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參數(shù)化建模范文第1篇

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)向器；齒輪齒條；參數(shù)化；建模

0引言

根據(jù)某車的性能參數(shù)、市場(chǎng)需求及價(jià)格定位來對(duì)該車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，結(jié)合同級(jí)車型的轉(zhuǎn)向器的選取將本次設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)向器確定為齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器。對(duì)本次設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)形式和在汽車中的布置形式進(jìn)行分析確定。

1選型

由于直齒圓柱齒輪和直齒齒條嚙合會(huì)使轉(zhuǎn)向器的運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性下降，沖擊增大，工作噪聲增加等，本次設(shè)計(jì)采用的是斜齒圓柱齒輪與斜齒齒條嚙合，可以使轉(zhuǎn)向器的重合度增加，運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定、沖擊力和工作噪聲都有所減小，并且這樣設(shè)計(jì)使齒輪軸軸線與齒條的軸線之間的夾角更符合本次的設(shè)計(jì)要求，降低了設(shè)計(jì)難度，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)過程。從上述分析可以看出，齒條圓形斷面不僅滿足了本次的設(shè)計(jì)要求，而且制作工藝比較簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)也比較簡(jiǎn)單；有效地降低了設(shè)計(jì)難度和制造成本。所以選擇的是齒條斷面形狀為圓形[1-2]。最終的方案確定為：側(cè)面輸入兩端輸出的輸出形式；齒輪齒條為斜齒；齒條斷面形狀為圓形。

2參數(shù)化建模

CATIA是法國(guó)達(dá)索公司于1975年起開始發(fā)展的一套完整的3DCAD/CAM/CAE一體化軟件。在對(duì)于小齒輪的建模主要用到起3D建模功能。由于采用包絡(luò)原理仿真法建模，以小齒輪作為刀具，齒輪的建模精度直接影響到齒條的精度。通過熟悉軟件的相關(guān)功能，并根據(jù)齒輪的相關(guān)幾何特征，參考其他軟件中的建模方法，總結(jié)出的CATIA建模方法，主要步驟如下[3-4]：在CATIA中的f（x）工具輸入齒輪參數(shù)，通過fog功能定制齒輪漸開線的公式，繪制基圓、分度圓、齒根圓、齒頂圓及漸開線。將輪廓線與齒根圓倒角。建立一個(gè)平面A（通過z軸和漸開線與分度圓的交點(diǎn)），再建新平面B與A平面成一夾角，轉(zhuǎn)角基準(zhǔn)為Z軸，將輪廓線關(guān)于新建的對(duì)稱平面做鏡像，將輪廓線剪裁出來。平移和旋轉(zhuǎn)工具，做出另一端面的輪廓線，用多截面曲面multisections做出齒曲面，插入零件設(shè)計(jì)模塊，用closesurface命令分別將兩個(gè)曲面閉合成實(shí)體，用環(huán)形陣列將齒輪的所有輪齒陣列出來得到齒輪。在零件設(shè)計(jì)模塊中制作出的齒輪軸三維模型。結(jié)合齒輪和齒條的尺寸和配合尺寸，在考慮加工和輕量化等條件下進(jìn)行建模。支架和齒條套建模。在catia轉(zhuǎn)配設(shè)計(jì)模塊中將上面所有零件進(jìn)行裝配，裝配出的轉(zhuǎn)向器三維模型如圖1所示。

3結(jié)論

本設(shè)計(jì)通過資料的查詢，了解到轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)、原理以及國(guó)內(nèi)外的發(fā)展，對(duì)轉(zhuǎn)向器的分類和不同車型上的使用進(jìn)行了分析。同時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)也有了初步的方案；對(duì)轉(zhuǎn)向器的類型的確定—齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡海峰.轉(zhuǎn)向器齒輪齒條設(shè)計(jì)與受力分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013.

[2]賈巨民，張蕾，唐天元，吳宏基，劉健.汽車變速比齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的嚙合原理[J].機(jī)械科學(xué)與技術(shù)，1998.

[3]鄒光明，尹志朋，王東雄，劉源泂，汪豪蒂.基于不完全齒輪齒條機(jī)構(gòu)的小車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)研究[J].機(jī)械工程師，2014.

參數(shù)化建模范文第2篇

一、三種傳統(tǒng)參數(shù)化建模方法及其缺陷

方法一：使用特征與參數(shù)相結(jié)合的方式完成回轉(zhuǎn)支承結(jié)建模，是最基礎(chǔ)的參數(shù)建模方法，僅適用單種結(jié)構(gòu)形式。

方法二：使用特征、參數(shù)、關(guān)系相結(jié)合的方式建模，運(yùn)用Pro/PROGRAM對(duì)模型特征進(jìn)行顯隱控制來完成單種系列的回轉(zhuǎn)支承建模。這種建模方式雖實(shí)現(xiàn)了回轉(zhuǎn)支承的參數(shù)化建模，但存在以下問題：①建模者必須依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或?qū)⒆约憾x的回轉(zhuǎn)支承參數(shù)輸入到基礎(chǔ)模型中，再生模型。②建立的各回轉(zhuǎn)支承模型間，除建模方式一致外，無關(guān)聯(lián)，無法體現(xiàn)模型的系列化。③在主機(jī)廠的設(shè)計(jì)過程中，對(duì)回轉(zhuǎn)支承選型方面，無法提供幫助。本文所提及的方法一定程度上借鑒了該方法，并對(duì)其進(jìn)行了改良，以實(shí)現(xiàn)更多的功能。

方法三：通過結(jié)合Pro/Toolkit與VC++對(duì)Pro/ENGINEER進(jìn)行二次開發(fā)實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)支承建模。此方法的開發(fā)難度較大，開發(fā)成本高，開發(fā)者需熟練運(yùn)用三項(xiàng)軟件，另外Pro/Toolkit不屬于Pro/ENGINEER標(biāo)準(zhǔn)模塊，且該模塊價(jià)格昂貴。

二、標(biāo)準(zhǔn)與模型特征結(jié)構(gòu)分析

以JB2300-1999為例，該標(biāo)準(zhǔn)將回轉(zhuǎn)支承按照滾道形式的不同，分為單排四點(diǎn)接觸球式、雙排異徑球式、單排交叉滾柱式、三排滾柱式四個(gè)系列；又分為三種傳動(dòng)形式，即無齒式、外齒式、內(nèi)齒式；另外安裝孔形式也分為螺紋孔和通孔。

回轉(zhuǎn)支承根據(jù)所屬系列的不同、傳動(dòng)形式的不同、安裝孔形式的不同可衍生出二十四種結(jié)構(gòu)形式。雖結(jié)構(gòu)形式較多，但可結(jié)合J B2300-1999的型號(hào)編制方法與基本參數(shù)表來表示其結(jié)構(gòu)尺寸，同時(shí)這方面也就形成了回轉(zhuǎn)支承的參數(shù)化建模與族表管理的基礎(chǔ)。

另外，在JB2300-1999參數(shù)表中出現(xiàn)了齒輪變位系數(shù)x ，而沒有規(guī)定x 數(shù)值，但規(guī)定了齒頂圓d a直徑。根據(jù)相關(guān)公式進(jìn)行換算可得x=0.4，但實(shí)際應(yīng)取x=0.5，原因?yàn)槟壳案骰剞D(zhuǎn)支承制造廠商均以x =0.5進(jìn)行齒輪變位，再以參數(shù)表中d a值對(duì)內(nèi)外圈加工。

三、參數(shù)化建模

1.參數(shù)類型及定義

首先，根據(jù)回轉(zhuǎn)支承的基本參數(shù)表定義結(jié)構(gòu)參數(shù)，如圖1和表1。其次規(guī)劃漸開線齒輪繪制所需要的齒輪參數(shù)，如表2。表2的參數(shù)需通過表1，結(jié)合齒輪與漸開線繪制的相關(guān)公式計(jì)算生成。最后，規(guī)定安裝及傳動(dòng)參數(shù)，如表3。

特殊用途參數(shù)定義的目的是為了使參數(shù)化建模更簡(jiǎn)捷方便。如外圈安裝孔，當(dāng)外圈安裝孔為螺紋孔時(shí)，采用dm1=M14，L=28mm；外圈安裝孔為通孔時(shí)，dn1=16mm，通孔無孔深，但實(shí)際上孔的深度等于內(nèi)外圈高度即L =50mm，如此應(yīng)兩組參數(shù)對(duì)應(yīng)兩個(gè)孔特征。為簡(jiǎn)化建模步驟，在此省略螺紋孔的繪制，用盲孔替代，設(shè)定ASM_ND1參數(shù)為安裝孔徑，ASM_NH1為安裝孔深度。在后續(xù)的關(guān)系設(shè)定中通過結(jié)構(gòu)形式的判定，對(duì)孔徑、深度進(jìn)行賦值，如此即可用一個(gè)孔特征來完成該步驟建模，如圖2。

2.全特征基礎(chǔ)建模

在J B2300-1999標(biāo)準(zhǔn)的基本參數(shù)表中挑選一組參數(shù)，進(jìn)行相關(guān)計(jì)算后將參數(shù)填入之前創(chuàng)建的參數(shù)表，在“Part_No”參數(shù)中填寫“BASE”標(biāo)識(shí)該模型為基礎(chǔ)模型。然后依據(jù)填寫的參數(shù)尺寸，對(duì)內(nèi)外圈分別進(jìn)行建模，內(nèi)外圈建議建模順序?yàn)椋孩俳Y(jié)構(gòu)體基礎(chǔ)拉伸；②安裝孔及其陣列；③外（內(nèi)）齒輪特征組；④黃油孔及其陣列；⑤中心滾道的旋轉(zhuǎn)實(shí)體去除。

建模中應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)：①確保二十四種結(jié)構(gòu)的任何一種特征都存在于模型中。例如，同時(shí)在內(nèi)圈和外圈中創(chuàng)建齒輪；各種黃油孔特征都放置在模型上，如01系無齒、內(nèi)齒結(jié)構(gòu)形式的黃油孔放置在外圈圓柱表面，01系的外齒結(jié)構(gòu)放置在外圈下表面，而在本模型中兩處都應(yīng)放置；②除結(jié)構(gòu)體基礎(chǔ)拉伸外，其他特征建立完成后應(yīng)進(jìn)行隱含，防止特征間的參照問題導(dǎo)致后續(xù)模型的再生失敗，待建模完全結(jié)束后恢復(fù)各隱含特征；③齒輪特征組的制作在其他文獻(xiàn)中已有詳細(xì)描述。結(jié)果如圖3所示。

同時(shí)，需建立滾動(dòng)體模型，即鋼球、滾柱兩種模型，并根據(jù)J B2300-1999中鋼球、滾柱的規(guī)定及參數(shù)表對(duì)模型創(chuàng)建族表。若無特殊需求，如主機(jī)廠設(shè)計(jì)者并不需要對(duì)回轉(zhuǎn)支承的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，則建議省略滾動(dòng)體及其陣列特征，甚至是滾道特征，以減少在Pro/ENGINEER的內(nèi)存消耗。

3.參數(shù)化驅(qū)動(dòng)模型

完成基礎(chǔ)建模后，打開Pro/ENGINEER工具菜單中的“關(guān)系”，在查找范圍中選擇特征（對(duì)于旋轉(zhuǎn)及拉伸特征建議選擇截面），并依次對(duì)各個(gè)特征的尺寸參數(shù)等進(jìn)行參數(shù)賦值，實(shí)現(xiàn)參數(shù)化驅(qū)動(dòng)，如圖4。

4.關(guān)系運(yùn)算及參數(shù)賦值

參數(shù)化驅(qū)動(dòng)完成后，打開Pro/ENGINEER工具菜單中的“關(guān)系”，在組件中創(chuàng)建關(guān)系公式。參數(shù)化建模階段，完成組件參數(shù)關(guān)系需進(jìn)行以下三個(gè)步驟。

第一，根據(jù)“Part_No”選項(xiàng)判定模型的結(jié)構(gòu)形式，并賦值于參數(shù)P_Ty pe。在關(guān)系中僅可以運(yùn)用“If...EndIF”語句進(jìn)行條件判定，判定的依據(jù)為讀取“Part_No”中的字符串類型。其中需多次運(yùn)用到函數(shù)extract（提取的字符串，提取起始位，提取位數(shù)）來提取“Part_No”中的信息，如If extract（Part_No，1，2）==”10”；P_Type0=1；Endif；本語句用于判定該結(jié)構(gòu)形式是否屬于單排四點(diǎn)接觸球式系列，同理對(duì)其他系列、傳動(dòng)方式、安裝孔及黃油孔的布置方式進(jìn)行一一判定。

第二，根據(jù)“P_Type2”的類型為條件，對(duì)齒輪參數(shù)、安裝孔參數(shù)賦值。

If P_Type2==1；

判定該模型為外齒輪傳動(dòng)形式，如果為真則進(jìn)行下列計(jì)算；

分度圓直徑CL_1_D=JB_M×JB_Z；

齒頂高CL_HA=（1+JB_X）×JB_M；

齒頂圓直徑CL_1_DA=CL_1_D+2×CL_1_HA；

基圓直徑CL_1_RB=CL_1_D×cos（20）/2；

齒根高CL_1_HF=（1+0.5-JB_X）×JB_M；

齒根圓直徑CL_1_DF=CL_1_D-2×CL_1_HF；

Endif；

結(jié)束判定。

同理判定無齒、內(nèi)齒輪傳動(dòng)形式。

判定內(nèi)外圈的安裝孔形式，通孔形式：

If P_Type2==0；

ASM_ND1=JB_DN1；

ASM_DH1=JB_OH1/2；

Endif；

螺紋孔形式：If P_Type2==1；

ASM_ND1=JB_DM1；

ASM_DH1=JB_L；

Endif。

第三，將建立的運(yùn)算關(guān)系及所有參數(shù)進(jìn)行復(fù)制，拷貝到內(nèi)外圈零件中。實(shí)現(xiàn)零件與組件的同步。

5.Pro/GROGRAM的特征顯隱驅(qū)動(dòng)

打開內(nèi)圈零件，記錄齒輪特征組的特征ID，從工具選項(xiàng)卡中選擇“程序”，開啟Pro/PROGRAM，搜索記錄的齒輪特征組特征ID，并在其代碼END FEATURE前，增加語句：If P_Type1==1 | Part_No==”BASE”；尋找特征組中的最后一個(gè)特征，在其END FEATURE后添加EndIF。以上做法實(shí)現(xiàn)后，如果判定模型傳動(dòng)形式為外齒輪或者模型為基礎(chǔ)模型（基礎(chǔ)模型顯示全特征），則創(chuàng)建外齒輪特征。同理，我們可以用這種方法來判定應(yīng)創(chuàng)建的滾道類型、黃油孔類型等，如圖5。

6.基于標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建族表

接下來在Pro/ENGINEER中選擇“族表”，并創(chuàng)建族表。選擇表1中的參數(shù)以及內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體元件作為族表的列。添加結(jié)束后，選擇用Excel編輯，將JB2300-1999標(biāo)準(zhǔn)中參數(shù)表中的所有參數(shù)進(jìn)行填寫，保存并退出Excel，族表編輯完畢。在此應(yīng)注意，“Part_No”列需根據(jù)J B2300-1999的命名標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行填寫，并在IFJB參數(shù)中填寫“是”。完成后校驗(yàn)族表，至此已經(jīng)完成J B2300-1999參數(shù)列表中所有回轉(zhuǎn)支承的建模。

7.標(biāo)準(zhǔn)件選用與非標(biāo)件創(chuàng)建

打開基礎(chǔ)模型，根據(jù)設(shè)計(jì)者的需要選擇結(jié)構(gòu)尺寸、系列等，然后直接打開選定的回轉(zhuǎn)支承標(biāo)準(zhǔn)件的模型。同時(shí)也可以使用族表中的查找功能進(jìn)行篩選選取。

對(duì)于非標(biāo)件，可以在普通模型的族表下增加行，填寫參數(shù)，即可生成模型。值得注意的是Part_No參數(shù)應(yīng)該根據(jù)命名標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行填寫，并在IFJB參數(shù)中填寫“否”，以此來區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)件和非標(biāo)件。非標(biāo)件建立后，選用方式與標(biāo)準(zhǔn)件相同。

四、輔助回轉(zhuǎn)支承選型計(jì)算

利用參數(shù)建模、族表管理等方法，可以創(chuàng)建所有回轉(zhuǎn)支承標(biāo)準(zhǔn)模型。同樣也可以利用這種方法來輔助設(shè)計(jì)選型。

首先，在參數(shù)中添加回轉(zhuǎn)支承選型用參數(shù)，如表4；并添加到族表列中。然后將回轉(zhuǎn)支承性能方面的計(jì)算公式添加到關(guān)系中。

以挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)支承選型計(jì)算為例， 存在經(jīng)驗(yàn)公式D02*d0/2T =f （f= 1 ～ 1 . 1 ）。因此在關(guān)系參數(shù)中添加“P _FMin=（JB_0DL/1000）2*JB_0DW/1.8、P_FMin=（JB_0DL/1000）2*JB_0DW/2.4?！?/p>

注：D0的單位為m，d 0的單位為mm；因?yàn)槌醮芜x型，故再次將安全系數(shù)范圍擴(kuò)大到0.9～1.2。

完成上述定義后，對(duì)族表進(jìn)行重新校驗(yàn)，然后選擇查找功能，輸入選定條件P_MminEXT；其中，EXT為所設(shè)計(jì)挖掘機(jī)的目標(biāo)噸位。族表過濾器將會(huì)推薦符合經(jīng)驗(yàn)公式的回轉(zhuǎn)支承供設(shè)計(jì)者選擇，并提供所推薦回轉(zhuǎn)支承的其他性能參數(shù)。圖7中列出了滿足30噸挖掘機(jī)的01系列、安裝孔均為通孔的內(nèi)齒輪回轉(zhuǎn)支承。

參數(shù)化建模范文第3篇

【關(guān)鍵詞】人機(jī)工程；眼點(diǎn)；SGRP；參數(shù)化；Catia

一、前言

任何產(chǎn)品最終面向的客戶都是人，產(chǎn)品給人帶來的感受決定了產(chǎn)品的市場(chǎng)占有率。因此所有產(chǎn)品的設(shè)計(jì)也就優(yōu)先要考慮人機(jī)工程。可以說汽車造型決定客戶看不看車，而人機(jī)工程則決定客戶買不買車。汽車的人機(jī)設(shè)計(jì)的目的就是要開發(fā)出對(duì)于絕大部分百分位人體來說具有駕駛操縱高效、方便、舒適、不易疲勞、安全的乘坐駕駛環(huán)境。因此人機(jī)工程的設(shè)計(jì)也成為整車設(shè)計(jì)中主要的性能之一。目前也有很多專業(yè)用于人機(jī)設(shè)計(jì)軟件例如：UG，RAMSIS等。但是作為設(shè)計(jì)人員來講這些專門的軟件有一定的弊端：或者是價(jià)格昂貴、或者與數(shù)據(jù)建模的軟件版本不兼容需要轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)、或者因?yàn)檫@些專業(yè)軟件的設(shè)計(jì)過程都是固化的靈活性不能讓設(shè)計(jì)師滿意。使用Catia參數(shù)化設(shè)計(jì)可以完成人機(jī)設(shè)計(jì)和法規(guī)校核等工作，并且可以直接修改參數(shù)更新數(shù)模一勞永逸。本文將以內(nèi)后視野設(shè)計(jì)為例進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)。

二、汽車人機(jī)工程設(shè)計(jì)內(nèi)容介紹

三、后視野設(shè)計(jì)Catia參數(shù)化建模步驟

1.內(nèi)后視鏡法規(guī)要求

a.后視鏡必須能在其反射面上繪出一個(gè)以高度為40mm底邊長(zhǎng)為a的矩形，其中：

，如圖1所示。

b.后視鏡必須為球狀凸面鏡或平面鏡鏡。

c.r值對(duì)于I類內(nèi)后視鏡必須大于1200mm。

d.反射面邊緣在框架內(nèi)，框架周邊點(diǎn)C值≧2.5mm；若不在框架內(nèi)，則其周邊點(diǎn)C值≧2.5mm，且突出部位在50N的作用力下，能回到框架內(nèi)。

e.內(nèi)后視鏡應(yīng)在駕駛員位置上可以調(diào)節(jié)。

f.在駕駛員眼點(diǎn)后60000mm處能看見20000mm的視野區(qū)域。如圖2所示。

g.對(duì)內(nèi)后視鏡：遮擋部分在與汽車縱向基準(zhǔn)面垂直的鉛垂面上時(shí)，其總和占所規(guī)定視野的15%以下。

h.后視鏡的位置應(yīng)保證駕駛員在正常駕駛狀態(tài)下，能看清汽車后方和兩側(cè)道路上的路況。

2.Catia繪制步驟

1）輸入從項(xiàng)目組得到的處于整車坐標(biāo)系下后視鏡數(shù)據(jù)。

2）在后視鏡鏡面上繪制國(guó)標(biāo)要求矩形區(qū)域（如圖1所示）。

3）確定駕駛員的眼點(diǎn)（如圖3所示）。

4）確定后視鏡旋轉(zhuǎn)軸線（如圖4所示）。

在常規(guī)曲面設(shè)計(jì)中用提取鉸接軸銷，并用繪制鉸接軸銷中心點(diǎn)，用繪制以中心點(diǎn)為原點(diǎn)，方向分別為z軸和y軸的兩條線段，此兩條線段即為旋轉(zhuǎn)軸線（提示：應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況確定軸線）；

5）抽取鏡面及鏡面邊界。

在常規(guī)曲面設(shè)計(jì)中用命令抽取內(nèi)后視鏡鏡面，并用相同的命令抽取內(nèi)后視鏡鏡面邊界。

6）作鏡面邊界等分點(diǎn)。

用命令等分左右鏡面邊界，一般等分為30-50個(gè)點(diǎn)為宜。

7）通過等分點(diǎn)作鏡面的垂線（鏡像入射光線時(shí)會(huì)用到）。

用命令中的選項(xiàng)，依次通過每個(gè)等分點(diǎn)做鏡面的垂線，長(zhǎng)度自定（建議取30mm-50mm）。（結(jié)果如5圖所示）

8）通過左右眼點(diǎn)作入射光線。

用命令中的選項(xiàng)，依次連接駕駛員左右眼點(diǎn)和鏡面邊界等分點(diǎn)。如圖6所示（提示：在作入射光線時(shí)，左右眼點(diǎn)所發(fā)出入射光線顏色最好不一致，以免在以后的校核過程中出現(xiàn)錯(cuò)誤）

9）通過鏡面邊界等分點(diǎn)垂線作入射光線的反射光線。

用命令依次將左右眼點(diǎn)的入射光線通過各自的鏡面鉛垂線進(jìn)行鏡像操作（如圖7所示）。

10）延長(zhǎng)反射光線并調(diào)整后視鏡位置。

用命令中的選項(xiàng)，依次延長(zhǎng)各條反射線。（提示：因后視野有風(fēng)擋玻璃黑邊等遮擋物建議此反射光線延長(zhǎng)至車長(zhǎng)即可。）

若反射光線區(qū)域不在后風(fēng)擋玻璃中心區(qū)，用命令轉(zhuǎn)動(dòng)鏡面使反射光線中心區(qū)處于后風(fēng)擋玻璃中心區(qū)。判斷：若反射光線包含玻璃黑邊則等分玻璃黑邊，連接左右眼點(diǎn)的虛像與玻璃黑邊并延長(zhǎng)70m處地面。若不包含則直接延長(zhǎng)反射光線至70m處地面。

11）作地平面。

根據(jù)R點(diǎn)到地平面的距離，用命令創(chuàng)建平面，并在該平面內(nèi)作地平面。

12）作地平面與反射光線的交點(diǎn)并以此連接交點(diǎn)。

雙擊命令，依次選擇地平面和反射光線，作出地平面和反射光線的交點(diǎn)，用命令，依次選擇反射線與地平面的交點(diǎn)。作出的曲線如下圖所示（如圖8所示）。

13）繪制國(guó)標(biāo)規(guī)定可見區(qū)域。

選擇地平面，通過進(jìn)入草圖繪制界面，根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)繪制下圖所示線框區(qū)域。

14）判斷后視野是否滿足相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

觀察上一步驟繪制的線框是否在反射光線與地平面交點(diǎn)所連接曲線之內(nèi)。若在內(nèi)，則表明該汽車后視野滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；若線框落在交點(diǎn)連接曲線之外（如9圖所示）則表明該汽車后視野不能滿足相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，需要進(jìn)行調(diào)整或加大鏡片等后續(xù)操作。

15）若因設(shè)計(jì)變更需要調(diào)整內(nèi)后視鏡布置位置或者更換鏡面時(shí)可直接在結(jié)構(gòu)樹上修改參數(shù)和替換鏡面曲面即可（如圖10、11）。

四、總結(jié)

本文只是一內(nèi)后視鏡視野設(shè)計(jì)為例簡(jiǎn)單說明了Catia參數(shù)化設(shè)計(jì)在人機(jī)工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。上文中所有人機(jī)設(shè)計(jì)均可采用catia參數(shù)化設(shè)計(jì)，不再依賴UG、RAMSIS等專業(yè)的人機(jī)設(shè)計(jì)軟件。運(yùn)用參數(shù)化設(shè)計(jì)使得設(shè)計(jì)和修改過程變得十分簡(jiǎn)單，節(jié)省大量工作時(shí)間提高項(xiàng)目進(jìn)展效率。

作者簡(jiǎn)介：

衣麗（1987—），女，遼寧撫順人，工學(xué)學(xué)士，助理工程師，現(xiàn)供職于遼寧曙光汽車集團(tuán)股份有限公司，主要從事汽車研發(fā)及工業(yè)生產(chǎn)過程控制。

田欣（1987—），男，遼寧錦州人，工學(xué)學(xué)士，助理工程師，現(xiàn)供職于遼寧曙光汽車集團(tuán)股份有限公司，主要從事汽車研發(fā)及工業(yè)生產(chǎn)過程控制。

參數(shù)化建模范文第4篇

一、前言

在企業(yè)Pro/ENGINEER三維基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)件庫中，有大量螺栓、螺母和墊圈等外形相近的系列族表件模型，標(biāo)準(zhǔn)件庫中族表建模與完善也是提高設(shè)計(jì)效率至關(guān)重要的一環(huán)。其中，有一類族表，其子實(shí)例是隨著設(shè)計(jì)尺寸輸入而定的，甚至還需要進(jìn)行計(jì)算。隨著設(shè)計(jì)產(chǎn)品的增加，其實(shí)例也不斷增加，族表數(shù)據(jù)也越來越多，如果每次增加的實(shí)例都用手工輸入，不僅增加工作量，而且容易產(chǎn)生重復(fù)實(shí)例及一物多碼的現(xiàn)象。即使對(duì)于專門的標(biāo)準(zhǔn)件人員也需要對(duì)照?qǐng)D樣逐個(gè)核對(duì)并計(jì)算，極大地影響了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期，也加大了非設(shè)計(jì)因素錯(cuò)誤。對(duì)于設(shè)計(jì)者，隨著實(shí)例的增加，族表中的數(shù)據(jù)會(huì)變得非常龐大，設(shè)計(jì)時(shí)難以找到所需求的實(shí)例。

本文就以實(shí)際應(yīng)用中“L”型管系為例，建立分層族表，加入?yún)?shù)關(guān)系的應(yīng)用減少不必要的數(shù)據(jù)輸入和計(jì)算，使其適用三維零件在Windchill標(biāo)準(zhǔn)件庫中通用化、系列化要求。

二、L型管系族表模型的建立

1.模型分析

如圖1所示 “L”型管系，該不銹鋼彎管圖號(hào)為：QBA-00-01；材料為：WC1Cr18Ni9Ti-d1×t； d1為27mm， L3為600mm， L4為350mm；彎管名稱為：彎管27×600×350。

要建立該彎管的族表模型，如果把所有族表數(shù)據(jù)放在一起，如圖2所示，標(biāo)準(zhǔn)件人員需要逐個(gè)輸入彎管的外壁、厚度、長(zhǎng)度和名稱等各個(gè)參數(shù)，不但工作量大，也容易出錯(cuò)，隨著產(chǎn)品實(shí)例的增加，設(shè)計(jì)者難以查找和使用。

2.分層族表

為提高設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性，減少標(biāo)準(zhǔn)件人員的工作量及非設(shè)計(jì)性因素的錯(cuò)誤，可以采用分層族表形式，按照公稱通徑將外壁、厚度、折彎半徑和材質(zhì)等參數(shù)固定在第一級(jí)族表，如圖3所示。而變化的參數(shù)則放在二級(jí)族表中，如圖4所示。采用分層族表結(jié)構(gòu)后，將一級(jí)族表鎖定，其數(shù)據(jù)參數(shù)也不需要再重復(fù)輸入，設(shè)計(jì)人員使用起來也很簡(jiǎn)潔方便。

3.關(guān)系式

分層族表建模后，為減少手工輸入數(shù)據(jù)的工作量及非設(shè)計(jì)性錯(cuò)誤，尤其是將實(shí)例名規(guī)范統(tǒng)一，避免一物多碼的現(xiàn)象，利用尺寸驅(qū)動(dòng)采用全參數(shù)化設(shè)計(jì)，標(biāo)準(zhǔn)件人員只需要輸入L3和L4兩個(gè)參數(shù)，校驗(yàn)后，其余參數(shù)通過添加關(guān)系式由系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算生成。其中，在關(guān)系中添加程序如下：

WLJC=CNAME

TH="QBA-00-01"

STANDTH=TH /*二維圖號(hào)生成關(guān)系式*/

DJZL=MP_MASS（""）

if DJZL

num_dec_place=4

else

num_dec_place=2

endif

CMASS=ceil（DJZL，num_dec_place） /*質(zhì)量生成關(guān)系式*/

IF D==17

DT=10

ELSE

IF D==21

DT=15

……

ENDIF

TT3=FLOOR（L3）

TT4=FLOOR（L4）

IF（TT3！=L3&TT4==L4）

CNAME ="彎管"+ITOS（D）+"X"+ITOS（L3 -1）+".5"+"X"+ITOS（L4）

實(shí)例名=" QBA-00-01_DN"+ITOS（DT）+"_"+ITOS（L3-1）+"-5"+"X"+ITOS（L4）

……

ELSE

CNAME="彎管"+ITOS（D）+"X"+ITOS（L3）+"X"+ITOS （L4） /*名稱生成關(guān)系式*/

實(shí)例名=" QBA-00-01_DN"+ITOS（DT）+"_"+ITOS（L3） +"X"+ITOS（L4） /*實(shí)例名生成關(guān)系式*/

ENDIF

三、L型管系裝配族表模型的建立

1.模型分析

如圖5所示“L”型組裝管系圖號(hào)：QBA-00-00；當(dāng) d1為27mm， L3為600mm， L4為350mm；兩端均凸法蘭的組裝管系名稱為：彎管組成DN20 A 27×614×364。

對(duì)于該組裝管系，可以把所有參數(shù)放在一個(gè)族表數(shù)據(jù)中。在實(shí)際應(yīng)用中，該方法不僅耗費(fèi)了大量的精力去輸入族表數(shù)據(jù)，還產(chǎn)生了很多尺寸計(jì)算的錯(cuò)誤，也影響后期的編碼和生產(chǎn)。

2.分層族表

如圖6所示，按照法蘭組合形式及管徑將一級(jí)族表固定下來，這樣標(biāo)準(zhǔn)件人員不需要對(duì)照?qǐng)D樣去逐個(gè)選型，輸入實(shí)例和其余變化的參數(shù)，如序號(hào)2彎管放置在二級(jí)族表中，打開DN32A為例，如圖7所示，其中序號(hào)2零件M56模型實(shí)例名（可直接復(fù)制）輸入后，利用關(guān)系式進(jìn)行校驗(yàn)即可自動(dòng)生成其他參數(shù)。

3.關(guān)系式

建立分層族表后，利用關(guān)系式將序號(hào)2尺寸傳遞到組裝族表實(shí)例，法蘭組合形式類型可以從組裝族表實(shí)例名稱中添加關(guān)系式提取，所以標(biāo)準(zhǔn)件人員需要什么規(guī)格族表實(shí)例時(shí)，只需要將序號(hào)2中管系實(shí)例名直接復(fù)制到圖7的M56實(shí)例中，校驗(yàn)后系統(tǒng)可以自動(dòng)計(jì)算名稱、重量和組件實(shí)例名等。采用該方式族表建模，在設(shè)計(jì)過程中可以很方便地修改實(shí)例尺寸，不會(huì)因?yàn)橥浶薷膮?shù)變量而出現(xiàn)二維圖錯(cuò)誤，很適合設(shè)計(jì)人員的使用要求，也極大地減少了建模的工作量。其中，二維圖生成關(guān)系式、質(zhì)量關(guān)系式和零件類族表類似；不同的是，裝配族表件參數(shù)化過程中，需要提取零件參數(shù)，部分關(guān)系如下：

IF D：CID_56==17

DT=10

ELSE

IF D：CID_56==21

……

ENDIF

NAME1=REL_MODEL_NAME：1（）

JTLX=EXTRACT（NAME1，15，1） /*提取A、B、C法蘭組合型號(hào)代碼*/

TT3=FLOOR（L3：CID_56）

TT4=FLOOR（L4：CID_56）

IF（TT3！=L3：CID_56&TT4==L4：CID_56）

CNAME="彎管組成DN"+ITOS（DT）+" "+JTLX+" "+ITOS（L3：CID_56+14-1）+".5"+"X"+ITOS（L4：CID_56+14）

實(shí)例名="QBA-00-00_DN"+ITOS（DT）+JTLX+"_"+ITO S（L3：CID_56+14-1）+"-5"+"X"+ITOS（L4：CID_56+14）

4.零件編碼和撓性設(shè)置

族表建模完成后，零件編碼（LJBM）在Windchill升級(jí)時(shí)自動(dòng)生成，其中，加入關(guān)系式后，CNAME和CMASS也可以不顯示在族表中。同時(shí)，由于Windchill識(shí)別的唯一性，在裝配時(shí)需滿足兩端法蘭連接可以圍繞彎管隨意調(diào)整角度，同一管系在裝配不同角度時(shí)，二維圖中顯示必須是同一個(gè)件，而不是兩個(gè)不同件，這里，建模時(shí)還需加入角度和撓性設(shè)置，建模如圖8所示。

四、族表在Windchill庫中的使用和效果

實(shí)際應(yīng)用中，包括杠桿、拉桿和其他各型管系等尺寸不斷變化的標(biāo)準(zhǔn)件都可以采用上述方法進(jìn)行參數(shù)化建模，即使是設(shè)計(jì)人員在本機(jī)上進(jìn)行修改和添加實(shí)例時(shí)，因其參數(shù)化、規(guī)范化實(shí)例命名，也能夠和Windchill服務(wù)器得到很好的更新和應(yīng)用，而不必等標(biāo)準(zhǔn)化人員先輸入實(shí)例再設(shè)計(jì)，節(jié)約了設(shè)計(jì)的時(shí)間和成本，也減少了人工輸入的錯(cuò)誤，提高了設(shè)計(jì)人員的工作效率和裝配的準(zhǔn)確性，應(yīng)用效果如圖9所示。

參數(shù)化建模范文第5篇

基金項(xiàng)目：教育部人文社會(huì)科學(xué)研究項(xiàng)目“基于產(chǎn)業(yè)鏈一體化視角下的中國(guó)經(jīng)濟(jì)圈能源效率差異研究”（10YJA790053）、四川循環(huán)經(jīng)濟(jì)研究中心項(xiàng)目（XHJJ-1028）、四川高校科研創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)建設(shè)計(jì)劃（13TD0009）資助おおお

摘 要：基于時(shí)變參數(shù)狀態(tài)空間模型，以人均GDP和工業(yè)增加值占GDP的比重作為衡量工業(yè)化階段的主要指標(biāo)，以單位能耗GDP作為能源效率的衡量指標(biāo)，實(shí)證分析工業(yè)化不同階段對(duì)能源效率的影響。研究結(jié)果表明：在工業(yè)化發(fā)展的初期，工業(yè)成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，工業(yè)對(duì)能源的巨大需求導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)能源的依賴性增強(qiáng)，人均GDP和工業(yè)增加值占比對(duì)能源效率的影響均較為明顯；在工業(yè)化發(fā)展的中期，人均GDP對(duì)能源效率的影響趨于穩(wěn)定，工業(yè)增加值占比對(duì)能源效率的影響逐漸趨于零。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整對(duì)改善能源效率的作用很小，加強(qiáng)區(qū)域間和國(guó)家間的節(jié)能技術(shù)合作可有效改善能源利用效率。

關(guān)鍵詞：能源效率；時(shí)變參數(shù)；狀態(tài)空間模型；產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)；人均GDP

中圖分類號(hào)： F206文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號(hào)：16720539(2014)04007406

自改革開放以來，中國(guó)經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展，能源消費(fèi)量快速增長(zhǎng)。2011年6月，中國(guó)能源消費(fèi)量占世界消費(fèi)總量的20.3%，超出美國(guó)19%，成為世界能源消費(fèi)第一大國(guó)。中國(guó)高速的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)來自于重工業(yè)發(fā)展優(yōu)先的經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略，能源消費(fèi)總量中工業(yè)能源消耗占比也較高。2011年起，中國(guó)工業(yè)能源消耗占能源消費(fèi)總量的70%。中國(guó)工業(yè)發(fā)展 “高投入、低產(chǎn)出”導(dǎo)致中國(guó)能源利用效率遠(yuǎn)低于美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家。隨著工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進(jìn)程逐步加快，經(jīng)濟(jì)發(fā)展與資源環(huán)境之間的矛盾日益加劇，提高能源效率成為中國(guó)一個(gè)亟待解決的問題。

以1978年不變價(jià)的GDP計(jì)算，1978年-2012年間，中國(guó)單位能耗GDP的變化趨勢(shì)如圖1所示。從總體上來看，中國(guó)單位能耗GDP逐步增加，由1978年的638元/t標(biāo)準(zhǔn)煤上升至2012年的2442元/t標(biāo)準(zhǔn)煤。從分段情況來看，1978年-1988年和1989年-1998年間，單位能耗GDP均處于上升趨勢(shì)，但是后者的上升速度快于前者，這兩個(gè)階段均處于中國(guó)工業(yè)化發(fā)展的起步階段。在2002年-2004年間，單位能耗GDP存在一定程度的下降，隨后又出現(xiàn)增長(zhǎng)，這一階段對(duì)應(yīng)于中國(guó)的工業(yè)化中期。目前，中國(guó)工業(yè)占比正在逐步下降，服務(wù)業(yè)快速發(fā)展，能源效率又將發(fā)生變化。中國(guó)工業(yè)化過程中，工業(yè)化的變動(dòng)與能源效率是否存在一定的關(guān)系，兩者之間的作用機(jī)制是什么？這是本文將要解決的問題。

一、研究綜述

關(guān)于能源效率，國(guó)內(nèi)外學(xué)者都進(jìn)行了大量的研究，成果豐富。能源效率的評(píng)價(jià)與測(cè)算，主要分為兩類：一類是單要素能源效率評(píng)價(jià)，通過計(jì)算能源強(qiáng)度或能源生產(chǎn)率進(jìn)行測(cè)算和比較［1］；一類是全要素能源效率評(píng)價(jià)，主要基于生產(chǎn)函數(shù)進(jìn)行測(cè)度［2］。能源效率影響因素是國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平［3］、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)［4］、技術(shù)進(jìn)步［5］、能源價(jià)格［6］、對(duì)外開放程度［7］、市場(chǎng)化水平［8］等都是影響能源效率最主要的因素。

圖1 1978年-2012年中國(guó)單位能耗GDP變化趨勢(shì)

（以1978年為不變價(jià)格）

關(guān)于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對(duì)能源效率產(chǎn)生影響的論斷最早源于結(jié)構(gòu)紅利的假說，是基于Lewis的二元經(jīng)濟(jì)模型［9］提出來的。隨后，學(xué)者們進(jìn)行了深入研究。研究發(fā)現(xiàn)，在不同的經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段，工業(yè)化水平高低與能源消費(fèi)強(qiáng)度（能源利用效率的倒數(shù)）的變化關(guān)系存在差異，即在經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較低時(shí)期，工業(yè)能源強(qiáng)度幾乎為零；當(dāng)工業(yè)化水平處于最高峰時(shí)期，由于技術(shù)革新、新工藝的采用以及新興部門的出現(xiàn)和發(fā)展，能源強(qiáng)度開始上升并逐漸穩(wěn)定，之后呈現(xiàn)下降趨勢(shì)；當(dāng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入后工業(yè)化時(shí)期，服務(wù)業(yè)逐漸成為主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，能源強(qiáng)度持續(xù)下降［10］。實(shí)證研究證明，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對(duì)能源效率存在影響，然而這種影響因研究方法、樣本數(shù)據(jù)選取等因素的存在而有所不同。

目前，研究產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對(duì)能源效率影響的實(shí)證方法主要有兩種：一種是采用因素分解法，該方法將能源效率分解為結(jié)構(gòu)影響和技術(shù)影響［11］；一種是通過構(gòu)建不變參數(shù)計(jì)量模型來驗(yàn)證產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對(duì)能源效率的影響［12］。由此，對(duì)于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對(duì)能源效率的影響，不同學(xué)者有不同的結(jié)論。部分學(xué)者認(rèn)為，就全國(guó)總體情況而言，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對(duì)能源效率提高的促進(jìn)作用比較明顯［13］；也有學(xué)者認(rèn)為，與技術(shù)進(jìn)步相比，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對(duì)能源效率提升的作用不顯著［14］。除此之外，還有學(xué)者認(rèn)為，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段的不同，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對(duì)能源效率的作用存在差異［15］。

通過對(duì)相關(guān)研究文獻(xiàn)的總結(jié)，大多數(shù)學(xué)者采用不變參數(shù)的計(jì)量模型實(shí)證分析產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對(duì)能源效率的影響機(jī)制，但卻忽略了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)在時(shí)間階段上對(duì)能源效率的影響存在差異。本文將構(gòu)建時(shí)變參數(shù)狀態(tài)空間模型［16］，以人均GDP和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)作為衡量中國(guó)工業(yè)化階段變化的主要指標(biāo)，進(jìn)而分析1978年~2012年中國(guó)人均GDP和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對(duì)能源效率的動(dòng)態(tài)影響，為提高能源效率提供政策性建議。

二、時(shí)變參數(shù)狀態(tài)空間模型的構(gòu)建

一般而言，變量之間的關(guān)系用不變參數(shù)的模型進(jìn)行回歸估計(jì)就可以滿足研究的需求，然而為了更加深入地分析變量之間的關(guān)系（如在不同階段的關(guān)系），不變參數(shù)的模型越來越跟不上研究的步伐，于是引入狀態(tài)空間模型。狀態(tài)空間模型主要用于估計(jì)不可觀測(cè)的時(shí)間變量，描述的是變量之間隨時(shí)間變化的動(dòng)態(tài)關(guān)系。下面將對(duì)狀態(tài)空間模型的形式進(jìn)行描述。

狀態(tài)空間模型包括兩個(gè)方程：一個(gè)是量測(cè)方程，描述的是變量之間的數(shù)量關(guān)系；另一個(gè)是狀態(tài)方程，描述的是變量前系數(shù)隨時(shí)間的變化關(guān)系。

設(shè)yt是包含kЦ鼉濟(jì)變量的k×1維可觀測(cè)向量，ZtП硎驚k×mЬ卣螅得到如下方程：

yt=Ztαt+dt+μtВ1）

其中，tП硎狙本長(zhǎng)度，即時(shí)間期間；Е聯(lián)tП硎驚m×1維向量，是解釋變量前系數(shù)，描述其與被解釋變量之間的數(shù)量關(guān)系；dtП硎窘鼐嘞睿是k×1維向量；Е酞t為隨機(jī)擾動(dòng)項(xiàng)，這里假設(shè)其均值為0，協(xié)方差為HtАU飧齜匠壇莆量測(cè)方程。

一般而言，Е聯(lián)t是不可觀測(cè)的，但是可以表示為一階馬爾科夫過程，式子如下：

Е聯(lián)t=Ttαt－1+ct+RtεtВ2）

其中，TtП硎驚m×mЬ卣螅描述Е聯(lián)t隨時(shí)間變化的系數(shù)；ctП硎驚m×1維向量，為截距項(xiàng)；RtП硎驚m×gЬ卣螅華Е弄tП硎驚g×1向量，為隨機(jī)擾動(dòng)項(xiàng)，假設(shè)其均值為0，協(xié)方差為QtАU飧齜匠壇莆狀態(tài)方程。

當(dāng)模型構(gòu)建完成之后，模型中的參數(shù)需要得到估計(jì)值。可用卡爾曼濾波法解決這一問題，其計(jì)算原理是：當(dāng)擾動(dòng)項(xiàng)和初始狀態(tài)向量服從正態(tài)分布時(shí)，通過預(yù)測(cè)誤差分解計(jì)算似然函數(shù)，估計(jì)未知參數(shù)，并且在新的觀測(cè)值得到后連續(xù)的修正狀態(tài)向量。

設(shè)at－1П硎凈于信息集合Yt－1У莫Е聯(lián)t－1У墓蘭屏浚Pt－1П硎竟蘭莆蟛畹莫m×m協(xié)方差矩陣，即有：

Pt－1=E[(αt－1－at－1)(αt－1－at－1)′]

（3）

由此，當(dāng)給定at－1Ш酮Pt－1時(shí)，Е聯(lián)tУ奶跫分布的均值為Е聯(lián)t|t－1=Ttαt－1+ctА9蘭莆蟛畹男方差矩陣為

Pt|t-1 = Tt Pt-1 T\prime t + Rt Qt R\prime t （4）

其中t=1,2,…,TАI鮮雋絞匠莆預(yù)測(cè)方程。得到了新的預(yù)測(cè)值后，可以得到修正的估計(jì)值，進(jìn)而得到更新方程為：

αt = αt|t-1 + Pt|t-1 Z\prime t F-1t(yt -Zt αt|t-1 -dt )（5）

Pt = Pt|t-1 -Pt|t-1 Z\prime t F-1tZt Pt|t-1 （6）

其中，F(xiàn)t = Zt Pt|t-1 Z\prime t + Ht ，t=1,2,…,T?。?/p>

為了研究工業(yè)化的不同階段產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變動(dòng)對(duì)能源效率的影響，可構(gòu)建相關(guān)變量之間的狀態(tài)空間模型來滿足研究需要。為了描述工業(yè)化的不同階段，這里用人均GDP和工業(yè)增加值占GDP的比重作為工業(yè)化階段變遷的總量因素和結(jié)構(gòu)因素。能源效率采用單位能耗GDP來衡量，即用GDP除以能源消費(fèi)總量。相關(guān)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)來源于1978年-2012年全國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒和相關(guān)年份的《中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒》。由于統(tǒng)計(jì)年鑒中GDP和工業(yè)增加值都是名義值，因此采用1978年為不變價(jià)格，對(duì)名義值進(jìn)行平減。為了解決模型異方差，對(duì)人均GDP、工業(yè)增加值比重以及能源效率進(jìn)行對(duì)數(shù)化處理。由于狀態(tài)空間模型無法解決多重共線性的問題，因此一個(gè)狀態(tài)空間模型中只包含一個(gè)解釋變量和一個(gè)被解釋變量。本文需要構(gòu)建2個(gè)狀態(tài)空間模型。

Yt=Xtαt+μtВ7）

其中Yt為被解釋變量，即能源效率；Xt為對(duì)數(shù)化后的人均GDP或者工業(yè)增加值占比；Е聯(lián)t為T×1У南凳向量；隨機(jī)擾動(dòng)項(xiàng)Е酞tУ姆講釵Е要2μВ華tП硎臼奔淝間為1到TА8媚P褪橇坎夥匠獺＊

由于上述模型中的系數(shù)序列是不可觀測(cè)的，為此可表示為一階馬爾科夫過程為：

Е聯(lián)t=ρ0+ρ1αt－1+εtВ8）

其中Е血0Ш酮Е血1П硎敬估參數(shù)；Е弄tХ從均值為0，方差為Е要2εУ惱態(tài)分布。該模型為狀態(tài)方程。

在狀態(tài)空間模型中，假設(shè)Е弄tФ懶⒂詎Е酞tВЕ弄tв氌Е酞tУ姆植既縵攏邯

μtう弄t~N00,σ2μ 00 σ2ε〖HL)〗〖JB))〗〖JB))〗И

其中，NП硎頸淞糠從正態(tài)分布；隨機(jī)擾動(dòng)項(xiàng)Е酞tАЕ弄tУ姆講罘直鷂Е要2μАЕ要2εА＊

三、人均GDP、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對(duì)能源效率的影響實(shí)證分析

上面已經(jīng)對(duì)狀態(tài)空間模型進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，下面將對(duì)狀態(tài)空間模型的參數(shù)進(jìn)行估計(jì)，采用的計(jì)量分析軟件為Eviews7.0。

（一）人均GDP對(duì)能源效率的影響

首先，對(duì)人均GDP和能源效率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)描述分析。參考陳佳貴等［17］（2012）、張同斌等（2013）對(duì)工業(yè)化階段的劃分：1978年-2001年為工業(yè)化初期階段，其中1978年-1994年為工業(yè)化初期的前半階段，輕工業(yè)發(fā)展迅速，1995年-2001年為工業(yè)化初期的后半階段，重化工業(yè)逐漸占主導(dǎo)；2002年以后為工業(yè)化中期階段，2002年-2010年為工業(yè)化中期前半階段，重化工業(yè)加速發(fā)展；2011年以后為工業(yè)中期后半階段。

表1 1978年-2012年中國(guó)人均GDP和能源效率的統(tǒng)計(jì)描述數(shù)據(jù)

工業(yè)化初期階段（1978-2001） 工業(yè)化中期階段（2002以后）

前半階段（1978-1994） 后半階段（1995-2001） 前半階段（2002-2010） 后半階段（2011以后）

平均值

人均GDP 1309.98 6820.82 18051.16 36828.63

能源效率 973.35 1762.82 2038.29 2399.37

方差

人均GDP 1023.17 1203.80 7228.42 2306.36

能源效率 216.41 191.70 156.65 59.43

最大值

人均GDP 4044.00 8621.71 30015.05 38459.47

能源效率 1397.93 1994.61 2309.82 2441.39

最小值

人均GDP 381.23 5045.73 9398.05 35197.79

能源效率 638.00 1482.93 1856.97 2357.34

注：人均GDP/元；能源效率/元?噸標(biāo)準(zhǔn)煤-1

數(shù)據(jù)來源：1979年-2013年的《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》、《中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒》的相關(guān)數(shù)據(jù)加工整理而來。

由表1可以看到，隨著人均GDP的增長(zhǎng)，能源效率也有大幅度的提高。在工業(yè)化初期的前半階段，人均GDP的均值為1309.98元，能源效率均值為973.35元/噸標(biāo)準(zhǔn)煤，而在工業(yè)化初期的后半階段，人均GDP的均值為6802.82元，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于前半階段的均值，同時(shí)，能源效率的提升幅度較大。從工業(yè)化初期的前半階段和后半階段的方差來看，前半階段的差異較大。在工業(yè)化中期階段，人均GDP保持高速增長(zhǎng)，同時(shí)，方差變?yōu)?9.43，人均GDP和能源效率的變化逐漸平穩(wěn)。由此可以初步判斷，從總量來看，隨著工業(yè)化階段的變遷，能源效率變化趨勢(shì)有差異。下面用狀態(tài)空間模型進(jìn)行進(jìn)一步的證明?；貧w估計(jì)式如下：

lnYt=4.9608+αtlnGDPt+μt(9)

αt=0.005+0.9αt－1+εt(10)

回歸估計(jì)式（9）是量測(cè)方程，描述了能源效率與人均GDP之間的總體回歸關(guān)系?；貧w估計(jì)式（10）是狀態(tài)方程，描述人均GDP對(duì)能源效率影響隨時(shí)間變化的具體關(guān)系，可以看到該參數(shù)的自回歸系數(shù)為0.9，狀態(tài)序列具有顯著的持續(xù)依賴特征。序列隨時(shí)間變化的趨勢(shì)圖如圖2所示。

圖2 人均GDP對(duì)能源效率的動(dòng)態(tài)影響

由圖2可以看到，人均GDP對(duì)能源效率的影響系數(shù)變化范圍為0.28～0.31。1978年起，工業(yè)開始發(fā)展，工業(yè)對(duì)能源的巨大需求導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)能源的依賴加大；1978年-1984年之間，工業(yè)化初期的前半階段，能源消耗帶來的經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)總量提高迅速，能源效率持續(xù)提高；1984年-1992年，經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)能源效率的提升作用有所降低。其原因可能是能源的邊際生產(chǎn)率有所下降，節(jié)能技術(shù)無法跟上生產(chǎn)的步伐，經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)逐漸落入“高能耗、低效率”的粗放型生產(chǎn)方式中；1992年-1996年，經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響經(jīng)過短暫的上升、回落后，開始迎來了提升的階段，而該階段是工業(yè)化初期的后半階段。出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因可能是，工業(yè)化初期后半階段，工業(yè)生產(chǎn)的技術(shù)有所提高和購買了國(guó)外先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備，能源利用效率有所提高，工業(yè)的快速發(fā)展再次帶來了能源利用效率的快速提升。當(dāng)工業(yè)發(fā)展進(jìn)入中期階段，“高能耗、低效率”的粗放型生產(chǎn)方式再次凸顯，由于工業(yè)生產(chǎn)中節(jié)能技術(shù)的落后以及先進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備的缺乏，經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)能源效率的提升作用受到影響，且影響作用逐漸下降。

（二）產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對(duì)能源效率的影響

產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與能源效率之間的狀態(tài)空間模型回歸結(jié)果如下：

ИlnYt=9.4334+αtlnGYt+μt(11)

Е聯(lián)t=0.006+0.9αt－1+εt(12)

回歸估計(jì)式（11）是量測(cè)方程，描述了能源效率與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)之間的總體回歸關(guān)系；回歸估計(jì)式（12）是狀態(tài)方程，描述了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對(duì)能源效率影響隨時(shí)間變化的具體關(guān)系?？梢钥吹皆搮?shù)的自回歸系數(shù)為0.9，狀態(tài)序列具有顯著的持續(xù)依賴特征。序列隨時(shí)間變化的趨勢(shì)圖如圖3所示。

圖3 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對(duì)能源效率的動(dòng)態(tài)影響

由圖3可以看到，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對(duì)能源效率的影響隨著時(shí)間的推進(jìn)而逐漸降低。系數(shù)的變化區(qū)間為-0.4~-0.01。根據(jù)系數(shù)的符號(hào)，工業(yè)增加值占GDP的比重越大，能源效率越低。1978年-2001年是工業(yè)化初期階段，在這一時(shí)期，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整對(duì)能源效率的影響作用逐漸降低；1978年-1990年，工業(yè)發(fā)展開始起步，工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)能源消耗的需求逐漸增加，然而中國(guó)工業(yè)發(fā)展始終是依靠大量的能源消耗換取經(jīng)濟(jì)總量增長(zhǎng)的粗放型發(fā)展方式，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中工業(yè)占比的增加對(duì)能源效率的影響始終是負(fù)面的；1991年-2001年，系數(shù)的下降速度加快，原因可能是出口逐漸成為拉動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的主力，而出口產(chǎn)品中工業(yè)初級(jí)產(chǎn)品的比重較高，從而導(dǎo)致工業(yè)增加值進(jìn)一步擴(kuò)大，粗放型經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式進(jìn)一步凸顯，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變動(dòng)對(duì)能源效率的負(fù)面影響減弱；2002年-2004年，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對(duì)能源效率的影響有所增強(qiáng)，原因是服務(wù)業(yè)開始發(fā)展，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中工業(yè)占比的下降帶來了能源效率的提高；同時(shí)，服務(wù)業(yè)占比的提高能夠?yàn)楣I(yè)生產(chǎn)提供節(jié)能技術(shù)研發(fā)等服務(wù)，從而促進(jìn)能源效率的改善。自2005開始，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對(duì)能源效率的負(fù)面影響越來越小，這也驗(yàn)證了部分學(xué)者的觀點(diǎn)，這可能是影響能源效率的因素中技術(shù)進(jìn)步成為主導(dǎo)。以往，中國(guó)工業(yè)生產(chǎn)主要是依靠能源消耗，在進(jìn)行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整時(shí)，促使高能效的行業(yè)發(fā)展能夠帶來能源效率的提升，然而當(dāng)調(diào)整達(dá)到一定的程度后，這種影響會(huì)越來越小，因此從產(chǎn)業(yè)自身的角度進(jìn)行節(jié)能技術(shù)的研發(fā)、購買節(jié)能設(shè)備、共享節(jié)能研發(fā)成果等方式能更加有效地改善能源利用效率。

四、結(jié)論

本文采用狀態(tài)空間模型，以人均GDP和工業(yè)增加值占GDP的比重作為工業(yè)化階段變遷的主要指標(biāo)，以單位能耗GDP作為能源效率的衡量指標(biāo)，實(shí)證分析工業(yè)化階段變遷對(duì)能源效率的影響。研究結(jié)果表明：人均GDP對(duì)能源效率的影響為正，而工業(yè)增加值占比對(duì)能源效率的影響為負(fù)；人均GDP對(duì)能源效率的影響隨時(shí)間的變化呈“M”型變化，而工業(yè)增加值占比對(duì)能源效率的影響總體隨時(shí)間逐漸減弱；在工業(yè)化發(fā)展的初期，工業(yè)成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，工業(yè)對(duì)能源的巨大需求導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)能源的依賴性增強(qiáng)，人均GDP和工業(yè)增加值占比對(duì)能源效率的影響均較為明顯；在工業(yè)化發(fā)展的中期，人均GDP對(duì)能源效率的影響趨于穩(wěn)定，工業(yè)增加值占比對(duì)能源效率的影響逐漸趨于零。

由于在工業(yè)化發(fā)展的不同階段，能源效率所受到的影響存在差異，因此在制定提高能源效率政策的時(shí)候也要根據(jù)具體的經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段有所區(qū)別。目前，經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)能源效率的影響趨于穩(wěn)定，但是經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)能源的依賴仍然較高，因此限制能源使用的能源保護(hù)政策可以控制能源的消耗，但是會(huì)影響經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。與“拉閘限電”類似的方式并不利于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。而現(xiàn)如今產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整對(duì)改善能源效率的作用很小，因此需要從提高行業(yè)自身素質(zhì)方面提高行業(yè)能源利用效率。同時(shí)應(yīng)鼓勵(lì)節(jié)能技術(shù)開發(fā)，加強(qiáng)區(qū)域間和國(guó)家間的節(jié)能技術(shù)合作，這樣可以有效地改善能源利用效率，節(jié)省生產(chǎn)過程中消耗的能源總量。

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A Research on Chinese Energy Efficiency Based on the

TimeVarying State Space Model

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WU Hao，GAO Hui

(School of Business, Chengdu University of Technology, Chengdu Sichuan 610051, China)

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