摘要：文章依据某车型镁合金车门内板的设计开发过程，提出了镁合金车门内板设计流程及思路，总结了镁合金车门内板设计开发方法及要点，以保证镁合金车门内板开发的准确性。
关键词：内把手；设计开发；试验验证
引言
随着对汽车的燃油经济性和排放控制要求的日益提高，通过改进设计，寻找替代材料以及开发新的制造工艺等方式进行汽车轻量化日益广泛的应用在目前和未来的汽车上。车门作为汽车的重要总成之一，国内外对其进行了大量轻量化尝试，目前，最有代表性的是铝合金车门内板，已经应用在行业内一些高端汽车品牌，比如奔驰，宝马，奥迪等。通过采用铝合金车门内板，能够明显降低车门重量25%左右，达到减轻整车重量，降低油耗和废气排放的目的。采用铝合金冲压工艺的车门内板通常采用分块设计，将内板分成若干小块，分别成型后，再采用拼接工艺，如铆接和电弧焊将各分块连接成一个整体内板，采用该方法可以减小模具的吨位，但由此带来了车门内板需要复杂的连接工艺；用铝合金压铸工艺可以解决需要将车门内板分成若干小块的缺点，但由于铝合金流动性差，采用整体式压铸不仅对模具的吨位提出了较高的要求，对于保证铸件的质量也有较大的难度。镁合金作为一种新型高性能结构材料，具有密度小、比强度和比刚度高、阻尼性能良好、减震性强、电磁屏蔽和抗辐射能力突出，易加工回收等诸多特点。相较于铝合金，镁合金具有更轻的可比质量（密度为1.74g/cm3，铝合金密度为2.7g/cm3），更好比强度（强度/密度）和比刚度（刚度/密度）。为了实现车门轻量化的要求，也为了在保证车门性能的基础上，简化车门内板的制造及装配工艺，对某车型的车门内板进行镁合金结构设计来替代传统钢板设计。
1设计过程
1.1设计步骤
镁合金内板的设计步骤包含几何结构设计和性能设计，各步骤应该遵从以下基本准则：1）几何结构设计应在整个车门总成的设计中考虑，对车门总成的零部件进行布置设计，根据车门布置、搭接关系进行车门内板的几何结构设计。2）车门内板采用轻质镁合金材料，且采用整体式结构和压铸工艺，集成了铰链加强板、内板加强板、锁体加强板等功能；几何结构设计时应根据车门内板不同区域的功能和性能要求设计对应的厚度。3）性能设计是指将镁合金车门内板装配到车门总成中进行性能验证，包括车门的NVH、刚度、强度、碰撞等性能。4）性能设计驱动车门的几何结构设计，以在保证车门性能的基础上，获得优化的几何结构。镁合金车门内板的设计划分为两个阶段：PhaseI和PhaseII,PhaseI包含步骤1～3，PhaseII包含步骤4～9，详细内容见以下阐述。
步骤1：确定车门总成的性能设计目标，为镁合金车门内板的设计做准备。通常，确定车门的性能目标可以从参考车型的车门的仿真分析和试验中获得，也可以查找经验数据库和企业规范。主要性能包括参考车车门的模态、刚度、挤压强度、碰撞侵入量和侵入速度等指标。
步骤2：根据步骤1对车门的性能要求，确定镁合金内板的材料牌号。目前，应用于汽车上的压铸镁合金主要包含AZ和AM系列，AZ系列适用于高强度，低塑性部件，AM强度较AZ系列强度低些，但适用于对塑性要求较高的部件，特别是碰撞吸能件，优先推荐采用AM系列。
步骤3：对内板的拓扑结构进行设计，主要采用建立车门总成的有限元模型，进行仿真分析的方法完成，包含以下过程：1）根据车门总成的总布置等设计要求和内板的装配设计要求，采用CATIA软件建立镁合金内板的3D几何表面模型，模型反映结构的基本特征，如装配面，安装孔；不需要体现工艺孔、加强筋等改善特征。2）采用CAE前处理软件Hypermesh对包含镁合金内板的车门总成进行网格划分，并基于optistruct求解器建立车门总成的有限元模型。3）建立车门总成有限元模型的模态刚度分析工况，并将步骤1确定的车门模态、刚度性能作为有限元模型的最小目标值，为了保证优化效果，可以适当放大目标值为初始值的1.2倍左右。为了保证计算速度，刚度分析工况不考虑几何非线性和材料非线性，采用线性静态计算方法。4）确定车门内板为需要设计拓扑的材料区域，采用变密度法对车门总成进行拓扑优化计算，经过若干次迭代计算后，获得内板各区域的材料分布。5）根据获得的镁合金内板的拓扑材料分布，建立内板的CATIA表面模型，并根据内板各部分的厚度分布对内板各部分增厚，建立内板的3D实体模型。
步骤4：用CAE前处理软件Hypermesh对步骤3完成拓扑设计的镁合金车门内板划分网格，基于ABQUS/stand求解器建立车门总成的模态和刚度有限元模型，刚度有限元模型考虑零件间的接触非线性、材料非线性和几何非线性，基于LS-DYNA求解器建立车门的挤压强度有限元模型。对建立的有限元模型进行计算，将计算结果与目标值比较，发现不满足目标的计算工况。
步骤5：参照步骤3中子步b),对步骤4中不满足目标的工况建立形貌/尺寸/形状优化的有限元模型，采用optistruct进行优化求解，获得优化的局部加强结构。
步骤6：参考步骤4和5的结构优化结果，采用CATIA软件对镁合金内板几何结构进行详细设计，包括局部结构的加强设计。
步骤7：与步骤6同步，步骤7进行镁合金内板的压铸工艺的设计。主要包括：1）根据压铸成型的材料流动和温度分布，进行车门内板的结构设计，保证压铸成型材料流动均匀、顺畅，降低材料流动的阻力。2）压铸件除孔及边缘外，都应有圆角，以保证金属填充时流动平稳，气体容易排出，并可避免锐角而产生的压铸裂纹。3）零件尽可能多的分布加强筋。加强筋的设置可增加零件的强度和刚度，同时改善压铸的工艺性。4）加强筋等特征的布置要满足零件脱模的要求，避免无法脱模。5）结构无法通过模具压铸产生的特征，应考虑后续增加机加工工序完成。
步骤8：与步骤6和7同步，步骤8进行镁合金内板的连接方案设计。镁合金熔点较低，无法与周围钢制零件间采用焊接，采用螺栓与周边钢制零件连接。镁合金内板与周边钢制钣金件直接接触装配时会产生电化学腐蚀，所以连接位置应当涂抹防电化学腐蚀胶。
1.2材料选择
材料选择需要满足的基本性能要求：抗拉强度≥220MPa，延伸率≥10%。压铸镁合金通常有AM及AZ系列，AZ系列适用于高强度，低塑性部件；AM强度较AZ系列强度稍低，但适用于对塑性要求较高的部件，特别是碰撞吸能件，推荐采用AM系列。
1.3拓扑优化
拓扑设计要点：拓扑设计区域的范围选择背板部分，重点考察中间区域的厚度分布和减重孔分布；拓扑设计的约束主要包含模态、窗框刚度、扭转刚度（上扭/下扭）、腰线刚度、下垂刚度等；拓扑设计的约束值参考基础车和设计方案值，为保证优化效果，通常设为参考值的80%～100%，根据优化结果调整腰线刚度、上扭刚度、下垂刚度及下扭刚度等。
1.4厚度设定
①镁合金厚度约为同等刚度的钣金厚度3倍；
②镁合金压铸件的壁厚为2~4mm为宜，最薄不能低于1.5mm，最厚不能高于6mm。材料过薄时压铸成型困难；过厚易产生缩瘪、裂纹、气泡等缺陷，影响铸件的强度。
③分区域不同厚度：包边区2mm(包边空间不足时可按1.5mm设计）；线束安装区1.5mm；加强筋3mm；锁、铰链、防撞梁连接区4mm。
2仿真分析及优化
镁合金内板数模需做如下表所示的性能分析项目，需确保分析合格方能冻结数据。
3结论
轻量化设计工作任重道远，而镁合金车门内板的应用研究还需要更进一步方能大批量应用。本文分析介绍了某车型的镁合金车门内板，详细阐述了镁合金车门内板的设计准则及步骤，并详细介绍了镁合金车门内板的设计注意事项。正确的设计开发方法和充分的试验验证，对于提高镁合金车门内板的设计质量和性能要求有着重要作用，也是确保整车开发进度和开发质量不可缺少的一部分。
参考文献
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[2]刘正.镁产业发展瓶颈与汽车应用需求牵引的重要作用[J].新材料产业,2010(8):25.
【关键词】包装运输 标准 模拟 旋转振动 固定位移振动
在包装运输过程中，包装运输、配送和包装处理是最关键的因素。而运输包装测试根据产品的特点与实际的运输环境，通过实验室的模拟环境，对包装件进行检测和试验，进而通过改进产品的包装特性、结构设计和包装方式以及使用材料，使产品包装达到要求[1]。
评估运输包装件在实际使用中表现的一个简单、快捷、有效且低廉的方法是通过在实验室中进行模拟测试。通过测试的包装，可以保证达到使用稳定性、环保性、循环利用性等指标的要求。机械试验在运输包装测试中处于核心地位，在运输过程中，车载设备会受到多种机械环境条件的影响，主要为振动、冲击、静负荷、倾斜摇摆、稳态加速度、装卸作业中的自由跌落等，其中振动和冲击是最主要的因素[2]。
而振动测试可以用来检测运输包装件的强度及对内装产品的保护能力，主要是通过在包装运输过程中承受外来振动或自身振动，达到预定的寿命和可靠性的能力[3]。
振动测试包括正弦振动、周期性振动、随机振动和颠簸等几种运动形式，但是在实际运输过程，包装件与包装件和装置之间会经历弹跳、移动、碰撞这几个过程[4]。包装件承受的是重复随机冲击环境，这种严酷的机械环境会导致包装箱和包装件损坏，填充在包装箱的缓冲材料性能退化，甚至会松开包装箱，破坏填充层，使之暴露于大气环境下[5]。
在包装运输测试过程中包装件会发生旋转振动、碰撞和冲击等，而包装运输件在运输过程中部分产生的振动与运输工具、装载方式、路况等因素有关[6]。目前，运输包装件旋转振动（固定位移振动试验）的标准有美国材料与试验协会标准ASTM D999、ASTM D4169、国际安全运输协会ISTA标准和G B/T 4857.7-2005包装运输包装件基本试验方法，下面分别对这几个标准进行分析。
1 ASTM D999-货运集装箱振动试验测试方法的标准实施规范
这个标准[7]涵盖了货运集装箱的不同振动测试，可以用来评估在实际运输过程中货运箱受到振动时的功能（包括内包装、封箱方法以及货运箱的结构强度和对产品的保护能力）。这些程序适合于不同形式、材料、种类、内包装设计、封箱方法、尺寸和重量的货运箱。但是这些程序不能评定设计产品的振动响应，也不能说明这些程序是否更适合分析产品运作结构。
货运箱在运输过程会产生机械振动，因此受到复杂的动态压力。在A2旋转振动测试中，适用于单个集装箱在运输车运输过程中运动没有受到限制的测试，也适用于由于负载和堆码的放大振动导致货运箱重复振动的测试。
振动测试设备装备一个足够强度和刚度的水平台面，保证加载测试样品时，设备施加的振动在整个测试平面上均匀分布。通过测试台面旋转运动，使包装件在垂直方向产生正弦曲线的振动。振动的双幅位移应该为25mm，而频率范围处于2Hz到至少5Hz之间。同时为了防止测试样品脱离台面，测试设备要装备护栏，隔板或其它限制物，但台面保证不能限制样品垂直方向的运动。
ASTM D999标准中规定的试验程序如下。
（1）将测试样品按正常装载方式放置在测试平台上，附加限制装置以防止包装件水平运动时脱离台面，同时防止包装件随意摆动，但不能限制测试样品垂直运动。调整限制装置，使测试样品在水平方向从中心位置产生大约10mm的自由运动。
（2）振动台面的初始启动频率为大约2Hz，平稳地增加测试频率，直至测试样品的某些位置重复地脱离测试台面。为了保证测试包装件受到持续的重复振动，当包装件脱离测试平台时，用一块厚1.6mm，宽 50mm的垫片插入包装件下，最少可以塞入100mm长，垫片并能间歇地沿着测试样品的整个长度移动。通过足够长的垫片来确保操作者的安全，并把垫片平放在振动台面上。
（3）在这个振动频率下继续测试，达到标准要求的时间，或规定的周期，或观察到规定数量的损坏时停止试验，并检查损坏情况。
（4）如果货运箱在运输过程可能会以其它方向摆放，则至少保证一个货运箱的每个可能摆放方向完成规定的测试时间。
备注4：如果没有规定测试时间，推荐测试一个小时，也可以参考操作D4169。
（5）检查货运箱和内在产品，记录测试中出现的损坏结果。
2 ASTM D4169运输集装箱和设备性能测试的标准实施规范
这个标准[8]提供了评估货运单元在实验室中承受分配环境的能力的一个统一依据。这个标准是通过测试产品在不同分配周期经受一系列预期的严酷环境的测试计划来实现。但是对于危险材料的适用性还没有确定。
在程序F-松散载荷振动，通过在分配周期中测试水平和测试方法的目的是确定货运单元在散装或松散负载运输过程中承受重复振动的能力，该测试水平和方法应该考虑重复冲击的振幅、方向和时间。
测试方法参考ASTM D999中的方法2，测试环境为分配周期包含影响产品、集装箱或如缓冲器等部件性能的气候条件。在标准条件下进行测试，并对气候条件的影响进行补偿，标准大气环境温度为（23±1）℃，相对湿度为（50±2）%。纤维板货运箱按照标准D4332进行试验，相同的大气条件应该应用于任何确保水平。试验前应该使包装件和产品的各个部件在72h的调节周期或足够的时间达到平衡。
在此标准与ASTM D999中增加了驻留时间分配的规定。驻留时间在通常的垂直货运轴方向分配50 %，剩余的50 %平均分配到其它所有可能的货运方向。具体的驻留时间分布如表1所示。
（1）对于确保水平Ⅰ和Ⅱ，组合加载和有滑动装置的集装箱底部的测试时间为2小时，对于其它在运输中任意取向的集装箱，则每三个相互垂直的轴线测试时间为1小时。
（2）对于确保水平Ⅲ，集装箱底部进行15分钟测试，同时两个相邻的边分别进行7.5分钟测试。
3 ISTA标准
1A和2A标准[9-10]都规定了固定位移振动试验的设备要求，它们都规定了振动试验系统在固定频率下能产生1in（25mm）振幅的振动。
仪器需要满足ASTM D999标准中方法A1或A2的仪器要求。与ASTM标准相比，增加了转速计和计时器。
振动台可做旋转运动或者垂直线性运动，振幅峰-峰值为1in（25mm）。
金属薄片：0.06in（1.5mm）厚，大约2in（50mm）宽，长度适当。
转速计或类似指示器来确定振动频率，单位为Hz或CPM。
计时器或秒表。
振动系统的限定装置的作用为防止测试样品脱离台面，固定包装件的测试方向，但是不能限制在垂直方向上的运动。这点与ASTM D999标准要求一致。
同时给出了试验时间的计算公式。试验时间可以通过下式来计算：
式（1）
具体结果如表2所示。
具体试验的操作过程如下。
（1）将包装件的面3向下放置于振动台上，其中面3为图1所示。（2）启动振动系统，使设备在最低的频率下产生25 mm的位移。（3）在25mm的固定位移下，缓慢增加振动台的频率（速度）直到包装件能即刻离开台面。（4）金属垫片能否从最长直径的底部间断地移动到振动台的台面。如果能，保持此频率，并进行步骤5。如果不能，则缓慢增加频率直到满足步骤4的要求，然后保持此频率。（5）根据公式（1）和步骤4的CPM或Hz来确定振动试验时间。（6）开始计时振动试验时间。（7）振动系统是否为垂直线性振动。如果是，进行步骤12；如果不是，进行下一步骤。（8）完成一半的试验时间，则停止试验，同时按照表2进行试验。（9）重新在最低的频率产生25mm的全位移。（10）重复步骤（3），在25mm的固定位移下，缓慢增加振动台的频率（速度）直到包装件能即刻离开台面。（11）重复步骤（4）。如果能，保持此频率，并进行步骤12；如果不能，则缓慢增加频率直到满足步骤11的要求，然后保持此频率。（12）继续计时，完成振动试验的另一半时间。（13）完成振动，进行其它振动试验。
其中2A步骤中增加了包装件的检查，可视的损坏是允许的，在任何方式检查包装件的当前状态或产品的状态和位置。
4 GB/T 4857.7-2005包装运输包装件基本试验方法
在此标准[11]中定位移法是样品在2Hz的频率下以选定预定的振幅振动，并逐渐增加频率，直至试验样品即将与振动台分离为止。在试验期间，沿试验样品底部移动厚度为1.5mm-3.0mm、最小宽度为50mm的标准量具，试验样品与振动台分离的标准评定为在试验样品至少三分之一的底面积部分，标准量具可以入。这种试验方法又被称为连续冲击试验。
5 模拟运输旋转振动测试的应用
在包装运输测试中，模拟运输旋转振动试验已广泛应用。模拟运输旋转振动试验主要通过模拟运输振动台进行，设备如图2所示。模拟运输振动台主要通过控制台面和控制器两部分组成。控制台面主要通过凸轮转动形成回程，凸轮转动间的位移差为25mm，而利用凸轮和偏心轴承在电机旋转的带动下通过带传动产生椭圆形的运动轨迹来模拟汽车或轮船运输过程中货物产生的振动和碰撞等机械现象。当偏心轴承转动时，固定在偏心轴承上测试平台的整个平面就会产生椭圆形的上下前后运动，调整偏心轴随转动速度相当于调整汽车或轮船的行驶速度。同时控制器主要通过电机的转速传感器和继电器来计算时间。
控制系统：（1）直流电机调速，运行平稳，负载能力强。（2）回转式振动（俗称跑马式），符合欧美运输标准。
箱体结构：（1）数字仪表显示振动频率。（2）同步静噪皮带传动，噪声极低。（3）试品装夹采用导轨式，操作方便、安全。
小型包装件进行模拟运输旋转振动试验，如图3。ASTM D999、ASTM D4169、ISTA 1A和2A及GB/T 4857.7-2005这四个标准规定的试验原理一致，而仪器与设备逐渐规范，增加了转速计和计时器，同时规定的试验时间有些不同。实验过程按照ISTA 2A进行。通过试验，我们得出包装件的Z轴向振动频率为3.5Hz，试验时间为14分钟。试验后样品不允许外观明显变形、破裂、结构无松动等损坏现象。
在运输包装件进行模拟运输旋转振动试验时，通过标准解读，模拟运输旋转振动能够很好地模拟固定位移振动试验，我们可以根据实验室模拟试验来分析包装过程旋转振动对包装件和产品的影响，来改进产品包装。
参考文献
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[9]ISTA 1A Packaged-products 150 ib （68 kg） or less.
关键词：便携装置 胶带粘贴 封箱包装 结构创新
纸箱包装对于日常生活来说是非常普遍的。随着网络消费习惯的流行，日常消费品的电子商务在近几年得到迅速发展，与之相匹配的小件快递业务量也随之水涨船高，快递公司如雨后春笋般在数量和规模上快速增长。对于以方便、快捷和服务周到的特点生存和发展的快递业，货物的揽收速度、包装安全、递送效率和领取便捷成为企业在竞争中生存和发展的关键。而在货物揽收包装过程中，通过使用胶带实现对纸箱的密封和包装，已经成为最经济、便捷、有效的方法。纸箱包装是指产品在流通过程中，为了保护产品、方便储运、促进销售，采用纸质箱体对产品所进行的包装[1]。纸箱包装是目前应用最广泛的包装方式之一，具有取材容易、重量轻、容易印刷、容易设计成型、成本低廉等特点，广泛被用于商品的销售包装和运输包装。然而，快速地进行纸箱手工封装过程中，频繁使用胶带无疑会降低工作效率、增大劳动强度，并且作业标准不一致、封装效果不确定，此过程不仅枯燥乏味、耗费时间长，而且也需要大量的人力。因此，针对小件纸箱快递包装，设计专门的便携式胶带封箱装置是提高快递包装速度与质量的关键。
1 现有封箱器存在的问题
当今市场上最为流行的胶带封箱器分为2种。
一种是手动型的装置，又包括简易型封箱机和手柄式封箱器2种。手持的胶带封箱器，封箱后，没有对胶粘的一面进行挤压固定，封好的箱体胶带容易脱开，不够牢固，而且操作过程较为费力费时，人工操作时的劳动量较大，因此极易产生工作疲劳，从而进一步降低工作效率[2]。
另外一种是全机械化的自动封箱装置。该自动包装机结构简单、使用方便，解决了现有包装机存在的仅能利用单一型号的纸箱对物品进行包装和不能自动粘贴快递单的问题，满足了企业利用纸箱对物品进行包装的使用要求，大大节省了劳动力，但复杂的机械结构、昂贵的价格，让它的普及成为一个难题[3]。
这2种封箱器都有其优点，但其人工操作疲劳或者携带困难的缺点，限制了其在移动包装作业中的普及应用。目前，针对便携式移动包装方面的产品应用国内外都有先例，但是都局限于手撕胶带之后而进行机械剪断。因此，设计出一款既能节省力气、提高效率而又造价便宜、结构简单的胶带封箱器成为了该次科技创新的目标。
2 便携式胶带粘贴器设计方案及优化
2.1 一代设计
一代设计方案中框架设计为竖直放置的2组对称的四杆机构，用2根简单的支架代替了复杂的四边形伸缩铰链伸展机构。框架为2条支架在顶端用铰链连接在一起，类似于圆规的原理，只不过为了其稳定性利用了双侧的平行四边形机构。外面是用金属结构打造的箱体外壳，以增强其美观性及其稳定性，封箱器的整体是对称的，胶带圈放置于两侧大轮处，胶带头通过下方小轮伸至下方中部，2个胶带放置在两边箱体的两端并固定，按压上方手柄可以使得2条支架向两侧分开，带动胶带向两侧拉扯实现两端胶带的相对运动，撕拉胶带，粘贴在箱体上，完成封箱任务，然后两端的刀片对其进行切断。该框架实现了力的充分利用――既能推动胶带运动，又能压实胶带。但由于伸缩铰链是接近竖立的状态，下压的过程需要费很大力（见图1）。
该装置的工作过程为：步骤1：竖杆结构2、四杆铰链机构1伸缩运动，实现将胶带拉扯至两端的目的；步骤2：通过2个滚轮及其弹簧结构7使胶带向下转弯达到包装侧面的目；步骤3：在转弯后通过两边刀片6切割作用完成封箱任务；步骤4：通过弹力（弹簧）使装置回位进行下次工作。
2.2 二代设计
一代设计比较容易实现，但是当所有都按规格组装好后，运行起来很难保证两端得以完全同步运动。针对于以上的设计缺陷进行改进和优化，总体的设计方案如图2所示，最底下的是带滚轮的底座机构5，把箱子放于底座上完成封箱操作。最上方的是手柄，通过按压此结构完成封箱。胶带圈放置于大轮3处，胶带头通过下方小轮伸至箱体一端上。
二代装置的工作过程分为四步：步骤1：铰链机构2伸缩运动，实现胶带粘贴部分移动的目的。而且此铰链机构不仅可以水平拉伸还可以竖直拉动，因此可以粘贴更高更长的箱子。步骤2：通过伸缩结构，以及对胶带有导向作用的尼龙轮6，使胶带3伸长达到封箱的目的。步骤3：在胶带拉至箱体边缘处时，通过弹簧压力把胶带贴实箱体侧壁并进行刀片对胶带3的切割。步骤4：铰链机构2的孔之间用一根大弹簧连接，通过弹力（弹簧）使装置回位进行下次工作，使其运行起来更加紧凑、灵活。
3 总体结构尺寸设计
为增加二代设计装置的适用性，以及能在大多数的箱体上进行使用，根据包装业务中待包装箱体的尺寸范围，对该装置的结构尺寸进行了设计优化。
通过分析人手掌尺寸，确定手柄长度；综合考虑金属材料的强度、质量、价格，确定框架结构材料；根据在售箱子的常用尺寸，确定机构的整体大小；通过试验和测试确定弹簧机构尺寸；通过刀片的切割力测试，确定z带切断采用倾斜角度为10°的薄刀片。
经样机制作和测试后，确定该装置的尺寸和材料如下：（1）为了使用者单双手均可使用，以成年人双手的尺寸为标准，设计手柄长度为230 mm；（2）装置总质量不会超过10斤，因此顶部手柄的固定部分采用1 mm铝合金板，强度足够；（3）装置的主体受力部分是伸缩铰链部分，在进行了拉压、弯曲测试后，选用2 mm的铝合金条作为伸缩铰链的材料；（4）为了使胶带不会粘在起导向和传递胶带作用的轮子上，轮子的材料选用尼龙，并制作成表面有齿的形状；（5）胶带粘贴部分和伸缩铰链部分间需要拉簧，作用是便于收回，经过试验确定拉簧受力大概在20 N，选用直径1 cm，长15 cm的拉簧2根；（6）常用的箱子长为30 cm、40 cm、50 cm，通过测量计算，铰链总伸长量为94 cm，最大能封口60 cm的箱子；（7）刀片需要一个突然的弹力来割断胶带，这个弹力由装在刀片和外壳间的弹簧来提供，这个力的大小不好直接测出，于是使用不同的弹簧，改变联接位置，在进行了多次试验后，选定长为3 cm，直径6 mm的拉簧，弹力足够；（8）铰链和底座之间用铝合金片配合螺栓联接，铝合金片受轴向和横向上的力都有一部分被铰链在伸缩过程中分担，选取的1 mm厚铝合金片满足强度要求。
4 材料与结构设计
4.1 材料选择
为使装置整体轻便、强度高，框架材料均选择铝合金。手柄采用橡胶材料轻便且不易打滑。对于与胶带有粘连的轮子，选择利用普通材质但尺寸大小符合要求的塑料轮（3D打印制成），从而实现了胶带的完美拉扯、粘贴。
4.2 胶带传送机构及压实机构的设计
为了胶带走过箱子表面可以与箱体完美贴合在一起，而不会有开胶现象，就要求有胶带压实结构设计如图3所示。
作业时，工作人员通过向上拉动顶部手柄，使铰链1伸长，带动粘贴部分移动。将胶带头2接触到箱体边缘，推动手柄通过滚轮组拉动胶带，至箱体另一边缘处，刀片3切割胶带，完成封箱。
胶带缠绕顺序为胶带头从滚轮1上方穿过，从滚轮2下方搭过，再从滚轮3、4上方搭过，胶带头最终延伸到中间部位。需要被封口的箱体放在图3结构的下方，滚轮1、2、3、4随着铰链的运动而向箱体边缘运动，于是，当胶带头粘贴在箱体中央时，胶带也随之拉长并向箱体边缘运动，实现粘贴步骤。并且由于手柄拖动过程中向下按压用力，随着胶带在被撕拉拖动的过程中，滚轮3、4还起了一定的压实作用，胶带在撕拉粘贴的同时被压紧贴实在箱体上，从而保证粘贴的稳定性与结实性。
4.3 刀片的设计
胶带的切割必须在粘贴完全实现之后才能进行，可以利用弹簧对刀片的控制导致刀片机构的向下转向，从而使刀片恰好与胶带接触且成近似垂直角度，对胶带有很大的冲击力，可以完美得实现刀片对胶带的切割，同时在完成箱体的粘贴后，恰好切割完成（见图4）。
刀片通过螺栓1和最外边的尼龙轮2相连。当胶带粘贴纸箱体拐角处时，扭转弹簧4收缩，刀片3向下弹去，割断胶带。
5 结语
针对小件快递揽收业务等现场包装需求，设计的便捷式胶带粘贴器有几点创新：（1）实现了胶带粘贴方式的创新，通过简单的按压动作即可在短时间内完成粘贴，流程顺畅、操作简单、携带方便，降低使用者的要求，具有广泛的适应性。（2）该装置机械结构简单、材料便宜、易于加工，实现了成本节约和结构简化。维修方便，具有一定的市场前景。（3）此产品适应范围拓宽性强，可进行大批量包装，也可根据被包装物品尺寸需求，生产不同型号的该产品，满足不同行业的封箱需求。
“便捷式胶带粘贴器”设计贴近生活、实用性强、可操作性强、方便快捷，作为家庭封箱、办公用品和快递包装等工具，都有很好的应用前景。目前胶带封箱器的市场竞争力比较大，该产品携带方便、作业快捷，而且成本低廉、应用领域广阔，可以更好地弥补传统胶带封箱器的一些缺点，大量投入使用，可有效满足行业需求，更好地服丈缁帷
参考文献
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[2]杨扬，马靖，黄莉蓉.新型便携式胶带封箱器设计研究[J].中国电子商务，2014（22）：70-71.
关键词：实验设计；基本原则；设计方案；实例分析
中图分类号：G633.91文献标识码：B文章编号：1672-1578（2012）06-0191-02
生物科学是一门实验科学，目前随着教育教学和考试命题改革的不断深入，对生物实验教学有了更高的要求，开放性的实验设计已成为当前生物老师与广大学生面临的一个新课题。从近几年的实验题在高考中的题型变化来看，借助实验方法创设新情境，侧重考查学生对实验进行解释和分析的能力已成为命题趋向，其中设计型实验题更是热点。由于实验设计是较高的能力要求，除要具备一定的知识基础外，还需要具有一定的创造能力。所设计的实验是建立在科学的基础上的，还应具有一定的观察和发现问题的能力。下面结合本人几年来如何进行实验设计的实践，谈一点自己的体会。
1.实验设计的内容
所谓实验设计，就是要求学生在明确实验目的的基础上，设计实验原理，选择实验器材，安排实验步骤，设计数据处理的方法及分析实验现象得出实验结论的过程。实验设计，主要考查学生确认变量的能力，以及是否理解实验原理，是否具有灵活运用实验知识的能力，是否具有在不同情境下迁移知识的能力等。
一个完整的实验设计过程包括5个环节 。发现问题、提出问题、实验设计（包括假说和预期）、实验实施、结论（包括推导和运用结论）。其中实验设计是联系问题和结论的必要桥梁。
实验设计的基本原则有科学性原则、平行重复性原则、单一变量原则、对照原则。基本原则的应用主要是针对实验的基本变量和实验材料而言，如操纵自变量是用单一变量原则，控制无关变量是用对照原则，检测因变量和选择生物材料是用科学性原则、平行重复性原则等。
一个比较完整的实验设计方案，一般包括这样几方面的内容：①实验题目的确定；②提出假说；③设计实验方法和步骤；④提出实验的预期结果；⑤要观察和搜集的数据及方法。书写实验设计方案通常包括：“实验课题”、“实验假说”、“实验预期”、“实验目的要求”、“实验材料用具”、“实验方法步骤”和“实验结论与讨论”等项目。在此应对学生的表述能力以相应模式强化训练，如对实验目的的表述模式可总结为：“探究（验证）……（自变量）对……（实验材料）有……的影响（因变量）”等。
2.实验中要注意的问题
在实验设计中可以从以下几个方面去考虑：①明确实验目的，即需要验证的生物学事实，确认变量和实验材料，特别是自变量、因变量和无关变量；②严格遵守实验原理，实验所依据的科学原理，涉及到的生物学及相关学科的方法和原理；③恰当选择实验对象，选择最能体现生物学事实的具体对象，如细胞、组织、器官或生物个体；④细心注意对实验条件、材料用具和装置的理化条件和生物学方法处理后，认真研究实验装置设计的严密性和合理性；⑤合理设计实验步骤，要注意实验步骤的关联性和延续性，实验操作的程序性，以及实验要完成的基本任务（选择处理生物材料、控制无关变量、操纵自变量、检测因变量）；⑥精心设置对照组实验，控制和消除无关变量对实验结果的影响；⑦提出假设条件，预测结果，假设是对可见现象作出可以检测的解释，假设的成立与否依赖证据（预测结果符合事实或实现则假设成立，反之则假设不成立）；⑧注意实验现象和实验结果，考虑单一实验变量对结果的影响；9）对实验要进行多角度、全方位的分析讨论。
实验设计的实例分析
例 为证实“二氧化碳是光合作用合成有机物必需的原料”，某同学制订了下列实验方案：
(1)实验目的(略)
(2)实验材料和用具(略)
(3)实验方法和步骤
A.用一适当大小的玻璃罩罩住一株生长正常的盆栽绿色植物和一杯NaOH溶液，密封不漏气。
B. 将上述植物及装置放在暗室中饥饿，消耗掉叶片内贮藏的有机物。暗室内装有红色安全灯。
C.饥饿一定时间后，自暗室中取出，照光若干小时，使其充分进行光合作用。
D.取一叶片，放人盛有酒精的烧杯中，水浴加热，使叶绿素溶于酒精中。
E.将已脱绿的叶片取出，平铺在一个培养皿中，用碘液，检测有无葡萄糖的特异颜色反应出现。
该实验方案有几项明显错误，请指出错误并改正。
分析：这是一道实验方案的评价题，往往会因分析片面或缺乏必要的实验分析能力而误答。错因主要是忽视了平时的实验设计训练。
正确思路：首先根据实验目的确认实验变量及其操纵方法:自变量是二氧化碳有无，用NaOH溶液的有无操纵；因变量是光合作用合成有机物，主要是淀粉有无，用碘液遇淀粉变蓝色检测；无关变量是光照等其他影响光合作用合成有机物的因素，设置对照进行控制。其次看实验过程操作是否与实验目的相关联和是否正确，易见实验中不能用红色安全灯，因为色素能够吸收红光，进行光合作用，影响实验结果；淀粉遇碘变蓝是淀粉特有的颜色反应，而不是葡萄糖的颜色反应。鉴定还原糖(葡萄糖)的存在应用的试剂是班氏试剂等。
正确答案是：(1)实验步骤 中暗室内用“红色安全灯”是错误的，应改为绿色安全灯(此项不改，仅在对照中提到也给分)；(2)实验步骤E中的“葡萄糖”是错误的，改为淀粉；(3)未设对照。对照的作法是：a.装置同题干中的步骤，但玻璃罩内用同一种生长状况相同的另一株植物代替题干中的植物；用一杯清水代替NaOH溶液。b.将上述植物及装置放在暗室中饥饿，消耗掉叶片内贮藏的有机物。暗室内装有绿色安全灯。c.重复题干中的步骤。d.重复改正后的题干中的步骤。
由于实验设计题具有开放性的特点，考察的角度也是千变万化的，所以在进行了一定数量的设计训练后，教师要及时给予点拨或引导学生交流设计成果，总结出生物实验设计方案的基本思路和评价标准，从而使学生巩固实验设计方法，提高实验设计的能力。
参考文献
【关键词】P6 硫磺回收项目 WBS、权重、资源、进度测量
1 引言
国内大型炼厂及天然气站厂建设均需要对多项目、统一、科学、严谨有效的进行管控，如何满足项目干系人的相关利益，实现项目管控从复杂到简单、简单到量化、量化到专业化、专业化到模板化的项目管理过程，本文通过对P6软件在本项目的实施过程，总结该软件应用过程经验及存在的不足。
2 项目背景
某炼厂新建硫磺回收项目设计规模26万吨/年，属国内工艺包单体设计最大项目之一。由三套装置联合组成，涉及7个单元6个施工区域，装置设计紧凑，各类动静设备、电仪设备较多、同时，设计通道少，大管径管线多，不可控因素多，项目前期详细的规划部署工作以及执行控制阶段的进度管理工作显得尤为重要。
3 本项目WBS（工作分解结构）建立过程
本项目工作分解结构共分6级，其中前3级由业主与各家承包商共同确定，后3级是由承包商更具自身项目的范围、特点的经验建立，由于公司多次承建国内外硫磺回收装置建设，基于该套成熟工艺包下的装置构成及工作范围亦十分明确。因此，归纳和定义类似项目的WBS是做好本项目或同类项目的管理计划基础，建立硫磺装置WBS模板库会带来很大的方便，从阶段、步骤、任务、活动有了更加详实的经验定义，最终实现管理复制。
3.1 阶段定义
作为E+P+C总承包管理模式下，项目阶段划分和项目干系人的利益诉求息息相关，作为最终指导施工的网络计划，以实现装置中交为目标的施工进度计划来定义项目全周期的主要阶段。
3.2 步骤讨论（主要是以施工工序划分）
根据各个阶段可交付成果的内容及特性，对本项目各阶段各专业施工步骤展开讨论，以施工阶段步骤进行分解序及程序步骤进行划分和讨论；
举例：液硫池施工作为硫磺装置地下部分的核心部位，其施工工序相对复杂，专业间衔接紧密，因此，项目部计划组组织相关技术人员对施工现场、图纸方案进行分析讨论最终给予步骤定义。
3.3 WBS成果
通过本项目建立的WBS实现了如下成果：
①固有流程，即硫磺装置项目以装置中交为目标的完整过程：项目阶段――各项目专业衔接步骤及专业主要步骤――各阶段、各专业的任务――所有任务的分解活动内容。
②适用于硫磺装置项目的各阶段、各专业作业指导书，即操作说明，侧重说明如何进行项目操作，是施工工序的规范化、标准化的约定。设计方案、采购合同、施工方案均可作为优化完善活动内容的依据。
4 基于本项目WBS结构下的权重估算体系
硫磺装置项目总体进度测量时通过权重点的加载，更新及跟踪来实现。即各层级WBS的权重确定后，在WBS的下层作业中通过加载相应的“权重点”资源，通过自上而下的分摊，最终生成项目总体进度曲线以及下层各子项目进度曲线。
以第一层WBS为例（即采购部分各专业给排水、钢结构、静设备、动设备、冷换设备、锅炉类、工艺专业、电气专业、仪表专业分配的权重点）见表1，采购部分计划WBS权重分配表及计算规则，如表1：
说明：
X1为各子专业项目概算费用及其所占百分比（%）。
X2为各子专业项目的采购工期，费用、制造难易程度等因素所做的百分比的缩减（%）
X3为缩减后各子专业项目所占的百分比（%）
X4为工程费缩减后所占采购部分的百分比（%）
X5各子专业项目所占缩减后总工程费的百分比（%），即最终权重；
估算权重分配的意义在于在计划执行过程中，根据设计、采购、施工进展情况，在统计周期内更新资源实际完成和尚需数量，利用P6软件能够进行目标值对比分析和赢得值取值，可以在任意统计周期内的时间点赢得值数据，编辑曲线图分，分析包括进度差值。
5 本项目资源词典定义与录入更新
建立项目资源词典，统一资源分类码和代码说明，如工程量资源和定义，根据项目实物工作量发生的顺序、自项目开始至结束的实施阶段定义资源分类码，实现所有资源覆盖。劳动力资源根据需求定义核心主要资源，如铆工、管工、普通焊工、高压焊工、其他工种等；
在建立项目WBS和逻辑关系后，在项目初期，图纸不全工作量不明确的情况下根据项目总概算及初版设计进行工程量预算工作量的分配录入工作，汇同各专业施工负责人估算各专业人员预算人工时作为劳动力资源分配到配合作业上。在录入完成后的统计周期内对已经明确工程量的资源进行修订，同时记录个作业实际发生资源量，最终通过资源直方图和资源剖析表可以查看各类资源的负荷情况。
6引入赢得值概念下的进度偏差分析
赢得值分析法是一种能全面衡量项目进度状态、成本趋势的科学方法，其基本要素是用货币量代替实物量测量项目进度，它以项目投入资金已经转化为项目成果的量来更新，是一种完整有效的项目监控方法。通过各层级估算权重分配计算出个作业活动的预算工作完成数量；统计出个作业在分析时点上的累计计划完成量和实际完成时间数量；通过周统计周期进度更新来实现进度测量，量化计划曲线与实际进度曲线偏差。
7双周滚动计划的更新与测量
建立双周进度检测制度，检测周前一周，编制完成上周的计划在检测周周一对各专业完成工作百分数、实际开始、实际完成时间进行统计汇总有专业负责人进行确认；检测周三下午计划工程师、各专业负责人在项目经理召集下再次检查和确认进度，计划工程师分专业、分区域、分作业班组进行计划与实际人工时检测统计情况通报，由各专业负责人分析进度偏差原因，确定奖惩方案，并反馈滞后工作的期望完成时间及人工时投入确认；周四为进度统计周期，计划工程师将上周时间和状态录入P6计划系统，计算工期，生成下周计划报表；检测周五，最终将修订更新的P6下周进度计划，包含上周情况、人工时实耗情况，滞后原因分析及考核情况经过控制经理审核、项目经理审批后正式。
8结语
由于整个项目周期中可能发生的变化，应用P6软件制定项目管理计划并在统计周期内调整更新，使得项目工作渐进明细，信息越来越详细具体、估算越来越准确、帮助项目管理团队可以随项目的进展，对项目工作进行更为明确的定义和更为深入的管理。
参考文献：
[1]姚芳.《工程建设与设计》.谈造价动态控制中赢得值原理的应用.
[2]陈阳，陈榕争.《工程建设与设计》.WBS项目管理的基础.
[3]《实践》.大型石化建设工程项目信息系统建设实战剖析.
关键词 工程图学 课程设计 教学实践
1 课程性质和教学目标
课程性质：“工程图学课程设计”是机械类专业的基础实践课程，是学生进行零部件测绘、装配图仪器绘制、计算机绘图的一次综合性训练。
教学目标：学生完成本课程的各个设计环节后，应达到以下基本要求。
（1）进一步培养学生具有解决机械工程问题所需要的工程图学基础知识及其应用能力。（2）培养学生运用工程图学的基本原理对具体机械模型进行图样表达的能力。（3）训练学生了解工程图学课程现状及其应用技术的发展趋势，能在解决具体问题中初步具有创新的态度和意识。（4）培养学生具有能使用网络工具及信息技术工具，查询并分析解决工程图样中所需的相关研究资料的能力；（5）培养学生能使用CAD现代工程工具对具体零件进行绘制表达的能力。
2 课程教学内容设计
本课程设计的任务是根据齿轮油泵装配体模型，运用常用的测绘工具，分组测绘出齿轮油泵装配体全部零件的尺寸并绘制零件草图，分析理解各个零件之间的装配关系、齿轮油泵的工作原理等。要求每组完成测绘零件（除标准件）的零件草图，每人完成1张仪器绘制的齿轮油泵装配图，每人完成1张二维CAD零件图（主动齿轮轴或从动齿轮轴），每人完成1份课程设计说明书。课程教学内容设计如表1所示。
3 零件测绘及其零件草图的绘制步骤
零件测绘是根据已有零件画出零件图的过程，这一过程包含绘制零件草图、测量出零件的尺寸和确定技术要求、然后绘制零件图。零件测绘工作在工程图学测绘室进行（测绘工具的使用见参考教材）。由于受时间和场所的限制，需要先徒手绘制零件草图，草图整理后，再根据草图画出零件图。主要步骤如下：
3.1 分析零件，确定表达方案
首先对该零件进行详细分析，了解被测零件名称、用途、零件的材料及制造方法等，用形体分析法分析零件结构，并了解零件上各部分结构的作用特点。
根据零件的形体特征、工作位置或加工位置确定主视图，再按零件的内外结构特点选用必要的其他视图，各视图的表达方法都应有一定的目的。视图表达方案要求：正确、完整、清晰和简练。
3.2 绘制零件草图
草图必须具有正规图所包含的内部内容。对视图要求：目测尺寸要准，视图正确，表达完整，尺寸齐全，图纸清晰，字体工整，图面整洁，技术标合理，有图框和标题栏等。
（1）画出各视图的中心线、定位线，注意视图间留出标注尺寸空间，并留出标题栏的位置。（2）根据确定的表达方案，详细画出零件的外部及内部的结构形状。（3）选择尺寸基准，画尺寸界线、尺寸线及箭头。经过仔细校核后，将全部轮廓线描深。（4）逐一测量尺寸，填写尺寸数字。对于标准结构，如螺纹、倒角、倒圆、退刀槽、中心孔等，测量后应查表取标准值。确定并填写各项技术要求，填写标题栏。
3.3 由零件草图绘制零件工作图
画零件工作图之前，应对零件草图进行复检，检查零件的表达是否完整，尺寸有无遗漏、重复，相关尺寸是否恰当、合理等，从而对草图进行修改、调整和补充，然后选择适当的比例和图幅，按草图所注尺寸完成零件工作图的绘制。
4 绘制装配图
（1）了解齿轮油泵的工作原理、装配关系，进行视图表达方案的确定。
（2）确定比例及图幅。
根据所确定的表达方案，选取合适比例，在可能情况下，尽量选取1：1的比例。按视图配置和尺寸安排各视图的位置，要注意留出编注零件序号、标注尺寸、绘制明细栏和注写技术要求的位置。
（3）画底稿。
从画图顺序区分有以下两种方法：P从部件的核心零件开始，“由内向外”，按装配关系逐层扩展画出各零件，最后画壳体、箱体等支撑、包容零件。Q先将起支撑、包容作用的壳体、箱体零件画出，再按装配关系逐层向内画出各零件，此种方法称为 “由外向内”。具体作图步骤如下：a.布置视图位置。确定各视图的装配干线和主体零件的安装基准面在图面上的位置，首先画出这些中心线和端面线。b.画主要零件泵体的轮廓线，二个视图要联系起来画。注意不要急于将该零件的内部轮廓全部画出，而只需确定装入其内部的零件的安装基准线，因为被安装在内部的零件遮盖的那部分是不必画出的，如主视图的齿轮组遮盖了泵体内型腔交线和出油口。c.根据齿轮轴和泵体的相对位置，画出齿轮轴、传动齿轮轴的视图。d.画出其他零件。
（4）编序号、填写明细栏等，检查加深图线。
完成各视图的底稿后，仔细校核检查有无错漏，擦除废线；画剖面线、标注尺寸和编绘零件序号，清洁图面后再加深图线，编写技术要求和填写明细栏、标题栏，完成装配图的全部内容。
5 计算机绘制零件图
一般运用AutoCAD软件绘制工程图的步骤如下：（1）开机进入AutoCAD，从文件（F）/新建（N）下拉菜单给图形文件起个名；（2）设置绘图环境，如绘图界限、尺寸精度等；（3）设置图层、线型、线宽、颜色等；（4）使用绘图命令或精确定位点的方法在屏幕上绘图；（5）使用编辑命令修改图形；（6）图形填充及标注尺寸，填写文本；（7）完成整个图形后，从文件（F）/保存（S）选项进行存盘，然后退出AutoCAD。
6 编写课程设计说明书及答辩
课程设计说明书大致包含以下内容：（1）目录；（2）设计任务书；（3）分组测绘说明（包括分组分工情况、测绘步骤、零件草图绘制等）；（4）装配图主要绘制步骤说明；（5）计算机绘制零件图主要步骤；（6）设计小结；（7）参考资料。
答辩是课程设计的最后环节。答辩前，应将装订好的设计说明书、叠好的图纸一起装入袋内，准备进行答辩。要求设计者系统回顾和复习课程设计过程的相关知识内容。通过准备达到进一步把问题弄懂、弄通，扩大设计中获得的收获，提高分析和解决工程实际问题的能力，以达到课程设计的目的和要求。
7 教学实践效果
通过“工程图学课程设计”的教学实践，学生零部件测绘、装配图仪器绘制、计算机绘图的能力明显增强，不仅激发了学生学习的主动性和兴趣，而且全面锻炼了学生的工程实践能力、文档撰写能力和思辨表达能力。
参考文献
[1] 宋鸣，吴卓，魏兴春，郑敏.项目式教学在工程图学课程中的探索与实践.机械制造与自动化，2014（1）.
由于实验设计是较高的能力要求，除要具备一定的知识基础外，还需要具有一定的创造能力。所设计的实验是建立在科学的基础上的，还应具有一定的观察和发现问题的能力。因此这一类考查考生综合分析能力的题型在高考实验复习中显得尤为突出，也是令学生非常头痛的。下面结合本人两年来如何进行高三实验设计复习的实践，谈一点自己的体会。
一、什么是实验设计
所谓实验设计，就是要求学生设计实验原理，选择实验器材，安排实验步骤，设计数据处理的方法及分析实验的现象。它包括设计实验方案、设计实验步骤、设计实验改进方法等。实验设计，主要考查学生是否理解实验原理，是否具有灵活运用实验知识的能力，是否具有在不同情境下迁移知识的能力。一个完整的实验设计过程包括5个环节。发现问题、提出问题、实验设计（包括假说和预期的结论）、实验实施、结论（包括推导和运用结论）。其中实验设计是联系问题和结论的必要桥梁。
二、实验设计的基本原则
1）科学性原则
指实验目的要明确，实验原理要正确，实验材料和实验手段的选择要恰当，整个设计思路和实验方法的确定都不能偏离生物学基本知识和基本原理以及其他学科领域的基本原则。2）平行重复性原则
平行重复原则，即控制某种因素的变化幅度，在同样条件下重复实验，观察其对实验结果影响的程度。任何实验都必须能够重复，这是具有科学性的标志。上述随机性原则虽然要求随机抽取样本，这能够在相当大的程度上抵消非处理因素所造成的偏差，但不能消除它的全部影响。平行重复的原则就是为解决这个问题而提出的 3）单一变量原则
有两层意思：一是确保“单一变量”的实验观测，不论有几个实验变量，都应做到一个实验变量对应观测一个反应变量；二是确保“单一变量”的操作规范，实验操作中要尽可能避免无关变量及额外变量的干扰。4）对照原则 对照的目的在于削除无关变量对实验结果的影响。实验对照原则是设计和实施实验的准则之一。通过设置实验对照，又排除无关变量的影响，又可增加实验结果的可信度和说服力。按对照的内容和形式上的不同，通常有以下对照类型。
A.空白对照
指不做任何实验处理的对象组。B.自身对照
实验与对照在同一对象上进行，不设对照组。C.条件对照
虽给对象施以某种实验处理，但这种处理是作为对照意义的，或者说这种处理不是实验假设所给定的实验变量意义的。D.相互对照
指不另设对照组，而是几个实验组相互对比对照。
三、实验设计的方法
一个比较完整的实验设计方案，一般包括这样几方面的内容：1）实验题目的确定；2）提出假说；3）设计实验方法和步骤；4）提出实验的预期结果；5）要观察和搜集的数据及方法。书写实验设计方案通常包括：“实验课题”、“实验假说”、“实验预期”、“实验目的要求”、“实验方法类型”、“实验对照类型”、“实验材料用具”、“实验方法步骤”和“实验结论与讨论”等项目。而在中学生物课本的实验指导中，实验假说和实验预期大都隐含在“实验原理”中。实验方法类型、实验对照类型则一般隐含在“方法步骤”中。
因此在实验设计中可以从以下几个方面去考虑：1）明确实验目的，即需要验证的生物学事实；2）严格遵守实验原理，实验所依据的科学原理，涉及到的生物学及相关学科的方法和原理；3）恰当选择实验对象，选择最能体现此生物学事实的具体对象，如细胞、组织、器官或生物个体；4）细心注意对实验条件、材料用具和装置的理化条件和生物学方法处理后，认真研究实验装置设计的严密性和合理性；5）合理设计实验步骤，要注意实验步骤的关联性和延续性，实验操作的程序性；6）精心设置对照组实验，控制和消除无关变量对实验结果的影响；7）提出假设条件，预测结果，假设是对可见现象作出可以检测的解释，假设的成立与否依赖证据（预测结果符合事实或实现则假设成立；反之则假设不成立）；8）仔细观察实验现象，详细记录实验结果，只考虑单一实验变量对结果的影响；9）认真分析原因，全面讨论结果，无论实验成功与否都要分析原因，对实验要进行多角度、全方位的分析讨论。
四、实验设计的实例分析
例1 (广东、河南高考题)为证实"二氧化碳是光合作用合成有机物必需的原料"，某同学制订了下列实验方案：
(1)实验目的(略)
(2)实验材料和用具(略)
(3)实验方法和步骤
用一适当大小的玻璃罩罩住一株生长正常的盆栽绿色植物和一杯NaOH溶液，密封不漏气。
将上述植物及装置放在暗室中饥饿，消耗掉叶片内贮藏的有机物。暗室内装有红色安全灯。
饥饿一定时间后，自暗室中取出，照光若干小时，使其充分进行光合作用。
取一叶片，放人盛有酒精的烧杯中，水浴加热，使叶绿素溶于酒精中。
将已脱绿的叶片取出，平铺在一个培养皿中，用碘液，检测有无葡萄糖的特异颜色反应出现。
该实验方案有几项明显错误，请指出错误并改正。
误解 对该实验方案的分析片面或缺乏必要的实验分析能力而误答。
诊断 错因：忽视了平时的生物实验操作和训练。正确思路：实验中无对照实验；实验中不能用红色安全灯，因为色素能够吸收红光，进行光合作用，影响实验结果；淀粉遇碘变蓝是淀粉等特有的颜色反应，而不是葡萄糖的颜色反应。鉴定还原糖(葡萄糖)的存在应用的试剂是班氏试剂。
正确答案是：(1)实验步骤 中暗室内用"红色安全灯"是错误的，应改为绿色安全灯(此项不改，仅在对照中提到也给分)；(2)实验步骤⑤中的"葡萄糖"是错误的，改为淀粉；(3)未设对照。对照的作法是：a．装置同题干中的步骤，但玻璃罩内用同一种生长状况相同的另一株植物代替题干中的植物；用一杯清水代替NaOH溶液。b．将上述植物及装置放在暗室中饥饿，消耗掉叶片内贮藏的有机物。暗室内装有绿色安全灯。c．重复题干中的步骤。d．重复改正后的题干中的步骤。
需要注意的是：对于实验分析要求从以下几个方面进行：科学性和严谨性。主要指实验设计必须有充分的科学依据，在某些实验中要有对照实验。实验条件的一致性和可重复性。在实验中除要设计的变量外，其他条件都要一致，并且一个实验不能只看一次的结果，必须有足够的实验次数，才能判断出实验结果的可靠性。实验器材的选择。实验中材料用具的选择是非常重要的，要根据实验所提出的问题和要求，联系命题者所提供的器材，准确判断和筛选实验所需的用具及材料。准确表达实验结果和进行数据处理。
例2（2003全国高考理综试卷非选择题27题）将青蛙脑破坏保留脊髓，在脊柱下部打开脊椎骨，剥离出脊髓一侧的一对脊神经根（包含一个背根和一个腹根，图略）。分别电刺激背根与腹根均可引起蛙同侧后肢发生运动反应。以已知背根含有传入神经，腹根含有付出神经，背根与腹根合并成脊神经。
请根据上述提供的实验材料（实验用具自选）设计实验步骤，并预测实验结果，以分别验证背根具有传入功能，腹根具有传出功能。
答案：实验步骤1：在背根中央处剪断（或用阻断），分别电刺激背根向中段、外周段，观察蛙后肢是否发生运动反应。预期结果：电刺激背根向中段应发生蛙后肢运动反应，电刺激背根外周段不发生反应，说明背根具有传入功能。
实验步骤2：在腹根中央处剪断（或用阻断），分别电刺激腹根向中段、外周段，观察蛙后肢是否发生运动反应。预期结果：电刺激腹根向中段不发生反应，电刺激腹根外周段就发生后肢运动反应，说明腹根具有传出功能。
例3、现有一种植物的种子，已经知道它的萌发受水分、温度和氧气的影响，但不了解其萌发与光是否有关，探究光的有无对该种子萌发的影响，请你依据所给材料和用品设计出实验的方法步骤，预测可能的实验结果，并分别得出相应的结论。
材料和用品：数量充足的铺有滤纸的培养皿、无菌水、表面消毒过的种子等
方法步骤：
可能的实验结果及相应的结论：
（参考答案 方法步骤：向培养皿中倒入适量的水，将等量的种子分别放入两组培养皿中。将一组置于有光照的环境中，另一组置于黑暗环境中，在培养过程中，使两组所处温度、水分、空气状况适宜且相同。 可能的实验结果及相应的结论：有光组萌发，无光组也萌发(或答发芽率差异不显著)，该种植物的种子萌发不受光的影响。有光组萌发，无光组不萌发(或答有光组发芽率高于无光组，差异显著)，光是该种植物种子萌发的必要条件之一。有光组不萌发，无光组萌发(或答无光组发芽率高于有光组，差异显著)，光抑制该种植物种子的萌发。
关键词 Windows；封装部署；Ghost系统镜像文件；母盘；Easysysprep
中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）18-0088-02
1 研究背景
如今对于许多用户而言，在微型计算机中安装Windows操作系统已不再是难事，用户除了采用普通原版安装光盘进行完整安装外，更多则采用Ghost系统镜像来完成安装。采用后者的好处显而易见，它采用智能化的安装方法，不仅方便、快捷，而且使许多非专业人士也能非常轻松地完成安装过程。
这些Ghost系统镜像文件获取渠道多种多样，除可以在市面上买到各种版本的Ghost系统光盘外，许多用户更愿意通过互联网下载免费的Ghost系统镜像文件。
笔者在长期安装Ghost系统镜像文件时发现了一些问题。如：许多系统镜像都预装了一些恶意软件或插件，有的则强行篡改浏览器主页，使其转向恶意网站。更有甚者，一些黑客在系统封装时植入了木马病毒并使其自动运行，这些木马病毒有的可在后期安装杀毒软件查杀出来，有的则做了免杀处理，普通用户根本无法察觉，这些看似新安装了操作系统的计算机轻而易举地成为黑客的“肉鸡”，令人防不胜防。
基于此，笔者通过实践研究认为，利用原版Windows系统母盘亲自封装部署操作系统，在封装时预装一些自己认为必要的应用软件，个性化一些系统配置，这样既可以节省安装时间，提高效率，又安全可靠。
2 封装部署软件的选择
目前，市面上流行的封装部署软件较多，主流的有“Nowprep”、“小兵一键封装”等。它们都很优秀，但也存在一些问题，如：部署任务只能指定3个、部署完成后，系统中留有该软件的版权信息等。笔者在实践中用到了一款名为Easy sysprep3的封装部署软件（以下简称ES3），它是一款基于sysprep技术的专业操作系统封装部署工具，可以提高 Windows 的部署效率，降低封装技术成本。笔者采用ES3 final版进行系统封装部署。
3 Windows 7封装部署实践研究
Windows7系统是目前主流的Windows系列操作系统，虽然对于之前的Windows XP仍然有许多人正在使用，但根据微软的计划，这款系统的支持服务将于2014年4月9日正式停止。本文顾及用户使用的前沿性和实用性，采用Windows7（32位）作为封装部署对象。对于Windows XP的封装部署，笔者也进行了全程实践研究，验证了其可行性，读者可触类旁通。
3.1 封装部署前的准备工作
正式封装部署之前，用户应从正规渠道获取一份合法的Windows7原版系统，在计算机中完整安装系统。对于设备驱动程序的处理，笔者建议除安装必要的网卡驱动程序外，暂不要安装其他驱动程序。随后可安装所需应用软件，进行一系列优化操作，包括：为系统安装最新补丁、查杀病毒、做必要的系统优化（注册表优化、服务优化、组策略优化和系统垃圾清理等）。最后用Ghost镜像制作软件完成母盘镜像备份，以备封装失败后再次利用。
系统母盘制作好后，可对系统的相关文件进行压缩处理，目的是为了控制系统封装后镜像文件的容量。此时可用Windows PE盘启动计算机进入PE环境，采用压缩比率较高的7-Zip压缩软件对母盘系统Program Files文件夹下的一些应用软件进行压缩，压缩文件存储路径为文件原路径。用同样的方法压缩Windows文件夹下除System32文件夹外的必要文件。
3.2 系统封装
重启计算机进入母盘系统，用ES3开始封装系统。
步骤一：启动ES3，该软件收集显示了母盘系统的相关信息，如系统类型、版本号、系统目录等，单击“下一步”按钮即可。
步骤二：如果用户之前做过封装操作，接下来的界面会显示之前完成的配置文件，本次为初次封装，可忽略此步，单击“下一步”按钮。进入封装任务定制界面后，ES3提供了9项封装任务，用户可根据需要选择，如“系统补丁安装、注册表优化设定、服务优化设定”等。笔者在制作母盘时已完成了上述操作，在此忽略。同时建议勾选“OEM信息设定、封装任务设定、设备驱动处理、封装部署选项（常规和高级）、部署任务设定”等选项。单击“下一步”按钮。
步骤三：进入OEM信息设定界面，在其中可以添加一些个性化的信息，如“制造商、电脑型号、用户名、组织名、计算机名”等，这些信息可在封装后系统中的“系统属性”对话框中看到，笔者酌情进行了填写，如图1所示。
步骤四：“封装任务设定”界面中可以添加在系统封装之前和之后自动运行的一些特定程序，这些程序的类型必须是exe、bat、msi或cmd之一。笔者自行编写了一个清理系统垃圾的批处理文件，选择在系统封装前运行。值得注意的是，此处正是黑客种植木马的场所之一。如果没有特定程序运行可单击“下一步”按钮跳过。
步骤五：“设备驱动处理”界面中列出了所有需要处理驱动的设备名称，它的功能主要是用来清理所有已安装设备的驱动程序，使封装后的系统具有通用性。笔者在本文前面建议只安装网卡驱动程序的目的就在于此。在此界面中，同时选中“自动处理所有设备的驱动程序、自动处理硬件抽象层、禁止自动从网络上搜索驱动”三个选项。
步骤六：进入“封装部署选项（常规）”界面后，首先要求输入系统序列号，对于Windows7来说，若无序列号，笔者的做法是先留空，待系统部署后采用激活器激活系统。同时关闭系统还原，勾选“清空DllCache目录，并在部署中自动恢复”选项，不建议勾选“在目标计算机上生成全新的安全标识符”选项和“部署前加载USB设备驱动”选项。根据实践研究，这两项会延长部署系统的时间。其他选项保持默认或酌情设定。
步骤七：“封装部署选项（高级）”界面中，笔者将“封装后Boot时间”设为0秒以缩短部署启动时间，将“系统部署分辨率”和“首次登录分辨率”均设为“1024×768”，其他选项保持默认。单击“下一步”按钮。
步骤八：“部署任务设定”是封装过程中较为关键的一步，如果希望封装后的系统自动加载大部分设备的驱动程序，可以事先通过互联网下载“万能设备驱动包”，将其查杀病毒后存放在“C：＼sysprep”目录下，然后将其路径添加在“程序调用”选项卡中的“运行程序”文本框中（此处是木马病毒的又一处藏身之地），选择运行时机为“系统部署前”。如果之前进行过压缩文件操作，接着将7-zip压缩包存放路径添加至“7Z解压缩”选项卡中的“7Z压缩包”文本框中，“解压到”文本框中输入原先压缩文件的路径，目的是在系统部署时自动解压文件，同样选择运行时机为“系统部署前”。该选项卡中的其他项目可根据需要设定。单击“下一步”按钮。
步骤九：在“设定完成”阶段中，只需要选择以上配置文件存放的位置即可，当然可以保持系统默认。单击“完成”按钮开始封装。
系统封装过程是一个不可逆的过程，建议在正式封装前确认所有配置正确无误。系统封装后，必须重启计算机进入PE环境，而不能从本地硬盘启动进入母盘系统，否则会进入系统部署界面开始系统部署，使整个封装过程半途而废。在PE环境中，首先删除原先7-zip压缩包对应的原文件，接着用Systemc Ghost制作Ghost镜像文件，此镜像即为最后封装完成的镜像，利用此Ghost系统镜像文件可以在其他计算机中进行部署测试。
笔者在实践过程中同时封装了一个不安装任何应用软件的纯净版Ghost Windows7系统，它不但稳定而且体积小，读者可以尝试。
3.3 系统部署
系统部署实质是封装后的系统在不同计算机中安装测试的过程。此过程大部分是自动完成的，部署过程不再赘述。笔者经过多次实践后对部署失败的原因做了如下分析。
原因之一，用户所选择的系统母盘不同可能导致封装和部署失败，推荐使用微软原版Windows7系统进行封装部署。
原因之二，安装好的Windows7母盘系统由用户通过一些精简软件进行过度精简后也可使系统部署失败，一些精简后的Windows7系统容量只有几百兆。
原因之三，用户采用封装部署后的系统再次进行封装，即进行二次封装，这种封装很大程度上是徒劳的。
原因之四，安装完成的母盘系统需要更新补丁时，建议通过系统自带的更新功能安装补丁，通过第三方软件更新补丁后也可能导致系统部署以失败告终。
以上仅为笔者在实践研究过程中遇到的一些问题，不够全面也在所难免，供读者参考。
4 封装部署经验分享
经验一：整个封装部署过程要严格按照顺序执行。如不愿破坏实体机原有系统，可考虑使用虚拟机（如VMware、Virtual PC等）进行封装部署，但虚拟机的运行对计算机硬件配置要求较高，读者可酌情选择。其安装使用方法可参考相关资料，此处不再赘述。经笔者测试，用虚拟机封装的系统也可在实体机中正常部署运行。
经验二：由于Windows7容量本身较大，在封装前是否用压缩软件对文件进行处理可根据具体情况而定。在无法使用DVD光盘刻录镜像文件或无大容量U盘进行存储的情况下可考虑增加此步骤。即使做此操作，可适当对系统盘中Program Files中的某些应用程序文件进行压缩， 不要对Windows目录下的文件进行处理，经笔者实践验证，这样会使系统不稳定，可能导致系统部署失败。
经验三：在“封装部署选项（常规）”界面中，对于Windows7系统来说，可先将序列号留空，待系统部署运行后采用激活器激活系统。而对于Windows XP来说，必须要在此处输入序列号，否则可能导致某些预装软件不可用。
经验四：封装系统之前一般不要安装Office软件，否则系统部署恢复后运行Office组件时会弹出错误对话框，提示重新安装Office。当然解决办法是可通过互联网下载officefix.exe文件，将其加载到“部署任务设定”界面中，使其在部署时自动运行来修复此错误，但不能保证下载officefix.exe文件的安全性。
经验五：如果对于封装后的Ghost系统镜像文件后期有所改动，可通过Ghost explorer展开此镜像文件进行查看修改。
经验六：用Easysysprep的较新版本或其他封装部署工具操作时，在执行细节方面会有所不同。
系统封装部署过程具有一定的风险性，失败因素较多，需要读者耐心实践和总结经验。
声明：笔者只对目前主流的Windows系统进行了封装部署实践研究，对于较早版本的Windows系统和Windows8系统并未进行详细验证。
参考文献
[1]侯朝霞，李明，章鹏.创建电脑的系统封装包[J].济南职业学院学报，2005（06）.
[2]王艳辉，张喜来.利用Ghost制作万能系统恢复光盘[J].通化师范学院学报，2006（02）.
[3]廖金权.浅论系统母盘的封装技术[J].硅谷，2010（24）.
[4]蒋国松.基于Sysprep技术的机房系统升级[J].电脑知识与技术，2006（29）.
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