最主要部件，通過上述力學(xué)分析可知：①剝麻齒對麻稈的沖擊力F越大，則麻稈瞬時變形也越大，使折斷效果越好，而剝麻輥的轉(zhuǎn)速直接影響沖擊力F，所以提高剝麻輥的轉(zhuǎn)速可使麻稈折斷效果更好；但考慮到能耗的影響，還是應(yīng)選擇合適的轉(zhuǎn)速。為此，以剝麻輥轉(zhuǎn)速700、800、900 r/min為3個水平進行正交試驗。②增大嚙合深度b或減小剝麻齒半徑R可以提高麻稈折斷效果，但嚙合過深會損傷麻皮纖維，同時受到結(jié)構(gòu)制約。因此分別以剝麻輥半徑120、140、160 mm以及嚙合深度3、5、7 mm為正交試驗的3個水平進行正交試驗。③由試驗可知，增多剝麻輥齒數(shù)Z，折斷麻稈長度變短，可減少剝離麻骨所需能量Q；但過多會損傷纖維，同時受到結(jié)構(gòu)的限制。因此以剝麻輥齒數(shù)16、20、24個為3個水平進行正交試驗。
3.2 試驗設(shè)計
試驗用麻于2016年6月中旬取自湖北省咸寧市苧麻試驗站試驗田種植的華苧4號頭麻，每組試驗重復(fù)5次，結(jié)果取平均值，其試驗臺架工作狀態(tài)見圖3。脫凈率Y的計算公式為：
式中，Y為樣品中剝掉麻骨后的百分率，w是剝麻后麻皮與殘余麻骨的總重量，W是剝麻后麻皮的重量。試驗里各因素、水平構(gòu)成見表1，正交試驗方案見表2。
3.3 結(jié)果與分析
苧麻莖稈分離L9（34）正交試驗結(jié)果見表3。從表3可見，通過對剝麻輥正交試驗結(jié)果運算分析，各因素對脫凈率的影響高低排序為剝麻輥轉(zhuǎn)速、嚙合深度、剝麻輥齒數(shù)、剝麻輥半徑；較優(yōu)組合為剝麻輥轉(zhuǎn)速900 r/min、嚙合深度5 mm、剝麻輥齒數(shù)20個、剝麻輥半徑120 mm，此時剝凈率為98.42%。
3.4 其他參數(shù)分析
苧麻莖稈分離過程分為麻稈破裂折斷過程和麻骨剝離飛出過程，這2個過程所需要的能量都是由轉(zhuǎn)動的剝麻輥提供的，由此按照麻稈沖擊斷裂能與麻稈沖擊剝離能之和，粗略估算出剝麻輥單次傳遞給單根苧麻莖稈的最小能量W0。假設(shè)一次性喂入麻稈數(shù)量為10根，而剝麻輥能量由電機提供，依據(jù)正交試驗分析結(jié)果，取最優(yōu)條件剝麻輥轉(zhuǎn)速900 r/mi4 討論
1）苧麻莖稈分離過程由折斷和分離瞬時同步完成，試驗對2個過程分別進行力學(xué)分析，描述了輥齒對莖稈分離的影響。其中采用靜態(tài)動力學(xué)和動態(tài)瞬時響應(yīng)理論的分析方法，建立了折斷能的關(guān)系表達(dá)式，該關(guān)系式表明莖稈分離效果不僅與苧麻自身材料屬性（彈性系數(shù)、阻尼系數(shù)、固有角頻率）有關(guān)，還與莖稈分離臺架的結(jié)構(gòu)參數(shù)（剝麻輥半徑、齒數(shù)、嚙合深度）及電機轉(zhuǎn)速有關(guān)。各因素對分離效果的影響為較復(fù)雜的函數(shù)關(guān)系，所以在滿足莖稈分離要求的前提下，應(yīng)選擇合適的參數(shù)大小，以達(dá)到能耗低、效率高的效果；試驗采用能量守恒原理和沖量定理的理論方法，建立了分離能的關(guān)系表達(dá)式，該關(guān)系式表明，剝麻輥和壓麻輥轉(zhuǎn)動速度、剝麻輥半徑及剝麻齒齒數(shù)是主要影響因素，v剝與v喂的差值越大，剝麻輥半徑R越小及剝麻齒齒數(shù)Z越多，剝離能E0越大，剝離效果越好。驗通過建立輥齒對麻稈作用的折斷能和分離能的關(guān)系表達(dá)式，揭示了機械輥齒與莖稈分離的機理，為苧麻分離機械設(shè)計參數(shù)的選擇提供了技術(shù)指導(dǎo)。
2）采用L9（34）正交試驗方法分析了影響莖稈分離效果的主要因素，即苧麻莖稈分離臺架的最主要部件剝麻輥，結(jié)果表明，對莖稈分離效果的影響高低排序為剝麻輥轉(zhuǎn)速，嚙合深度，剝麻輥齒數(shù)，剝麻輥半徑。苧麻莖稈分離較優(yōu)組合為剝麻輥轉(zhuǎn)速900 r/min、嚙合深度5 mm，剝麻輥齒數(shù)20個、剝麻輥半徑120 mm，此時剝凈率為98.42%，同時粗略估計電機所需最小功率為2.2 kW。
3）除此之外，苧麻莖稈的含水量影響較為顯著。當(dāng)含水量過高時，剝離開的麻皮容易纏繞在剝麻輥上；而含水量過低時，麻稈逐漸干枯，韌皮部與木質(zhì)部粘連程度提高，剝麻效果不佳。另外麻稈粗細(xì)均勻度也有一定的影響，莖稈粗細(xì)差異過大的最好分級，這有利于各對輥齒牽引，否則細(xì)者牽拉不住，清不掉麻骨。同時一次性喂入麻稈數(shù)量要固定，喂入時要求盡量均勻排列，以易于清骨。
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[關(guān)鍵詞]發(fā)明創(chuàng)造；升降橫移移送裝置；物理原理
中圖分類號：TG333.8 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）01-0167-01
一次偶然的機會，去醫(yī)院看望做手術(shù)的伯母，親眼目睹了剛做完手術(shù)不能動彈的伯母被三四個叔叔分別抬起頭肩，腰，腳艱難的平移到病床上的整個過程。我向護士們打聽，了解到剛做完手術(shù)的病人從手術(shù)臺轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)送車，再從轉(zhuǎn)送車轉(zhuǎn)移到病房的病床上的整個過程目前都還是要靠護工或者患者的家屬們?nèi)斯げ僮鳌Ｔ谑中g(shù)室里，是將病人放在一個大白布單上，幾個護士阿姨揪住白布單的四個角，喊口令，合力把病人送上轉(zhuǎn)送車。在病房里，是靠病人家屬或者是護工跪在帶轱轆的晃來晃去的轉(zhuǎn)送車上，合力將病人平移到病床上，很費力氣。我上網(wǎng)查閱資料正常人空手水平抬舉，操作的力量不大于12千克，因此對于偏瘦，身材，成年手術(shù)患者的搬運往往也需要四個人同時搬運，這樣每個手術(shù)患者都會因為手術(shù)搬運的問題，無形中增加了醫(yī)院的人流量，并浪費了寶貴的人力資源。
目前體重超過80千克的患者大為增加，對于搬運者而言，會更多地承受超強的體力支出，由于搬運空間的限制及沒有合適的立足點，大多數(shù)情況下，搬運者都需要懸臂抬舉手術(shù)患者，這樣對于人力搬運者自身而言也存在著受傷隱患，如果搬運方法稍有不當(dāng)，對搬運者會造成腰傷。
如何避免手術(shù)患者，尤其是骨科患者及行動不便的手術(shù)患者，在人力的抬運過程中，可能造成的痛苦和二次傷害，節(jié)省了人力資源，降低了社會中的人工成本，同時也減輕醫(yī)務(wù)人員和患者家屬的勞動強度，避免了對搬運者自身造成可能的傷害呢？
要是有這樣一臺機器，一個人就能輕松平穩(wěn)地將病人轉(zhuǎn)移到病床上該有多好呀！我立刻就把我的這個想法告訴了大伯。大伯利用他的機械原理方面的知識，在紙上上畫出我大腦中想象的草圖。
假期里我聽說大伯和哥哥正在研制醫(yī)用手術(shù)患者升降橫移移送裝置，并且打算申請專利。在這個裝置中，運用到了一些移送裝置機械方面的知識。看著他們用電腦繪制出來的正式圖紙，好復(fù)雜呀！真的看不懂呢！不過，他們倆在這部裝置某個固定點受力的強度和桿的承力范圍上，有了爭執(zhí)。這關(guān)系到與廠家聯(lián)系生產(chǎn)時選什么材料？如何加工？也將最終決定這個移送裝置在移送患者時是否安全安。這可是一個重要的問題！
于是，大伯把他們的爭執(zhí)的焦點告訴了我，我把這個問題簡化成了下面這個樣子。如圖1所示：有等長輕桿AB和CD，不計重力，兩桿垂直，中點相互固定于點O。輕桿BC與AB固定于B點，與CD固定于C點。若在A點和D點，施加豎直向下的外力F，爭執(zhí)的焦點是輕桿BC受力大小、O點受力的大小和方向。
關(guān)于BC桿受力，哥哥說說是F，大伯說是2F；O點受力，哥哥說兩端點受力，平移到O點是2F，方向向下。大伯說力臂縮短1/2，力增加二倍是4F，方向向下。到底應(yīng)該是怎樣的呢？
我是這樣考慮的：
首先我確定這是一個靜力學(xué)平衡問題。肯定要用到高中物理知識共點力的平衡，考慮這個架子不能看成質(zhì)點，因此我想還要用到力矩平衡的知識。我是這樣考慮的，先去掉OC部分。如圖2所示。
根據(jù)力矩平衡知識，以整體為研究對象，以C點為轉(zhuǎn)軸，A點力F的作用線過轉(zhuǎn)軸C。所以，B點受力也應(yīng)該過C點。可以判斷，此時地面對B點的支持力為零。B點僅受BC桿的沿桿拉力。
以AB桿為研究對象，根據(jù)力矩平衡知識，以O(shè)為轉(zhuǎn)軸，BC桿對B點拉力為F。
再由共點力平衡，以整體為研究對象，此時地面對C點的支持力為F。
接下來再考慮圖1
由對稱性可以考慮BC桿受力為2F。如圖3所示。
不過也可以CD為研究對象，如圖4所示，以O(shè)點為轉(zhuǎn)軸建立力矩平衡方程也可得BD桿受力2F。
好了，BD桿受力的問題就這樣完美解決了。
接下來，0點受力，可有點兒小麻煩。我用到了高中物理課本上所學(xué)的共點力平衡和矢量正交分解矢量的合成知識。
如圖5所示。以CD桿為研究對象，將C點和D點的受力，分別沿桿和垂直桿的方向分解。將這些分力都平移到O點，再合成如圖5。結(jié)果，CD桿的O點受力合力大小為2F，水平向右。如圖6所示。
由對稱性可知，AB桿的O點受力合力是大小為2F，水平向左。
分析可知，這個固定點O受力效果是向兩邊水平被扯開的！不是豎直向下的受力！真是不分析不知道！思考問題確實不能只憑想當(dāng)然啦！
最后我們確定了支架固定點的受力值，聯(lián)系廠家下料制造的時候我們將裝置受力的最大值設(shè)定為計算值的三倍，以確保機器在移送病人時，病人的絕對安全。
【關(guān)鍵詞】可靠性強化試驗;炮閂系統(tǒng);強化系數(shù);虛擬樣機;磨損
隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，機械系統(tǒng)向著結(jié)構(gòu)高度復(fù)雜化、功能集成化和動作智能化趨勢發(fā)展，其動力學(xué)行為變得越來越復(fù)雜，由此帶來的是機械故障率增加，可靠性降低。而可靠性直接反映了系統(tǒng)的質(zhì)量指標(biāo)，關(guān)系到整個系統(tǒng)運轉(zhuǎn)過程的成敗。一個系統(tǒng)，無論其設(shè)計思想如何先進、性能指標(biāo)如何優(yōu)越、適應(yīng)性如何強，如果其可靠性很差，實際上就失去了使用價值。對于武器裝備，可靠性已經(jīng)成為與性能同等重要的研制目標(biāo)，對武器裝備的作戰(zhàn)能力、部署機動能力、維修人力和使用保障費用等都具有重要影響。
一、研究的背景及意義
21世紀(jì)以來，盡管受到導(dǎo)彈等各種精確制導(dǎo)武器的挑戰(zhàn)，享譽“戰(zhàn)爭之神”的火炮依然深受世界各國的青睞，它們不但在世界軍備庫中數(shù)量眾多，而且新的型號還不斷問世，由此不難看出火炮的研究仍然方興未艾。炮閂系統(tǒng)作為火炮關(guān)鍵子系統(tǒng)之一，是一個典型的純機械系統(tǒng)，其性能的好壞直接決定了火炮作戰(zhàn)威力能否正常發(fā)揮，并且關(guān)系到武器本身完好性和操作人員安全。因此，需要對炮閂系統(tǒng)各機構(gòu)和零部件的可靠性進行研究，從而獲取各機構(gòu)和零部件的可靠性特征，在發(fā)生故障或失效之前采取有效措施，確保人員的安全和火炮順利完成戰(zhàn)斗任務(wù)。炮閂系統(tǒng)中機構(gòu)的可靠性是指機構(gòu)在規(guī)定的工作條件下和規(guī)定的時間內(nèi)完成規(guī)定的動作任務(wù)的能力，該項性能直接影響其他機構(gòu)動作過程中的質(zhì)量及整個系統(tǒng)功能的正常發(fā)揮，因而是衡量機構(gòu)性能優(yōu)劣的重要指標(biāo)之一。對于維修人員來說，確定了構(gòu)件的可靠性，也就明確了維修保養(yǎng)的時機，據(jù)此合理籌措備件，在失效發(fā)生前及時更換，有助于火炮順利完成其戰(zhàn)斗任務(wù)。因此，炮閂系統(tǒng)可靠性研究也就顯得尤為重要。
二、磨損的特征和機理
磨損是機器零件在正常運轉(zhuǎn)過程中不可避免的一種能量耗散的現(xiàn)象。這種耗散主要由摩擦引起。磨損的過程可以描述為由于機械作用和化學(xué)反應(yīng)，在固體的摩擦表面上產(chǎn)生的一種材料逐漸損耗的現(xiàn)象，這種損耗主要表現(xiàn)為固體表面尺寸和形狀的改變。只要機器零件的磨損量或磨損率在規(guī)定使用期限內(nèi)不超過允許值，就可以認(rèn)為是一種允許的正常磨損現(xiàn)象。機器零件的典型的磨損過程一般分為三個階段：跑合、正常磨損、事故磨損。當(dāng)材料磨損到零部件的外廓不足以傳遞運動或傳遞運動不確實時，可以認(rèn)為磨損引起零部件壽命終止。
磨損是工程構(gòu)件主要破壞形式之一，也是炮閂的主要故障模式。國家標(biāo)準(zhǔn)GB2889-82給出了磨損的定義：指相互接觸的物體在相對運動中表層材料不斷損傷的過程，表現(xiàn)為物體尺寸或形狀的變化。磨損是影響機械設(shè)備可靠性的主要因素之一。磨損是彼此接觸的兩物體在相對運動中伴隨摩擦而產(chǎn)生的必然結(jié)果。而摩擦是在外力作用下，發(fā)生相對運動或具有相對運動趨勢的物體受到與其相接觸的物質(zhì)或介質(zhì)的阻力作用，在其界面上產(chǎn)生的一種能量轉(zhuǎn)換的現(xiàn)象。按照摩擦表面的狀態(tài)，摩擦可分為干摩擦、邊界摩擦、流體摩擦、混合摩擦;按照摩擦副運動形式可分為滑動摩擦、滾動摩擦;按照摩擦副運動狀態(tài)可分為靜摩擦、動摩擦。據(jù)此不難得到，炮閂系統(tǒng)產(chǎn)生的摩擦基本上都屬于干摩擦，其中多數(shù)為滑動摩擦，少數(shù)為滾動摩擦，且運動時要經(jīng)歷從靜摩擦到動摩擦，或從動摩擦到靜摩擦的轉(zhuǎn)換。按照比較通用的、由布維爾提出的按磨損機理的分類方法，通常把磨損分為五類：粘著磨損、磨粒磨損、疲勞磨損、腐蝕磨損、微動磨損。考慮炮閂系統(tǒng)中各零部件的實際運動情況，并對零件表面形態(tài)研究分析，認(rèn)為它們基本上都以粘著磨損為主。粘著磨損一般發(fā)生在相互滑動（或轉(zhuǎn)動）的干摩擦表面上，其基本物理過程可認(rèn)為是粘著-剪切-再粘著-再剪切的循環(huán)。磨損主要以材料轉(zhuǎn)移的形式表現(xiàn)出來。在炮閂系統(tǒng)中，磨損作用的結(jié)構(gòu)形式主要有三種：非規(guī)則外廓的凸輪表面磨損、圓柱磨損和平面磨損，它們的計算有各自的特點，其中非規(guī)則外廓的凸輪表面磨損最具有一般意義。近年來，通過對磨損狀態(tài)和磨屑分析以及對磨損過程的深入研究，提出了一些磨損理論，它們是磨損計算的基礎(chǔ)。目前，磨損計算的方法主要有IBM磨損計算法和組合磨損計算法。其中，后者計算的基本原則就是根據(jù)機械零件工作性能確定相配合表面所允許的位置變化量，即組合磨損量，然后由組合磨損量計算機械零件的磨損壽命。根據(jù)當(dāng)前摩擦較為通用的磨損量表達(dá)式以及在銷-盤式摩擦磨損試驗機上進行干滑動摩擦磨損試驗確定磨損率與工況參數(shù)之間的關(guān)系，可認(rèn)為磨損量W主要取決于表面壓力p、滑動速度v以及作用時間t，即：
（1）
式中：W是磨損量，即接觸區(qū)域單位面積上的磨損量;KW是工況條件系數(shù)，與材料、表面品質(zhì)和狀態(tài)等因素有關(guān);p、v是（表面）正壓力、速度;m、n是壓力和滑動速度對磨損率的影響指數(shù);t是磨損時間。
三、基于磨損的強化試驗仿真
強化試驗通過提高試驗對象的工作應(yīng)力水平，以達(dá)到在短時間內(nèi)激發(fā)試驗對象失效的目的，從而對試驗對象的可靠性進行快速評估。但是，強化試驗中提高應(yīng)力水平可能產(chǎn)生與實際服役環(huán)境中觀測結(jié)果不同的失效機理。因此，有必要對強化試驗機制下的失效機理進行探討。強化失效機理的研究內(nèi)容包括自然失效機理、加速失效機理漂移，以及加速失效機理漂移的控制等。對于失效模式為磨損的構(gòu)件來說，強化試驗的具體方案就是通過一定的強化試驗技術(shù)來加快構(gòu)件表面的磨損，并且要防止磨損失效這一故障機理的漂移，保證試驗數(shù)據(jù)代表實際操作條件下的可靠性。
關(guān)鍵詞： 物理學(xué)科特點 探究性教學(xué) 體現(xiàn)
物理學(xué)產(chǎn)生于實驗實踐，也在實驗實踐中不斷發(fā)展，其全部科學(xué)知識和體系都離不開實驗和實踐。根據(jù)認(rèn)識論和教育科學(xué)，人們的學(xué)習(xí)是從感性認(rèn)識到理性認(rèn)識，并且要完成幾個循環(huán)才能使知識得以升華、內(nèi)化和活化，并最終回到實踐中去指導(dǎo)實踐，這樣才能實現(xiàn)知識的價值。物理學(xué)是科學(xué)，科學(xué)知識的獲得和應(yīng)用更是如此。在物理教學(xué)中實驗是基礎(chǔ)，物理思想的概念、定理邏輯、方法是主干，數(shù)學(xué)的定量、公式、推理是工具。實驗是從感性到理性認(rèn)識過程，從具體到抽象、從簡單到復(fù)雜的思維形成過程，符合學(xué)生的身心特點和認(rèn)識過程。因此實驗既是物理教學(xué)的重要基礎(chǔ)，又是物理教學(xué)的重要內(nèi)容、方法和手段。利用實驗可以培養(yǎng)學(xué)生多方面的能力。
現(xiàn)在探究性教學(xué)作為現(xiàn)在的熱門，極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而在教學(xué)中也有一些忽略了物理教學(xué)的實效性，僅強調(diào)了學(xué)習(xí)興趣的情況存在。物理學(xué)作為一門獨立的學(xué)科也有其自身的特點。我試圖將探究性教學(xué)和物理學(xué)科特點在教學(xué)中結(jié)合起來，僅以驗證機械能守恒定律為例談?wù)勎锢韺W(xué)科特點在探究性實驗中的體現(xiàn)。
一、物理思維特點在實驗中的體現(xiàn)
物理思維有一些比較明顯的特征，而這些特征在探究性實驗中也一一得到了體現(xiàn)。
1.模型化。模型化是指在研究問題的時候抓住其主要特征，而舍去那些次要的因素，形成一種經(jīng)過抽象概括了的理想化“模型”，是一種思維的形式。在驗證機械能守恒定律時，把下落的問題視為只在重力作用下的自由落體運動，因為空氣阻力和紙帶與限位孔的摩擦阻力和重力相比非常小，對問題的影響可以忽略。這樣忽略了次要問題，就使問題就大大得到了簡化，便于研究。
2.多層性。一個物理問題的提出、解決，其后所牽涉的問題，可能有許多個環(huán)節(jié)，問題的解決所經(jīng)歷的思維過程，往往需要分作幾個過程、階段或幾個方面、幾步。須經(jīng)歷分析、綜合的相互轉(zhuǎn)換，循環(huán)往復(fù)，逐級上升。在進行該實驗時，可能第一想法就是使用打點計時器進行該實驗，在后面進行處理時應(yīng)該得出動能的增加量ΔE稍小于重力勢能的減少量ΔE，即ΔE＜ΔE，這屬于系統(tǒng)誤差。改進的方法應(yīng)該是調(diào)整器材的安裝，盡可能地減小阻力，當(dāng)然由于誤差主要來自阻力，就可以通過改進實驗裝置來實驗，比如在測物體經(jīng)過某點的速度時也可以不用打點計時器而改用光電計時器。這樣實驗中就避免了打點計時器的摩擦阻力，比原來更加精確。
3.多向性。多物理問題的解決，并不只有一種辦法或者并不只有一個結(jié)果存在，這是求異、發(fā)散思維的靈活性、廣闊性的體現(xiàn)。在驗證機械能守恒定律時除了課本上提供的利用自由落體運動來驗證外，也可以用其他方法，例如用擺球法來驗證，把一個擺球用懸線懸掛起來并拉到一定的高度，然后放開，擺球在擺動的過程中，動能和勢能發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，忽略空氣阻力的影響，只有重力對其做功，所以機械能守恒。取擺球擺到最低點為零勢點，將光電門傳感器固定在不同點，設(shè)此點的高度為h，則在兩光電門傳感器的機械能為：E=mv+mgh，且兩處的機械能應(yīng)相等。當(dāng)然也可以在忽略摩擦的基礎(chǔ)上使用導(dǎo)軌或氣墊導(dǎo)軌（傾斜一定角度），這里限于篇幅就不一一介紹了。
4.表述的多樣性，文字、符號、圖像或其他的方法都可以用來表述，在驗證機械能守恒定律后也可以通過多種方法來表述。對于某個物體系統(tǒng)可以是初、末狀態(tài)的機械能相等，其表達(dá)式為E+E=E+E；也可以是系統(tǒng)由初狀態(tài)到末狀態(tài)總的動能增加量（或減少量）等于總的勢能的減少量（或增加量）。其表達(dá)式為ΔE=-ΔE。當(dāng)然也可以使用v-h圖像來表示。表述的方法有很多，只要是正確的表述方法就應(yīng)該肯定，從而保有學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。
5.思維的轉(zhuǎn)換，研究對象的轉(zhuǎn)換、物理模型的轉(zhuǎn)換和數(shù)學(xué)模型的轉(zhuǎn)換等是常見的。在驗證機械能守恒時，選擇不同的實驗器材，也就是研究對象不同，這都是見仁見智并不限于教材規(guī)定的東西，有利于學(xué)生發(fā)散思維的培養(yǎng)。
6.假設(shè)與驗證，驗證的方法，可以使間接的方法，即推理的方法，也可以是直接的檢查，即實驗的方法。在驗證機械能守恒時可以通過合外力做功等于動能變化來驗證，也可以像這里所說的用實驗來驗證都是可以的。
7.實踐性，探究性實驗的最大優(yōu)點就是可以讓學(xué)生自己動手，實驗是學(xué)生自主地獲得知識和技能、體驗和了解科學(xué)探究的過程方法。這樣可以加深對所學(xué)知識的印象并幫助學(xué)生提高創(chuàng)新意識、樹立科學(xué)的價值觀。
二、物理知識特點在實驗中的體現(xiàn)
1.量綱問題，物理量后面一定要寫單位。不同量綱不能相加、相等，在該實驗中如果單位不統(tǒng)一，這樣在計算的時候就有可能得不到正確的結(jié)果，即使因為巧合得到了正確的結(jié)果也是不正確的，如果采用的是v-h圖像來表示，那也有可能得到一條傾斜的直線，但是傾角與正確值會相差甚遠(yuǎn)。
2.物理概念，物理知識中有許多基礎(chǔ)概念在實驗中也會悄悄滲透，比如在這個實驗里面就滲透了自由落體、平均速度、動能、重力勢能、機械能等一系列基礎(chǔ)概念，在實驗中也就幫助我們強化了記憶，糾正和加深一部分不是很清晰的概念。
3.物理規(guī)律的應(yīng)用
①由一般向個別轉(zhuǎn)換。在物理學(xué)中所有的規(guī)律是共同或共通的，怎么用規(guī)律解決問題，需要教師引導(dǎo)學(xué)生理解，學(xué)會具體問題具體分析。例如用v-h圖像來表示機械能守恒定律，可能大家的圖像各不相同，出現(xiàn)不同的問題，要能根據(jù)共同的機械能守恒定律、實驗原理來分析各自出現(xiàn)的問題。
②研究對象的實體向物理圖景轉(zhuǎn)換。對研究對象進行抽象思維，形成一定條件下的清晰的物理圖景，有助于學(xué)生思維的正常啟動。把自由落體中的機械能守恒擴展開去，不僅僅限于自由落體運動，只要滿足只有重力（或彈簧彈力）做功的情況下機械能都守恒。
③物理過程向物體的狀態(tài)轉(zhuǎn)化。在研究機械能守恒的問題時，可以將問題極限化，即只有重力勢能或沒有重力勢能這兩種極端的狀態(tài)，這樣也方便于學(xué)生處理問題。
④已知條件向解題目標(biāo)轉(zhuǎn)換。在解決物理問題時，方法比結(jié)果更重要，新課改強調(diào)的是學(xué)習(xí)方法、解題能力而不是枯燥的計算，所以規(guī)律比目標(biāo)更有用。首先是使用什么規(guī)律，然后才是求什么、算什么。
⑤文字?jǐn)⑹鱿蚴疽鈭D形轉(zhuǎn)換。解題時借助示意圖“直觀”的功能，尋找解題的突破口在物理習(xí)題中，很多情況下是需要根據(jù)題意正確作出過程示意圖，示意圖畫得好，相當(dāng)于對題意的正確理解，剩余的就是根據(jù)規(guī)律和條件建立關(guān)系式，從而找到要求的物理量。這點在所有的物理問題上都是共通的。
三、對探究性實驗教學(xué)的一點思考
―、防治“邏輯恐懼癥”
由教育部組織編寫、高等教育出版社出版的面向21世紀(jì)課程教材——《邏輯學(xué)教程》，成為目前權(quán)威性、方向性的邏輯教材。它反映我國邏輯學(xué)界改革傳統(tǒng)邏輯，使邏輯學(xué)迅速走上“現(xiàn)代化”的強烈愿望。教材中大量引進了符號邏輯內(nèi)容，形成了高度抽象化的符號體系畫面，但由此邏輯學(xué)在大學(xué)生,尤其是文科大學(xué)生眼里就變得越發(fā)艱深，難以接受。冗長的符號公式、純理論的機械演算，使他們在心理上對邏輯學(xué)產(chǎn)生了距離感、畏懼感，由此釀成了“邏輯恐懼癥”。學(xué)生們認(rèn)為邏輯學(xué)高深莫測，太抽象，太難學(xué)。進而產(chǎn)生“邏輯學(xué)有什么用”的疑問，覺得邏輯理論與現(xiàn)實缺少聯(lián)系，對邏輯學(xué)的功用感到茫然。因此，大大削弱了學(xué)生學(xué)習(xí)邏輯的興趣與信心：“邏輯恐懼癥”造成了邏輯學(xué)習(xí)者的心理屏障，嚴(yán)重影響著邏輯學(xué)的普及與應(yīng)用，所以必須防治“邏輯恐懼癥”:如何防治“邏輯恐懼癥”？主要是使邏輯學(xué)貼近現(xiàn)實，也就是同以自然語言為表現(xiàn)形式的普通邏輯思維實際密切聯(lián)系。這是邏輯學(xué)的重要價值取向，也是其生命力之所在：大量事實說明社會大眾，尤其是大學(xué)生,他們需要邏輯：改革幵放的新形勢，要求研究新情況，解決新問題.尤其是大學(xué)生們希望邏輯學(xué)課程能幫助他們形成正確而敏捷的思路，對當(dāng)前社會事件和學(xué)習(xí)課題進行推理和論證，提高思維能力和表述能力。邏輯學(xué)是一門工具性質(zhì)的學(xué)科,只有得到實際應(yīng)用，才體現(xiàn)出它的社會價值，同時邏輯應(yīng)用也是獲取其生存價值的必要手段。應(yīng)用性是邏輯學(xué)的永恒的價值主題，要體現(xiàn)這一主題，關(guān)鍵是防治“邏輯恐懼癥”，而防治“邏輯恐懼癥”的靈丹妙藥應(yīng)該是改變邏輯理論與自然語言、日常思維相脫節(jié)的偏向，重視邏輯學(xué)的語言取向，緊密聯(lián)系表達(dá)普通思維的自然語言,開發(fā)邏輯學(xué)在以自然語言為現(xiàn)實表現(xiàn)的社會思維實際中的應(yīng)用。必須重視思維的語言載體，方正邏輯學(xué)的價值取向，將邏輯理論、方法、技巧，積極地向普通思維實際應(yīng)用領(lǐng)域轉(zhuǎn)化，充分體現(xiàn)邏輯學(xué)應(yīng)有的價值和地位，形成該學(xué)科發(fā)展的良性循環(huán)。
二、辨析邏輯學(xué)研究對象
邏輯學(xué)研究的傳統(tǒng)對象是人的思維，它強調(diào)研究思維形式及其規(guī)律。但是,什么是思維？心理學(xué)說思維是自覺的心理活動;哲學(xué)說是理性認(rèn)識活動;神經(jīng)科學(xué)說是神經(jīng)搭接。可謂“仁者見仁，智者見智'莫衷一是。總之，都不具有直接現(xiàn)實性。思維形式或結(jié)構(gòu)是什么？有關(guān)專家指出它是大腦的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)按照特定的規(guī)律、以特殊的形式形成的,是神經(jīng)元的復(fù)雜搭接形式。如此說，思維形式或結(jié)構(gòu)是相當(dāng)復(fù)雜的，這樣一來，強調(diào)研究思維形式就給邏輯學(xué)蒙上了神秘的面紗，使學(xué)習(xí)者容易產(chǎn)生心理障礙。實際上邏輯研究的所謂“思維形式”如所有S是p”“如果P，那么q”等等，并不是神經(jīng)搭接形式，而是語言表達(dá)形式，或者稱之為以語言模式化的思維的表達(dá)形式。而邏輯學(xué)稱之為“思維形式”或“思維的邏輯形式”，一味地回避語言形式。波蘭著名邏輯學(xué)家盧卡西維茨說思維是一種心理現(xiàn)象，而心理現(xiàn)象是沒有外延的，一個沒有外延的對象的形式指的是什么呢？思維形式這個表達(dá)式是不精確的。”他還說:“邏輯與思維的關(guān)系并不比數(shù)學(xué)與思維的關(guān)系多。”數(shù)學(xué)未強調(diào)它研究對象是思維，從基礎(chǔ)教育到高等教育，數(shù)學(xué)被學(xué)生們饒有興致地學(xué)習(xí)著;而邏輯學(xué)偏偏聲稱研究思維，便使曾經(jīng)被編人中學(xué)語文的邏輯知識短文為了“降低難度”而刪除，邏輯課在大學(xué)文科課程中雖被保存著，但也被學(xué)生視為“艱深難學(xué)”，沒有興趣；我國邏輯學(xué)家李先焜教授說一般都認(rèn)為邏輯是研究思維形式和思維規(guī)律的科學(xué)，邏輯研究的對象是人的思維。實際上，這只是一種歷史的觀念,而且是一種不太科學(xué)的觀念。邏輯研究的直接對象應(yīng)該是語言。可以說，就其直接意義而言，邏輯研究的是語言。
語言可分為自然語言與人工語言。自然語言是人們?nèi)粘Ｊ褂玫恼Z言;人工語言是人工構(gòu)造的表意符號系統(tǒng).又稱符號語言3邏輯學(xué)研究的詞項、命題、推理等邏輯形式都表述為人工語言，這種人工語言實質(zhì)也是自然語言的抽象，行使的是自然語言的某種職能。傳統(tǒng)邏輯中全稱否定命題“所有S不是P”是語言形式.現(xiàn)代邏輯將其形式化為VX(SP⑴），這是人工語言公式，不是所謂的“思維形式”。傳統(tǒng)邏輯中所謂“思維形式”包括“概念”、“判斷”等，確切地說應(yīng)是心理學(xué)研究的對象。所以現(xiàn)代邏輯教材中使用“詞項”、“命題”或“陳述”等術(shù)語取代“概念”、“判斷”。邏輯學(xué)研究的主體是推理形式,這種推理形式在傳統(tǒng)邏輯中是用“S是P”、“s不是P”這類語句組成的。現(xiàn)代邏輯中則是用的人工語言形式化，即以一定的符號所表述的公式。這些公式表示的是符號與符號之間的一種關(guān)系,這種關(guān)系表達(dá)的是客觀的推理關(guān)系，具有客觀必然性。可見，認(rèn)為邏輯學(xué)直接研究的是語言符號，并不否認(rèn)它是研究推理關(guān)系的科學(xué)，但是這與心理學(xué)的研究是有區(qū)別的，心理學(xué)研究思維形式，研究推理，因為思維推理本身是一種心理過程。心理學(xué)研究人們實際的推理心理過程,它是作為心理描述的科學(xué)。邏輯學(xué)研究符號表達(dá)的客觀推理關(guān)系，不是描述心理過程。這是不能混淆的。這里、說邏輯學(xué)直接研究對象是語言符號、并不否認(rèn)語言與思維的緊密聯(lián)系。但是，邏輯學(xué)研究的符號公式不能直接稱為思維形式。這里又需要將邏輯學(xué)與哲學(xué)認(rèn)識論區(qū)別開來。哲學(xué)認(rèn)識論直接研究思維，而邏輯學(xué)直接研究的是語言。當(dāng)然，邏輯學(xué)最終要與哲學(xué)認(rèn)識論相聯(lián)系并受其指導(dǎo)。
說邏輯學(xué)研究語言，又要注意將邏輯學(xué)的研究與語言學(xué)的研究區(qū)別開來。盡管在西方存在著邏輯學(xué)與語言學(xué)逐漸融合的現(xiàn)象，但二者作為不同學(xué)科還是有區(qū)別的。李先焜先生指出:“邏輯學(xué)是一門規(guī)范性學(xué)科，語言學(xué)是一門描述性學(xué)科;邏輯學(xué)主要研究語言符號的定義方法和推理關(guān)系，語言學(xué)主要研究各種語句的表現(xiàn)形式;邏輯學(xué)主要研究語言的深層結(jié)構(gòu),語言學(xué)則比較重視語言的表層結(jié)構(gòu)。”可見，同樣以語言符號為研究對象，但邏輯學(xué)與語言學(xué)側(cè)重點不同，方法不同,結(jié)果也不同。語言學(xué)著重于研究語形的形成，語義的情感意義;邏輯學(xué)著重研究語形的變形，語義的理性意義。
三、加強人工語言與自然語言的結(jié)合
邏輯學(xué)研究語言又有對象語言和元語言之分，像語言就是被研究的符號和語言，例如：各種命題形式、推理形式、邏輯規(guī)律的符號表達(dá)式;元語言就是用來討論對象語言的語言,如關(guān)于各種命題形式和推理形式的定義，以及對各種推理規(guī)則的描述，使用的自然語言為元語言，我們的邏輯學(xué)教材中的兀語言具體說就是現(xiàn)代漢語。邏輯學(xué)研究的對象語言主要是人工語言（即符號語言），在邏輯學(xué)的研究及學(xué)習(xí)中，必須注重人工語言與自然語言緊密結(jié)合。邏輯學(xué)是理論性和實踐性都很強的科學(xué)。邏輯學(xué)的研究與學(xué)習(xí)要解決這兩方面問題,完成這兩種任務(wù)都必須使人工語言緊密結(jié)合自然語言。其中，人工語言是工具，自然語言是基礎(chǔ)。人工語言是直接研究領(lǐng)域，自然語言是應(yīng)用領(lǐng)域，二者相輔相成。
首先，討論、理解、掌握邏輯學(xué)的理論，必須將人工語言結(jié)合自然語言。邏輯學(xué)的對象語言是符號、公式等，是人工語言。對人工語言詮釋、理解只有通過自然語言才能通俗易懂、深入淺出、生動活潑。命題形式是呆板的，推理演算是機械的，但自然語言是生動靈活的，自然語言表述的普通思維實際是具體形象的，邏輯學(xué)研究的人工語言(即符號語言〉與自然語言結(jié)合起來，邏輯學(xué)原理就有了血肉了。自然語言是活生生的,邏輯學(xué)的符號、公式等人工語言只不過是對自然語言的抽象。解釋諸如命題式、推理式、邏輯規(guī)律表達(dá)式等，用確切而通俗的元語言——自然語言，將抽象的邏輯學(xué)原理、公式具體化、形象化，深人淺出，才能使學(xué)習(xí)者準(zhǔn)確理解、盡快掌握邏輯學(xué)基本知識、基本原理。邏輯教學(xué)必須注重以生動引人的自然語言講解邏輯概念、術(shù)語、原理、規(guī)律等，聯(lián)系現(xiàn)實，舉例引證，充分說明邏輯理論內(nèi)容。這是首先要解決的邏輯學(xué)的理論性任務(wù)。
其次，要解決邏輯學(xué)的實踐性的任務(wù)也必須是自然語言與人工語言結(jié)合。我國邏輯學(xué)家彭漪漣教授曾在《趣味邏輯學(xué)》一書中指出邏輯學(xué)的生命在于聯(lián)系實際，邏輯學(xué)的力量在于指導(dǎo)實踐”。解決邏輯學(xué)聯(lián)系實際、指導(dǎo)實踐的關(guān)鍵是邏輯學(xué)緊密結(jié)合自然語言=自然語言是邏輯學(xué)最廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域，也是其最誘人的價值取向。離開了生動活潑的自然語言現(xiàn)實，將使邏輯學(xué)趨于機械、繁瑣、呆板，那么邏輯學(xué)就會被人譏為“催眠術(shù)”、“符號游戲”。
回顧邏輯史的經(jīng)驗很值得重視。古希臘亞里士多德邏輯具有開創(chuàng)性貢獻，因為它與自然語言緊密結(jié)合,研究論辯，適應(yīng)社會需求,所以受到歡迎。古羅馬邏輯主要講授修辭中邏輯，為講授錐辯術(shù)提供理論和方法的基礎(chǔ)’所以社會影響很大,：在我國，先秦時期邏輯的研究也很有影響。{墨經(jīng)》《無名》以及《白馬論》等著作都是邏輯理論與自然語言結(jié)合的內(nèi)容。這些都說明邏輯學(xué)源于當(dāng)時社會語言現(xiàn)實，又眼務(wù)于社會語言現(xiàn)實，充分選擇了積極、正確的價值取向，體現(xiàn)了邏輯學(xué)的應(yīng)用意義與社會價值，顯示了邏輯學(xué)旺盛的生命力。今天，邏輯學(xué)要生存、發(fā)展，同樣要緊密結(jié)合自然語言，緊密聯(lián)系思維實際，服務(wù)于現(xiàn)實需要，只有如此，才能重塑邏輯學(xué)的美好形象，發(fā)揮其工具作用，改變被冷落的困境。
語言表達(dá)思維，邏輯學(xué)中的符號語言表達(dá)式是以語言模式化的思維的表達(dá)形式。但是，現(xiàn)代邏輯的高度抽象化、形式化，往往脫離自然語言、思維實際。我國語言邏輯學(xué)家陳宗明教授曾經(jīng)說現(xiàn)代人的思維是極其精密的，其語言表達(dá)也是豐富多彩的“形式邏輯的軟弱無力是與它不重視自然語言的研究有關(guān)的……，它過度抽象，大大降低了使用價值。類似語言的表里問題，形式邏輯更是缺乏應(yīng)有的關(guān)心。20世紀(jì)70年代，非形式邏輯與批判性思維迅速興起，在國外已成為正式學(xué)科,許多學(xué)校開始了這種學(xué)科教學(xué)。這實際上是對高度形式化的邏輯學(xué)的辯證否定。要適應(yīng)時代的要求、社會的需要，邏輯學(xué)研究及教學(xué)必須與自然語言緊密結(jié)合。讓自然語言為邏輯學(xué)提供現(xiàn)實材料和新鮮課題。要以符號語言為工具，對自然語言內(nèi)在意義、邏輯關(guān)系進行分析，揭舉語言深層邏輯結(jié)構(gòu)，解決自然語言中的邏輯問題。
