机械结构论文

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机械结构论文范文第1篇

(1)井道机架

模型电梯井道机架是支撑、固定所有机械零部件的基础框架，要有足够的强度，同时便于安装时各部件的位置调整。模型电梯为三层站，井道由30×30的方钢焊接而成，并在方钢上开孔供安装时连接用。井道机架的立面，分为三个部分，井道截面尺寸为980mm×1110mm，最下边的部分高度为1160mm，中间部分高度为800mm，上边部分高度为1540mm，连接时采用螺栓进行连接紧固。方钢的截面。这种结构可满足教学实训时反复拆装，井道机架也便于移动、安装。

(2)导向系统

导向系统功能是限制轿厢和对重的活动自由度，使轿厢和对重只沿着各自的导轨作升降运动，使两者在运行中平稳，不会偏摆。模型电梯导向系统由导轨支架、导轨、导靴几部分组成，导轨支架设计成可调式，可根据导轨安装精度要求在安装过程中进行位置调整，其立面。导轨和导靴全部选用实际电梯配件，真实反映实际电梯结构特点。

(3)曳引系统

曳引系统的作用是向电梯输送与传递动力，使电梯运行，是电梯运行的根本，是电梯中的核心部分之一。模型电梯的曳引系统由曳引机、钢丝绳、对重组成。曳引机选用杂物梯配套的曳引机，型号为YJ120，额定载重为200kg，交流双速电机，钢丝绳选用实际电梯钢丝绳，其型号为8×19S+FC－8mm。对重由钢板焊接而成，具有一定的重量，每块重量10kg，对重总重量按照如下公式配置:P=G+0．5Q=50+0．5×200=150(kg)(1)式中:P为对重总重量;G为轿厢自重;Q为额定载重。

(4)轿厢系统

轿厢由轿厢架、轿底、轿壁、轿顶组成。轿厢架由上梁、下梁、立柱、拉条等部件组成，其作用是固定和悬吊轿厢。在上下梁两端固定有导靴，引导轿厢沿着导轨上下移动，保持轿厢在井道内的水平位置。在下梁上装有安全钳，在电梯超速下坠时，安全钳可在限速器带动下将轿厢夹持在导轨上，在上梁上还有固定绳吊板，起悬吊轿厢的作用。轿厢选用厚度为2mm的不锈钢板制成。其中，轿底为一块729mm×620mm的整板，轿顶为一块723mm×602mm的整板，后壁板由4块经折弯的板材拼接而成，4块板材尺寸分别为282mm×680mm、282mm×680mm、247×680mm、140mm×680mm，两个侧壁分别由2块经折弯的板材拼接而成，2块板材尺寸分别为282mm×680mm、247mm×680mm，前壁板左右各由一块尺寸为131mm×710mm的板材和一块尺寸为140mm×480mm的中间连接板组成。轿厢架由型材连接而成，其结构立体图见图4所示。

(5)门系统

模型电梯的门系统由层门、轿门及开关门机构组成，层门和轿门由门、导轨、滑轮、滑块，门框、地坎等部件组成。门由厚度为2mm的不锈钢板制成，为了使门具有一定的机械强度和刚性，在门的背面配有加强筋。为减小门运动中产生的噪声，门板背面涂贴防振材料。层门和轿门的尺寸为250mm×570mm，门滑块和门滑轮均选用三菱电梯配件，导轨采用45钢加工而成，限位挡轮选择内径为6mm的圆柱滚子轴承，电动机选用直流电机，电动机速度计算如下。开关门平均时间t设定为2s，门开关行程h为250mm，由此计算开关门的速度为因此选择直流电动机型号为ASLONG－JGB37－520－24V－45r/min，并经过试验验证，可以满足速度和载荷的要求。门系统结构立体图见图5所示。

(6)安全保护系统

模型电梯的机械安全保护装置主要有限速器和安全钳、缓冲器、端站保护装置、制动器、层门门锁与轿门电气联锁装置、门的安全保护装置、轿顶安全窗、轿顶防护栏杆、护脚板等;限速器能反映电梯实际运行速度，当电梯速度超过允许值时，能发出电信号及产生机械动作，切断安全回路或迫使安全钳动作，安装在机房中。安全钳能与限速器产生连动，以机械动作将轿厢强行制停在导轨上，安装在轿厢或对重的两侧。缓冲器是当轿厢或对重撞击底坑时吸收能量，保证轿厢安全制停，有弹簧式及油压式之分。端站保护装置是一组防止电梯超越上下端站的开关或强迫换速装置，能在轿厢或对重碰撞缓冲器前，切断控制回路或者总电源，使电梯安全制停。模型电梯的限速器、安全钳、缓冲器均采用实际电梯所配置的部件。

2样机实验

采用上述各部分机械结构组装而成的整体样机，进行可靠性和疲劳强度实验。结果证明:让模型电梯自动往返运行1000次，电梯未出现故障，各机械零件运转正常，无明显噪音;模型电梯经反复拆装10次，各结构件无疲劳损坏，重新连接后强度、精度无明显下降，对模型电梯运行质量没有影响。

3结论

机械结构论文范文第2篇

符合人机工程学的机械结构设计，是最近十几年来所大力提倡的；人机工程学以人、机、环境三要素为核心，考虑到工业造型设计技术和艺术，美观、大方、适用、实用是始终追求的目标。

2舰船指控设备结构型式的演变

自20世纪50年代开始，我国舰船指控设备完成了由机电指挥仪向数字化综合指控设备的演变，设备从以模拟计算机为主转变成以微型数字计算机为主。下面介绍指控设备上一些主要器件、部件和结构型式的演变。

2.1显示器的演变

目前，CRT显示器已被液晶显示器和LCD显示器替代。由于工作原理不同，液晶显示器、LCD显示器与CRT显示器有明显的性能差异，较圆满地解决了CRT显示器无法克服的在体积、重量、功耗、环保和电磁辐射等方面的缺点。

2.2计算机的演变

早期舰船用计算机的结构形式是：各插件模块通过槽口固定于开放式插件框架中，自带的楔形锁紧装置与槽口两侧壁紧固，其后部的电连接器通过盲插方式与印制大底板上的电连接器链接，大底板上的输入输出信号通过专用的转接板转接。现在取而代之的是全密封、全加固的抗恶劣环境加固机，不仅体积小、重量轻，而且具有良好的抗振、散热、电磁防护能力。

2.3功能部件的演变

鼠标、键盘、触摸屏等通用的功能逐渐被集成为全加固模块，通过预留接口与外部设备联系。尺寸被严格定义，实现了模块标准化、通用化设计。这类模块多采用整体设计和加工工艺，如真空钎焊、整体铸造和整体机加等，具有体积小、结构紧凑等特点，既能减轻重量，又保证模块有良好的适应性。

2.4整机结构型式的演变

显示器、计算机和功能模块的进步，导致了整机在重量、体积上都有了大幅度的下降，造型变得更加时尚、美观。由于各类模块标准化、通用化的实现，整机设计变得快捷、方便，在争取任务和任务立项时，根据特定的需求，短时间内可提供初步的技术方案，确定外形尺寸和重量等指标。表1给出了不同时期指控设备的结构型式。

3几个关键技术问题的现状

经过几十年的发展，指控设备的结构设计内容发生了较大的变化，不再有非线性齿轮、劈锥、传动链这类复杂结构，剩下的是台、柜造型、面板设计、壳体铸造等。台、柜、箱及其各层次设备已实现标准化、通用化和系列化。整机内部小到插件模块、通用模块、专用模块，大到显示器、计算机都实现了全加固设计，并通过严格的应力筛选试验，整机必须按国军标要求参加例行试验，通过抗振、散热和电磁兼容能力测试。结构设计及其可靠性测试方法和手段逐渐成熟，但也存在一些问题。

3.1隔振减振设计

隔振减振设计主要还是遵循传统的方法进行，以定性设计为主。即，对结构件做个初步的静力分析后，再根据使用环境和经验乘上一个安全系数，在设计阶段难以充分考虑动态激励带来的影响。设备的抗振能力主要靠环境试验来验证。这种设计方法带来的问题是：

1)由于无法准确把握设备内部重量及分布，台、柜、箱在设计上普遍存在刚强度整体有余、局部不足的问题。虽然在振动、冲击试验中也能发现一些问题，诸如在某个频段振动超标，在哪个频点共振幅值最大等，但不能具体定位，也不能准确评估共振带来的影响；

2)设备的重量和几何重心的位置，是在总装完成后靠称量才能最终确定，所以，通常是选择具有一定承载范围的减震器，在使用过程中需对承载量进行调节，给用户带来一定的麻烦。

3.2热设计

现役的指控设备从机箱到台、柜基本上还是通过风机散热，这是目前主流散热方式。对于发热量大的模块，如加固机，除了要解决自身的散热问题，还在台、柜内部设计专用风道，保证热量快速排除。其弊病是会造成电磁干扰且噪声较大；20世纪90年代，国外一些潜艇指控设备开始采用液冷散热，这种通过泵产生的动力推动密闭装置中液体的循环来实现散热的方式，具有较高的效率，且噪声较小，缺点是成本较高。近年来，国内也开始进行这方面的研究与试验。由于现行的热设计方法不能准确判断台、柜内部气流的走向，故无法实现对设备从芯片到整机实施有效的温度控制，仅仅是根据总功耗、单个风机的风量以及热源的位置来大略地确定风机的数量和进、出风口的位置，散热效率不高。

3.3电磁兼容设计

早期的纯机械设备和机电设备几乎不要做电磁兼容试验，然而，随着军械电子化程度的迅速提高，越来越多的电路被装入有限的空间，设备内外电磁信号纵横交错、密集重叠，功率分布不均匀；特别是电子战，其基本着眼点就是夺取“制电磁权”。电磁兼容设计在现代指控系统中的重要性可见一斑。电磁兼容设计涉及电器和结构等多个专业，综合性很强。虽然电磁干扰主要是电子元器件及其分布的问题，但与它们安装的位置、元器件屏蔽与密封的好坏、材料固有的屏蔽效能等紧密相关。经过多年的研究并结合试验，指控设备的电磁兼容设计已初具规模，并制定了一些设计规范。但是，由于设备内部安装的模块较多，很难直观地了解内部的电磁环境，一些问题在设计阶段很难被发现。而电磁兼容检测试验又是在设备出厂、功能调试完成后根据要求进行的，这时已到了研制的后期，等发现了问题，再针对超标项目实施解决方案，通常代价是昂贵的，会增加一些不期望的附加元器件。

4关键技术的发展趋势

从上节中可以看到：

1)指控设备结构设计的研制任务量大、周期长、成本高；

2)隔振减振、散热、电磁防护等关键技术的研究进入了瓶颈期，还停留在依靠经验或以往环境试验结果类比、亦或有限的公式估算上。置身于21世纪，这种设计方法已无法适应现代国防对产品快速、可靠、经济的要求。三维设计技术和仿真技术的发展与推广，为这些研究内容的突破提供了有力支持。它们与传统的经验设计方法的融合，将有助于提高研制效率，推动机械结构设计从定性到定性与定量相结合的转变。

4.1三维设计技术的应用

结构设计实现由二维向三维的转变可以说是革命性的，设计者借助计算机将设计思想转化为可视的、可修改、可分析的实体模型，为新产品研发、仿真分析及后续的演示带来诸多方便。1)三维设计可以直观地反映整机内部各单元的装配关系，避免产生干涉等错误。

2)三维软件的参数化设计技术特别适于复杂结构件局部特征修改的快速设计。以机柜壳体为例，对于同一规格的不同机柜，壳体大部分设计特征是通用的，不同主要表现为：两侧壁上横向加强筋和走线凸台的高度位置，导销支架、前横梁支架安装位置以及后横梁的高度位置。如果利用三维软件参数化建模工具，在壳体三维模型构建过程中使用变量来控制上述特征的位置尺寸和约束关系，根据不同的机柜需求编辑这些参数，即可得到具有相似拓扑结构的壳体。

3)随着舰船装备量的加大，用户对设备的重量提出了严格要求。在设计阶段通过指定材质，可快速预测出整机的重量，避免了整机装配完成后再进行减重或配重处理。

4)根据台、柜、箱内部的重量分布，可较准确地地计算出设备的几何重心，并以此为依据确定隔振器的大小和安装位置，逐步实现由选择隔振器到定制隔振器的转变。

5)建立产品常用件、标准件数据库，在新产品设计时可直接调用，节省了人力、物力，避免了重复劳动。

6)仿真分析和演示系统需要三维模型的支持。以仿真为例，在国外设计和分析通常分属不同的部门，设计者考虑的是功能的实现，分析人员则是负责对设计的合理性和准确性做出评估。有了三维模型，分析人员可直接在三维模型上进行简化，开展分析，保证设计与仿真同步进行。

4.2基于仿真分析的隔振减振设计

仿真技术的引入，在方案论证阶段有助于快速了解整机的振动特性以及对外载的响应情况，为决策提供支持；在设计过程中能及时发现结构上的薄弱环节，尽量做到结构合理、加工量少、材料利用率高，在保证抗振能力的前提下，实现轻量化设计。国内很多研究机构和高校都开展了这项工作，并取得了良好的效果。应用较广泛的结构力学仿真软件有很多，如ANSYS、UGNX、ABAQUS等。建议组织专人开展这项研究，掌握模块、机箱和整机各层次设备的结构力学性能，提高指控设备机械结构设计的竞争力。

4.3基于仿真分析的热设计

随着电子技术的迅速发展，指控设备集成化程度不断提高，单位体积内产生的热量不断增加，而有效的散热面积却相对减少；一些发热量较大的功率器件和组件的热设计问题日显突出。如何有效降低传热路径上的热阻成为急待解决的问题，这需要可靠性高且工程化强的热仿真软件的支持。目前已广泛应用的计算机辅助热设计软件有FLUENT，ANSYS，ICEPAK等。这类软件可在短时间内获得复杂热分析方案的模拟结果，及时对元器件的布局、传热路径的设计是否合理做出判断。

4.4基于仿真分析的电磁兼容设计

相对抗振和散热，舰船领域的电磁兼容仿真研究更是鲜见。直到近年才有一些成熟的电磁兼容仿真分析软件被引入国内，如SEMCAD、EMC-A、IE3D-SI等，它们从电磁兼容三要素(干扰源、耦合路径、接收器)出发，与实际工程紧密结合，通过建立干扰源、接收器与多种传输路径的数学模型来模拟传导、辐射、屏蔽等电磁干扰现象，并提供发射机和接收机的端口库、滤波器库、频谱信号库、屏蔽材料库等，可在研制过程中对板卡、模块和台柜等各层次设备及设备间的抗干扰设计做出评估，便于及早发现问题，减少试验阶段的整改。

5结束语

机械结构论文范文第3篇

在我国的移动通信领域，市场竞争越来越激烈，用户流失率越来越高。开发出丰富多彩的移动数据业务，满足用户个性化的需求，可以大大增加用户对公司业务的依赖性，降低用户流失率。然而，如何建立高效的数据增值业务推广渠道和促销模式，提高数据增值业务在公司整体运营收入中的绝对数量和收入占比，是一个值得研究的领域。

移动数据增值业务在全球发展迅速，受电信市场变化和人们对业务需求的影响，移动通信公司进一步加大移动数据增值业务建设力度。通过多年的努力，截止现阶段，我国移动通信运营商在新业务研究、数据增加业务收入研究等多方面已取得了一定的绩效。同时，移动增值业务发展过程中也给予通信运营商带来了一系列营销问题的挑战，如短信SMS、彩信MMS、彩铃CRBT等业务使用量提升问题、新推出业务的普及率提高问题等，诸多问题很大程度上制约着移动通信公司的稳定持续发展。

本文将以营销策略为着力点，对移动增值业务的两种推广方式进行全面分析：即一是移动通信公司需运用传统营销方式，全面挖掘出对移动增值业务发展产生的积极作用和消极作用；二是移动通信公司需运用新型营销方式，全面挖掘出对移动增值业务发展产生的积极作用和消极作用。由于传统营销方式和新型营销方式各有优缺点，因此，移动通信公司需推进两种方式的相机结合，优势互补，以此，力争从根本上解除运营商与客户之间的供需矛盾，辅助客户寻找到自身适合、适用的业务，从而，吸引客户更加倾向于移动通信公司移动增值业务，推进我国四川移动通信公司的可持续发展。

研究思路与结构

本文力求综合运用现代营销管理理论的最新研究成果，并结合众多营销成功实例与经验教训，坚持理论联系实际的原则，采用一些科学的研究方法通过对四川移动公司数据增值业务的分析，提出了四川移动数据增值业务的营销策略。论文共分六章，第一章简要介绍了当前中国移动通信市场特点及发展趋势以及中国移动数据增值业务的发展现状，提出了进行本研究的意义和研究思路；第二章介绍了本研究的理论基础，对于新经济下的一些营销理论进行了阐述，主要介绍了市场营销组合策略与产品生命周期的市场营销策略等；第三章介绍了四川移动数据增值业务发展情况，分析了四川移动数据增值业务发展的优势与劣势，同时提出了移动企业发展数据增值业务面临的机遇与挑战；第四章分析了四川移动重点数据增值业务产品的生命周期，并以彩铃营销策略的选择为案例阐述产品在不同生命周期所采取的营销策略；第五章介绍四川移动数据增值业务的市场营销策略，从四川移动数据增值业务目标市场定位分析，提出了数据增值业务的产品组合策略、加强渠道推广的手段等营销举措和实际推广策略；第六章对四川移动数据增值业务的营销策略进行全文总结，提出了研究展望。其研究框架如图1-1所示。

 

 

机械结构论文范文第4篇

上海交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：周烨斐日期：2007年1月25日

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上海交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。学位论文作者签名：周烨斐指导教师签名：杨煜普日期：2007年1月25日日期：2007年1月25日

变频调速协调控制系统设计摘要新型粗纱机在机械结构、系统传动以及电气控制方面都有较大的改变，它除去了传统粗纱机中的上、下锥轮，差速器，龙筋升降传动部件和成型机构，机械结构变得大为简化。新型粗纱机采用PLC控制四台变频器，分别独立驱动锭翼、罗拉、筒管和龙筋的电机来实现高效高质纺纱。机械结构的简化虽然可以在很多方面提高粗纱机的性能和稳定性，但是罗拉、锭翼、筒管、龙筋四个电机的同步控制成了整个控制系统设计的难点，从而粗纱的张力控制也成了最需要解决的问题。如何设计一个全新的控制系统来代替原先机械传动部分，实现和超越其功能是新型四电机粗纱机设计的关键和核心部分。张力控制的好坏决定着新型粗纱机能够开发成功。针对以上的关键和难点，本文从硬件和软件系统两方面来阐述解决方案，并且着重对张力控制系统的设计进行详细的分析。在硬件系统的设计方面，本文首先对整个控制系统的机械结构做了个简要说明；在电气系统方案方面，我们选择了由工控机、PLC、矢量

变频基础传动、光电传感器组成的系统，其中，工控机为综合监控系统，人机界面采用WINCC来设置纺织工艺参数，监控整车的运行和故障状态，它通过MPI网络协议和PLC进行通讯；PLC是实时控制的核心，获取粗纱位置光电传感器的检测值，并通过PROFIBUS-DP总线和四台矢量变频器进行通信，读取矢量变频器中各电机的速度，计算出各个电机的理论速度，然后向矢量变频器发送指令，设置各变频电机的速度，从而控制电机的运转。由于变频器对整个系统的重要性，本文又对变频器的选择以及其与PLC的通讯作了一个详细的描述。在硬件结构搭建完毕的基础上，本文在对控制对象分析后提出了张力控制方案。张力控制方案主要包括两方面：一、张力软测量模型。该模型的主要作用就是取代原先机械锥轮，根据实时的径向线密度调整卷绕直径，从而调整四电机的速度，改善其同步性。并且该模型具有自学的功能，使得该模型能够适应多种不同的机型，从而超越了机械锥轮的功能，有着更加广泛的应用。二、张力控制算法。该算法建立在软测量模型的基础上，通过优化过的闭环控制算法，不断地调整径向线密度，并且使其趋于稳定。这两方面相辅相成，从而使张力控制达到最优化。最后本文对整个软件系统作了分析，对软件的主要模块分开剖析，概述了模块与模块之间的关系，并且对最为复杂的几个模块进行仔细阐述，使得本系统的设计思路跃然纸上。通过合理的硬件系统，周详的软件系统和创新的张力控制方案，新

型四电机粗纱机在测试阶段运行良好，为其研发成功奠定了基础。关键词：同步控制，张力控制，变频器，软测量模型

Design of Coordinated Control SystemBased On Frequency ConversionAbstractThe new type of roving machine has undergone a great change in mechanical structure，systematictransmission and electrical control.It eliminated the up and down cone drums，differential device，railsdrive assembly and forming device，which simplified the mechanical architecture a lot.Inthis design，PLC controlled four frequency converters to separately drive four motors tomake flyer，roller，bobbin and rails run in a synchronized way.Thus，the roving machinecould product roving of high quality efficiently.Although simplification of mechanical architecture could enhance the performanceand the stability of the roving machine in many fields，it became difficult to execute asynchronized control over the four motors of roller，flyer，bobbin and rails in the wholedesign，which also made the tension control of rove become the key problem to be solved.The core of the design of the new type of machine is how to invent a brand-new controlsystem to substitute the traditional mechanical parts and to realize or even surpass theoriginal functions.Whether this new type of machine can be developed or not just dependson the performance of the tension control.According to the key problems and the most difficulties，this thesis expatiates on the solutionsfrom two aspects，hardware and software.Moreover，it emphasizes on the control system of the tensioncontrol in details.In the design of hardware，the thesis gives an overall view on its mechanical design.Then，in the

electrical design，we choose industrial computer，PLC，frequency converters，photo-electricitysensors.The industrial computer works HMI，it communicated with PLC via MPI;thePLC is the center of real-time control，it get the signal of roving height fromphoto-electricity sensors，communicates with frequency converter via PROFIBUS-DP，read the speed of four motors from frequency converter，compute the preset speed of fourmotors，then send commands to frequency to control the speed of motors.Due to theimportance of frequency converters in the whole system，the thesis gives a detailedpresentation on how to choose the frequency converters and its communication with PLC.On the basis of hardware system and the analysis of the control objects，the thesisputs forward the scenario of tension control，which consists of two programs.Firstly，it’sthe tension measuring model.The major function of this model is to substitute thetraditional mechanical cone drums to adjust the winding diameter in terms of the real-timeradial density and then accordingly to adjust the speed of the four motors to improve thesynchronization.Besides，this model has the self-teaching ability to adapt to various kindsof machines.It surpassed the mechanical cone drums and therefore has a more extensiveapplication.Secondly，it’s the algorithm of tension control.The algorithm is based on themeasuring model to adjust the radial density to a stable value through the optimizedclosed-loop methods.These two programs supplement each other to achieve theoptimization of the tension control.In the end，the thesis analyzes the whole software system，anatomizes the majorblocks and gives a profile of the relations among the blocks.In addition，it expatiates onthe most complicated blocks carefully to present a clear picture of the design.By our building a reasonable hardware system and a comprehensive software systemand inventing the tension control scenario，this new type of four-motor roving machineoperated well in the testing phases，which has placed a solid foundation of its successfuldevelopment.

机械结构论文范文第5篇

关键词：Solidworks，开放式数控系统，数控铣床，三坐标

 

随着数控机床的普及，采用数控机床己成为机械制造业改革的主要方向，如何能高质量、高效率、低费用的培训操作人员成为亟待解决的问题之一。由于数控机床的教学比较抽象需要借助实验来加深对课堂知识的理解，生产用的数控机床一般价格都比较昂贵，软件也不是开放式的结构，无法用于学生的实验教学。因此设计一种功能齐全，结构简单，软件结构开放，低成本，且具有代表性的教学实验型微型数控机床可以满足教学实验的要求。

1　总体方案的确定

实验型微型数控铣床以开放式CNC体系为指导思想，在Windows98下开发系统的硬件、软件。本研究将用Delphi语言、Solidworks及Protel软件完成对该数控铣床整体结构的设计和控制系统的接口电路(IO/TIMER控制板)、驱动电路、有关外围电路、相应控制软件的设计。绘制出试验型数控铣床的虚拟样机，根据零件图，设计零件制造的工艺；在零件加工完成后，进行装配调试，完成微型数控铣床的制作。

2　机械部分设计

微型铣床的机械部分是机床的主体部分，其设计计算主要包括：总体传动方案的确定，电机、主轴、丝杠的选取等。机械部分Solidworks虚拟制图如图1所示

图1 铣床的机械部分虚拟制图

2.1 机床总体传动方案的确定

本机床可以实现X轴、Y轴和Z轴三坐标联动。X轴、Y轴的进给是通过电机带动丝杠，丝杠又与螺母传动来实现。电机与丝杠的连接可以通过销钉来实现。在传动过程中电机带动丝杠做旋转运动，螺母沿导轨做水平移动，从而带动工作台运动。论文参考网。Z轴的进给也是通过电机带动丝杠，丝杠又与Z轴螺母传动来实现。主轴套与Z轴螺母相连，在传动过程中电机带动丝杠做旋转运动，螺母沿导轨做上下移动，从而带动主轴做上下运动。

2.2 设计计算部分

2.2.1 主轴的选取和校核

1）主轴选取

立式铣削切削力的计算:

由机械设计手册[1],对高速钢圆柱铣刀:

其参数按实际加工过程中平均铣削条件为准选取:

对圆柱铣刀逆加工:

主轴材料为 40Cr 钢取C=102

2）主轴校核

2.2.2 滚珠丝杠的选取

由最大动载荷Q值和导程P可以选择滚珠丝杠的型号为：CWM165-2.5-P3。

3机床控制部分设计

3.1系统硬件组成

经过分析，本三坐标数控系统决定采用单CPU结构(采用的控制PC机主频达到797MHz)。本三坐标数控铣床主要用于教学演示故对精度要求不是特别高，采用开环控制方式，用步进电机驱动输出，设计数控接口电路进行定时中断、脉冲输出以及其它开关量的输入输出。论文参考网。论文参考网。其数控系统硬件组成如图2所示[2－4]

3.1.1接口电路设计

本数控接口电路主要完成外部开关量的输入和步进电机的控制以及一些机床辅助功能的实现，性能优良、工作可靠。接口电路的结构如图3所示[5－6]。

3.1.2步进电机驱动器输出控制电路

为了输出脉冲去控制三个方向的步进电机，以及接收机床行程开关等开关量信号，在电路设计中设计了两片可编程接口芯片8255，可以对48点数字量进行I/O操作。但本微型数控铣床三坐标数控系统中仅用到了一片8255，另一片暂时未用，用于以后的功能扩展。使用的8255的 PA口、PB口、PC口均工作在基本输入输出方式。8255控制字格式如下：

D7：1，D6：0，D5：0，D4：0，D3：0，D2：0，D1：0，D0:0,

即控制字为80H

用Delphi编写CNC程序，初始化8255：

procedure TForm1.FormCreate(Sender: Object);

begin

asm

mov al,80H

mov dx,0213H

out dx,al

……

end；

在实时中断服务程序中，用8255经光电隔离向三个方向的步进电机驱动器输出控制信号，进而控制三个方向步进电机的运动，如图4所示。

4　结束语

型微型数控铣床具有体积小，价格低，功能完善，安全系数高，是三坐标驱动和生产型数控铣床工作原理相同，且具有开放的软硬件结构，基于以上的优点微型数控铣床将具有广泛的应用前景。

参考文献：

[1] 邱宣怀．机械设计[M]．北京.高等教育出版社，1997：324-373

[2] 赵玉刚，宋现春．数控技术[M]．机械工业出版社，2003：200-206

[3] 赵国勇，赵玉刚，赵福玲等．基于Windows98磁粒光整加工CNC系统的开发研究[J]．大连理工大学学报，2005,(1)：75-78

[4] 赵玉刚，王敏．基于IPC和Windows的激光加工CNC系统[J]．机电一体化，1999,(5)：24-27

[5] 郑学坚，周斌．微型计算机原理及应用[M]．清华大学出版社，2001：200-223

[6] 赵玉刚．具有图形编程和仿形编程功能的CNC系统软件[J]．大连理工大学学报，1999,(1)：120-122