時間：2022-11-12 20:40:50
序論：在您撰寫機械結構論文時，參考他人的優秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發您的創作熱情，引導您走向新的創作高度。
論文摘要：文章根據機械制造及其自動化專業基礎課的教學特點，提出了自頂向下的解剖式動態教學模式，解決了學生在課堂上對原理結構圖及實物結構圖的三視圖讀圖慢且理解不深的問題。
一、引言
機械類專業基礎課、專業課是奠定學生將來從事機械類及相關工作的理論基礎、分析能力及實踐能力的重要課程。根據機械類學生將來從事結構設計工作的特點，為拓寬他們的視野，提高其設計技能，教材中大量使用了原理結構圖及實例結構圖，導致教材內容復雜，篇幅長，講授難度大。為了提高教學效果，許多教師進行了大量、廣泛而且深入的教學方法研究，取得了很好的效果。但對于機械類專業基礎課、專業課中大量出現的原理結構圖及實例結構圖，由于學生缺乏感性認識、實踐知識和基本結構素材，如果僅靠學生的興趣和教師講授效率的提高，學生理解速度還不能適應課堂教學的需要。針對這個問題，我們提出了解剖式動態教學模式。
二、目前的教學狀況
機械類專業基礎課、專業課中大量出現的原理結構圖及實例結構圖是以線條式的原理簡圖或以平面的三視圖來表現的。對于原理簡圖，學生只需“看見”就已經“理解”這些圖形了；而對于三視圖，根據教育心理學認知理論，學生要理解這些圖形，在“看見”這些圖形的基礎上，必須在大腦中將其重新組合為熟悉的三維立體圖形，而這需要花費一定的時間。教材編著者也注意到了學生認知的這些特點，盡可能采用軸測圖來表示復雜的實例結構。從教學中不難發現，學生對這些軸測圖的理解速度遠大于對平面圖形尤其是三視圖的。為什么會出現這樣的結果?從學生學習三視圖的過程中不難發現答案。
學生在學習《機械制圖》的時候，教師都帶有實物教學模型，讓學生從三個方向觀看，并且運用正投影理論把模型輪廓投影到三個相互垂直的平面上，然后按規定將三個平面展開到同一個平面形成了三視圖。為了加深學生的理解，教師通常要求學生親手制作模型。所以三視圖的產生方式是：立體圖一三個面輪廓分解一三視圖。當學生閱圖時，是將三視圖的三個平面圖形讀人大腦，通過空間想像在大腦中拼接成對應的立體圖，即三視圖一三個平面圖形合成一立體圖。這個過程看似一個簡單的思維逆轉，但其思維的難度卻不是成比例增加的。因為立體圖一三個面輪廓分解一三視圖是正向思維，且三個面形成在思維過程中是可以分解進行的，而三視圖一三個平面圖形合成一立體圖是逆向思維，且立體圖形的形成在思維過程中必須是整體進行的，所以理解難度大大增強，即使對于經驗豐富的工程技術人員，仍會感覺到這兩種思維方式在難度上的差別。
機械類專業基礎課、專業課教學的主要目的是讓學生理解用圖形表示的結構原理，掌握設計思路及相關基本概念的應用，而不是讓學生單純地識圖，安排的教學時間非常短。這樣就難以在規定的時間內達到預期的教學效果。
三、解剖式動態教學模式
隨著計算機硬件性能價格比的提高及計算機軟件技術的發展，使三維實體的結構造型成為可能，這就為直接用三維結構圖進行教學提供了基礎。根據教學要求，我們選擇了具有自頂向下設計特點的PRO／E軟件進行三維實體的結構造型設計。其過程為：先構造零件毛坯實體，然后采用如機械加工及焊接加工過程的實體去除或添加，最終生成所需的零件實體；PRO／E還可根據設計的零件實體自動繪出它的三視圖，并標注尺寸，因此從設計步驟上具有自頂向下的特點；除此以外，PRO／E繪制的零件實體還可以裝配成總裝圖，故用PRO／E軟件來演示結構的制造和安裝過程對學生理解實例結構圖有非常好的效果。
在實施過程中，我們擬將常用車刀、鉆頭、車床主軸箱、典型夾具制作成三維實體結構圖。完成此工作后，可以使教材中的平面圖形轉換為立體圖形，學生將抽象的空間想像合成閱圖轉換為直觀的立體閱圖，教師將靜止的結構形態展示變為動態功能信息講解，實驗由被動的觀察轉換為主動的裝配實踐，從而提高學生的理解速度及深度，達到教學要求。經過這樣的轉化，使學生在讀圖的過程中，不但克服了平面圖形及三視圖閱圖弊端，而且彌補了軸測圖的觀察角度單一的不足，還消除了實物模型的內部結構無法看清、不能任意拆卸的缺陷。
更重要的是，利用PRO／E提供的強大功能，還可以形成一套獨特的教學模式——自頂向下的解剖式動態教學模式。這種教學模式是根據三維實體結構圖，利用學生已掌握的基本知識及已有的結構、產品及實際經驗，先講解來源于生產實際結構圖的功用，再講解各部分結構的設計原則及運動特點，最后講解其中每個零部件的功用，形成從整體到具體的教學特點，即自頂向下的教學模式。實際上，PRO／E軟件還有一個重要的功能——快速裝配，利用這個功能，在教學中，可以將實體結構中的零件逐個拆下，并可以在任意方位展示，使學生更容易理解各個零件在產品中的功能及與整體的裝配關系，顯然，這種方法具有醫學中解剖的特點，所以稱之為解剖式。此外，不僅這種解剖過程是動態仿真的，而且對于一些結構，還可以實現動態的運動模擬，所以這種教學方法具有動態的特點，因此，稱為自頂向下的解剖式動態教學模式。
要達到這種教學要求，需利用PRO／E軟件制作大量的三維實體零部件圖及裝配圖，為了實現通用性，擬采用參數化設計方法，對刀具結構、主軸箱、常用夾具結構、常用標準件、先進設備的典型機構實現三維實體造型，這項工作完成后，不但可以達到上述的教學要求，還可以得到一個“副產品”，這就是可以讓學生自己設計、裝配產品的基本元件庫，從而開發出《機械制造技術基礎》的一個新的實驗——虛擬機械結構拆裝實驗!
四、解剖式動態教學模式的研究意義
1．以學生在課程學習中遇到的結構三視圖閱圖難點為研究內容，以學生容易理解的三維實體教學方式為突破口，以學生的理解力提高為目標，形成了自頂向下的解剖式動態教學模式，實現了教學研究以人為本的思想。
2．充分利用了計算機軟件及硬件技術帶來的圖形處理及顯示的優勢，將實體造型軟件PRO／E應用于課堂教學及實驗中，使專業知識中涉及到的大量的結構原理圖和實例結構圖更直觀的呈現出來，加快了學生閱圖速度，加深了學生對所學內容的理解，實現了教學手段的與時俱進。
3．著名教育理論家及建構主義理論的集大成者皮亞杰認為，“理解就是創造，或通過再創造去進行重構”。運用這一認知理論，鑒于PRO／E軟件的特點，創建課程相關圖庫，使結構原理圖和實例結構圖具有實踐性，學生通過動手設計部分結構，理解程度大大加深。實現了教學方法改革與提高認知能力的有機統一。
4．充分利用PRO／E軟件強大的功能，使實例結構圖以三維實體造型的形式全方位展現，組成零件可以任意拆裝、移位、隱藏，相關運動機構可以動態顯示，使學生快速理解實例的組成結構、運動原理及包含的基本理論，實現了教學過程的動態直觀。
5．利用PRO／E的快速裝配功能，在教學中，可以將實體結構中的零件逐個拆下，并可以在任意方位展示，使學生更容易理解各個零件在產品中的功能及與整體的裝配關系，這種解剖過程是動態進行的。此外，對于一些結構還可以實現動態的運動模擬，首創了自頂向下的解剖式動態教學模式。
6．利用研究項目形成的三維實體庫及現有的計算機資源，可以開出虛擬結構設計裝配實驗，不僅解決了實驗裝備模型的不足，而且提高了學生的學習積極性，培養了學生的設計能力和創新能力，并擴展了三維實體庫，使該實驗形成了良性循環。此外，利用虛擬造型，可以引進先進設備結構，大大提高實驗的技術水平，因此形成了教學實驗開發的新模式。
五、結論
1．采用自頂向下的解剖式動態教學的新模式，學生對刀具、機床、夾具等結構的課堂理解速度會有很大提高，輕松、形象、動態的三維實體教學會在很大程度上提高學生對機械類課程的學習興趣，這樣的良性循環將會產生很好的教學效果。
德國人發明的這一種變元法，是目前世界上最為科學易懂的變元方法，它能夠衍生出許多不同的方法，具有很大的可塑性。這種方法的內涵主要有兩部分：它變化內容多樣，包括材料、數量、位置、尺寸、形狀、連接、工藝七個方面；另一部分是上述七個方面的具體運用，運用的前提條件是機械基本結構，這些元素在其基本結構的基礎上進行一定的變化，這樣就有不同的形式，新的機械結構設計方案就創造出來了，這樣就達到了優化設計機械結構的目的。接下來筆者將會重點介紹七種創新方案在機械結構設計的具體運用，其最終目的還是滿足整個機械產品的生產的要求，這也是目前機械工作者普遍使用的方案。
1.1材料變元
現實生活中很多種材料都可以用來設計機械結構，不一樣的材料要求的加工方法和手段不一樣、適用的結構類別不一樣、零件需要的大小也不一樣。材料的變元可以變化出不一樣的結構模式。比如說：在進行鋼材料的結構設計過程中，零件的截面面積越大，材料結構強度就越大、越硬；在鐵材料的結構設計中，為了使結構變強變硬，人們通常使用加強筋和隔板的方法；在塑料材料的結構設計中，塑料件的筋板和壁厚應該無差而別且對稱均勻。
1.2數量變元
在產品的結構當中主要包括以下幾個方面，即零件以及輪廓面、線和加工、工作面共同構成了產品本身，如果想要將機械的結構目的進行改變，那么就可以通過調節上述結構元素而實現。就好比在鑄件的過程中，是希望越簡單便捷越好的。能夠節省一些不必要的零件配置，又能在安裝的時候方便人們的使用，這在無形中就提高了工作效率，比如安裝一個螺絲釘的時候，如果按照螺釘和墊圈以及彈簧墊圈才能結合在一起的模式去安裝，那么就需要最少三個步驟，但是如果把它們設計為一體的話，就可以大量地節省安裝的時間，提高了效率。
1.3位置變元
在實際操作過程中，產品結構的元素之間的位置是可以進行調換的，這樣可以無形中使結構本身的設計更加完善。比如，零件的焊縫位置應該對應中性軸或者至少需要靠近中性軸，這樣便于將收縮力減少或者能夠避免產品的變形。除此之外，零件的擺放問題也十分重要，如果雜亂無章則會大大阻礙操作速度。
1.4尺寸變元
零件的尺寸必須符合使用的標準才行，必須在各項標準合格之后才可以進行操作，比如：在冷沖壓彎這一工藝中，就需要零件按照既定的需求進行彎曲，如果零件在加工的過程中，實現了標準的彎度，那么就算是一個成品，不需要再度進行加工。如果不符合產品的需求那么還需要進一步的加工整形來達到產品的要求。
1.5形狀變元
機械整體的結構目的可以通過調整零件的形狀或者改變其規格的大小而實現。比如在彈簧的生產過程中需要考慮多個問題，首先是彈簧的大小及其相對的螺絲墊圈的規格，能否讓彈簧和使用的螺旋面以及被需要壓緊的零件相吻合，就需要設計出不同規則的產品，無論零件的形狀面如何都需要相匹配的彈簧來配合才行，如果零件之間的距離過大，或者不能夠將壓力有效融合，那么零件在安裝過后就不算是合格，如果這一類零件銷售在市場中，很可能造成一系列事故，那么為了防止拉簧因為這些問題而失去使用效率，就勢必要將彈簧的設計空間放大，并且實現它的自身獨特性，即使它在單獨使用的過程中也可以實現跟其他零件的配合。
1.6分析連接變元
一是聯接方法，主要的模式有焊接、膠結以及螺紋聯接等方式。二是聯接的方式，根據結構類型的不同而不同，因此為了豐富聯接方式以及尋找到最為契合的聯接方式，各個聯接的結構以及聯接的方式都可以進行相對應的合理調整。比如：針對一些需要拆卸的零件，如果在聯接的方式上不能選擇好，那么就會在聯接和拆卸方面造成一定的困難，此類的零件需要便捷的拆卸模式，比如日常生活中所購買的一些產品，像是隨聲聽的后蓋，就可以任意拆卸下來安裝電池來維持繼續使用，這樣的結構也方便用戶使用，從未為其提供便捷的操作模式。
1.7分析工藝變元
零件在產生之前，往往會有其自己的設計圖紙，而設計圖紙上面的結構內容直接決定了產品屬于何種工藝級別的零件，因為每一個設備的零件都不是完全相同的，所以零件的設計以及成本也千差萬別，如果設計工藝在產品出產之前沒有得到完善，那么勢必會影響到零件自身的質量，一旦零件沒有合乎要求，那么產品的整體結構就會受到一定的影響。因此在零件鑄造之前對于零件圖紙的研究必須給予深度的重視，現在的加工技藝正呈現著不斷創新和完善的趨勢，但是問題也就隨之而來，這些加工工藝雖然具有創新性，但是還不夠成熟，并非達到了理想中的需求，因此還需要進一步的對此加大研究的力度。
2機械結構創新的嘗試及優化測評
2.1機械結構設計的創新嘗試
防腐劑在石油以及一些石化設備中具有十分重要的作用，下文以其為例，闡述變元法在其中重要的作用。石油和石化設備必須進行防腐蝕性的設計，這樣一來，在設計的最初就應該考慮到防腐蝕性的大小和影響因素，從而采取必要的保護和防治措施，主要有以下幾個方面。首先，在總體的設計上面，對停車間給予了嚴格的要求，不能堆放雜亂，不能潮濕，不能含有其他不利于防腐的物質存在。其次，設備的使用年限與設備本身一些極為細小的間隙區有著十分重大的聯系，這些縫隙極有可能在人眼看不到的地方發生腐蝕問題，或者這些縫隙人是無法憑借手工去進行操作控制的，就像是一些產品的焊接點，這些產品貌似看起來已經不存在腐蝕的可能，但是難免會有看不到的縫隙存在，應該進行必要的封存和填補，或者干脆將縫隙擴大，這樣便于對其進行維修補救和防護。再次，溫度較高以及質量較高的濃度階梯，局部勢差問題往往在這種情況和產品中產生，一旦發生了腐蝕則不可控制。此外，每一種金屬都有著自己獨特的屬性，產品在構建的過程中不一定是一種金屬構建而成，多半是幾種金屬共同組合而成，但是不同的金屬勢必會產生接觸面的腐蝕，應該對此進行絕緣處理。最后，面積越小腐蝕的點也就越小，因此要針對產品的不同設計縮小表面積從而減少腐蝕。
2.2對機械結構變元創新設計的優化評測
機械結構在完成變元創新實踐之后。要根據目前的性能以及使用效果進行一個綜合的測評，首先要進行模糊測評，運用理論研究和一些理想化的模型設計一種測評模式，但是這種測評模式并不是實際操作中的模型，而是通過一定的數學模型，根據先進的設計理念和規劃，對其進行變化創新設計的檢測。在測試的過程中測試者憑借自己多年的使用經驗和研究理念進行對其綜合評價的過程，并根據現有的先進思維對其進行構建，在測試的過程中還需要考慮到社會實際問題，產品在經過變元之后，使用方面是否安全，便捷，可維修性是否達到了指標，并且要將邏輯推理的思維運用到其中，選擇出使用其整體變元的方案，最后針對已經選擇好了的方案，進行進一步地修改和完善，從而作用于產品的機械結構構建當中，服務于產品的整體功能。
3結束語
（1）對電梯進行分類時
如果以其運行的速度快慢為依據，那么通常應將電梯分為超高速電梯、高速電梯、快速電梯和低速電梯四大類，超高速電梯的運行速度是要超過4m/s的，通常在分區進行控制的高層大廈中常采用這種電梯；而高速電梯的運行速度則是在2m/s-4m/s的范圍內，在高層寫字樓中通常會采用高速電梯；快速電梯的運行速度一般都在1m/s-2m/s的范圍內，通常情況下，住宅電梯和樓層數小于15層的多層客梯會采用快速電梯；低速電梯的運行速度是小于1m/s的，其通常都被應用在絕大部分的貨梯中；
（2）如果根據使用用途對電梯進行分類，一般可以將電梯分為乘客、觀光、載貨、雜物、醫用、船舶以及車輛等多種類型，同時市場上還存在著一些特殊種類的電梯
常見的有立體停車場用電梯、斜行電梯以及建筑施工電梯等。
2電梯機械結構和相關問題
2.1電梯機械結構中的門系統
在電梯的機械結構中，轎廂門系統通常都包括四個部分，分別為轎門、開關門系統、廳門和門保護裝置，由于門系統的存在，等候電梯人員墜落到井道中的安全事故就被有效避免了，同時井道和廂內人員之間也不會出現相互碰撞的問題了。在電梯的運行過程中，為了保證其安全性和穩定性，在電梯起動之前廳門和轎門之間必須是要保持關閉狀態的，并且在廳門上還應安裝門鎖，只有鑰匙才能將廳門打開，否則廳門就應是出于關閉狀態的。而對于控制電路來說，由于在門鎖上是安有微動開關的，那么其就能有效的控制電梯回路的斷開和接通狀態，從而實時的調整電梯的運行狀態。在分析電梯的門系統時，應重點注意以下幾個問題：轎廂起動時，轎廂門應是出于自動閉鎖狀態的，在轎廂未停穩并且未上升到層門時，層門也應出于自動閉鎖狀態。
2.2電梯機械結構中的轎廂系統
轎廂系統的最主要作用就是運送乘客和貨物，其主要包括兩部分，即轎廂架和轎廂體，而轎廂架主要起到的是懸吊和固定的作用，其是主要的承載構件，而在轎廂架上還都會設置拉條，這么做的目的就是要提升轎廂的剛度，從而有效避免轎廂傾斜現象的出現。而轎廂體則都是由四部分組成的，分別為轎門、轎頂、轎壁和轎底，其中，轎頂通常都會安裝檢修用的操作設備和照明設備，同時還設有安全窗，這樣當出現故障時，乘客便可以借助安全窗撤離到轎廂內；轎底則是起支撐作用的，在其前端設置了轎門地坎，在地坎位置處裝有光滑擋板，并且還應配有轎廂稱重裝置，當超過了電梯出現超重問題時，報警器就會響起。轎壁是連接轎頂和轎底的部分，在其背面通常都會設置加強筋，從而充分的提升其機械強度。
2.3電梯機械結構中的曳引系統
這一系統的主要作用為及時的牽引轎廂的上和下，從而幫助乘客順利的到達相應的樓層。其主要包括曳引機、導向輪、限速輪和曳引鋼索等部分，曳引機就是電梯的動力裝置、根據電機的差異性又分為直流曳引機和交流曳引機，根據速度的快慢可分為超高速、高速、快速和低速曳引機，根據結構形式的區別可分為臥式曳引機和立式曳引機，根據減速方式的差異性分為無齒輪曳引機和齒輪曳引機。電梯的轎廂會懸掛在曳引輪上，曳引輪在曳引機的驅動下就可以實現轎廂的上下運行。
2.4電梯機械結構中的重量平衡系統
重量平衡系統主要包括了補償裝置、補償纜、補償繩以及對重等結構部分，在曳引輪和導向輪的牽引下，對重用的鋼絲繩會直接連接轎廂，而在整個系統的運行過程中，這一系統主要起到的是對電梯和轎廂負載的平衡作用。在配置對重量的量值時，應嚴格的依據電梯額定載重量的相關要求，從而保證整個電梯系統是具備一個良好的使用狀態的。如果電梯的曳引高度超過了30m，那么曳引鋼絲繩的差重對電梯運行的平衡性和穩定性就可能會產生影響，所以，必須設置補償纜和補償鏈等相應的補償裝置。
2.5電梯機械結構中的導向系統
此系統主要包括了三個部分的結構，分別為導軌、導軌架和導靴，其主要作用是保證轎廂在井道中是按照正確的路線上下運行的，并且還能有效避免出現過多振動的現象。當出現了突發緊急情況時，轎廂就會被卡死在導軌上，那么就會避免墜落等安全事故的發生。導軌能夠精確的控制電梯的升降方向，所以，導向系統就是可以控制對重和水平方向轎廂的移動的，保證對重和轎廂在井道中都是出于一個合理的位置的。在電梯的井道中通常會設置4根導軌，兩根是對重架導向，另外兩根則是轎廂導向，固定導軌時通常都采用壓道板和螺栓、螺母等設備。
2.6電梯機械結構中的機械裝置
為了最大限度地保證電梯使用的安全性，那么在電梯機械結構中還必須設有安全鉗、限速器、緩沖器和終端超越保護裝置等機械裝置，當電梯系統的運行速度超過了其極限值時，限速器就會停止工作狀態，并且借助繩輪之間的摩擦力還能將拉桿機構提拉起來，發出相應的警報信號并且切斷控制電路，那么安全鉗就必須發出動作，強制性的將轎廂停留在導軌上，在所有的安全開關都恢復狀態后，安全鉗才會釋放，在所有的安全保護裝置都失去作用后，緩沖器就會作為最后一道保護裝置出來，其能夠將轎廂的能力吸收并消耗掉，避免轎廂出現墜落的事故。而終端超越保護裝置的最主要作用就是保證電氣系統的順利運行，從而保證轎廂的穩定運行，避免撞底和沖頂等安全事故的發生。
3結束語
為滿足系統的剛度和穩定性，選擇3軸XX'YZ型拱架機器人結構，
1.1XY直線運動平臺驅動方式和結構設計
由于XY平臺要求大行程、高速、精確、平穩定位，因此自動配液機的x軸及y軸采用同步帶柔性驅動，如圖3所示。同步帶柔性驅動方式相對于剛性傳動定位系統，具有傳動平穩、沖擊小、無需、噪聲小、傳動距離遠、成本低等優點，主要用于對加速度和速度要求較高的應用場合。雖然同步帶的彈性可減少沖擊，但同時也帶來定位誤差和振動問題，如何有效抑制系統定位誤差，充分發揮柔性驅動直線定位技術的優勢，成為本文需要解決的主要問題之一。一般同步帶按照中心距大小和帶輪尺寸設計選擇同步帶基準長度，然后將環形同步帶安裝在兩個帶輪上。在此設計中為保持同步帶張緊力和便于在支撐軌道型材安裝，同步帶有接頭而兩端用壓板同滑塊連接，以便于安裝和調節。同步帶在位于型材兩端托架上的兩個同步帶輪之間進行運轉。一個帶輪安裝在電機上，另一個則安裝在張緊裝置上。同步帶帶動滑塊在導軌上移動，滑塊支撐在滾珠導軌上，同步帶縱向穿過支撐導軌的異型鋁合金型材。
1.2運動平臺導向結構
低速運動平穩就是當導軌作低速運動或微量進給時，應保證運動始終平穩不出現“爬行”現象。數控工作臺的位移量是以脈沖當量作為它的最小單位，它常以極低的速度運動，這是要求工作臺對數控裝置發出的指令要做出準確響應，這與運動件之間的摩擦特性有直接的關系。滾動導軌的靜摩擦力較小，而且還由于油的作用，使它們的摩擦力隨運動速度的提高而增大，這就有效地避免了低速爬行現象，從而提高工作臺的運動平穩性和定位精度。但滾動導軌抗振性較差、對防護要求較高、結構復雜、制造比較困難、成本較高。
1.3工作頭夾持手結構設計
按照移液管夾持手的工作流程，要求夾持手到達母液瓶位置下降，下夾持手夾持住母液瓶里的吸管，上夾持手夾持住活塞吸取一定的母液，然后帶動吸管整體上移到脫離母液瓶，移動到計量區，夾持手推動吸管活塞將母液按配方劑量注入到染料瓶里，然后回到母液區，將吸管放回到的原來的位置。手爪通常是由手指、傳動機構和驅動機構組成，其結構要根據作業對象的大小形狀和位姿等幾何條件以及重量、硬度、表面質量等物理條件來綜合考慮,同時還要考慮手爪與被抓物體接觸后產生的約束和自由度等問題。設計擺動式夾持器，夾持手左右手爪為對稱結構，由兩個氣缸驅動帶動連桿機構將移液管夾持住。將活塞連桿手爪和移液管外殼手爪設計為一體，當氣缸動作時兩個手爪同時動作，方便快捷。在工作的時候手指只有兩個工作位置，采用氣壓驅動能夠快速達到工作位置，節約時間。
2柔性同步帶驅動定位動態分析
在該系統中，電機的運動通過同步帶傳輸到移動裝置。在嚙合齒之間必須有足夠的間隙，以確保運動的流暢，沒有干涉，但這種間隙的存在導致滯后現象的產生和噪音。當運動方向改變時，在外部激勵支配下動力傳輸齒產生脫離和微小滑移。這一現象的結果是帶慢慢滑移直到下一對齒進入嚙合。
3試驗測量裝置
柔性同步帶定位系統的運動誤差特性，彈性變形的影響和間隙的影響，對于彈性變形所引起的誤差，采用兩個編碼器分別測量主動輪和從動輪轉速。為精確控制移動負載的加速或減速，本試驗裝置采用線性坐標測量裝置（CMM），結合高分辨率刻線尺搭建模型來驗證模型預期的性能。在系統中使用了常規的控制器PC104PMAC卡，為確定傳動系統引起的位置誤差，采用位置測量的基本旋轉編碼器（PE）以和高分辨率刻線尺（LS）的測量結果進行對比?？刂齐姍C速度按照梯形路徑輸入，疊加獲得定位誤差圖形（ΔX=XLS-XPE）。ΔX包含與支承元件（如抗摩軸承、軸承軸）等相關的幾何和運動誤差，如前所述定位誤差具有延時滯后的特點，具有相當的重復性。
4結束語
(1)井道機架
模型電梯井道機架是支撐、固定所有機械零部件的基礎框架，要有足夠的強度，同時便于安裝時各部件的位置調整。模型電梯為三層站，井道由30×30的方鋼焊接而成，并在方鋼上開孔供安裝時連接用。井道機架的立面，分為三個部分，井道截面尺寸為980mm×1110mm，最下邊的部分高度為1160mm，中間部分高度為800mm，上邊部分高度為1540mm，連接時采用螺栓進行連接緊固。方鋼的截面。這種結構可滿足教學實訓時反復拆裝，井道機架也便于移動、安裝。
(2)導向系統
導向系統功能是限制轎廂和對重的活動自由度，使轎廂和對重只沿著各自的導軌作升降運動，使兩者在運行中平穩，不會偏擺。模型電梯導向系統由導軌支架、導軌、導靴幾部分組成，導軌支架設計成可調式，可根據導軌安裝精度要求在安裝過程中進行位置調整，其立面。導軌和導靴全部選用實際電梯配件，真實反映實際電梯結構特點。
(3)曳引系統
曳引系統的作用是向電梯輸送與傳遞動力，使電梯運行，是電梯運行的根本，是電梯中的核心部分之一。模型電梯的曳引系統由曳引機、鋼絲繩、對重組成。曳引機選用雜物梯配套的曳引機，型號為YJ120，額定載重為200kg，交流雙速電機，鋼絲繩選用實際電梯鋼絲繩，其型號為8×19S+FC－8mm。對重由鋼板焊接而成，具有一定的重量，每塊重量10kg，對重總重量按照如下公式配置:P=G+0．5Q=50+0．5×200=150(kg)(1)式中:P為對重總重量;G為轎廂自重;Q為額定載重。
(4)轎廂系統
轎廂由轎廂架、轎底、轎壁、轎頂組成。轎廂架由上梁、下梁、立柱、拉條等部件組成，其作用是固定和懸吊轎廂。在上下梁兩端固定有導靴，引導轎廂沿著導軌上下移動，保持轎廂在井道內的水平位置。在下梁上裝有安全鉗，在電梯超速下墜時，安全鉗可在限速器帶動下將轎廂夾持在導軌上，在上梁上還有固定繩吊板，起懸吊轎廂的作用。轎廂選用厚度為2mm的不銹鋼板制成。其中，轎底為一塊729mm×620mm的整板，轎頂為一塊723mm×602mm的整板，后壁板由4塊經折彎的板材拼接而成，4塊板材尺寸分別為282mm×680mm、282mm×680mm、247×680mm、140mm×680mm，兩個側壁分別由2塊經折彎的板材拼接而成，2塊板材尺寸分別為282mm×680mm、247mm×680mm，前壁板左右各由一塊尺寸為131mm×710mm的板材和一塊尺寸為140mm×480mm的中間連接板組成。轎廂架由型材連接而成，其結構立體圖見圖4所示。
(5)門系統
模型電梯的門系統由層門、轎門及開關門機構組成，層門和轎門由門、導軌、滑輪、滑塊，門框、地坎等部件組成。門由厚度為2mm的不銹鋼板制成，為了使門具有一定的機械強度和剛性，在門的背面配有加強筋。為減小門運動中產生的噪聲，門板背面涂貼防振材料。層門和轎門的尺寸為250mm×570mm，門滑塊和門滑輪均選用三菱電梯配件，導軌采用45鋼加工而成，限位擋輪選擇內徑為6mm的圓柱滾子軸承，電動機選用直流電機，電動機速度計算如下。開關門平均時間t設定為2s，門開關行程h為250mm，由此計算開關門的速度為因此選擇直流電動機型號為ASLONG－JGB37－520－24V－45r/min，并經過試驗驗證，可以滿足速度和載荷的要求。門系統結構立體圖見圖5所示。
(6)安全保護系統
模型電梯的機械安全保護裝置主要有限速器和安全鉗、緩沖器、端站保護裝置、制動器、層門門鎖與轎門電氣聯鎖裝置、門的安全保護裝置、轎頂安全窗、轎頂防護欄桿、護腳板等;限速器能反映電梯實際運行速度，當電梯速度超過允許值時，能發出電信號及產生機械動作，切斷安全回路或迫使安全鉗動作，安裝在機房中。安全鉗能與限速器產生連動，以機械動作將轎廂強行制停在導軌上，安裝在轎廂或對重的兩側。緩沖器是當轎廂或對重撞擊底坑時吸收能量，保證轎廂安全制停，有彈簧式及油壓式之分。端站保護裝置是一組防止電梯超越上下端站的開關或強迫換速裝置，能在轎廂或對重碰撞緩沖器前，切斷控制回路或者總電源，使電梯安全制停。模型電梯的限速器、安全鉗、緩沖器均采用實際電梯所配置的部件。
2樣機實驗
采用上述各部分機械結構組裝而成的整體樣機，進行可靠性和疲勞強度實驗。結果證明:讓模型電梯自動往返運行1000次，電梯未出現故障，各機械零件運轉正常，無明顯噪音;模型電梯經反復拆裝10次，各結構件無疲勞損壞，重新連接后強度、精度無明顯下降，對模型電梯運行質量沒有影響。
3結論
1.1輥徑參數的確定
通過機械結構設計和數值分析計算得出，輥子的抗彎強度和剛度隨著輥徑的變化而變化，根據實際工藝經驗，輥距與輥徑成正比，其關系為D=Kd(其中D為輥直徑，K為比例系數，一般取0.75~0.9，d為輥距)。
1.2輥距參數的確定
在實際工程中，輥距參數的選擇過大，會造成矯直的鋼件的變形不夠，造成矯直質量差，并且也不利于機器的入料。輥距參數的選擇過小，會直接增加矯直力，使設備容易磨損，同時也容易對工件引起局部應力集中，壓潰工件。所以在實際的工程和工藝中，要即保證滿足矯直質量，又不損壞工件的情況下，合理選擇輥距參數。
1.3矯直質量工藝
矯直要使得型鋼彎曲到其材料對應的最大彈復曲率，為保證材料的最大彎曲，應按照圖1式子計算。其中，h為軋件高度，單位mm；R為矯直輥半徑，單位mm。P是材料的彎曲半徑。
1.4最小輥距確定
最小輥距通過接觸應力條件或接軸扭轉強度確定，選取二者的較大者作為最小輥距。憑借實際經驗，在所有工件中，圓鋼的高度最低，工字鋼最高，一般依據圓鋼確定最大輥距，工字鋼尺寸確定最小輥距,就能很好的適應加工工藝。最大輥距由矯直質量或滿足最小上料條件確定，選取二者的較小值作為最大輥距。
1.5矯直輥強度的設計
矯直輥的自身的強度一般都遠遠大于工件的強度，所以一般情況下只考慮彎曲強度，彎曲強度不足的時候，可以增加相應的支撐，以多個點來吸收壓力。
1.6輥數的確定
一般參照具體的企業生產能力和工藝的需求，對小型鋼件一般7到11根，大型鋼件取7根左右
1.7矯直速度的確定
鋼件的矯直速度一般取決于生產任務的選擇，一般在0．8-2m/s的范圍內，小型鋼件的矯直速度最高，經濟效率最好。
1.8輥材料的選擇
工作輥直接與型鋼接觸，并相互擠壓，為了盡量減少輥子的磨損，保證矯直機可以長期穩定的工作，長期工作在擠壓的惡劣工況下，就要求輥子表面要有足夠的硬度，表面要有較高的加工精度，有很好的抗彎抗扭曲強度。按照當前的工藝，若工作輥徑D<60mm，采用60CrMoV材料；當D=60～120mm時，采用90CrVMo材料；當D>200mm時，采用9Cr材料。
2軟件上位機界面監控和計算
型鋼結構參數計算軟件的操作界面如圖2所示，此軟件只要輸入鋼件材料的規格，就可以直接得到型鋼矯直機的結構參數。例如輸入以下參數，輥距為1200mm,輥數為7根，型鋼圓鋼150mm.工字鋼190x500mm，矯直速度0．8～2．5m/s軟件計算結果：該矯直機輥間距離是1200mm,共有7根矯直輥，鋼件矯直加工速度是0．80-2．5m/s。從最終軟件計算結果看，該軟件計算準確，操作方便。以實際生產中的型鋼矯直機為軟件設計基礎，按照軋鋼機械設計的要求，充分考慮了實際生產過程中的工藝，為現代的輥式型鋼矯直機的設計提供了較為便捷的方法。
3結束語
符合人機工程學的機械結構設計，是最近十幾年來所大力提倡的；人機工程學以人、機、環境三要素為核心，考慮到工業造型設計技術和藝術，美觀、大方、適用、實用是始終追求的目標。
2艦船指控設備結構型式的演變
自20世紀50年代開始，我國艦船指控設備完成了由機電指揮儀向數字化綜合指控設備的演變，設備從以模擬計算機為主轉變成以微型數字計算機為主。下面介紹指控設備上一些主要器件、部件和結構型式的演變。
2.1顯示器的演變
目前，CRT顯示器已被液晶顯示器和LCD顯示器替代。由于工作原理不同，液晶顯示器、LCD顯示器與CRT顯示器有明顯的性能差異，較圓滿地解決了CRT顯示器無法克服的在體積、重量、功耗、環保和電磁輻射等方面的缺點。
2.2計算機的演變
早期艦船用計算機的結構形式是：各插件模塊通過槽口固定于開放式插件框架中，自帶的楔形鎖緊裝置與槽口兩側壁緊固，其后部的電連接器通過盲插方式與印制大底板上的電連接器鏈接，大底板上的輸入輸出信號通過專用的轉接板轉接?，F在取而代之的是全密封、全加固的抗惡劣環境加固機，不僅體積小、重量輕，而且具有良好的抗振、散熱、電磁防護能力。
2.3功能部件的演變
鼠標、鍵盤、觸摸屏等通用的功能逐漸被集成為全加固模塊，通過預留接口與外部設備聯系。尺寸被嚴格定義，實現了模塊標準化、通用化設計。這類模塊多采用整體設計和加工工藝，如真空釬焊、整體鑄造和整體機加等，具有體積小、結構緊湊等特點，既能減輕重量，又保證模塊有良好的適應性。
2.4整機結構型式的演變
顯示器、計算機和功能模塊的進步，導致了整機在重量、體積上都有了大幅度的下降，造型變得更加時尚、美觀。由于各類模塊標準化、通用化的實現，整機設計變得快捷、方便，在爭取任務和任務立項時，根據特定的需求，短時間內可提供初步的技術方案，確定外形尺寸和重量等指標。表1給出了不同時期指控設備的結構型式。
3幾個關鍵技術問題的現狀
經過幾十年的發展，指控設備的結構設計內容發生了較大的變化，不再有非線性齒輪、劈錐、傳動鏈這類復雜結構，剩下的是臺、柜造型、面板設計、殼體鑄造等。臺、柜、箱及其各層次設備已實現標準化、通用化和系列化。整機內部小到插件模塊、通用模塊、專用模塊，大到顯示器、計算機都實現了全加固設計，并通過嚴格的應力篩選試驗，整機必須按國軍標要求參加例行試驗，通過抗振、散熱和電磁兼容能力測試。結構設計及其可靠性測試方法和手段逐漸成熟，但也存在一些問題。
3.1隔振減振設計
隔振減振設計主要還是遵循傳統的方法進行，以定性設計為主。即，對結構件做個初步的靜力分析后，再根據使用環境和經驗乘上一個安全系數，在設計階段難以充分考慮動態激勵帶來的影響。設備的抗振能力主要靠環境試驗來驗證。這種設計方法帶來的問題是：
1)由于無法準確把握設備內部重量及分布，臺、柜、箱在設計上普遍存在剛強度整體有余、局部不足的問題。雖然在振動、沖擊試驗中也能發現一些問題，諸如在某個頻段振動超標，在哪個頻點共振幅值最大等，但不能具體定位，也不能準確評估共振帶來的影響；
2)設備的重量和幾何重心的位置，是在總裝完成后靠稱量才能最終確定，所以，通常是選擇具有一定承載范圍的減震器，在使用過程中需對承載量進行調節，給用戶帶來一定的麻煩。
3.2熱設計
現役的指控設備從機箱到臺、柜基本上還是通過風機散熱，這是目前主流散熱方式。對于發熱量大的模塊，如加固機，除了要解決自身的散熱問題，還在臺、柜內部設計專用風道，保證熱量快速排除。其弊病是會造成電磁干擾且噪聲較大；20世紀90年代，國外一些潛艇指控設備開始采用液冷散熱，這種通過泵產生的動力推動密閉裝置中液體的循環來實現散熱的方式，具有較高的效率，且噪聲較小，缺點是成本較高。近年來，國內也開始進行這方面的研究與試驗。由于現行的熱設計方法不能準確判斷臺、柜內部氣流的走向，故無法實現對設備從芯片到整機實施有效的溫度控制，僅僅是根據總功耗、單個風機的風量以及熱源的位置來大略地確定風機的數量和進、出風口的位置，散熱效率不高。
3.3電磁兼容設計
早期的純機械設備和機電設備幾乎不要做電磁兼容試驗，然而，隨著軍械電子化程度的迅速提高，越來越多的電路被裝入有限的空間，設備內外電磁信號縱橫交錯、密集重疊，功率分布不均勻；特別是電子戰，其基本著眼點就是奪取“制電磁權”。電磁兼容設計在現代指控系統中的重要性可見一斑。電磁兼容設計涉及電器和結構等多個專業，綜合性很強。雖然電磁干擾主要是電子元器件及其分布的問題，但與它們安裝的位置、元器件屏蔽與密封的好壞、材料固有的屏蔽效能等緊密相關。經過多年的研究并結合試驗，指控設備的電磁兼容設計已初具規模，并制定了一些設計規范。但是，由于設備內部安裝的模塊較多，很難直觀地了解內部的電磁環境，一些問題在設計階段很難被發現。而電磁兼容檢測試驗又是在設備出廠、功能調試完成后根據要求進行的，這時已到了研制的后期，等發現了問題，再針對超標項目實施解決方案，通常代價是昂貴的，會增加一些不期望的附加元器件。
4關鍵技術的發展趨勢
從上節中可以看到：
1)指控設備結構設計的研制任務量大、周期長、成本高；
2)隔振減振、散熱、電磁防護等關鍵技術的研究進入了瓶頸期，還停留在依靠經驗或以往環境試驗結果類比、亦或有限的公式估算上。置身于21世紀，這種設計方法已無法適應現代國防對產品快速、可靠、經濟的要求。三維設計技術和仿真技術的發展與推廣，為這些研究內容的突破提供了有力支持。它們與傳統的經驗設計方法的融合，將有助于提高研制效率，推動機械結構設計從定性到定性與定量相結合的轉變。
4.1三維設計技術的應用
結構設計實現由二維向三維的轉變可以說是革命性的，設計者借助計算機將設計思想轉化為可視的、可修改、可分析的實體模型，為新產品研發、仿真分析及后續的演示帶來諸多方便。
1)三維設計可以直觀地反映整機內部各單元的裝配關系，避免產生干涉等錯誤。
2)三維軟件的參數化設計技術特別適于復雜結構件局部特征修改的快速設計。以機柜殼體為例，對于同一規格的不同機柜，殼體大部分設計特征是通用的，不同主要表現為：兩側壁上橫向加強筋和走線凸臺的高度位置，導銷支架、前橫梁支架安裝位置以及后橫梁的高度位置。如果利用三維軟件參數化建模工具，在殼體三維模型構建過程中使用變量來控制上述特征的位置尺寸和約束關系，根據不同的機柜需求編輯這些參數，即可得到具有相似拓撲結構的殼體。
3)隨著艦船裝備量的加大，用戶對設備的重量提出了嚴格要求。在設計階段通過指定材質，可快速預測出整機的重量，避免了整機裝配完成后再進行減重或配重處理。
4)根據臺、柜、箱內部的重量分布，可較準確地地計算出設備的幾何重心，并以此為依據確定隔振器的大小和安裝位置，逐步實現由選擇隔振器到定制隔振器的轉變。
5)建立產品常用件、標準件數據庫，在新產品設計時可直接調用，節省了人力、物力，避免了重復勞動。
6)仿真分析和演示系統需要三維模型的支持。以仿真為例，在國外設計和分析通常分屬不同的部門，設計者考慮的是功能的實現，分析人員則是負責對設計的合理性和準確性做出評估。有了三維模型，分析人員可直接在三維模型上進行簡化，開展分析，保證設計與仿真同步進行。
4.2基于仿真分析的隔振減振設計
仿真技術的引入，在方案論證階段有助于快速了解整機的振動特性以及對外載的響應情況，為決策提供支持；在設計過程中能及時發現結構上的薄弱環節，盡量做到結構合理、加工量少、材料利用率高，在保證抗振能力的前提下，實現輕量化設計。國內很多研究機構和高校都開展了這項工作，并取得了良好的效果。應用較廣泛的結構力學仿真軟件有很多，如ANSYS、UGNX、ABAQUS等。建議組織專人開展這項研究，掌握模塊、機箱和整機各層次設備的結構力學性能，提高指控設備機械結構設計的競爭力。
4.3基于仿真分析的熱設計
隨著電子技術的迅速發展，指控設備集成化程度不斷提高，單位體積內產生的熱量不斷增加，而有效的散熱面積卻相對減少；一些發熱量較大的功率器件和組件的熱設計問題日顯突出。如何有效降低傳熱路徑上的熱阻成為急待解決的問題，這需要可靠性高且工程化強的熱仿真軟件的支持。目前已廣泛應用的計算機輔助熱設計軟件有FLUENT，ANSYS，ICEPAK等。這類軟件可在短時間內獲得復雜熱分析方案的模擬結果，及時對元器件的布局、傳熱路徑的設計是否合理做出判斷。
4.4基于仿真分析的電磁兼容設計
相對抗振和散熱，艦船領域的電磁兼容仿真研究更是鮮見。直到近年才有一些成熟的電磁兼容仿真分析軟件被引入國內，如SEMCAD、EMC-A、IE3D-SI等，它們從電磁兼容三要素(干擾源、耦合路徑、接收器)出發，與實際工程緊密結合，通過建立干擾源、接收器與多種傳輸路徑的數學模型來模擬傳導、輻射、屏蔽等電磁干擾現象，并提供發射機和接收機的端口庫、濾波器庫、頻譜信號庫、屏蔽材料庫等，可在研制過程中對板卡、模塊和臺柜等各層次設備及設備間的抗干擾設計做出評估，便于及早發現問題，減少試驗階段的整改。
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