畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）任 務(wù) 書設(shè)計（論文）題目： 海蛇波浪能發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計 學生姓名： 學 號： 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 所在學院： 機電工程學院 指導教師：職 稱：發(fā)任務(wù)書日期：年月日 任務(wù)書填寫要求1．畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書由指導教師根據(jù)各課題的具體情況填寫，經(jīng)學生所在專業(yè)的負責人審查、系（院）領(lǐng)導簽字后生效。此任務(wù)書應在畢業(yè)設(shè)計（論文）開始前一周內(nèi)填好并發(fā)給學生。2．任務(wù)書內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫，不得涂改或潦草書寫；或者按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計的電子文檔標準格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁上下載）打印，要求正文小 4 號宋體，1.5 倍行距，禁止打印在其它紙上剪貼。3．任務(wù)書內(nèi)填寫的內(nèi)容，必須和學生畢業(yè)設(shè)計（論文）完成的情況相一致，若有變更，應當經(jīng)過所在專業(yè)及系（院）主管領(lǐng)導審批后方可重新填寫。4．任務(wù)書內(nèi)有關(guān)“學院”、“專業(yè)”等名稱的填寫，應寫中文全稱，不能寫數(shù)字代碼。學生的“學號”要寫全號，不能只寫最后 2 位或 1 位數(shù)字。 5．任務(wù)書內(nèi)“主要參考文獻”的填寫，應按照《金陵科技學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）撰寫規(guī)范》的要求書寫。6．有關(guān)年月日等日期的填寫，應當按照國標 GB/T 7408—94《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯數(shù)字書寫。如“2002 年 4 月 2 日”或“2002-04-02”。畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）任 務(wù) 書1．本畢業(yè)設(shè)計（論文）課題應達到的目的：本課題屬于教師自主命題，來源于工程實踐。目的：1、通過本課題的設(shè)計研究，考察學生四年來在校所學的專業(yè)知識水平及運用專業(yè)知識解決設(shè)計項目的創(chuàng)新能力；2、通過本課題的研究使學生系統(tǒng)的熟悉機械設(shè)計分析及掌握相關(guān)的設(shè)計手法。3、通過本課題使學生熟練掌握制圖方法、規(guī)范設(shè)計圖紙畫法以及提高使用設(shè)計軟件解決應用問題的能力。 2．本畢業(yè)設(shè)計（論文）課題任務(wù)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）：內(nèi)容：本課題為海蛇波浪能發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計，海洋波浪能是一種清潔環(huán)保并且可再生的新型能源。在當今能源短缺的情況下,作為綠色能源的海洋波浪能受到了世界多國的重視，海蛇號是基于波浪能開發(fā)出來的發(fā)電裝置。技術(shù)要求：1、創(chuàng)造性：海洋波浪能是一種清潔環(huán)保并且可再生的新型能源在材料。2、主題性：大部分用的是橡膠，因此它相比于其他的波浪發(fā)電裝置更加輕便，簡單，建造和維修成本更低。3、功能性：“海蛇”波能發(fā)電裝置經(jīng)過試驗獲得每條“海蛇”最多可以產(chǎn)生１ＭＷ的電能，足以滿足數(shù)百個家庭的日常用電需要。4、合理性：海蛇號利用的是再生資源，綠色環(huán)保，材料輕便，非常符合現(xiàn)代化的發(fā)電的要求。5、藝術(shù)性：它在海中隨著波浪起伏飄動，外形神似大水蟒，取名海蛇號。工作要求1 調(diào)查國內(nèi)外有關(guān)于波浪發(fā)電裝置，了解海蛇號的工作原理。 2 要明確的知道波浪能發(fā)電的工作原理，進一步進行內(nèi)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）任 務(wù) 書3．對本畢業(yè)設(shè)計（論文）課題成果的要求〔包括圖表、實物等硬件要求〕： 1、設(shè)計調(diào)研報告：2、設(shè)計圖紙： 3、設(shè)計說明。4、展板：完成畢業(yè)設(shè)計模型實物制作（暫定）與布展工作。5、按畢業(yè)設(shè)計要求完成全套設(shè)計方案及歸檔工作6、完成相關(guān)數(shù)據(jù)刻盤。1 說明書2 圖紙：裝配圖4．主要參考文獻： [1] 岳文艷,張友恒. 波浪能發(fā)電裝置的研究[J]. 甘肅科技縱橫. 2011(04) [2] 張文喜,葉家瑋. 擺式波浪能發(fā)電技術(shù)研究[J]. 廣東造船. 2011(01) [3] 肖惠民,于波,蔡維由. 世界海洋波浪能發(fā)電技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與前景[J]. 水電與新能源. 2011(01) [4] 張振,肖陽,諶瑾. 基于直線電機的波浪能發(fā)電系統(tǒng)綜述[J]. 船電技術(shù). 2010(06) [5] 焦永芳,劉寅立 . 海浪發(fā)電的現(xiàn)狀及前景展望 [J]. 中國高新技術(shù)企業(yè). 2010(12) [6] 劉美琴,鄭源,趙振宙,仲穎. 波浪能利用的發(fā)展與前景[J]. 海洋開發(fā)與管理. 2010(03) [7] 游亞戈. 我國海洋能產(chǎn)業(yè)狀況[J]. 高科技與產(chǎn)業(yè)化. 2008(07)[8] 陳韋,余順年,詹立壘,鐘啟茂. 波浪能發(fā)電技術(shù)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]. 能源與環(huán)境. 2014(03) [9] 劉圣冠,顧煜炯,王兵兵,李佳佳. 自適應潮位變化的岸基式波浪能發(fā)電裝置[J]. 可再生能源. 2014(05) [3] 王世明,張福曦,胡慶松. 基于 FLUENT 的軸流式波浪能發(fā)電裝置葉片角度設(shè)計[J]. 船舶工程. 2011(04) [10] 黃燕,馬哲,史宏達,劉臻. 一種新型振蕩浮子式波浪能發(fā)電裝置的研究構(gòu)想[J]. 中國水運(下半月). 2012(01) [11] 崔琳,張原飛,李卓涵,董潔. 液壓浮子式波浪能發(fā)電平臺的 SCADA 系統(tǒng)設(shè)計研究[J]. 海洋技術(shù)學報. 2014(04) [12] 能源與環(huán)保[J]. 軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品. 2002(05) [13] 崔琳,王海峰,熊焰,郭毅,黃勇,王鑫,楊立. 波浪能發(fā)電系統(tǒng)轉(zhuǎn)換效率實驗室測試技術(shù)研究[J]. 海洋技術(shù). 2009(02) [14] 崔琳,熊焰,王海峰,楊立. 基于現(xiàn)場測試的波浪能發(fā)電系統(tǒng)轉(zhuǎn)換效率分析方法研究[J]. 海洋技術(shù). 2009(03) [15] 張中華,夏增艷,黃勇,郭毅. 離岸擺式波浪能發(fā)電技術(shù)綜述[J]. 太陽能學報. 2012(S1) 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）任 務(wù) 書5．本畢業(yè)設(shè)計（論文）課題工作進度計劃：15.11.20-----15.12.2015.12.20----16.01.1516.01.15----16.03.1816.03.18----16.04.0816.04.08----16.04.3016.05.01----16.05.1016.05.10----16.05.15學生明確選題學生完成開題報告學生完成設(shè)計草圖階段,明確設(shè)計方案學生完善設(shè)計正稿, 撰寫畢業(yè)設(shè)計論文初稿學生畢業(yè)設(shè)計完成階段,提交畢業(yè)論文正稿,完成期中檢查學生提交畢業(yè)設(shè)計論文,布置畢業(yè)設(shè)計展布展、畢業(yè)答辯準備所在專業(yè)審查意見：通過 負責人： 2015 年 12 月 23 日 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告設(shè)計（論文）題目： 海蛇波浪能發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計 學生姓名： 學 號： 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 所在學院： 機電工程學院 指導教師：職 稱：年 月 日 開題報告填寫要求1．開題報告（含“文獻綜述”）作為畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯委員會對學生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報告應在指導教師指導下，由學生在畢業(yè)設(shè)計（論文）工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導教師簽署意見及所在專業(yè)審查后生效；2．開題報告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計的電子文檔標準格式打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應及時交給指導教師簽署意見；3．“文獻綜述”應按論文的框架成文，并直接書寫（或打?。┰诒鹃_題報告第一欄目內(nèi)，學生寫文獻綜述的參考文獻應不少于 15 篇（不包括辭典、手冊）；4．有關(guān)年月日等日期的填寫，應當按照國標 GB/T 7408—94《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯數(shù)字書寫。如“2004年 4 月 26 日”或“2004-04-26”。5、開題報告（文獻綜述）字體請按宋體、小四號書寫，行間距 1.5 倍。畢 業(yè) 設(shè) 計（論文） 開 題 報 告 1．結(jié)合畢業(yè)設(shè)計（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻資料，每人撰寫不少于1000 字左右的文獻綜述： 1.l 課題研究背景在能源危機和環(huán)境問題的雙重壓力下,人類采取了制定《京都議定書》 、 《聯(lián)合國氣候變化框架公約》等一系列措施來節(jié)制由于傳統(tǒng)能源的不合理利用而造成的環(huán)境危害,同時隨著傳統(tǒng)資源的不斷減少,開采難度的不斷增加,開采的費用愈來愈昂貴,各國的政府、科學研究機構(gòu)和學者也開始積極的去尋找清潔可再生能源來改變目前的能源利用結(jié)構(gòu),走可持續(xù)的能源發(fā)展道路。歐盟于 2007 年初提出了可再生能源的發(fā)展目標,到 2020 年可再生能源發(fā)電量需達到一次能源全部發(fā)電量的 30%,可再生能源消費需占到一次能源總消費的 20%。世界其它國家也相繼采取政府補貼電價、稅收優(yōu)惠、強制分配市場配額等手段鼓勵、支持和引導可再生能源的健康發(fā)展 2 我國人均能源擁有量仍處于較低水平,其中煤炭、水力資源約為世界人均擁有量的一半,而天然氣、石油僅約占世界人均資源量的1/153。我國人口眾多,人均能源消費水平低,能源需求增長壓力大,能源供應與經(jīng)濟發(fā)展的矛盾十分突出。環(huán)境污染也是我國一個突出問題,生態(tài)系統(tǒng)脆弱,大量開采和使用化石能源對環(huán)境影響很大,特別是我國能源消費結(jié)構(gòu)中煤炭比例偏高,二氧化碳排放增長較快,對氣候變化影響較大。可再生能源清潔環(huán)保,開發(fā)利用.過程不增加溫室氣體排放。大力開發(fā)利用可再生能源,對于我國優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、保護環(huán)境、減排溫室氣體、應對氣候變化具有十分重要的作用。我國《國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十一個五年規(guī)劃綱要》明確提出:“實行優(yōu)惠的財稅、投資政策和強制性市場份額政策,鼓勵生產(chǎn)與消費可再生能源,提高在一次能源消費中的比重。 ”為了加快可再生能源發(fā)展,促進節(jié)能減排,積極應對氣候變化,更好地滿足經(jīng)濟和社會可持續(xù)發(fā)展的需要,在總結(jié)我國可再生能源資源、技術(shù)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展狀況,借鑒國際可再生能源發(fā)展經(jīng)驗基礎(chǔ)上.1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀波浪發(fā)電是指利用海面波浪的垂直運動、水平運動和海浪中水的壓力變化產(chǎn)生的能量發(fā)電,波浪能通過波浪能發(fā)電裝置首先被轉(zhuǎn)換為往復機械能,然后再通過能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成需要的動力或電能。盡管早在 18 世紀晚期,就已公布利用波浪的能量發(fā)電的相關(guān)專利,但對波浪能發(fā)電的真正重視和研究開始于 19世紀 70 年代的石油危機的出現(xiàn)。隨著波浪能發(fā)電愈來愈被重視,世界各國相繼提出了許多波浪發(fā)電的設(shè)想和技術(shù)方案,至今大約有 340 余種不同的方案,發(fā)明專利超過千項。1910 年,法國的波契克斯一普萊西克,建造了一套氣動式波浪能發(fā)電裝置,供應其住宅 Ikw 的電力。1965 年,日本的益田善雄發(fā)明了導航燈浮標用氣輪機波浪能發(fā)電裝置,獲得推廣,成為首次商品化的波浪能發(fā)電裝置。1978年日本建造了“海明號”波浪發(fā)電船,其額定輸出功率為 1250kw,最大輸出功率為 20O0kW,隨后又對其進行過改造。受 1973 年石油危機的刺激,從 20 世紀 70年代中期起,英國、日本、挪威等波浪能資源豐富的國家,把波浪能發(fā)電的開發(fā)作為應對未來能源危機的重要措施。1979 年國際能源機構(gòu)組織與日本、美國、英國、加拿大等國,進行波浪發(fā)電的聯(lián)合研究。1983 年英國在蘇格蘭的路易斯,進行 400OkW 防波堤式波浪發(fā)電裝置的研究。1995 年 8 月世界上首臺大型商用波浪能發(fā)電機組在英國克萊德河口海灣開始發(fā)電,裝機容量達 ZOOOKW。2000 年月 1 月,世界上第一個波浪發(fā)電廠在蘇格蘭 lslay 島附近建成并開始運行。目前,波浪能發(fā)電作為海上航標燈、觀測浮標及燈塔的電源被廣泛應用。但總體來看,波浪能發(fā)電的實際商用價值還遠遠沒有體現(xiàn)出來,這也說明波浪能發(fā)電的研究前景是無限光明的。波浪能發(fā)電雖然起步早,但進展十分緩慢,其原因大致可以歸結(jié)為技術(shù)的不成熟、海洋環(huán)境的惡劣、缺乏自信心等導致的許多國家在波浪能發(fā)電上投入的資金少。然而,近年來由于能源危機的日益嚴重,各個國家也開始重視可再生能源的開發(fā)利用,特別是在英國、日本和挪威,政府和私有企業(yè)均投入了大量的資金來研究和發(fā)展波浪能發(fā)電裝置,并致力于其商用價值的推廣。目前波浪能發(fā)電技術(shù)種類繁多,按照國際上最新的分類方式,波浪能發(fā)電技術(shù)分為振蕩水柱技術(shù)(Theoseillatingwatereolumn(OWC))、越浪技術(shù)(Overtoppingeonverters)和振蕩浮子技術(shù)(oseillatingbodysystems)三種。1.2.1 振蕩水柱式波浪能發(fā)電技術(shù)發(fā)展及研究現(xiàn)狀振蕩水柱技術(shù)利用一個水下開口的氣室吸收波浪能。波浪驅(qū)動氣室內(nèi)的水柱往復運動,再通過水柱驅(qū)動氣室內(nèi)的空氣,進而由空氣驅(qū)動葉輪,得到旋轉(zhuǎn)機械能,或進一步驅(qū)動發(fā)電裝置,得到電能。其優(yōu)點是轉(zhuǎn)換裝置不與海水接觸,可靠性較高;工作于水面,便于研究,容易實施;缺點是效率低。(一)固定式振蕩水柱裝置(Fixed 一 struetureOwC)至今,基于各種原理的波浪能發(fā)電裝置方案被廣泛提出,但真正被制造并部署于海域的裝置卻很少,而部署于海岸的又大部分是被放置于近海岸的試驗樣機。通常,這些裝備被安裝于海底或巖石基上,近岸式裝備的優(yōu)點是易于安裝和維護。振蕩水柱裝置就是典型的第一代樣機。如圖 1.1 所示的固定式振蕩水柱裝置由一個部分淹沒于海底的混凝土或鋼結(jié)構(gòu)與自由水平面共同構(gòu)成一個氣室。波浪造成自由水平面的波動,從而使氣室內(nèi)的空氣波動,空氣流過渦輪機驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電。1999 年,英國(LIMPET 波浪能發(fā)電裝置在蘇格蘭,2000 年'“)等地成功建造。所有這些裝置,均被固定在海底,且其主體結(jié)構(gòu)是通過空氣渦輪機驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電。(二)漂浮式振蕩水柱裝置(Floating 一 struetureOWC)相較于固定式振蕩水柱裝置來說,漂浮式振蕩水柱裝置的氣室是一個浮動的,該裝置通過鎖鏈鉸接于海底,1940 年,振蕩水柱裝置創(chuàng)始人 YoshioMasuda 設(shè)計的世界上首臺漂浮式振蕩水柱裝置 Kaimei 在日本海域進行實驗。隨后,YoshioMasuda 發(fā)現(xiàn) Kalmei 的能量轉(zhuǎn)換效率較低,對其進行了改造。1987 年,另一個漂浮式振蕩水柱裝置 MightyWhale(如圖 1.3)開始研發(fā),于 1998 年由石力 1島播磨重工業(yè)公司完成制造,投放于三重縣外海,安裝了 1 臺 10KW、2 臺 soKw和 2 臺 3oKw 的發(fā)電機組。裝置寬 30m,長 SOm,,其形似巨鯨。裝置的氣室設(shè)計在裝置的前部,不同于大多數(shù)波浪能發(fā)電裝置的單一發(fā)電功能,該裝置是一個包括波浪發(fā)電、海上養(yǎng)殖和旅游的綜合系統(tǒng)'日。除此之外,英國布里斯維爾大學研制漂浮式振蕩水柱裝置 Sperboy 如圖 1.4 所示。該裝置放置于距岸 13~20knl 的地方,波浪情況很好。研究人員在延長裝置壽命、裝置抗浪能力、降低傳輸成本等方面將進行深入研究,以期降低發(fā)電成本。中國的波浪能研究開始于 1980。到 2001 年,開發(fā)了一系列振蕩水柱(OWC)波能裝置,裝機容量分別為 10w、6OW、100w?，F(xiàn)在,大約 700 臺 10w 振蕩水柱裝置用于為導航浮標供電,其它振蕩水柱裝置均處于實驗階段劊。由于我國的波浪能流小,導致振蕩水柱裝置全年運行時間較短,效率偏低。而在歐洲波浪能流很大,波浪周期在 105 左右,波高 3~sm,振蕩水柱式波浪能發(fā)電裝置承受的波浪力大,全年運行的時間長,所以,其總體發(fā)電效率高。1.2.2 越浪式波浪能發(fā)電技術(shù)發(fā)展及研究現(xiàn)狀越浪技術(shù)是利用水道將波浪升至高水位水庫形成水位差,利用水位差產(chǎn)生的勢能直接驅(qū)動水輪發(fā)電機發(fā)電。其優(yōu)點是具有較高的可靠性、穩(wěn)定的輸出以及較高的效率;缺點是尺寸大,建造困難。收縮波道式波浪能發(fā)電裝置屬于越浪技術(shù)的應用之一,它是基于波聚理論的一種波能發(fā)電裝置,波聚理論最早由挪威特隆姆大學的 Falnes 和 Budal 提出。收縮波道式波浪能發(fā)電裝置具有一個比海平面高的高位水庫和一個漸收的波道。收縮波道其買就是兩道鋼筋混凝土做成的對數(shù)螺旋正交曲面,從海里一直延伸到高位水庫里,兩道墻在高位水庫內(nèi)相接。當海浪進入收縮波道時,由于收縮波道的波聚作用,使波浪的波高增大,從而使水越過鋼筋混凝土墻進入高位水庫,然后水庫里的水通過一個低水頭的水輪發(fā)電機組用來發(fā)電。挪威波能公司(NorwaveA.S)于 1986 年建造了一座裝機容量為 35OKW 的收縮波道式波浪能電站幾 pChan(如圖 1.5 所示)。電站的技術(shù)關(guān)鍵是它的開口約 60m 的喇叭形聚波器和長約 3Om 的逐漸變窄的楔形導槽。當波浪進入導槽寬闊的一端向里傳播時,波高不斷地放大,直至波峰溢過邊墻,將波浪能轉(zhuǎn)換成勢能。楔形槽具有聚波器和轉(zhuǎn)換器的作用。與導槽相通的是面積約 8500mZ,與海平面落差約 3 一 sm 的水庫。發(fā)電采用的是常規(guī)水輪機組。這種轉(zhuǎn)換方法的優(yōu)點在于波浪能的轉(zhuǎn)換沒有活動部件,可靠性好,維護費用低且輸出穩(wěn)定。建造者稱其轉(zhuǎn)換效率在 65%一 75%之間,幾乎不受波高和周期的影響。電站自建成以來一直工作正常。不足之處是,建造這種電站對地形要求嚴格,不易推采用越浪技術(shù)的波浪能發(fā)電裝置還有丹麥的 M 值VeDragon(見圖 1.6)州、挪威的 SSG 槽式裝置,均處于示范或試驗階段。1.2.3 振蕩浮子式波浪能發(fā)電技術(shù)發(fā)展及研究現(xiàn)狀振蕩浮子技術(shù)包括了筏式、符子式、鴨式、 、蛙式等諸多形式。振蕩浮子技術(shù)是利用波浪的運動推動波浪能發(fā)電裝置的活動部分(筏體、浮子、鴨體、擺等)產(chǎn)生往復運動,驅(qū)動機械系統(tǒng)或液壓系統(tǒng),最后驅(qū)動發(fā)電裝置發(fā)電。(一)筏式波浪能發(fā)電裝置筏式波浪能技術(shù)通過漂浮在水面的、端部鉸接的若干筏浮體俘獲波浪能,再通過液壓系統(tǒng)驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電。這些筏浮體通過鉸鏈相互鉸接在一起,能量轉(zhuǎn)換裝置置于每一鉸鏈處,波浪的運動引起波面筏浮體產(chǎn)生沿鉸接的彎曲,從而反復壓縮液壓活塞并輸出機械能。研究人員對該類裝置作了較廣泛的理論和試驗研究,研究表明當系統(tǒng)固有頻率與波頻相一致時,其輸出效率最高。英國oPD(OeeanpowerDelive 巧)公司設(shè)計的 750kw 的海蛇號(pelamis),是筏式波浪能發(fā)電裝置的改良形式,它漂浮在海上呈蛇形,酷似一條海蛇,是世界上第一臺商業(yè)規(guī)模的近海波浪能源示范項目。其工作原理是將金屬海蛇的嘴垂直于海浪方向,其關(guān)節(jié)依靠海浪推動相互鉸接的金屬圓筒,像海蛇一樣隨著海浪上下起伏;接處的上下運動與側(cè)向運動的勢能將推動金屬圓筒內(nèi)的液壓活塞。 “海蛇號”于2004 年 8 月進行海試實驗,在 1000 多個小時的運行中沒有出現(xiàn)重大技術(shù)問題,運行狀況良好。最近,OPD 公司和英國政府準備建立一個可以提供 20000 個家庭用電、由 40 套“海蛇號發(fā)電裝置組成的 30Mw 波浪能發(fā)電。(二)海蛇式式波浪能發(fā)電裝置海蛇式式裝置是一種經(jīng)過填密推理設(shè)計出來的、具有特殊外形的波浪能發(fā)電裝置。該裝置具有一個垂直于來波方向安裝的轉(zhuǎn)動軸。裝置的橫截面輪廓呈鴨蛋形,其前端(迎浪面)較小,形狀可根據(jù)需要隨意設(shè)計;其后部(背浪面)較大,水下部分為圓弧形,圓心在轉(zhuǎn)動軸心處 28。裝置在波浪作用下繞轉(zhuǎn)動軸往復轉(zhuǎn)動時,裝置的后部因為圓弧形,不造出向后行進的波;又由于海蛇式式裝置吃水較深,海水中靠近表面的波浪難以從裝置下方越過,跑到裝置的后面,故海蛇式式裝置的背后往往為無浪區(qū)一一這使得鴨式裝置可以將所有的短波攔截下來,所以它具有較高的一次能量捕獲效(三)波浪能發(fā)電裝置波浪能發(fā)電裝置是如今三大商業(yè)應用波浪能發(fā)電裝置之一,其發(fā)電原理為利用擺在波浪力的作用下作往復擺動從而捕獲波浪能量,通過與擺相連的機械結(jié)構(gòu)或液壓系統(tǒng)轉(zhuǎn)換將擺的動能和勢能轉(zhuǎn)換為機械能或液壓能,進而轉(zhuǎn)換為電能 32,33。波浪能發(fā)電裝置的優(yōu)點在于,擺的運動可以很好的適應波浪大推力和低頻的特性,因此,波浪能發(fā)電裝置的轉(zhuǎn)換效率較高。它的另一優(yōu)點是可以與相位控制技術(shù)很好的結(jié)合。利用相位控制技術(shù)可以使波浪能發(fā)電裝置吸收在迎波面寬度以外的波浪能量,從而大大提高裝置的效率波能裝置也可分為浮力和懸掛兩種。日本的度部富治教授最早提出了波浪能發(fā)電技術(shù)的概念。日本室蘭工業(yè)大學于 1983 年建造了世界上首臺懸掛波浪能發(fā)電裝置,其裝機容量為SKW。該波浪能發(fā)電裝置的擺寬為 Zm,擺角范圍為一 30-+30。,如圖 1.12 所示。在波高 1.5m,周期 4s 的波況下,裝置的正常輸出功率約為 5KW,總效率約為 40%,屬日本電站中效率較高水平:46。隨后,日本室蘭工業(yè)大學在燒屁島的西浦港建造了一座同樣的裝置,用來向島上漁民的公寓供電。另一座由三個水槽組成的裝機容量為 80KW 電站也已完成設(shè)計?，F(xiàn)在日本室蘭工業(yè)大學又在研究 300 一600kw 波浪能發(fā)電裝置,建于 50m 長的防波堤上,它包括 4 塊 sm 寬的擺板。同時,日本打算與斯里蘭卡合作,在斯里蘭卡海岸建一座 150 一 250kw 電站芬蘭AW~Energy 公司研制的波浪能發(fā)電裝置—認伯 veRoller:j7:在波浪的推動下,浮力擺來回擺動產(chǎn)生動能,經(jīng)液壓缸加以收集后,再由設(shè)置在岸上的發(fā)電機轉(zhuǎn)換為電力。浮力波浪能發(fā)電裝置環(huán)厄 veRoller 設(shè)置于海底,不僅無礙景觀、無噪音污染,而且比較不受暴風雨的影響。AW.Energy 公司也聲稱,用于制造海浪發(fā)電機的零件與材料皆不會對環(huán)境構(gòu)成危害,例如,這項創(chuàng)新的潮汐能發(fā)電系統(tǒng),其液壓零件所使用的油,是由植物煉制的。另一項優(yōu)點則是,發(fā)電機組的葉片可以輕易增加,安裝成本也相對較為低廉。WaveRoller 的第一臺樣機 2007 年在葡萄牙裝機。參考文獻：[l] jBP 公司,《BP 世界能源統(tǒng)計年鑒 2011))〔M〕.北京:中國統(tǒng)計出版社,20H[2] 中華人民共和國國家發(fā)展和改革委員會,《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》白皮書[M」.北京:人民出版社,2007.[3] 中華人民共和國國務(wù)院新聞辦公室,《中國的能源狀況與政策》白皮書[M」.北京:人民出版社,2007.[4] 陳國新.海洋開發(fā)的今天和明天「M].上海:復旦大學出版社,1990.[5] 孫湘平,姚靜嫻.中國沿岸海洋水文氣象概況「M〕.北京:科學出版社,1981.[6] 王慶一中國 21 世紀能源展望「J」.山西能源與節(jié)能,2000,16(l):76 一 79[7] A.Brito 一 MetoandG.Bhuyan.IEA 一 OESAnnualReport2009.theExeeutiveColnlnitteeoftheIEA 一 OES 仁 C〕.2009.[8] 張煥芬.海洋能一一未來的能源:中國能源情報網(wǎng)第四次全網(wǎng)大會,北京,1957「C〕.[9] 中國經(jīng)濟信息.2009 中國行業(yè)年度報告系列之可再生能源發(fā)電〔M〕.北京:中國統(tǒng)計出版社,2009:115 一 116.[10] 川肖惠民,于波,蔡維由.世界海洋波浪能發(fā)電技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與前景[J〕.水電與新能源,2011(1):67 一 69.[11] 新能源發(fā)電設(shè)備專委會.國內(nèi)外海洋能技術(shù)的發(fā)展與展望[J〕.電氣技術(shù),2005(7):1 一 5.[12」聞邦椿,李以農(nóng),何京力.波及波能利用技術(shù)的最新發(fā)展[J〕.振動工程學報,2000(1):101 一 111.[13] 楊瀟坤,楊陽,呂容君.海底固定式波浪發(fā)電研究報告「Jj.科技風,2011(7):69.[14] BonkeK,AmbliN.PrototypewavepowerStationSinNorway.ProeeedingS。fInternationalSymPosiumonUtilizationofOeeanWaves 一WavetoEnergyConversion[C〕.1996.畢 業(yè) 設(shè) 計（論文） 開 題 報 告 2．本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）： 本課題要研究或解決的問題:波浪能具有非常好的開發(fā)意義和開發(fā)前景,如果開發(fā)得當,將成為一種可以提供人類生活生產(chǎn)需要的綠色能源。從數(shù)據(jù)上可知,我國的波浪能資源非常豐富,這樣得天獨厚的天然條件,使我國研究波浪能發(fā)電技術(shù)具有重要的意義,既可以緩解能源危機的壓力,同時也具有現(xiàn)實的經(jīng)濟效益和長遠的戰(zhàn)略意義。波浪能發(fā)電裝置的基礎(chǔ)研究是一個多學科交叉的前沿領(lǐng)域,是機械、電氣和流體力學等多個學科的綜合應用。在波浪能發(fā)電裝置的設(shè)計過程中,由于海洋環(huán)境的復雜性,對于波浪力的模擬和波浪對于波浪能發(fā)電裝置的一次能量捕獲機構(gòu)的作用是一個研究難點。現(xiàn)有的波浪理論多研究波浪力對建筑物的破壞作用,鮮有從能量利用的角度去研究波浪力對捕能裝置(如擺、浮子等)的作用。因此,本課題在現(xiàn)有波浪理論的基礎(chǔ)上,對浮力擺的水動力學性能進行解析研究,并以此波浪力作為波浪能發(fā)電裝置的輸入進行仿真研究,分析系統(tǒng)的發(fā)電效率和功率頻率穩(wěn)定性。同時,進行場地實驗,以驗證仿真結(jié)果。第一章簡述了海洋能資源背景和國內(nèi)外海洋波浪能發(fā)電技術(shù)的研究現(xiàn)狀，介紹了幾種典型的波浪能發(fā)電裝置的技術(shù)原理。并對與本文提及的波浪能發(fā)電裝置進行了調(diào)查和分析。 第二章介紹了海蛇式式波能發(fā)電裝置發(fā)電裝置的機械結(jié)構(gòu)和原理。 第三章針對海蛇式式波能發(fā)電裝置發(fā)電裝置進行機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計進行詳細的設(shè)計計算過程，書寫說明書。擬采用的研究手段（途徑）：本課題的研究需要查閱大量的資料，我要先到學校圖書館查閱與本課題有關(guān)的書籍和資料本，同時上網(wǎng)瀏覽最新的有關(guān)課題的文獻資料在本次設(shè)計中，我們不僅僅能提高專業(yè)知識，還提高了查閱專業(yè)設(shè)計手冊、圖冊的能力，并熟悉相關(guān)的國家標準，鍛煉獨立解決實際問題的能力，提高操作繪圖軟件繪制工程圖的熟練度等。重要的是能讓我們將理論知識運用到實踐中去，提高實踐能力。 提出了一種新型海蛇式式波能發(fā)電裝置發(fā)電裝置，裝置機箱部分通過支柱支撐位于海以上，提高裝置的抗腐蝕性，采用海蛇式式波能發(fā)電裝置能量和配套的液壓系統(tǒng)提高的裝置整體的波浪能轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性。 畢 業(yè) 設(shè) 計（論文） 開 題 報 告 指導教師意見：1．對“文獻綜述”的評語：該 生 通過 大 量搜 集 和查 閱 文獻 資 料 ，對 與板 坯 結(jié)晶 器 內(nèi)鋼 液 流場/連 鑄 中間包控流裝置相關(guān)的國內(nèi)外前人工作較好地進行了綜合分析和歸納整理，并針對某一學者具體的研究工作進行了比較專門的、全面的、深入的和系統(tǒng)的描述與評價，語言簡潔，層次清楚。達到了學?！拔墨I綜述要求”。該 生 通過 大 量搜 集 和查 閱 文獻 資 料 ，對 與板 坯 結(jié)晶 器 內(nèi)鋼 液 流場/連 鑄 中間包控流畢業(yè)設(shè)計（論文）英文資料翻譯Mechanical Design Theory學 院專 業(yè)班 級姓 名學 號指導老師年 4 月1Machine design theory The machine design is through designs the new product or improves the old product to meet the human need the application technical science. It involves the project technology each domain, mainly studies the product the size, the shape and the detailed structure basic idea, but also must study the product the personnel which in aspect the and so on manufacture, sale and use question.Carries on each kind of machine design work to be usually called designs the personnel or machine design engineer. The machine design is a creative work. Project engineer not only must have the creativity in the work, but also must in aspect and so on mechanical drawing, kinematics, engineering material, materials mechanics and machine manufacture technology has the deep elementary knowledge. If front sues, the machine design goal is the production can meet the human need the product. The invention, the discovery and technical knowledge itself certainly not necessarily can bring the advantage to the humanity, only has when they are applied can produce on the product the benefit. Thus, should realize to carries on before the design in a specific product, must first determine whether the people do need this kind of productMust regard as the machine design is the machine design personnel carries on using creative ability the product design, the system analysis and a formulation product manufacture technology good opportunity. Grasps the project elementary knowledge to have to memorize some data and the formula is more important than. The merely service data and the formula is insufficient to the completely decision which makes in a good design needs. On the other hand, should be earnest precisely carries on all operations. For example, even if places wrong a decimal point position, also can cause the correct design to turn wrongly.A good design personnel should dare to propose the new idea, moreover is willing to undertake the certain risk, when the new method is not suitable, use original method. Therefore, designs the personnel to have to have to have the patience, because spends the time and the endeavor certainly cannot guarantee brings 2successfully. A brand-new design, the request screen abandons obsoletely many, knows very well the method for the people. Because many person of conservativeness, does this certainly is not an easy matter. A mechanical designer should unceasingly explore the improvement existing product the method, should earnestly choose originally, the process confirmation principle of design in this process, with has not unified it after the confirmation new idea. Newly designs itself can have the question occurrence which many flaws and has not been able to expect, only has after these flaws and the question are solved, can manifest new goods come into the market the product superiority. Therefore, a performance superior product is born at the same time, also is following a higher risk. Should emphasize, if designs itself does not request to use the brand-new method, is not unnecessary merely for the goal which transform to use the new method. In the design preliminary stage, should allow to design the personnel fully to display the creativity, not each kind of restraint. Even if has had many impractical ideas, also can in the design early time, namely in front of the plan blueprint is corrected. Only then, only then does not send to stops up the innovation the mentality. Usually, must propose several sets of design proposals, then perform the comparison. Has the possibility very much in the plan which finally designated, has used certain not in plan some ideas which accepts. How does the psychologist frequently discuss causes the machine which the people adapts them to operate. Designs personnel''s basic responsibility is diligently causes the machine to adapt the people. This certainly is not an easy work, because certainly does not have to all people to say in fact all is the most superior operating area and the operating process. Another important question, project engineer must be able to carry on the exchange and the consultation with other concerned personnel. In the initial stage, designs the personnel to have to carry on the exchange and the consultation on the preliminary design with the administrative personnel, and is approved. This generally is through the oral discussion, the schematic diagram and the writing material carries on. In order to carry on the effective exchange, needs to solve the following problem: 3(1) designs whether this product truly does need for the people? Whether there is competitive ability (2) does this product compare with other companies'' existing similar products? (3) produces this kind of product is whether economical? (4) product service is whether convenient? (5) product whether there is sale? Whether may gain?Only has the time to be able to produce the correct answer to above question. But, the product design, the manufacture and the sale only can in carry on to the above question preliminary affirmation answer foundation in. Project engineer also should through the detail drawing and the assembly drawing, carries on the consultation together with the branch of manufacture to the finally design proposal.Usually, can have some problem in the manufacture process. Possibly can request to some components size or the common difference makes some changes, causes the components the production to change easily. But, in the project change must have to pass through designs the personnel to authorize, guaranteed cannot damage the product the function. Sometimes, when in front of product assembly or in the packing foreign shipment experiment only then discovers in the design some kind of flaw. These instances exactly showed the design is a dynamic process. Always has a better method to complete the design work, designs the personnel to be supposed unceasingly diligently, seeks these better method. Recent year, the engineering material choice already appeared importantly. In addition, the choice process should be to the material continuously the unceasing again appraisal process. The new material unceasingly appears, but some original materials can obtain the quantity possibly can reduce. The environmental pollution, material recycling aspect and so on use, worker''s health and security frequently can attach the new limiting condition to the choice of material. In order to reduce the weight or saves the energy, possibly can request the use different material. Comes from domestic and international competition, to product service maintenance convenience request enhancement and customer''s aspect the and so on feedback pressure, can urge the people to carry on to the material reappraises. Because the material does not select when created the product responsibility lawsuit, has already 4had the profound influence. In addition, the material and between the material processing interdependence is already known by the people clearly. Therefore, in order to can and guarantees the quality in the reasonable cost under the premise to obtain satisfaction the result, project engineer makes engineers all to have earnestly carefully to choose, the determination and the use material. Makes any product the first step of work all is designs. Designs usually may divide into several explicit stages: (a) preliminary design; (b) functional design; (c) production design. In the preliminary design stage, the designer emphatically considered the product should have function. Usually must conceive and consider several plans, then decided this kind of thought is whether feasible; If is feasible, then should makes the further improvement to or several plans. In this stage, the question which only must consider about the choice of material is: Whether has the performance to conform to the request material to be possible to supply the choice; If no, whether has a bigger assurance all permits in the cost and the time in the limit develops one kind of new material.In the functional design and the engineering design stage, needs to make a practical feasible design. Must draw up the quite complete blueprint in this stage, chooses and determines each kind of components the material. Usually must make the prototype or the working model, and carries on the experiment to it, the appraisal product function, the reliability, the outward appearance and the service maintenance and so on. Although this kind of experiment possibly can indicate, enters in the product to the production base in front of, should replace certain materials, but, absolutely cannot this point take not earnestly chooses the material the excuse. Should unify the product the function, earnestly carefully considers the product the outward appearance, the cost and the reliability. Has the achievement very much the company when manufacture all prototypes, selects the material should the material which uses with its production in be same, and uses the similar manufacture technology as far as possible. Like this has the advantage very much to the company. The function complete prototype if cannot act according to the anticipated sales volume economically to make, or is prototypical and the official production installment has in the quality and the reliable aspect is very greatly different, then this kind of prototype 5does not have the great value. Project engineer is best can completely complete the material in this stage the analysis, the choice and the determination work, but is not remains it to the production design stage does. Because, is carries on in the production design stage material replacement by other people, these people are inferior to project engineer to the product all functions understanding.In the production design stage, is should completely determine with the material related main question the material, causes them to adapt with the existing equipment, can use the existing equipment economically to carry on the processing, moreover the material quantity can quite be easy to guarantee the supply. In the manufacture process, inevitably can appear to uses the material to make some changes the situation. The experience indicated that, may use certain cheap materials to take the substitute. However, in the majority situation, in will carry on the production later to change the material to have in to start before the production to change the price which the material will spend to have to be higher than. Completes the choice of material work in the design stage, may avoid the most such situations. Started after the production manufacture to appear has been possible to supply the use the new material is replaces the material the most common reason. Certainly, these new materials possibly reduce the cost, the improvement product performance. But, must carry on the earnest appraisal to the new material, guarantees its all performance all to answer the purpose. Must remember that, the new material performance and the reliable very few pictures materials on hand such understood for the people. The majority of products expiration and the product accident caused by negligence case is because in selects the new material to take in front of substitution material, not truly understood their long-term operational performance causes. The product responsibility lawsuit forces designs the personnel and the company when the choice material, uses the best procedure. In the material process, five most common questions are: (a) did not understand or cannot use about the material application aspect most newly the best information paper; (b) has not been able to foresee and to consider the dusk year possible reasonable use (for example to have the possibility, designs the personnel also to be supposed further to forecast and the consideration because product application method not when creates consequence. 6ecent years many products responsibilities lawsuit case, because wrongly uses the plaintiff which the product receives the injury to accuse produces the factory, and wins the decision); (c) uses the material data not entire perhaps some data are indefinite, works as its long-term performance data is the like this time in particular; (d) the quality control method is not suitable and not after the confirmation; (e) the personnel which completely is not competent for the post by some chooses the material. Through to the above five questions analysis, may obtain these questions is does not have the sufficient reason existence the conclusion. May for avoid these questions to these questions research analyses the appearance indicating the direction. Although uses the best choice of material method not to be able to avoid having the product responsibility lawsuit, designs the personnel and the industry carries on the choice of material according to the suitable procedure, may greatly reduce the lawsuit the quantity. May see from the above discussion, the choice material people should to the material nature, the characteristic and the processing method have comprehensive and the basic understanding.7機械設(shè)計理論機械設(shè)計是一門通過設(shè)計新產(chǎn)品或者改進老產(chǎn)品來滿足人類需求的應用技術(shù)科學。它涉及工程技術(shù)的各個領(lǐng)域，主要研究產(chǎn)品的尺寸、形狀和詳細結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)思，還要研究產(chǎn)品在制造、銷售和使用等方面的問題。進行各種機械設(shè)計工作的人員通常被稱為設(shè)計人員或者機械設(shè)計工程師。機械設(shè)計是一項創(chuàng)造性的工作。設(shè)計工程師不僅在工作上要有創(chuàng)造性，還必須在機械制圖、運動學、工程材料、材料力學和機械制造工藝學等方面具有深厚的基礎(chǔ)知識。 如前所訴，機械設(shè)計的目的是生產(chǎn)能夠滿足人類需求的產(chǎn)品。發(fā)明、發(fā)現(xiàn)和科技知識本身并不一定能給人類帶來好處，只有當它們被應用在產(chǎn)品上才能產(chǎn)生效益。因而，應該認識到在一個特定的產(chǎn)品進行設(shè)計之前，必須先確定人們是否需要這種產(chǎn)品。應當把機械設(shè)計看成是機械設(shè)計人員運用創(chuàng)造性的才能進行產(chǎn)品設(shè)計、系統(tǒng)分析和制定產(chǎn)品的制造工藝學的一個良機。掌握工程基礎(chǔ)知識要比熟記一些數(shù)據(jù)和公式更為重要。僅僅使用數(shù)據(jù)和公式是不足以在一個好的設(shè)計中做出所需的全部決定的。另一方面，應該認真精確的進行所有運算。例如，即使將一個小數(shù)點的位置放錯，也會使正確的設(shè)計變成錯誤的。一個好的設(shè)計人員應該勇于提出新的想法，而且愿意承擔一定的風險，當新的方法不適用時，就使用原來的方法。因此，設(shè)計人員必須要有耐心，因為 所花費的時間和努力并不能保證帶來成功。一個全新的設(shè)計，要求屏棄許多陳舊的，為人們所熟知的方法。由于許多人墨守成規(guī)，這樣做并不是一件容易的事。一位機械設(shè)計師應該不斷地探索改進現(xiàn)有的產(chǎn)品的方法，在此過程中應該認真選擇原有的、經(jīng)過驗證的設(shè)計原理，將其與未經(jīng)過驗證的新觀念結(jié)合起來。新設(shè)計本身會有許多缺陷和未能預料的問題發(fā)生，只有當這些缺陷和問題被解決之后，才能體現(xiàn)出新產(chǎn)品的優(yōu)越性。因此，一個性能優(yōu)越的產(chǎn)品誕生的同時，也伴隨著較高的風險。應該強調(diào)的是，如果設(shè)計本身不要求采用全新的方法，就沒有必要僅僅為了變革的目的而采用新方法。在設(shè)計的初始階段，應該允許設(shè)計人員充分發(fā)揮創(chuàng)造性，不受各種約束。即使產(chǎn)生了許多不切實際的想法，也會在設(shè)計的早期，即繪制圖紙之前被改正掉。8只有這樣，才不致于堵塞創(chuàng)新的思路。通常，要提出幾套設(shè)計方案，然后加以比較。很有可能在最后選定的方案中，采用了某些未被接受的方案中的一些想法。 心理學家經(jīng)常談?wù)撊绾问谷藗冞m應他們所操作的機器。設(shè)計人員的基本職責是努力使機器來適應人們。這并不是一項容易的工作，因為實際上并不存在著一個對所有人來說都是最優(yōu)的操作范圍和操作過程。另一個重要問題，設(shè)計工程師必須能夠同其他有關(guān)人員進行交流和磋商。在開始階段，設(shè)計人員必須就初步設(shè)計同管理人員進行交流和磋商，并得到批準。這一般是通過口頭討論，草圖和文字材料進行的。為了進行有效的交流 ，需要解決下列問題：（1） 所設(shè)計的這個產(chǎn)品是否真正為人們所需要？（2） 此產(chǎn)品與其他公司的現(xiàn)有同類產(chǎn)品相比有無競爭能力？（3） 生產(chǎn)這種產(chǎn)品是否經(jīng)濟？（4） 產(chǎn)品的維修是否方便？（5） 產(chǎn)品有無銷路？是否可以盈利？ 只有時間能對上述問題給出正確答案。但是， 產(chǎn)品的設(shè)計、制造和銷售只能在對上述問題的初步肯定答案的基礎(chǔ)上進行。設(shè)計工程師還應該通過零件圖和裝配圖，與制造部門一起對最終設(shè)計方案進行磋商。通常 ，在制造過程中會出現(xiàn)某個問題?？赡軙髮δ硞€零件尺寸或公差作一些更改，使零件的生產(chǎn)變得容易。但是，工程上的更改必須要經(jīng)過設(shè)計人員批準，以保證不會損傷產(chǎn)品的功能。有時，在產(chǎn)品的裝配時或者裝箱外運前的試驗中才發(fā)現(xiàn)設(shè)計中的某種缺陷。這些事例恰好說明了設(shè)計是一個動態(tài)過程?？偸谴嬖谥玫姆椒▉硗瓿稍O(shè)計工作，設(shè)計人員應該不斷努力，尋找這些更好的方法。近些年來，工程材料的選擇已經(jīng)顯得重要。此外，選擇過程應該是一個對材料的連續(xù)不斷的重新評價過程。新材料不斷出現(xiàn)，而一些原有的材料的能夠獲得的數(shù)量可能會減少。環(huán)境污染、材料的回收利用、工人的健康及安全等方面經(jīng)常會對材料選擇附加新的限制條件。為了減輕重量或者節(jié)約能源，可能會要求使用不同的材料。來自國內(nèi)和國際競爭、對產(chǎn)品維修保養(yǎng)方便性要求的提高和顧客的反饋等方面的壓力，都會促使人們對材料進行重新評價。由于材料選用不當造成的產(chǎn)品責任訴訟，已經(jīng)產(chǎn)生了深刻的影響。此外，材料與材料加工之9間的相互依賴關(guān)系已經(jīng)被人們認識得更清楚。因此，為了能在合理的成本和確保質(zhì)量的前提下獲得滿意的結(jié)果，設(shè)計工程師的制造工程師都必須認真仔細地選擇、確定和使用材料。制造任何產(chǎn)品的第一步工作都是設(shè)計。設(shè)計通?？梢苑譃閹讉€明確的階段：（a）初步設(shè)計；（ b）功能設(shè)計；（ c）生產(chǎn)設(shè)計。在初步設(shè)計階段，設(shè)計者著重考慮產(chǎn)品應該具有的功能。通常要設(shè)想和考慮幾個方案，然后決定這種思想是否可行；如果可行，則應該對其中一個或幾個方案作進一步的改進。在此階段，關(guān)于材料選擇唯一要考慮的問題是：是否有性能符合要求的材料可供選擇；如果沒有的話，是否有較大的把握在成本和時間都允許的限度內(nèi)研制出一種新材料。在功能設(shè)計和工程設(shè)計階段，要做出一個切實可行的設(shè)計。在這個階段要繪制出相當完整的圖紙，選擇并確定各種零件的材料。通常要制造出樣機或者實物模型，并對其進行試驗，評價產(chǎn)品的功能、可靠性、外觀和維修保養(yǎng)性等。雖然這種試驗可能會表明，在產(chǎn)品進入到生產(chǎn)階段之前，應該更換某些材料，但是，絕對不能將這一點作為不認真選擇材料的借口。應該結(jié)合產(chǎn)品的功能，認真仔細地考慮產(chǎn)品的外觀、成本和可靠性。一個很有成就的公司在制造所有的樣機時，所選用的材料應該和其生產(chǎn)中使用的材料相同，并盡可能使用同樣的制造技術(shù)。這樣對公司是很有好處的。功能完備的樣機如果不能根據(jù)預期的銷售量經(jīng)濟地制造出來，或者是樣機與正式生產(chǎn)的裝置在質(zhì)量和可靠性方面有很大不同，則這種樣機就沒有多大的價值。設(shè)計工程師最好能在這一階段完全完成材料的分析、選擇和確定工作，而不是將其留到生產(chǎn)設(shè)計階段去做。因為，在生產(chǎn)設(shè)計階段材料的更換是由其他人進行的，這些人對產(chǎn)品的所有功能的了解不如設(shè)計工程師。 在生產(chǎn)設(shè)計階段中，與材料有關(guān)的主要問題是應該把材料完全確定下來，使它們與現(xiàn)有的設(shè)備相適應，能夠利用現(xiàn)有設(shè)備經(jīng)濟地進行加工，而且材料的數(shù)量能夠比較容易保證供應。在制造過程中，不可避免地會出現(xiàn)對使用中的材料做一些更改的情況。經(jīng)驗表明，可采用某些便宜材料作為替代品。然而，在大多數(shù)情況下，在進行生產(chǎn)以后改換材料要比在開始生產(chǎn)前改換材料所花費的代價要高。在設(shè)計階段做好材料選擇工作，可以避免多數(shù)這樣的情況。在生產(chǎn)制造開始后出現(xiàn)了可供使用的新材料是更換材料的最常見的原因。當然，這些新材料可能降低成本、改進產(chǎn)10品的性能。但是，必須對新材料進行認真的評價，以確保其所有性能都滿足要求。應當記住，新材料的性能和可靠性很少像現(xiàn)有材料那樣為人們所了解。大部分的產(chǎn)品失效和產(chǎn)品責任事故案件是由于在選用新材料作為替代材料之前，沒有真正了解它們的長期使用性能而引起的。產(chǎn)品的責任訴訟迫使設(shè)計人員和公司在選擇材料時，采用最好的程序。在材料過程中，五個最常見的問題為：（a）不了解或者不會使用關(guān)于材料應用方面的最新最好的信息資料；(b)未能預見和考慮擦黑年品可能的合理用途（如有可能，設(shè)計人員還應進一步預測和考慮由于產(chǎn)品使用方法不當造成的后果。在近年來的許多產(chǎn)品責任訴訟案件中，由于錯誤地使用產(chǎn)品而受到傷害的原告控告生產(chǎn)廠家，并且贏得判決）；(c)所使用的材料的數(shù)據(jù)不全或是有些數(shù)據(jù)不確定，尤其是當其長期性能數(shù)據(jù)是如此的時候；(d)質(zhì)量控制方法不適當和未經(jīng)驗證；(e)由一些完全不稱職的人員選擇材料。通過對上述五個問題的分析，可以得出這些問題是沒有充分理由存在的結(jié)論。對這些問題的研究分析可以為避免這些問題的出現(xiàn)指明方向。盡管采用最好的材料選擇方法也不能避免發(fā)生產(chǎn)品責任訴訟，設(shè)計人員和工業(yè)界按照適當?shù)某绦蜻M行材料選擇，可以大大減少訴訟的數(shù)量。從以上的討論可以看出，選擇材料的人們應該對材料的性質(zhì)，特點和加工方法有一個全面而基本的了解。11