新型发动机（精选九篇）
新型发动机 篇1
近年来,汽车设计朝着更轻型化、降低怠速速度以提高燃油效率以及减少排放等方面发展,发动机减振问题越来越受到人们的重视。汽车发动机悬置系统的主要作用是降低发动机振动向车身的传递,抑制发动机动力总体的振动位移幅值,但两者对悬置性能的要求截然相反:为抑制发动机动力总体的振动位移幅值,在5～20Hz范围内,悬置应具有大刚度、大阻尼;而为降低振动传递率,在20Hz以上频率,悬置应具有小刚度、小阻尼[1]。显然,传统的橡胶悬置元件无法同时满足这两点要求。主动悬置是在原橡胶悬置或液阻悬置基础上加一主动力装置,设计者可根据预期目的,通过这个主动力装置和预定的控制策略改变悬置特性,以获取较好的隔振效果。
本文讨论在橡胶悬置基础上加装压电作动器,利用位移放大机构,使主动悬置满足对大幅振动的隔振要求。文中采用同步滤波-xLMS(最小均方算法)自适应控制方法对系统进行了仿真试验。
2 发动机主动悬置模型
主动悬置结构如图1所示,所采用的压电作动器输出最大位移为30μm最大输出力为11KN,为满足发动机怠速工况的大幅振动隔离需要,通过位移放大机构对作动器位移输出进行放大,位移放大机构由不可压缩液体和大、小活塞组成,压电作动器通过大活塞对液体施压,液体推动小活塞,与发动机连接的小活塞的位移按大小活塞面积比例增加。压电作动器和位移放大机构由橡胶主簧支撑。
发动机主动悬置系统力学模型如图2所示,其中me为发动机质量;mg为大活塞及压电作动器等效质量;ma为橡胶主簧与压电堆作动器间中间质量;a为小活塞面积;b为大活塞面积;ka为橡胶主簧刚度系数;ca为橡胶主簧阻尼系数;kb为作动器等效刚度系数;cb为作动器等效阻尼系数;xe,xg,xa分别为各质量的位移。列出系统运动方程:
设被动情况下(作动器不工作)发动机纵向振动对车身的影响力为FT1,作动器单独工作(无发动机纵向振动干扰)对车身的影响力为FT2,经拉氏变换和推导可得到下列传函:
3 前馈自适应控制原理
采用自适应滤波的控制方法,具体应用同步滤波-x LMS算法(即SFX算法)。实际系统中利用发动机振动的周期信号作为控制系统的同步参考信号,同步滤波-x LMS算法原理框图如图3所示。其中:C为从作动器到误差传感器的传递路径,C为从作动器到误差传感器的传函估值,G为从参考信号(振动源)到误差传感器的传递路径,I为数字滤波器阶数,W为自适应滤波器权值,d为振动主要传递路径输出,e为误差信号,x为参数信号,y为控制输出,r是经C赞滤波后参考信号。
滤波-x LMS算法的工作原理是利用参考信号产生控制作用,与来自主要振动传递路径的振动相抵消,以误差均方值最小为控制目的。
在滤波-x LMS算法中,W采用FIR(有限脉冲响应)形式,即y通过下列方程得到
权值W的更新公式如下:
其中r是用对参考信号x滤波的输出,即:
其中收敛因子μ的取值影响控制系统的稳定性和收敛性,当μ取值较大时,W能快速逼近最优值,但稳定性会降低。
4 仿真实验
实际系统中由加速度传感器检测发动机振动信号,用应力传感器检测残余力,ACM控制器采用高速DSP系统。
利用MATLAB 6.5软件的Simulink工具对系统进行仿真。参数选取:me=75kg,mg=1kg,ma=1.5kg kb=600000N/m,ka=50000N/m,cb=150N·s/m,ca=250N·s/m,干扰力F为幅值100N的正弦信号,频率可调,FIR滤波器N=32,系统采样周期0.0005s。
四缸发动机的运转速度一般在6000rpm以下,而振动噪声源主要是二阶机械振动,即发动机振动频率一般在200Hz以下。
当以100Hz的正弦信号激励时,传递到车身的力功率谱密度比较见图4和图5。从仿真结果看,采用主动悬置后,在与激励信号相同的频率上明显减少了力传递。
5 结论
将同步滤波-x LMS算法应用于由压电作动器和橡胶悬置组成的主动悬置系统的控制,对发动机周期性的振动向车身的传递有明显的抑制作用,但这种控制方法仅限于抑制发动机二阶机械振动(主要振动来源),对发动机高阶机械振动和随机振动的控制效果不明显。
参考文献
[1]吕振华.汽车发动机液阻悬置特性仿真与实验分析[J].汽车工程,2002,24(2):23.
[2].K.Aoki,Application of an Active Control Mount(ACM)for Improved Diesel Engine Vehicle Quietness[J].SAE paper1999-01-0832.
[3]Takao Ushijima,Active Engine Mount with Piezo-Actuator for vibration Control[J].SAE paper,93-201.
新型发动机 篇2
该系统在原有的电控系统基础上加装了串行通讯模块,实现上位机与电控单元ECU之间的串行通讯。根据双方的通讯协议,由上位机发送控制指令到ECU,ECU根据上位机指令分别进行传输数据、修改执行器控制参数等操作,达到对发动机的优化匹配。
1.2串行通讯模块的设计
新型发动机 篇3
摘 要：随着我国国民环保意识的增强，当今汽车工业界将“节能、环保”设定为汽车研发的主旋律。在此种情况下，汽车发动机罩上材料的选用，必然以新型轻质材料为主，充分体现这些材料的环保性、节能性、有效性，以便汽车发动机罩能够有效应用，为实现汽车安全、节能、环保的应用奠定基础。基于此，本文将重点分析汽车发动机罩上新型轻质材料的应用。
关键词：汽车；发动机罩；新型轻质材料；应用
在降低燃油消耗、减少二氧化碳及有害气体排放量成为汽车工程界主攻方向的情况下，注重减轻汽车自重是非常必要的，其是降低燃油消耗和减少排放的有效措施。目前汽车轻量化研究中，汽车发动机罩作为重要的研究对象之一，选择新型轻质材料来替换低碳钢材料，可以使汽车发动机罩制作更加简单，且重量较轻、环保、节能，符合汽车工业发展要求，利于提高汽车应用效果[1]。所以，在汽车发动机罩生产中科学运用新型轻质材料是非常必要的。笔者将结合相关文献及工作经验，在下文分析几种比较适用的新型轻质材料。
1 高强钢
开发于20世纪70年代的汽车高强度钢板，在80年代得到了发展，推出了双相钢、烘烤硬化钢、无间隙原子钢。而到90年代又推出了微合金钢及相变诱导塑性钢，两种新型高强钢的抗拉强度较高，应用性能较佳。为了使高强钢能够科学的应用到汽车生产中，世界多个大型汽车公司纷纷加入相关工艺技术研究中，并取得了一定成果，推出了特殊的冲压工艺、激光焊接技等用于制造超轻高强度钢板。因此，当前超轻高强度钢板在汽车制造中越来越广泛，用于车门、发动机罩、行李箱盖板等外覆盖件制造，弥补了传统低碳钢材料的不足[2]。
在汽车发动机罩制造方面，应用高强度钢的作用主要是减轻汽车自身重量，并降低汽车油耗、提高汽车构件强度及安全性能。就以含磷高强度钢板来说，其比普通钢板的强度大15%～30%，厚度降低10%，应用到汽车发动机罩制造中，可以大大减汽车发动机罩重量的20%～30%。双相钢具有高强度的同时，伸长率较高、成型加工性能佳，将其应用到汽车发动机罩制造中，可以规避普通低碳钢应用形状稳定性差的问题，保证汽车外覆盖件应用良好。烘烤硬化钢板同样具有良好的应用性，目前一汽大众汽车公司部分汽车的生产就采用烘烤硬化钢板来制造汽车发动机罩。
2 铝合金
目前，铝合金这种轻质材料在汽车生产方面应用越来越广泛。铝具有较高的导电性和导热性，且密度小、塑性好、易回收利用。因此，铝合金适用于汽车制造中。出于汽车制造相关要求考虑，应用在汽车制造中的铝合金主要为铸造铝合金、变形铝合金。其中，变形铝合金适用于汽车发动机罩的生产，其比普通低碳钢材料性能好，可以大大减轻汽车发动机罩的重量，并且利于节约资源。北美和日本生产的许多载货车和轿车发动机罩就采用了铝合金这种轻质材料，如5000系列的铝合金发动机罩或6000系列铝合金，所生产的汽车发动机罩不仅减轻了汽车的重量，还解决了汽车前后质量不平衡的问题。一些欧美汽车公司认识到铝合金的优越性，采用冲压工艺等对铝合金进行加工，制造汽车发动机罩，像沃尔沃汽车、雪铁龙汽车等汽车发动机罩均采用铝合金材料。
从目前铝合金发动机罩应用情况来看，要想全面应用铝合金这一轻质材料还是比较困难的，因为铝合金加工难度大、铝合金成型性不佳、铝合金焊接性性能差、铝价格较高等这些问题的存在，在很大程度上阻碍铝合金材料的全面应用。为此，相关单位或研究人员应当基于科学技术全面发展的步伐，对铝合金材料进行深入的研究与开发，逐步克服汽车制造中铝合金材料应用困难。
3 镁合金
基于汽车工业发展需要角度来说，镁合金是最优发展前景的轻金属结构材料。镁是地球上存储量最丰富的轻金属之一，其占地球表面金属资源的2.3%，具有较强的强度、弹性模量、刚性、抗电磁干扰屏蔽性、减震抗冲击能力等，同是其切削加工性能、尺寸稳定性较佳。因此，镁合金非常适合应用于汽车制造中。
汽车发动机罩制造工艺要求，选用高质量、高标准的板材，并且符合汽车应用相关需求。科学、合理的利用镁合金材料进行汽车发动机罩制造，充分发挥镁合金的优势，可以使制成的汽车发动机罩质量轻、防撞击性能佳，利于提高汽车燃油效率和汽车的安全性能[3]。目前，国内汽车发动机罩制造中，镁合金之所以应用的不全面，主要是存在技术问题，加之大多数技术人员未充分理解镁合金材料的特性，使得镁合金发动机罩设计不佳等问题存在，致使目前镁合金发动机罩没能得到普及。
4 复合材料
所谓复合材料是指一种增强纤维和塑料复合而形成的材料。复合成分不同，就可以形成不同类型的复合材料。目前，在汽车发动机罩制造方面应用比较广泛的复合材料为：乙烯基酯树脂。乙烯基酯树脂具的强度高、韧性佳、耐腐蚀、耐热，对其进行科学、合理的加工，可以制造出较轻的发动机罩。如林肯轿车、部分福特轿车、190重型载货车等均采用复合材料[4]。所以，科学、合理的应用复合材料来代替低碳钢材料进行汽车发动机罩制造，同样可以大大提高发动机罩的应用性能，使得汽车使用更加节能、环保、安全。
5 结束语
随着汽车应用的日益广泛及汽车污染的日益严重，使得汽车工业领域向节能、环保、安全方向发展。基于此，在对汽车发动机罩制造的过程中，应当注意选用适合的新型轻质材料，如铝合金、镁合金、复合材料、高强钢等，代替低碳钢材料，降低发动机罩的重量，提高其应用性能，如此可以使汽车使用更加节能、环保、安全。所以，科学、合理的应用新型轻质材料来进行汽车发动机罩生产是非常有意义的。
参考文献：
[1]徐津津.新型轻质材料在汽车发动机罩上的应用[J].上海汽车，2010（3）：44-46.
[2]崔东.基于行人头部保护的新型复合材料发动机罩设计[D].哈尔滨工业大学，2010.
[3]王宏雁，高卫民，潘玲玲，等.轻质结构发动机罩设计研究.同济大学学报（自然科学版），2011（8）：1098-1103.
新型汽车发动机电动机油泵的设计 篇4
一、电动机油泵的设计
电动机油泵采用直流电动机驱动, 取代传统的直接或间接的由曲轴驱动, 使机油泵不再消耗发动机的有效功率, 同时, 根据发动机不同工况对润滑油的需求, 可以随时有效地控制电动机的转速, 从而调节机油泵输出润滑油的流量和压力。
为减小电动机油泵的体积, 满足不同结构发动机的布置需要, 机油泵由电动机直接驱动, 将电动机壳体和电枢轴与机油泵的壳体和驱动轴有效结合起来, 使电动机油泵成为一个整体总成, 其结构如图1所示。
(一) 机油泵的结构。
在汽车发动机中, 机油泵的功用是保证机油在润滑系统内循环流动, 并在发动机任何转速下都能以足够高的压力向润滑部位输送足够数量的机油。机油泵结构形式可分为齿轮式和转子式两类。齿轮式机油泵虽然具有效率高, 功率损失小, 工作可靠等优点, 但是齿轮泵需要中间传动机构, 占用空间较大, 制造成本相应较高。而转子式机油泵, 其内转子固定在机油泵传动轴上, 外转子自由地安装在泵体内, 并与内转子啮合转动。内、外转子之间有一定的偏心距。转子式机油泵具有结构紧凑, 供油量大, 供油均匀, 噪声小, 吸油真空度较高等优点。因此选用转子式机油泵能更符合电动机油泵的要求。
(二) 机油泵的性能参数。
为使机油泵能够满足发动机在不同工况对润滑机油的需求 (Ricardo推荐发动机润滑系统所需循环机油比流量为40.6~47.5 L/k W·h) , 机泵油必须能够提供足够的机油流量和机油压力。
转子式机油泵的供油量与转子式机油泵的结构和内转子的转速有关。其供油量计算公式为:
式中, , 为一齿工作面积, 即内外转子之间所形成的面积的最大值与最小值之差。
其中, Re1———内转子齿顶圆半径 (mm) ;Ri1———内转子齿根圆半径 (mm) ;Z1———内转子齿数;B———内转子宽度 (mm) ;n———内转子转速 (r/min) ;η———机油泵容积效率。
所以, 从公式中可以看出, 机油泵的供油量不仅与内转子的齿顶圆、齿根圆和宽度有关, 还与内转子的转速有关。电动机油泵采用直流电动机控制机油泵的运转, 而与发动机曲轴的转速无直接关系。因此, 在满足机油泵供油量不变的前提下, 可以适当提高电动机的转速 (即机油泵内转子的转速) , 而减小机油泵的体积, 使得电动机机油泵的体积进一步减小。
(三) 直流电动机的确定。
现代汽车大多采用12V低压直流电源, 因此, 采用低压直流电动机作为机油泵的动力驱动装置。若要使机油泵发挥其全部性能, 满足发动机各工况需求, 则直流电动机的输出功率必须与机油泵的消耗功率相匹配。
式中, N0=P·Q·10-3 (k W) , 为机油泵的消耗功率;其中, P为机油泵的输出机油压力, 根据伯努利方程:
其中, , 为机油泵输出口机油的流速;
其中:ηE—电动机的传动效率;ρ—机油的密度 (kg/m3) ;Q—机油泵的流量 (L/min) ;A—机油泵输出口截面积 (m2) 。
二、结语
本文介绍了一种全新设计概念的新型汽车发动机机油泵———电动机油泵, 能够有效解决传统机油泵的启动干摩擦和消耗发动机能源问题, 同时, 通过合理选取动机性能参数可以使得电动机油泵满足发动机在不同工况下对润滑系统的要求。
参考文献
[1] .阮桢.内燃机机油泵工作特性数学模型的分析与研究[J].内燃机工程, 2006 (3)
[2] .龚金科.转子式机油泵内流场CFD分析及实验研究[J].湖南大学学报 (自然科学版) , 2007, 34 (5)
新型发动机 篇5
针对以上所述现有技术存在的不足,通过建立一种新型组合运动方式,一组活塞相互运动,改变传统曲轴连杆结构,转换为新型齿轮传动,提供一种性能更优,零件少,振动小,功率高,运转平稳,构造简单,造价便宜,维修方便,燃料经济性更高的,可适用于各类机动车辆和工厂动力机构以及高效节能等的各种动力供给领域的基于水平对置的双级活塞发动机[1]。
1 总体结构设计[2,3,4,5]
这种基于水平对置双级活塞发动机,由一级直动连杆齿轮式的主动活塞系统A和一级旋转式的辅助活塞系统B组合而成,其总装配图及其剖面图见图1、图2,发动机有四对双级活塞水平对置,每个缸体内有一组双级活塞。主动活塞做功同时,辅助活塞旋转往返运动配合主动活塞,形成一种新型的双级活塞运动方式。双级活塞同时做功,包括同时进气、同时压缩、同时燃烧、同时排气四个冲程。新型的运动组合方式,使得高能量下气体利用充分,功率增加,节能高效[7]。同时,一级旋转式辅助活塞系统搭载发动机的进气系统C,通过旋转连杆,同步控制着发动机进气,与整个双级活塞系统形成一体,系统之间相互配合,高效节能,符合绿色节能主题。
2 主动活塞系统设计
设计主动活塞机构见图3、图4和图5,包括活塞1、连杆2、大齿轮3、小齿轮4、偏心轮5和曲轴7,整个装置水平放置。其中,活塞跟连杆连接,连杆与连杆夹具9通过固定螺钉10与曲轴连接,连杆夹在两个曲柄6之间,曲柄与曲轴为一体结构。小齿轮通过套筒8在曲轴上定位,且与偏心轮连接,小齿轮再与大齿轮内啮合连接。活塞在缸体往返运动,同时带动连杆往返运动,连杆夹住曲轴,连在两个曲柄之间的曲轴部位,连杆的运动拉动曲轴沿径向方向运动,由于曲轴跟一个小齿轮相连接,其又与大齿轮内啮合运动,在曲柄的作用下,两曲柄中间的曲轴部分的径向运动只会在大齿轮的一个直径方向上,曲柄360°旋转。此时连杆2便可以做水平的直动。因此,活塞和连杆只会做直线往返运动,而连杆与曲轴由于运用了齿轮啮合连接,没有对缸体产生侧压力,偏心轮和齿轮组合修正了转轴位置,使得转轴平稳输出。
其中,小齿轮和大齿轮的内啮合运动是直动式运动的关键,由于连杆夹在两个曲柄之间,曲轴上的曲柄又连着小齿轮,连杆带动曲轴7以及曲柄转动的同时,会使小齿轮转动。而其又在大齿轮3内作圆周运动,大齿轮不动,只有小齿轮在大齿轮内壁运动,两个齿轮的模数压力角都相同,形成内啮合。在大齿轮的直径方向的一个端点处,活塞运动到上止点,在大齿轮直径的另一个端点处,活塞运动到下止点,这样就可以保证连杆仅在大齿轮的直径方向上运动,形成直动式。这改变了传统活塞连杆曲柄运动方式,连杆没有对活塞造成侧压力,因此活塞在缸体运动没有受到摩擦力,机械损失极少,动力输出大。
小齿轮在大齿轮内啮合为偏心运动,因此在小齿轮上装上偏心轮,使最终输出轴(偏心轮的突出轴)的方向可以固定,也就是最终的动力由偏心轮的突出轴输出。
3 辅助活塞系统设计
设计辅助活塞机构见图6、图7和图8,包括旋转活塞11,活动活塞销12,旋转连杆13、进气控制环板连接孔14和导轨滚珠17,固定螺钉18和固定顶盖19定位导轨滚珠,主辅活塞外缸体20将整个双级活塞机构密封,形成发动机工作环境。外缸体预留有排气口15和点火嘴16,使得整个双级活塞机构完整。同时,旋转连杆尾端搭载了发动机的进气控制机构,互相配合。
其中,辅助活塞机构在正行程中,发动机进气,由于旋转活塞外表面有凹陷的螺纹路,导轨滚珠通过固定螺钉和固定顶盖,在凹陷螺纹路滚动,导致旋转活塞在主辅活塞外缸体内旋转同时往返运动,从旋转连杆下止点运动到上止点。对吸入的气体压缩,此时旋转活塞旋转了360°,同时往上止点直线运动了一段距离。连接在旋转活塞上的活动活塞销跟随着旋转活塞旋转,同时在旋转连杆的内槽上直线往返运动,带动连杆旋转。在反行程当中,火花塞点火,气体燃烧,推动旋转活塞从上止点旋转并且直线往返运动到下止点,同时将燃烧完的气体从排气口排出。值得注意的是,一级旋转式辅助活塞机构的旋转连杆是搭载着发动机进气控制机构,使得两个机构同时运作,配合协调,有机统一。
所设计的旋转活塞、运动活塞销、旋转连杆和导轨滚珠的配合,是辅助活塞机构的关键。由于传统的活塞运动方式只是直线往返运动,而且对于水平对置活塞发动机来说,由于重力原因,润滑效果不好,同时对外缸体的摩擦力大,导致机械效率损失严重,材料易损坏。而新型的旋转直线往返运动组合,完善了水平对置活塞发动机,旋转的同时,解决了润滑机构问题[8],更是大大减少了对外缸体摩擦力,使得活塞绕着旋转连杆旋转,成功提高了机械传动,使得活塞运作平稳,减低噪音,减少损耗,输出功率大。
4 进气控制系统设计
设计进气控制机构[10]是这样工作的:见图9,由于旋转活塞做旋转且直线往返的合成运动,通过运动活塞销,带动旋转连杆旋转。旋转连杆底端开有进气控制环板连接孔14,通过固定螺钉18,将进气控制环板22固定在旋转连杆上,随同旋转连杆一起旋转。进气控制环板上有环板进气口,当环板进气口跟主辅活塞外缸体20上的进气口相通时,进气。气体通过环板进气口,进入进气槽24。进气完毕之后,旋转活塞往上止点运动,进行压缩,然后点燃燃烧。此时,连杆是旋转的,由于进气控制挡板会密封进气口。当旋转活塞运动到下止点时,气体从排气口15排出,同时进气口与进气控制环板进气口接通,进气,不断循环。
5 结束语
与现有传统发动机相比,我们设计的发动机改变了传统单个活塞做功方式,通过主动活塞和辅助旋转活塞同时工作,创造性地形成一组活塞组做功,同步配合完成进气、压缩、燃烧、排气四个冲程,同比传统活塞的压缩比大,使得气体燃烧充分,气体利用率高。新型的组合运动方式,改变了传统机械传递方式,使得发动机的摩擦损耗大大减少,输出功率大;而且,双级活塞机构水平对置,发动机活塞平均分布在曲轴两侧,使发动机的整体高度和重心降低;在水平方向上左右运动,两侧活塞产生的力矩相互抵消,活塞运动的平衡良好,产生的横向振动容易被支架吸收,使发动机运转更加平稳;相比直列式,在曲轴方面所需的平衡配重因素减少,有助转速提升,提高功率输出。同时,一级旋转式活塞辅助机构巧妙连通了进气控制机构,使得进气控制机构完美配合双级活塞机构的运作,整个发动机运作协调、配合。
参考文献
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新型发动机 篇6
1 新型双转子发动机功率传输装置的基本概述
功率传输机构由动力缸组件和与其相连的差速驱动组件构成, 其中, 动力缸组件又包含了转子1、转子2和上面固定连接的滑轨。在新型双转子发动机功率传输装置中, 转子1和2同轴且呈交错状安装于缸体内。摆盘径向布它包含了4个滚子, 这些滚子都与凸轮和滑滚相互配合运动, 在Z字轴斜轴段上安设摆盘, 摆盘绕Z字轴转动, 与摆盘径相互垂直的有4个方向, 摆盘径分别向外伸出了滚子轴, 有四个8字形外摆线槽对称布置在凸轮上, 有两个滚子在滚子轴上, 凸轮面沿着8字形外摆线线槽滚动, 而滚子轴末端的滚子则是沿着滑轨直线滚动。摆盘上的滚子则为驱动组件的输入端, Z字轴和凸轮轴则为输出端。
2 关键部件的运动学特性分析
2.1 运动学模型的建立
要建立运动学模型, 首先要知道各个部件的作用及其之间的运动关系, 建立坐标联系, 求出变换矩阵。我们可以用下列矩阵来表示坐标系的变换
此矩阵中, x代表的是惯性坐标系中矢量, x’代表的是本体坐标系中矢量。A代表的是旋转矩阵, 也被称为变换矩阵, 它可以完全描述两个坐标系之间的变换关系, 其包含着3个独立的参数。
如图1所表示, 轨迹进行3次坐标之间变换, 应该准确了解摆盘上的点在固定坐标系x、y、z上的坐标, 第一, 在摆盘本体坐标系x3y3z3位置上的摆盘的点, 其坐标为已知条件, 把这三个点转换到摆盘转动平面坐标系x2y2z2的位置, 对二者来说, 惯性坐标系是摆盘转动平面坐标系x2y2z2的位置, 而本体坐标系是摆盘的本体坐标系x3y3z3。坐摆盘本体的坐标系x3y3z3绕x3轴逆时针旋转, 从而得到坐标系x2y2z2则是两者之间额关系。这次的转动环节是在y3z3的平面上, 所以可以把其变换矩阵表示为
同样的, 将平面坐标系x2y2z2的位置转换到输出轴坐标系x1y1z1的变换矩阵可以表示为
同理, 摆盘上的点在坐标系x1y1z1中的位置转换到坐标系xyz的变换矩阵可以表示为
推理而来, 从坐标系x3y3z3到坐标系xyz的总体变换矩阵可以表示为
从公式x=Ax’中可以得出它们相反的变换, 所以, 由坐标系x2y2z2向坐标系x1y1z1的转换, 可以用下面公式表示
变换矩阵是一种正交矩阵, 它的逆矩阵也就是它的转置矩阵。
2.2 对运动轨迹的计算
根据上面坐标变换的方法, 现对摆盘上点的轨迹进行计算, 如图2所示。
我们可以假设摆盘上有一点a, 点a在本体坐标系x3y3z3上方向向量可以用ra/3表示, 点a在固定坐标系xyz上方向向量可用ra/0来表示, 根据上面的公式, 则摆盘上点轨迹可用下列公式来表示
也可以简化方式, 在摆盘坐标系x3y3z3上取一点a, 点a的方向向量用ra/3=[00r]T来表示, 摆盘各点轨迹有个特点, 它们形状相同, 但是相位不同, 因此, 向量能够展现出它轨迹的特性, 所以把ra/3代入到上面公式ra/0=Ara/3中能够推出点的轨迹矩阵
从上述坐标的变换过程看来, 将坐标系xyz通过原点围绕x轴顺时针旋转, 能够得到坐标系x4y4z4。也就是说坐标系x4y4z4围绕x轴逆时针旋转之后得到坐标系xyz。这次转动是在平面y4z4发生的, 所以变换矩阵可以表示为
如果把坐标系xyz中的位置转换到坐标系x4y4z4上, 从变换矩阵性质可推出。
从公式ra/0=Ara/3和上面的公式 (9) , 把摆盘上点a的轨迹转换到坐标系x4y4z4上, 就能得出凸轮球壳上8字外摆线的计算方程为
这个轨迹就是8字外摆线中心轮廓线方程。同理可得, 上面提到的公式 (8) 可以简化方向向量ra/3=[00r]T, 得出
通过研究分析得出, 滚子轴线夹角越靠近90°, 气缸容积变化幅值越大。摆盘倾角和容积的变化之间是正比关系, 65°对于四叶片活塞转子而言是摆盘倾角的最大取值。实际上, 滚子轴线夹角最好取90°, 摆盘倾角要在留出足够叶片活塞厚度的前提下尽量取较大的值。
3 结束语
总而言之, 本文介绍的双转子发动机功率传输装置是一种基于摆盘和凸轮组合机构的装置。这种装置结构非常简单, 而且平衡性好;凸轮曲线是变化多样的, 它能在不同的转子运动规律下运行。在此装置的驱动之下, 转子的容积变化规律是, 主轴每转动一周, 容积可以变化4次, 大幅提高了理论功率和密度。
摘要：在长期的社会发展过程中, 由于进一步加深的能源危机, 很多其他的问题也相继出现, 例如空气污染问题, 这就要求未来发动机的发展方向是轻型、高功率、高密度并且高效率的。双转子发动机已经成为目前研究的一个热点。针对新型双转子发动机功率传输装置的运动学特性进行分析, 以供参考。
关键词：新型双转子发动机,功率传输装置,运动学特性
参考文献
新型发动机 篇7
1954年, 美国空军研究室的相关人员开始研究埋头弹火炮。此后, 美国及其他国家相继进行了研究, 并取得了重要进展;法国地面武器装备公司 (GIAT) 于1985年开始研究埋头弹火炮的工作机理, 于1990年, 经过论证未来武器系统发展方向及最优口径之后, 其率先发起了45 mm埋头弹火炮的研究, 积累了技术储备;近20年来, 英法联合研制的埋头弹火炮武器系统取得了重大的突破, 使埋头弹武器系统 (CTWS) 的发展迈向了新的台阶。迄今为止, 该系统逐渐被英、美、法等发达国家作为首选的新一代武器装备[1,2]。
该设计针对现代战场对小口径高射速防空反导武器以及埋头弹特殊弹种的要求, 设计了一种新型埋头弹火炮自动机。相比传统火炮, 该火炮自动机采用旋转闭锁原理, 没有闩体和阻铁等结构, 结构相对简单, 采用输弹轮侧向输弹, 直接输弹到位, 省去了推弹、开/关闩和抽壳等动作, 减少了各机构间的撞击, 缩短循环周期, 可显著提高火炮的射速及射击密度[3,4]。
1 埋头弹火炮自动机的结构设计
第42页图1为自动机主要部件图。自动机主要部件包括膛内组件、闭锁齿轮组、主控制凸轮、共轭分度凸轮等组件。
1) 膛内组件。包括转子及围绕转子的三个卡瓣, 用于将弹丸输送到供弹位置、击发位置、排弹筒位置。卡瓣在击发时还起到闭锁作用。
2) 闭锁齿轮组。当卡瓣将弹丸输送到击发位置时, 闭锁齿轮组将卡瓣闭锁, 其他自动循环均为开锁状态。
3) 主控制凸轮。转子运动的动力来源及控制整个闭锁齿轮组的运动。
4) 共轭分度凸轮。分为共轭分度凸轮及分度转盘, 用于在每一个自动循环中精确控制转子旋转120°。
5) 后齿轮组。起到共轭分度凸轮与转子间的传动作用。
自动机通过上述各结构协调配合完成输弹闭锁、击发、开锁、排弹筒整个炮弹发射过程。
该火炮采用开膛式结构, 炮膛由外膛体与内膛体组成, 外膛体固定, 內膛体在外膛体内旋转。除在输弹口和排弹筒口处为开敞式结构, 其余位置均处于封闭状态。不采用膛底推弹装填, 而是输弹轮侧向直接输弹到位。驱动方式为外能源[4]。当炮弹被击发后, 药筒被输送到排药筒位置, 通过排药筒机构将空药筒沿身管方向从排药筒口排出。
2 埋头弹火炮自动机的工作原理
炮管后端为一个内膛, 膛内装有转子, 沿转子径向有3个卡瓣, 3个卡瓣与转子形成3个埋头弹弹位 (供弹位置、闭锁位置和排弹筒位置) , 没有推弹和抽壳机构。射击时转子在膛内转动, 带动卡瓣旋转, 在一个自动循环中依次完成进弹、输弹到闭锁位置 (同时完成输弹到排弹筒位置) 、闭锁、击发 (同时完成排弹筒动作和横向输弹动作) 、开锁, 这样完成整个循环动作。该自动机的工作原理大体分为开锁、输弹和闭锁3个过程[5,6]。
2.1 开锁
自动机处于开锁状态时, 闭锁圆柱月牙形缺口与击发位置的2个卡瓣 (卡瓣1和卡瓣2) 相对, 未对卡瓣产生约束。此时炮弹1已经被击发, 剩下药筒1处于击发位置;供弹机构已经将炮弹2横向输弹到位, 炮弹2处于供弹位置。
2.2 输送弹丸
自动机由开锁状态开始输送弹丸, 在主控制凸轮的作用下, 膛内转子旋转120°, 带动围绕转子的3个卡瓣旋转, 将供弹位置的炮弹2输送到击发位置, 同时击发位置的药筒1输送到排弹筒位置。而此时卡瓣3并未完全旋转到位。
2.3 闭锁
自动机输送弹丸过程完成后, 卡瓣3未完全旋转到位, 此时主控制凸轮继续转动, 带动闭锁圆柱旋转180度, 将右上方卡瓣3拨到位, 并且将2个卡瓣 (卡瓣1和卡瓣3) 锁紧, 将炮弹2在击发位置夹紧。炮弹被夹紧后在击发位置完成击发动作, 同时处于排弹筒位置的药筒完成排药筒动作。另外, 供弹机构将新一发炮弹输弹到位, 完成供输弹任务 (见图2) 。
由上述埋头弹火炮自动机的3个工作过程可以看出, 该自动机省去了火炮的推弹和抽壳直线动作, 省去了开/关闩动作, 弹丸由供弹轮直接横向输弹到位, 简化了系统结构, 减少了各机构间的摩擦碰撞, 从而减小了循环周期, 提高了火炮的射速。
3 运动学仿真分析
通过三维建模软件UG对整个自动机各零部件三维建模并装配, 导入ADAMS对其进行运动学仿真。假设仿真初始条件为:主控制凸轮的转速为120°/s, 即自动机的射速为60发/分。
当主控制凸轮以的角速度匀速运动时, 在共轭分度凸轮的作用下, 转子在整个循环周期内只转动, 其他时间转子处于静止状态。卡瓣由转子带动旋转到未完全到位状态, 而转子转过后停止, 卡瓣再由闭锁圆柱驱动到位, 完成闭锁过程。炮弹击发完成后, 闭锁圆柱继续转动, 完成解锁过程。卡瓣的角位移见图3。
4 结论
该设计提供了一种埋头弹火炮自动机的新的设计方案, 采用开膛式的转膛结构, 横向输弹, 减去了传统自动机中的推弹、抽壳等动作机构, 结构相对简单, 运动循环周期较短, 为埋头弹火炮的探索提出了一种方案。通过对该机构方案的运动学仿真分析可知, 该结构能够可靠完成自动机的动作过程, 结构原理可行。
摘要：设计了一种新型埋头弹火炮自动机结构, 能够实现输弹、击发和排弹筒整个火炮发射过程, 与传统火炮自动机相比省去了推弹和抽壳两个动作, 可大大提高射频。介绍了该新型自动机的工作原理, 利用UG软件建立了三维模型, 通过ADAMS软件对该机构进行了运动学仿真分析。分析表明, 该结构能够实现自动机的整个工作过程, 为今后埋头弹火炮的探索研究提供了一种方案。
关键词：埋头弹,火炮,自动机,开膛,ADAMS
参考文献
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[3]薄玉成, 王惠源, 李强.自动机结构设计[M].北京:兵器工业出版社, 2009.
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[5]吴幼冬, 刘新国.开膛式火炮浅析[J].舰载武器, 2002 (2) :28-32.
新型发动机 篇8
关键词：青少年,新型毒品,动机分析
毒品问题是一个全球性的难题, 20世纪90年代以来, 随着境外毒潮的泛滥, 我国吸食新型毒品人员数量逐年增加, 并且呈现出吸毒人员年轻化的发展趋势, 青少年已成为滥用冰毒、摇头丸、K粉等新型毒品的主要人群, 青少年作为国家和民族的希望、社会主义事业的建设者和未来的接班人。因此, 加强对青少年吸毒特点、吸毒原因及预防对策等方面的深入研究迫在眉睫。
一、新型毒品流行的原因
(一) 青少年对新型毒品危害的认知匮乏。新型毒品之所以逐步取代传统毒品, 是由于摇头丸、K粉成瘾时间相对较长, 身体依赖性不强, 部分青少年在刚染上毒品时, 认为没有什么伤害, 并认为吸食冰毒、摇头丸等新型毒品是跟随时尚潮流的表现。
(二) 毒品引起的反应迎合青少年需要。冰毒、摇头丸等新型毒品的效果直接刺激人体的中枢神经, 在短时间内, 就可以让人变得兴奋, 迎合了快节奏生活下人们缓解压力、放松身心的需要, 青少年在服用后会对动感的音乐、舞调感受力增强, 因此这些毒品能够在各种娱乐场所得以滥用。
(三) 容易合成、价格便宜。冰毒、摇头丸、K粉等新型毒品, 制作原料容易获取并且价格便宜、容易合成, , 制作方法简单, 很容易出现在实验室及各地地下加工场所, 这些特征也是造成新型毒品快速蔓延的重要原因。
二、当前青少年滥用新型毒品的特点
(一) 毒品种类繁多, 吸毒人员低年龄、低文化现象突出。一是新型毒品的种类不断增加, 冰毒、摇头丸及衍生出来的新型毒品, 由于易服用、快感强、成瘾小的特征, 在歌舞厅等娱乐场所迅速蔓延, 易被青少年接受甚至滥用。二是范围不断扩大, 新型毒品较传统毒品而言, 呈现娱乐性、群体性等消费特征, 拓宽了吸毒人员的社会层面。三是吸毒人员数量不断增多, 呈现着年轻化的消费。
(二) 青少年吸毒的群体性特征显著。在当前登记在册的吸毒人员的数据统计中, 青少年占八成多, 吸毒人员低龄化、低文化现象十分严重, 青少年间颇讲哥们儿义气, 一起喝酒、唱K, 一同吃喝玩乐, 为了嗨翻现场气氛, 大家一起吃摇头丸、吸食K粉, 这就使得青少年吸毒团体化发展去向特别显著, 这是不同于成年人吸毒的重要特征。
(三) 女性吸毒人员发展较快。由于女性心里比较脆弱, 在面临着失业、家庭破裂、及患有不孕不育之症时, 她们无力解决困难, 消极厌世, 此时, 她们容易受到毒品的诱惑, 并染上毒品来消遣内心的痛苦, 女性吸毒成员数量不断上升, 新型毒品滥用群体所呈现出的性别特征应该引起我们的关注。
三、青少年吸毒的动机分析
青少年吸毒行为的动机分析, 早已有之, 当前国内外研究者对青少年吸毒动机的解释主要集中在心理和社会的视角, 虽然, 分析问题的维度不一样, 但是得出的结论大体相同。
(一) 主观因素。
1.缺乏对毒品的认识。青少年缺乏毒品知识, 对毒品危害更是不知, 部分青少年认为吸毒毒品和吸烟一样, 可吸可戒, 没有想象中那么可怕, 部分青少年缺乏新型毒品的特征、危害等方面的相关知识, 从而对毒品判断失误而染上毒品, 甚至盲目滥用。
2.好奇心理的驱使。很多青少年开始吸毒都是在好奇心的驱使下, 抱着试一试的心理, 并认为自己吸一、两次是不会成瘾的, 很多青少年就是因为这种猎奇心理而染上毒品, 最终被毒品所吞噬, 因此, 如何戒除青少年对毒品的好奇心是相关研究者工作中的重点和难点。
3.寻求刺激。部分青少年对周而复始、枯燥无味的生活会滋生厌烦情绪, 并极力寻求途径去摆脱这种生活状态, 他们期待接触新事物、新风尚, 因此, 当社会上出现一些新的生活内容时, 并看到同伴从毒品中获得乐趣时, 他们也会不顾一切去尝试, 来满足追求刺激的心理。
(二) 客观因素。
1.家庭因素。父母是孩子的启蒙老师。家庭环境、家庭结构及家庭教育方式都对孩子的成长有着重要影响, 父母教育方式粗暴, 仍然采取棍棒教育, 对孩子进行打骂、罚跪、拷打甚至撵出家门, 从而使孩子心灵深受重创、产生负面情绪, 易导致他们心理上感觉缺乏被关爱、被温暖, 从而踏上了吸毒的道路。
2.学校因素。学校是孩子迈出家庭、迈入社会的重要桥梁, 总体来讲, 学校对青少年成长的影响是积极的, 但是部分学校在教学管理中也难免存在一些弊端, 一些学校盲目追求升学率, 而忽视学生的思想道德教育及法制教育, 以致不少学生学习压力大、不守纪律、出现严重的反学校情绪, 无奈之下, 不少学生会选择毒品来寻求安慰、填补失意。
3.社会因素。一是法律道德等社会控制不完善, 禁毒的立法和执法过程中仍存在一些亟待解决的问题, 国家需要完善相应的法律体系, 能够从法律层面控制毒品泛滥的严峻形势。二是禁毒的社会宣传力度不够。当前我国禁毒宣传工作存在缺乏针对性、且宣传方式机械性, 宣传内容空洞等弊端。
四、青少年滥用新型毒品的危害
新型毒品的存在, 不仅严重地危害着青少年的身心健康、而且对其家庭幸福、社会安定构成了重大的威胁, 因此做好禁毒工作, 从根本上消除毒品的危害, 是一项迫在眉睫的任务。
(一) 严重摧残青少年的身心健康。由于新型毒品直接作用于人的中枢神经系统, 它会使人的神经系统产生巨大的毒性, 并逐渐破坏神经系统, 吸毒对青少年的身体伤害主要体现在两个方面。一是破坏机体平衡, 使人体对药物产生依赖, 对人的生理系统造成严重的伤害, 二是破坏人体的免疫系统, 降低人体抵抗力。
(二) 严重危害家庭幸福。毒品的滥用不仅给青少年自身带来沉重的精神负担, 同时也给家庭带来巨大的经济压力, 滥用者对毒品的需求是无止境的, 因此, 吸毒是一个会永远填不满的无底洞, 新型毒品价格不菲, 对于一个普通家庭来说都无疑是沉重的负担, 这就意味着整个家庭慢慢走向崩溃, 给家庭带来巨大的灾难。
(三) 严重影响社会安定、和谐。青少年滥用新型毒品已经严重败坏社会风气、危害社会治安, 青少年一旦染上毒品, 其后果一发不可收拾, 青少年在犯毒瘾时, 会通过偷窃、抢夺等恶劣手段, 甚至做出一些丧失人道的暴力事件, 想尽办法筹钱购买毒品来满足自己的需求, 由于吸毒而引发的各种犯罪事件, 已经严重危及民众的人身安全, 恶化了社会风气。
五、预防青少年吸毒的对策及建议
(一) 完善禁毒的相关法律体系。公安政法机关协同其他相关部门强化查缉措施, 通过建章立制, 使得禁毒工作能够有法可依, 同时, 要加强对麻醉药品、精神药品的日常管理工作, 对于宾馆、酒吧、舞厅等娱乐场所中出现的吸毒贩毒现象要严加惩处, 以便从源头上消除毒品所带来的危害。
(二) 发挥社会整体功能, 加强青少年对新型毒品危害的认识。由于新型毒品出现的时间不长, 社会宣传还是主要针对海洛因等传统毒品, 而对于新型毒品的危害宣传力度不够, 从而使得青少年对新型毒品的认知度不足, 因此, 学校、企业、社会组织应该要全方位、深层次地加强禁毒宣传教育。
(三) 学校建立全方位的价值观教育机制。学校应该开设毒品预防等相关知识的课程, 把科学文化知识教育、正确的人生观教育及预防吸毒教育三者有机结合起来, 学校要加强教师队伍建设, 避免出现毒品教育内容空洞乏味, 同时, 学校要净化校园风气, 为学生创造一个良好的校园环境。
(四) 注重家庭教育, 切实加强家庭防线。家庭是社会的细胞, 因此预防和杜绝青少年吸毒现象, 就必须从家庭这个小单位入手, 一是父母得了解毒品的基本知识以及毒品的危害。二是父母要在学习、生活上给予子女更多的关心, 不要给他们过多的压力。
六、结语
新型发动机 篇9
为促进企业技术创新, 加强企业技术创新主体地位, 科技部、国资委、全国总工会等部委自2009年开始联合实施“国家技术创新工程”, 大力推进创新型企业建设工作。所谓创新型企业, 即是在众多开展创新活动企业之中的一批为数不多的佼佼者, 它们依凭创新在市场确立竞争优势地位, 具备较强的国际创新竞争力。在技术创新阶段上, 已跨越了单纯技术引进消化吸收再创新的阶段, 具备了自主创新的基本能力, 是推动产业技术进步和促进经济创新发展的骨干力量, 能够代表产业技术创新发展的特征、方向和趋势。特别是其中创新极为活跃的中小创新型企业, 不仅在技术创新活动中独树一帜, 更重要的是它们多具有某一方面技术创新优势或技术创新模式, 在整体上对已有主导技术范式构成重大挑战, 是可能成为引导未来产业技术创新发展走向的明日明星企业。故中小企业技术创新活动及其特征一直成为国内外学者研究的热点问题, 同时也是创新政策研究的重点问题。鉴于此, 本文以科技部等开展的前三批407家国家级创新型企业中的中小创新型企业技术创新活动为调查研究对象, 分析中小创新型企业技术创新的特征和倾向, 以为政策参考。
研究文献简要回顾
不同规模企业的技术创新具有不同的优势、倾向和特征。自熊彼特 (1950) 提出两个假设, (1) 创新与垄断能力存在正相关关系, (2) 大企业与小企业的创新能力之比大于它们的规模之比, 即在创新方面, 大企业具有规模效应。这便掀开了关于大型企业或是中小企业谁更具技术创新优势的争论。熊彼特的观点影响较大, 许多学者在实证和理论研究两个方面对熊彼特的观点进行了论证, 如J.K.Galbraith (1952) 、Soete (1979) 、刘国新等的研究, 均认为企业规模越大越有利于技术创新投入, 越能充分享受技术创新的成果。此外, 日本企业在R&D支出倾向方面, 1984年度的实证研究表明, “平均而言企业的销售额每增加1亿, 研发支出增加450万元, 研发倾向为0.045;而销售额每增长1%, 研发增长1.08%, 即研发的销售弹性为1.08” (新饭田宏等, 1987) 。
但在一些本欲证明大企业具有技术创新优势的研究却发现中小企业更具有技术创新优势。美国学者Hamberg (1966) 、Mansfield (1981) 等的实证分析表明, “显而易见的是超过一定限度的行业集中大多不能对研发工作起刺激作用”, 因而垄断未必是企业技术创新的先决条件;Demsetz (1969) 则认为竞争可以产生更多的研究和创新;Scherer (1984) 等人认为, 规模经济也会产生不经济因素, 随着企业规模的扩大, 技术创新的增长率最终呈现递减性;Loomis (1999) 更是直接指出, 规模越大并不说明企业的创新动力越强。吉尔曼研究会关于主要创新的数据库亦显示, 小公司相对来说更有可能做出重要的创新, 雇员少于1 000人的小公司做出了47.3%的重要创新, 而他们仅占总雇员数的41.2%。王学鸿 (1999) 进行了总结性归纳, 指出中小企业在技术创新上的优势在于:一是灵活、反应快。二是中小企业组织结构简单, 管理层次少、柔性大, 信息传递与沟通快且不容易发生扭曲、失真, 对市场变化反应快, 易根据新信息和知识开展小型技术创新。三是很多小企业经营者有冒险精神, 有开拓勇气, 企业家精神强。四是小企业的技术创新易为广大消费者接受, 其成果易于市场化、商品化, 技术创新风险损失小且成功率高。五是中小企业在各国企业总数中占绝对多数, 吸纳的就业者占全国就业者比例亦高, 因此各国政府都很重视发展小企业, 扶持中小企业的技术创新。
中小企业技术创新具有一些鲜明的特征。其一, Z.J.Acs、R.Wakasugi和F.Koyata (1997) 发现, 小规模企业更倾向于新产品的引进和专利的应用。其二, 美国中小企业管理署 (1980) 、Z.J.Acs (1992) 等研究都认为, 中小企业比大企业在技术创新上更有效率。例如, 在20世纪80年代500名雇员以下的小企业平均每年每百万人产生322项技术创新, 而大企业只有225项 (Scherer, 1992) 。其三, Blecher和Paul的研究表明, 中小企业技术创新在一国之内所占的份额可能更高。例如, 美国从1953年至1976年技术创新的主要份额来自小企业。其四, 由于面临的竞争压力大, 因此中小企业创新求存的动力也大。
调查对象和问卷设计
这次调查的对象是国家级创新型企业中的中小企业。由科技部等部委联合组织, 按照创新型企业选定标准遴选出的前三批国家级创新型企业 (试点) 有469家。其中, 中小创新型企业有136家, 占前三批国家级创新型企业 (试点) 总数的29%。
调查企业样本具有广泛的代表性。在行业分布上, 涵盖近40个国民经济行业大类, 同时相对集中在医药制造、通信设备制造、专用设备制造、通用设备制造、化工、交通设备制造和电气机械制造7个行业。在经济类型上, 涵盖转制院所、集体企业、有限责任公司和股份有限公司等多种形式, 其中非国有企业占大多数。
在调查问卷方法设计上, 基于《奥斯陆手册 (第三版) 》企业技术创新调查的基本理论与方法, 采用客体法, 对企业近三年内完成的突出技术创新项目进行调查。突出的技术创新项目, 是指能够充分体现企业技术水平和创新能力, 对企业核心知识产权具有重要贡献, 其成果被成功应用且为企业创造巨大经济效益的科技项目。通过项目调查, 可窥测企业的核心技术竞争力, 了解企业技术创新水平。在调查内容上, 问卷重点考察企业技术创新的动机、创新类型、新颖程度、创新经费投入、创新影响与经济效果等。在调查方式上, 将调查问卷融入创新型企业评价之中, 作为专家评价的重要参考。这使企业高度重视调查信息的填报, 提高了数据的全面性和权威性。
这次调查采取狭义的技术创新概念, 即技术创新就是指产品或工艺的创新, 或二者兼具的创新。故将企业技术创新的类型分为产品创新、工艺创新、产品与工艺同时创新和其他创新四类。其中, 其他创新主要是指尚未明确产品创新或工艺创新的活动, 如技术标准的改进与制订等。
关于企业技术创新新颖度, 通常有三种划分方法:一是划分为企业新和市场新两类, 如OECD (2010) 的《Measuring Innovation——A New Perspective》;二是划分为企业新、国内市场新和世界市场新三类, 如OECD《奥斯陆手册 (第三版) 》, 或是2007年的全国创新调查;三是划分为企业新、本地新、国内新和国际新四类, 如1996年的六省市创新调查。本次调查为了细致区分企业目前技术创新状况, 采取将新颖度划分为四类的方法。
关于企业规模类型划分, 采用国家统计局制订的企业大型、中型和小型三类划分标准, 如以工业企业为例, 中型企业为从业人员在300至1 000人之间且营业收入在2 000万元至4亿元之间的企业, 小型企业为从业人员少于300人或者营业收入少于2 000万元的企业。
关于企业技术创新项目费用, 主要分为研发费、购买技术与设备费、设计费、工程化、中试生产费用、人员培训费以及前期市场调研和后期试销费用等。由于我国企业财务统计报表缺乏与技术创新费用有关的科目, 关于创新费用数据的填报存在一定的偏差。因此, 调查对创新项目费用总额填报不求高精度, 采用经费支出区间分析方法进行统计。创新项目经费统计区间根据典型企业技术创新项目案例、企业主营业务收入额及其R&D强度分析设置, 分为小于1 000万元、1 000-2000万元、2 000-3 000万元、3000-4000万元、4 000-5 000万元、5 000-10 000万元、1-5亿元、5-10亿元和10亿元以上9个区间。
调查结果分析
1.创新动机:市场需求驱动为主
一般研究认为, 企业开展创新活动主要有市场需求拉动和技术供给驱动两个动因。事实上, 政府的政策导向和支撑也是一个重要的推动因素。因此, 这次调查将企业开展创新的动机分为四类:市场需求、技术推动、政策导向与支撑和其他原因。
从项目调查结果 (见表1) 上看, 其一, 71%的中型创新型企业的技术创新为市场需求驱动, 小型创新型企业为76%, 相对小型创新型企业对市场需求变化更为敏感, 技术创新的市场导向作用发挥更高。其二, 18%的中型创新型企业的技术创新由技术供给推动, 而小型创新型企业只有12%, 相对而言, 中型创新型企业技术创新的技术驱动力更高。其三, 政府政策导向和支撑推动对中型和小型创新型企业相同, 均为8%。可见, 面向市场需求是中小创新型企业技术创新的主导驱动因素, 创新市场导向机制已基本形成。
2.创新类型:小型企业更侧重产品创新, 而中型企业兼顾产品与工艺创新
从项目调查结果 (见表2) 上看, 其一, 小型创新型企业以产品创新为主的特征比较明显, 占68.1%, 高出中型创新型企业20个百分点;其二, 中型创新型企业能够很好地兼顾产品创新和工艺创新, 二者所占的比例分别为48.1%和48.2%, 这表明中型创新型企业不仅追求新产品去扩展新市场, 同时还追求以更低的成本和更高的质量来占领市场;其三, 在同时进行的产品创新与工艺创新中, 小型企业的比例 (3.6%) 高于中型企业 (2.3%) , 表明少数小型企业综合开发新产品的热情更高。这表现出不同规模企业之间的创新类型倾向有所不同, 中型企业有兼顾产品创新与工艺创新的倾向。
3.创新战略:小型企业偏重于国内市场, 而中型企业兼顾国内国际两个市场
企业根据自身的特点和经营目标制定发展战略, 进而细化确定技术战略、研发战略。一般而言, 企业常用的技术创新战略或研发战略主要有进攻型战略、防卫型战略、技术引进战略、争得科技人才战略、“填空隙”战略和合作研制战略。本次调查结果表明, 国家级创新型企业在竞争战略中多将目标市场定位在国内市场或全球市场, 因此可将其创新战略划分为全球化技术领先战略、全球技术跟踪、国内技术领先战略和赶超业内先进技术、支撑企业转型发展战略。其中, 全球化技术领先战略是进攻型战略, 基于全球市场变化确立创新目标、内容和类型, 创制国际新的产品 (服务) 或工艺;全球技术跟踪、国内技术领先战略属于防卫型战略, 着眼于全球市场, 而立足于国内市场, 创新目标、内容和类型的选择志在优先获取国内市场的竞争优势。这些战略导向下的创新型企业的技术创新新颖度水平较高。
从项目调查结果 (见上页表3) 上看:一是中型企业创新新颖度的国内市场新和国际市场新各占50%左右, 创新目标兼顾国内和国际两个市场, 处于半全球化竞争阶段;二是小型企业多数创新新颖度为国内市场新, 占比为60%, 创新目标以国内市场为主。
再者, 调查还通过对企业技术创新投入来综合考察企业创新战略的布局与实施情况。一般而言, 企业创新项目投入决定于其经济规模, 规模越大, 投入会越高。但从调查结果 (见表4) 上看, 中型和小型创新型企业的技术创新项目经费支出呈现出十分相似的特点:一是中型和小型创新型企业都侧重于投入项目经费在1 000万元以下的技术创新项目, 占比最高;二是从大尺度项目额度上看, 3 000万元以下的技术创新项目是当前中小创新型企业的投资热点, 如小型创新型企业技术创新项目的76.0%、中型创新型企业则63.8%都集中在这个区间内;三是中小企业也会投资经费较高的项目, 如有15.4%的中型企业和12.0%的小型企业投资于5 000万元至1亿元的创新项目。可见, 中小创新型企业在技术创新项目上的投入是比较理性的, 与其将国内市场作为主要市场定位具有密切联系。
主要启示与建议
创新的本质是商业化, 刺激有效市场需求是创新的关键。通过对中小创新型企业技术创新项目的调查分析可知:面向市场需求是企业技术创新的主导驱动因素, 企业创新市场导向机制已经基本形成。理论分析与历史经验均表明, 市场需求动力、发展环境压力和宏观政策环境的变化迫使企业改变发展方式, 影响企业技术创新的方向和方式。充分发挥政府与市场相结合的双重作用, 为企业创造有效市场需求, 从而将经济发展引向另一个高质量增长的新阶段。在了解企业技术创新方向与特征基础上, 政府应积极创造有效市场需求, 引导和调整产业结构, 特别是通过投资、采购、金融等政策手段激励企业创新, 为企业创新创造有利的创新生态环境。
因此, 建议政府将促进企业技术创新政策重点放在“市场需求政策”上, 关注中小创新型企业技术创新, 为其创新发展创造市场。
在发挥市场需求导向作用基础上, 积极研究制定基于需求侧的创新政策, 促使其与技术进步推动结合在一起, 形成政府行为-企业创新-用户需求的“三螺旋式”创新推动力, 强力推动产业技术创新与进步的重要力量。
在支持小型创新型企业创新发展时, 更侧重于推动和激励其开展产品创新, 关注其产品创新中遇到的困难和阻碍因素, 有选择地支持其开展与产品创新相配套的工艺创新, 并进一步引导其向全球市场看齐。