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本科生畢業(yè)設計（論文）工作細則 揚州大學機械工程學院 廣陵學院畢業(yè)設計（論文）中期檢查表 學生姓名 朱明智 學號 100007150 指導教師 張軍 選題情況 課題名稱 激光測量機縱軸傳動機構設計 難易程度 偏難 適中 √ 偏易 工 作 量 較大 合理 √ 較小 符合規(guī)范化 的要求 任務書 有 √ 無 開題報告 有 √ 無 外文翻譯質量 優(yōu) 良 √ 中 差 學習態(tài)度 出勤情況 好 √ 一般 差 工作進度 快 按計劃進行 √ 慢 中期工作匯報及解答問題情況 優(yōu) 良 中 差 中期成績評定： 所在專業(yè)意見： 負責人 年 月 日 激光測量機縱軸傳動機構設計 專 業(yè)：機械設計制造及其自動化 學 生：朱 明 智 指 導 老 師：張 軍 完 成 日 期：2014年6月 揚州大學廣陵學院 本科生畢業(yè)設計（論文）工作細則 揚州大學機械工程學院 廣陵學院畢業(yè)設計（論文）前期工作材料 學生姓名： 朱明智 學號： 100007150 系 部： 機械電子工程系 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 設計（論文）題目： 激光測量機縱軸傳動機構設計 指導老師： 張 軍 材 料 目 錄 序號 名 稱 數(shù)量 備注 1 畢業(yè)設計（論文）選題、審題表 1 2 畢業(yè)設計（論文）任務書 1 3 畢業(yè)設計（論文）實習調研報告 1 4 畢業(yè)設計（論文）開題報告（含文獻綜述） 1 5 畢業(yè)設計（論文）外文資料翻譯（含原文） 1 6 畢業(yè)設計（論文）中期檢查表 1 2014 年 4 月 8日 實習報告 江蘇揚力集團有限公司、揚州保來得科技實業(yè)有限公司 揚州大學 廣陵學院 機械設計制造及其自動化 朱明智 畢業(yè)設計前期，學校組織我們參觀了江蘇揚力集團有限公司和揚州保來得科技實業(yè)有限公司，幫助我們更好的了解自己即將或正在做的課題的，了解自己所要設計的產品，這對我們中后期的工作有很大的好處。下午2點，我們在導師的帶領下到了兩個公司參觀實習，期間車間的技術人員給我們介紹講解，參觀大約持續(xù)了兩個小時的時間，感覺受益匪淺！ 江蘇揚力集團有限公司始創(chuàng)于1966年，總部坐落于長三角沿江工業(yè)走廊核心區(qū)域的揚州市邗江經濟開發(fā)區(qū)?，F(xiàn)有員工6000余人，占地面積1600畝，注冊資本1億元，資產總額22億元。憑借得天獨厚的區(qū)域環(huán)境和自身優(yōu)勢，揚力集團以46年的光輝歷程，創(chuàng)造了我國鍛壓機床發(fā)展史上一個又一個奇跡，先后榮獲“國家重點高新技術企業(yè)”、“中國鍛壓機床排頭兵”、“中國機械企業(yè)500強”、“全國五一勞動獎狀”等榮譽和稱號。2008年，揚力商標被國家工商總局正式認定為“中國馳名商標”。 長期以來，揚力集團致力于沖、剪、折、激光等各類中高端金屬板材設備的開發(fā)研制，實施以“品牌、品質、品位”為一體的“三品”戰(zhàn)略，打造技術一流的職工團隊，創(chuàng)造國內領先的產品品牌，產品廣泛應用于航空、汽車、家電、五金、造幣等生產領域，并遠銷歐美、東南亞等幾十個國家和地區(qū)。 這次實習我們主要參觀了壓力機這一部分，了解到一種新型的壓力機驅動，是為曲柄壓力機。它的工作原理：機械壓力機工作時,由電動機通過三角皮帶驅動大皮帶輪（通常兼作飛輪）,經過齒輪副和離合器帶動曲柄滑塊機構,使滑塊和凸模直線下行。鍛壓工作完成后滑塊回程上行,離合器自動脫開，同時曲柄軸上的自動器接通，使滑塊停止在上止點附近。 每個曲柄滑塊機構稱為一個“點”。最簡單的機械壓力機采用單點式，即只有一個曲柄滑塊機構。有的大工作面機械壓力機，為使滑塊底面受力均勻和運動平穩(wěn)而采用雙點或四點的。 機械壓力機的載荷是沖擊性的，即在一個工作周期內鍛壓工作的時間很短。短時的最大功率比平均功率大十幾倍以上，因此在傳動系統(tǒng)中都設置有飛輪。按平均功率選用的電動機啟動后，飛輪運轉至額定轉速，積蓄動能。凸模接觸坯料開始鍛壓工作后，電動機的驅動功率小于載荷，轉速降低，飛輪釋放出積蓄的動能進行補償。鍛壓工作完成后，飛輪再次加速積蓄動能，以備下次使用。 機械壓力機上的離合器與制動器之間設有機械或電氣連鎖,以保證離合器接合前制動器一定松開,制動器制動前離合器一定脫開。機械壓力機的操作分為連續(xù)、單次行程和寸動（微動），大多數(shù)是通過控制離合器和制動器來實現(xiàn)的?；瑝K的行程長度不變，但其底面與工作臺面之間的距離（稱為封密高度），可以通過螺桿調節(jié)。 生產中，有可能發(fā)生超過壓力機公稱工作力的現(xiàn)象。為保證設備安全，常在壓力機上裝設過載保護裝置。為了保證操作者人身安全，壓力機上面裝有光電式或雙手操作式人身保護裝置。 后來我們還參觀了揚州保來得科技實業(yè)有限公司。揚州保來得科技實業(yè)有限公司是由香港保來得及揚州粉末冶金廠共同合資成立,并于1993年3月起動工興建的大型粉末冶金制造廠。公司擁有一流廠房及先進技術，現(xiàn)正積極地為各大企業(yè)工廠提供優(yōu)質產品及配套服務，為成為中國一流企業(yè)而努力不懈。 一、生產設備： 1.從0.5噸到750噸機種齊全的粉末成形機，到先進的燒結及加工設備，可以接受任何客戶的訂單與要求。步進梁式高溫燒結爐和真空熱處理爐及真空脫臘燒結爐，更能面對高難度的燒結過程，生產出精密的零件。另500噸的加工整形機，使加工工作更趨完美。 2.模具制造設備，如計算機輔助設計系統(tǒng)工作站提供了模具設計模擬的高精密與高效率作業(yè)；瑞士AGIE的先進線切割機和放電加工機對模具高精密度的要求提供了更加有力的保證。 3各式先進、齊全的高精度、高品質檢驗儀器設備，包括三次元測定機、輪廓測定機、測定油品質量之紅外線光譜儀。擁有其它各項包括齒輪崁合精度與導程測試、真圓度/硬度/表面粗度/尺寸精度/重量/內徑等測試需求的各種現(xiàn)代化設備，以確保產品品質達顧客之要求。 二、生產技術：?粉末冶金。 粉末冶金是制取金屬粉末(添加或不添加非金屬粉末)，實施成形和燒結，制成材料或制品的加工方法。 粉末冶金的生產過程? （1）生產粉末。粉末的生產過程包括粉末的制取、粉料的混合等步驟。為改善粉末的成型性和可塑性通常加入汽油、橡膠或石蠟等增塑劑。 （2）壓制成型。粉末在500~600MPa壓力下，壓成所需形狀。 （3）燒結。在保護氣氛的高溫爐或真空爐中進行。燒結不同于金屬熔化，燒結時至少有一種元素仍處于固態(tài)。燒結過程中粉末顆粒間通過擴散、再結晶、熔焊、化合、溶解等一系列的物理化學過程，成為具有一定孔隙度的冶金產品。 （4）后處理。一般情況下，燒結好的制件可直接使用。但對于某些尺寸要求精度高并且有高的硬度、耐磨性的制件還要進行燒結后處理。后處理包括精壓、滾壓、擠壓、淬火、表面淬火、浸油、及熔滲等。 這次的實習雖然只有短短的一個下午的時間，但是我學到了很多東西。通過這次參觀實習，我深入的了解和掌握了本專業(yè)基礎的生產實際知識，鞏固和加深已學過的理論知識，并為后續(xù)的畢業(yè)設計打下了堅實的基礎。參觀實習期間，通過對典型零件機械加工工藝的分析，以及零件加工過程中所用的機床，夾具量具等工藝裝備，把理論知識和實踐相結合起來，提高我們的分析和解決問題的工作能力。除此之外，我還了解了一臺機器從毛培到產品的整個生產過程，組織管理，設備選擇和車間布置等方面的知識，所以我覺得這次的參觀實習對自己還是很有幫助的。 廣陵學院畢業(yè)設計（論文）選題、審題表 學 院 廣陵學院 選 題 教 師 姓名 張軍 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 專業(yè)技術職務 副教授 申報課題名稱 激光測量機縱軸傳動機構設計 課題性質 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ 課題來源 A B C D √ √ 課題簡介 本課題面向三座標激光測量機的傳動機構，要求按照設計參數(shù)完成縱軸的傳動機構設計，并對設計機構校核。 設計（論文） 要 求 （包括應具備的條件） 1、良好的機械結構設計基礎知識。 2、熟練的三維造型能力。 3、準確的二維結構表達和計算機繪圖能力。 課題預計 工作量大小 大 適中 小 課題預計 難易程度 難 一般 易 √ √ 所在專業(yè)審定意見： 負責人（簽名）： 年 月 日 院主管領導意見： 簽名： 年 月 日 說明：1、該表作為本科學生畢業(yè)設計（論文）課題申報時專用，由選題教師填寫，經所在專業(yè) 有關人員討論，負責人簽名后生效； 2、有關內容的填寫見背面的填表說明，并在表中相應欄打“√” 課題一旦被學生選定，此表須放在“畢業(yè)設計（論文）資料袋”中存檔 廣陵學院畢業(yè)設計（論文）任務書 教 科 部： 機械電子工程系 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 學生姓名： 朱明智 學號： 100007150 畢業(yè)（論文）題目： 激光測量機縱軸傳動機構設計 起訖日期： 2014.2.17~2014.6.8 設計（論文）地點： 指 導 老 師： 張 軍 專 業(yè) 負 責 人： 宋愛平 發(fā)任務書日期： 2014 年 2 月 17 日 畢業(yè)設計（論文）任務書 1、本畢業(yè)設計（論文）課題應達到的目的： 通過課題的設計，了解激光測量機的工作原理，根據(jù)其總體布局形式設計其縱軸的傳動機構，掌握一般工程問題的解決辦法，結合專業(yè)知識設計方案，解決實際問題，培養(yǎng)設計者的基本工程素養(yǎng)和團隊協(xié)作精神。 2、本畢業(yè)設計（論文）課題任務的內容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術要求、工作要求等）： l 完成縱軸傳動機構的二維裝配圖。 l 設計完成關鍵零件的零件圖。 l 建立零件的三維模型 畢業(yè)設計（論文）任務書 1、對本畢業(yè)設計（論文）課題成果的要求（包括畢業(yè)設計論文、 圖表、實物樣品等）： 1. 結構裝配圖 2. 關鍵零件的零件圖 3. 零件的三維建模 4. 機構的三維仿真裝配 4、主要參考文獻： [1]王弘鈺，通用激光測量儀，長春郵電學院學報，1999.12 [2]田振亞，高東強，郭文舉，王海波，二維數(shù)控工作臺設計，機械設計與制造，2009.2 [3]楊萍，數(shù)控工作臺的設計， 淮南聯(lián)合大學，1996.8 [4]陳孝庫，激光測量儀，沈陽信號工廠，1978 [5]E.B.Anekcehko，李紹貴，激光測量儀信號的形成,1989.5 [6]武勇軍，李向，曹芒，李達成，超精加工表面粗糙度的激光測量儀，清華大學精儀系，1996.4 [7]岳臨萍，孫德宏，叢榮葵，靳兆錄，刁魯南，李剛，多普勒激光測量儀原理簡析及應用，濟鋼中厚板廠，2007.12 [8]石成英，林輝，姜勤波，翟曉穎，激光非接觸式三坐標測量系統(tǒng)的幾何參數(shù)標定方法，第二炮兵工程學院，2005 [9]閆國珍，線路激光測量儀的設計思路，鄭州鐵路局科學技術研究所，2008.6 [10]彭彥平，菅磊，張偉，非接觸式鉆頭幾何形狀激光測量儀設計，大連工業(yè)大學機械工程與自動化學院，2011.3 [11]蔣東，快速掃描三坐標激光測量技術研究，東北大學，2005 [12]羅竟?jié)?，基于正交試驗的非接觸式激光測量的偏差源研究，上汽通用五菱汽車股份有限公司，2012.9 [13]黃根林，激光測量系統(tǒng)，上海磨床研究所，1979.3 [14]黃戰(zhàn)華，蔡懷宇，李賀橋，張以謨，三角法激光測量系統(tǒng)的誤差分析及消除方法，2002.6 [15]孟獻豐，陸春華，倪亞茹，張其土，許仲梓，激光技術的應用與防護，2005.4 [16]季國平,我國激光技術的應用與發(fā)展，信息產業(yè)部電子信息產品管理司，2003.5 [17]鄭劍和，三維測量與三坐標測量，法如國際貿易(上海)有限公司，2009.7 [18]王亞平，郭敏，非接觸式激光測量點云數(shù)據(jù)預處理，2005 [19]張國雄，三坐標測量機的發(fā)展趨勢，天津大學，2000.2 [20]黎明，三維激光測量技術及應用研究，浙江大學，2005 畢業(yè)設計（論文）任務書 5、本畢業(yè)設計（論文）課題工作進度計劃 起止日期 工 作 內 容 第1-2周： 第3-4周： 第5-7周： 第8-10周： 第11－13周： 第14-15周： 收集閱讀與課題有關的中英文資料； 翻譯英文資料 ； 畢業(yè)實習，并完成實習報告； 調查研究、分析課題，提交開題報告； 二維、三維造型軟件練習； 對所給數(shù)據(jù)計算出各零部件的大?。? 運用二維、三維軟件對其造型； 對所做工作進行總結、分析、做PPT,準備畢業(yè)答辯。 所在專業(yè)審核意見： 負責人： 年 月 日 學院意見： 院長： 年 月 日 揚州大學廣陵學院 本科生畢業(yè)設計 畢業(yè)設計題目 激光測量機縱軸傳動機構設計 學 生 姓 名 朱明智 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班 級 機械81001 指 導 教 師 張軍 完 成 日 期 2014 年 6 月 4 日 廣陵學院畢業(yè)設計（論文）開題報告 學 生 姓名： 朱明智 學號： 100007150 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 設計（論文）題目： 激光測量機縱軸傳動機構設計 指導 老 師： 張 軍 2014年 4 月 8 日 畢業(yè)設計（論文）開題報告 1、結合畢業(yè)設計（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻資料，每人撰寫2000字左右的文獻綜述： 文 獻 綜 述 1.測量機的簡況與基本構成 測量機的測量原理是將被測零件放入其容許的測量空間以獲得被測幾何型面上各測點的坐標尺寸。根據(jù)這些點的空間坐標值進行計算, 求出被測零件的幾何形狀位置尺寸及其不確定度。 世界上第一臺測量機是在1959年由英國制造的。現(xiàn)在,國內外的應用已相當普遍。目前, 世界上生產測量機的廠商已超過50家, 品種規(guī)格已達300種以上。全世界擁有2萬臺以上, 我國也擁有400臺以上。 現(xiàn)代測量機用于： （1）對三維復雜零件的尺寸、形狀和相互位置進行高準確度測量； （2）實物模型數(shù)字化,例如對飛機機翼的實驗模型、汽車外型實驗模型的測量； （3）在線質量控制。 可以看出,測量機的萬能性強,自動化程度高。它是現(xiàn)代化工業(yè)生產、科學研究必不可少的精密測量儀器。 測量機是以精密機械為基礎, 綜合應用光學、電子技術、計算機技術等先進技術的測量儀器。稱它為坐標測量系統(tǒng)更名符其實。它包括:1）測量機；2）數(shù)據(jù)處理及控制系統(tǒng)；3）測頭和4）軟件等四部分。 2.激光測量機的工作原理 隨著我國工業(yè)的發(fā)展, 人們越來越關注產品質量, 而保證產品質量的關鍵環(huán)節(jié)是檢驗。為解決生產中箱體零件的檢測而研制的通用激光測量儀，可對零件的高度、寬度、長度、厚度、距離、位移和各種有關的行位、誤差進行高速的、非接觸式檢測。該儀器具有體積小、功能多等優(yōu)點。 既可作為獨立的光電檢測儀，也可作為激光測頭與其他系統(tǒng)相結合成為具有柔性的多功能測量機。該項目屬于國防科工委“八五”重點項目先進制造技術中關鍵技術——激光測量技術的研究。 儀器的基本工作原理是利用光學系統(tǒng)將被測頭的空間位置成像于PSD ( 光電位置傳感器) 上, 通過光、物、像之間的三角關系, 獲得像點在PSD 上的位置, 經PSD, 將光信號轉換成電信號, 再通過信號處理實現(xiàn)空間位置測量。這種測量方法又稱光三角測量法。 3.激光測量機系統(tǒng)結構及測量過程 激光非接觸式三坐標測量系統(tǒng)主要由：三維掃描機構、激光非接觸測量頭及對準裝置、控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等四部分組成。它實質上是由一個水平X軸、一個垂直Y軸、一個回轉工作臺加上CCD激光測量頭等構成的特別適合回轉體高速非接觸測量的三坐標機。 系統(tǒng)工作過程為：主控程序先完成系統(tǒng)的初始化,然后把被測量部件放在轉臺上,在測量過程中轉臺一直勻速旋轉。測量從最底圈開始,一圈一圈測量。當測量一圈時,主控程序啟動控制模塊控制橫梁和滑動臂沿水平及垂直方向運動,使得測量點在測量頭的測量范圍內,然后轉頭旋轉,使得測量頭對準被測部件。轉頭運動完畢后,運動控制模塊通知主控程序運動結束,然后由主控程序啟動數(shù)據(jù)采集模塊。數(shù)據(jù)采集模塊在高精度定時線程的控制下進行數(shù)據(jù)采集。當測量完一圈后,數(shù)據(jù)采集模塊暫停,同時通知主控程序完成一圈數(shù)據(jù)采集。這時候主控制程序再啟動運動控制模塊 來調整測量頭的位置,準備測量下一圈。這樣一直測量到最后一圈,然后系統(tǒng)復位。數(shù)據(jù)利用串行化技術存儲,以供數(shù)據(jù)處理程序處理。 4.機械傳動機構的種類 通常來說，用于步進、伺服電機驅動的機械傳動機構，一般有以下幾類： 機構 特點 滾珠絲杠(直接連接) 用于距離較短的高精度定位。 電機和滾珠絲杠只用聯(lián)軸節(jié)連接，沒有間隙。 滾珠絲杠(減速) 選擇減速比，可加大向機械系統(tǒng)傳遞的轉矩。 由于產生齒輪側隙，需要采取補償措施。 齒條和小齒輪 用于距離較長的(臺車驅動等)定位。 小齒輪轉動一圈包含了π值，因此需要修正。 同步皮帶(傳送帶) 與鏈條比較，形態(tài)上的自由度變大。 主要用于輕載。 皮帶輪轉動一圈的移動量中包含π值，因此需要修正。 鏈條驅動 多用于輸送線上。必須考慮鏈條本身的伸長并采取相應的措施。在減速比比較大的狀態(tài)下使用，機械系統(tǒng)的移動速度小。 進料輥 將板帶上的材料夾入輥間送出。 由于未嚴密確定輥子直徑，在尺寸長的物件上將產生誤差，需進行π補償。 如果急劇加速，將產生打滑，送出量不足。 轉盤分度 轉盤的慣性矩大，需要設定足夠的減速比。 轉盤的轉速低，多使用蝸輪蝸桿。 主軸驅動 在卷繞線材時，由于慣性矩大，需要設定夠的減速比。 在等圓周速度控制中，必須把周邊機械考慮進來研究。 5.滾珠絲杠副 當今世界中,能代表機械的、有各種運動機構的裝置,可以說無一不是具有某種形式的運動傳導機構。滾珠絲杠副是將回轉運動轉化為直線運動,或將直線運動轉化為回轉運動的最合理的產品。 滾珠絲杠傳動系統(tǒng)是一個以滾珠作為滾動媒介的滾動螺旋傳動的體系。以傳動形式分為兩種： （1）將回轉運動轉化成直線運動。 （2）將直線運動轉化成回轉運動。 滾珠絲杠副特性有： （1）傳動效率高? 滾珠絲杠傳動系統(tǒng)的傳動效率高達90%～98%，為傳統(tǒng)的滑動絲杠系統(tǒng)的2～4倍，所以能以較小的扭矩得到較大的推力，亦可由直線運動轉為旋轉運動（運動可逆）。?? （2）運動平穩(wěn)? 滾珠絲杠傳動系統(tǒng)為點接觸滾動運動，工作中摩擦阻力小、靈敏度高、啟動時無顫動、低速時無爬行現(xiàn)象，因此可精密地控制微量進給。 （3）高精度? 滾珠絲杠傳動系統(tǒng)運動中溫升較小，并可預緊消除軸向間隙和對絲杠進行預拉伸以補償熱伸長，因此可以獲得較高的定位精度和重復定位精度。 （4）高耐用性? 鋼球滾動接觸處均經硬化（HRC58～63）處理，并經精密磨削，循環(huán)體系過程純屬滾動，相對對磨損甚微，故具有較高的使用壽命和精度保持性。 （5）同步性好? 由于運動平穩(wěn)、反應靈敏、無阻滯、無滑移，用幾套相同的滾珠絲杠傳動系統(tǒng)同時傳動幾個相同的部件或裝置，可以獲得很好的同步效果。 （6）高可靠性? 與其它傳動機械，液壓傳動相比，滾珠絲杠傳動系統(tǒng)故障率很低，維修保養(yǎng)也較簡單，只需進行一般的潤滑和防塵。在特殊場合可在無潤滑狀態(tài)下工作。 （7）無背隙與高剛性? 滾珠絲杠傳動系統(tǒng)采用歌德式溝槽形狀、使鋼珠與溝槽達到最佳接觸以便輕易運轉。若加入適當?shù)念A緊力，消除軸向間隙，可使?jié)L珠有更佳的剛性，減少滾珠和螺母、絲杠間的彈性變形，達到更高的精度。 參考文獻 [1]王弘鈺，通用激光測量儀，長春郵電學院學報，1999.12 [2]田振亞，高東強，郭文舉，王海波，二維數(shù)控工作臺設計，機械設計與制造，2009.2 [3]楊萍，數(shù)控工作臺的設計， 淮南聯(lián)合大學，1996.8 [4]陳孝庫，激光測量儀，沈陽信號工廠，1978 [5]E.B.Anekcehko，李紹貴，激光測量儀信號的形成,1989.5 [6]武勇軍，李向，曹芒，李達成，超精加工表面粗糙度的激光測量儀，清華大學精儀系，1996.4 [7]岳臨萍，孫德宏，叢榮葵，靳兆錄，刁魯南，李剛，多普勒激光測量儀原理簡析及應用，濟鋼中厚板廠，2007.12 [8]石成英，林輝，姜勤波，翟曉穎，激光非接觸式三坐標測量系統(tǒng)的幾何參數(shù)標定方法，第二炮兵工程學院，2005 [9]閆國珍，線路激光測量儀的設計思路，鄭州鐵路局科學技術研究所，2008.6 [10]彭彥平，菅磊，張偉，非接觸式鉆頭幾何形狀激光測量儀設計，大連工業(yè)大學機械工程與自動化學院，2011.3 [11]蔣東，快速掃描三坐標激光測量技術研究，東北大學，2005 [12]羅竟?jié)?，基于正交試驗的非接觸式激光測量的偏差源研究，上汽通用五菱汽車股份有限公司，2012.9 [13]黃根林，激光測量系統(tǒng)，上海磨床研究所，1979.3 [14]黃戰(zhàn)華，蔡懷宇，李賀橋，張以謨，三角法激光測量系統(tǒng)的誤差分析及消除方法，2002.6 [15]孟獻豐，陸春華，倪亞茹，張其土，許仲梓，激光技術的應用與防護，2005.4 [16]季國平,我國激光技術的應用與發(fā)展，信息產業(yè)部電子信息產品管理司，2003.5 [17]鄭劍和，三維測量與三坐標測量，法如國際貿易(上海)有限公司，2009.7 [18]王亞平，郭敏，非接觸式激光測量點云數(shù)據(jù)預處理，2005 [19]張國雄，三坐標測量機的發(fā)展趨勢，天津大學，2000.2 [20]黎明，三維激光測量技術及應用研究，浙江大學，2005 2、本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）： 1.研究的問題 本課題面向三座標激光測量機的傳動機構，要求按照設計參數(shù)完成縱軸的傳動機構設計，并對設計機構校核。完成縱軸傳動機構的二維裝配圖，設計完成關鍵零件的零件圖，建立零件的三維模型。 2.研究手段 數(shù)控工作臺是一個由許多環(huán)節(jié)構成的復雜的動力學系統(tǒng)，動力學建模是對動力學系統(tǒng)進行分析、仿真、修改、控制和優(yōu)化的基礎。關于建模方法，Leonard－Cristian Pop 等提出建模的整個過程包括：基于物理模型確定力學模型，基于力學模型確定數(shù)學模型；得到模型的部件參數(shù)有兩種方法：一種方法采用系統(tǒng)固有頻率方程求解，另一種方法是得到系統(tǒng)的傳遞函數(shù)；通常用有限數(shù)量自由度( DOF) 機械模型對其機械結構進行建模，模型的自由度數(shù)越少越好，盡管有限的自由度數(shù)會影響結果的精度，但是只要精度在可接受范圍內。關于模型的尺度，U.C.Gu等研究了承受移動質量的高速主軸的動態(tài)響應，用 Timoshenko 梁理論把滾珠絲杠作為一個高速旋轉軸來建模，把螺母作為一個移動的集中質量來建模。R.Whalley等用混合的、分布-集總參數(shù)的方法建立機床x 軸驅動系統(tǒng)模型。關于數(shù)控工作臺模型，王軍平等運用集中參數(shù)法建立了機械系統(tǒng)進給機構的非線性動力學模型。C Pislaru 等提出了基于傳遞線建模技術的一臺測試裝置的建模和仿真，強調了非線性( Coulomb摩擦力和粘性摩擦力、間隙) 的建模和在滾珠絲杠螺母直線運動時作用在其上的軸向力和扭轉力矩。 滾珠絲杠驅動的數(shù)控工作臺的物理模型如圖 1所示?？梢钥闯? 它是由驅動電機、電機支承、聯(lián)軸器、前端軸承、前端軸承座、滾珠絲杠、滾珠螺母、后端軸承、后端軸承座、導軌和工作臺等組成，是一個復雜的動力學系統(tǒng)。 傳動部分主要利用步進電機2作為動力源輸出轉矩，電機輸出軸通過聯(lián)軸器 3 與滾珠絲杠 5 相聯(lián)接，最后通過滾珠螺母帶動工作臺 X 向或 Y 向運動，X 向工作臺機構，（Y 向圖中未示，結構與此類似），如圖2所示。 換向機構采用滾珠絲杠，固定方式為一端固定，一段有隙，其優(yōu)點在于壓桿穩(wěn)定和臨界轉校高，而且絲杠有熱膨脹的余地。支承形式采用角接觸球軸承一對，背靠背組合的形式。滾動直線導軌副是在滑塊與導軌之間放入適當?shù)匿撝椋够瑝K與導軌之間的滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦大大降低二者之間的摩擦阻力，有助于提高數(shù)控系統(tǒng)的相應度與靈敏度。因此在x、y向用滾動導軌副。 滾珠絲杠副的選用： 1. 滾珠絲杠副的導程 Ph的確定 2. 精度選擇 3. 滾珠絲杠副的載荷及轉速計算 4. 依據(jù)當量轉速 nm及當量載荷 Fm確定預期額定動載荷 Cam 5. 初步確定滾珠絲杠公稱直徑 D0及規(guī)格型號 6. 精度校核 7. 壓桿 (拉) 穩(wěn)定性校核 8. 極限轉速及 DN 值校核 9. 最大靜負載校核 10. 強度校核 畢業(yè)設計（論文）開題報告 指導教師意見： 1、對“文獻綜述”的評語： 2、對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設計（論文）結果 的預測： 指導老師： 年 月 日 所在專業(yè)審查意見： 負責人： 年 月 日 9 September 11th Testimony MSC.Software Corp has provided simulation software tools MSC.Dytran and MSC.Marc to a US Congressional Committee to simulate and understand the collapse of the World Trade Center buildings. On March 6, 2002, Dr. Abolhassan Astaneh-Asl, PhD., professor of Civil and Environmental engineering at the University of California, Berkeley, testified before the Committee on Science of the U.S. House of Representatives regarding his investigation of the WTC collapsed structures. His testimony included a series of simulations, developed in conjunction with MSC.Software using MSC.Dytran, of a 747 jetliner crashing into a steel structure. "The tragic events of September 11th prompted us all to ask what we could do to help," said Frank Perna, chairman and chief executive officer of MSC.Software. "MSC.Software has a long history of working with researchers and governmental entities around the world to recreate complex engineering problems, including those dealing with forensics, in the hope of preventing tragedies like the World Trade Center collapse in the future. We are proud to have played a small part in the efforts up to this point and hope more governmental agencies will take up our offer to provide our software and services free of charge to any government entity investigating the attacks." "Understanding how and why the World Trade Center buildings collapsed will help us prevent this type of building collapse in the future", said Dr. Astaneh-Asl, "To simulate the very complex issues and non-linearities involved in analysing the impact of an airplane and the ensuing fire you need the most powerful and advanced software, such as MSC.Software's simulation tools. The contributions of MSC.Software to our research program have been invaluable. We will continue to use these tools in our investigation to gain insight to what might have caused the collapse and to learn valuable lessons that can be applied in the future to prevent such catastrophic collapses." The images accompanying this article show an analysis of the performance of a generic steel high-rise structure subjected to the impact of a 747 jetliner and the ensuing fire. The example demonstrates the power of advanced technology developed in aerospace and mechanical engineering that can be brought to bear on such a problem. Professor Astaneh has suggested during the investigation (which is still ongoing, with a fuller report due out in September this year) that a possible cause of the collapse was the buckling of the exterior columns of the WTC towers after being subjected to intense heat. He also investigated fracturing of the steel columns and the break up of the plane that occurred during the dynamic impact. MSC.Dytran helps engineers predict how structures respond to real-world, high-speed events such as crashes. Typical applications include airbag deployment and occupant interaction in vehicle crashes, sheet metal forming, bird strikes on aircraft, explosive containment within aircraft structures, ship collision and grounding, projectile impact and penetration, drop tests, sheet metal forging and fluid-sloshing effects on structures. MSC.Marc is a nonlinear analysis tool for advanced engineering simulation. It can be used to simulate temperature effects such as during fires.? Professor Astaneh's investigation, whilst focusing on the events surrounding the tragic collapse of the WTC due to terrorist activity, was put into sharper focus by more recent events in Milan, where a small aircraft crashed accidentally into the Pirelli building in the center of the city. Being able to forecast the damage that would be caused by deliberate, accidental or environmental events on high-rise buildings enables civil engineers to mitigate the potentially catastrophic results by modifying designs. Whilst not wishing to pre-empt the final results of the investigation it would appear that although considerable damage from such an action could not have been avoided, the eventual collapse of the building was entirely unforeseen.? A comparison was also made about the efforts made, 30 or 40 years ago, by the National Science Foundation, funded by Congress, regarding the hazards of other 'extreme events' such as earthquakes and their effect on buildings and the subsequent loss of life. Research and engineering communities have been able to develop more efficient and economical technologies to mitigate seismic hazards. Professor Astaneh has been the Principal Investigator in conducting research on damage and collapse of several major buildings and bridges in the aftermath of earthquakes. The approach taken in earthquake engineering can equally be applied to investigation of damage due to terrorist attacks, as well as to minimising the consequences of such attacks. He argues that similar efforts are needed to counter the equally devastating effects of terrorism against the built environment. Other comparisons with earthquake studies were made by committee member Dr W Gene Corley, the Senior Vice president of CTL Engineering, representing the American Society of Civil Engineers. ASCE has been involved in five recent studies, in El Salvador, India, Seattle and Peru, and, in 1995, examined the Murrah Federal Office Building collapse in Oklahoma City.? Among the important points made, he stated that one of the main difficulties was in establishing, as accurately as possible, the physical attributes of the buildings prior to the collapse. Doing this, he said, was a monumental task. The construction of the building was documented by literally thousands of engineering drawings. In addition, there were numerous changes to them over their lives. Such data has to be used to construct detailed computer models of the structures. Besides the hard work involved in scouring libraries and other data repositories for the information, ACSE ran briefings for the investigation team using the principal designers to explain how the buildings were constructed. A principal cause of the collapse of the Twin Towers has been attributed to Progressive Collapse. Dr Corley explained that the likelihood of such an occurrence is dependent upon two inter-related though separate behaviours - the event or load to which the subject is subjected, and the strength or redundancy of the structure. At present there is no rational technical basis to specify either the initiating event or to evaluate the effectiveness of alternative mitigating strategies, and there is a need to develop engineering-based tools to guide the profession in the future. Dr Corley added, also, that while events like September are rare, fires in buildings are not rare. To improve the performance of structures in a fire environment will also require the development of new tools and design methods through collaboration between fire engineering and structural engineering communities for application to both new and existing buildings. Further testimony by Dr. Arden L Bement Jr, of the National Institute of Standards and Technology (NIST), discussed progressive collapse as well, regarding it as the spread of failure by a chain reaction that is disproportionate to the triggering event - responsible, besides the WTC, for the large number of deaths in the bombing of the Federal Building in Oklahama City.? He admitted that the United States has not yet developed standards and practices to assess and reduce this vulnerability. He also stated that the problem for modern buildings is their smaller margin of safety - and the reserve capacity to accommodate abnormal loads - due to increased efficiency in the use of building materials and refinements in analysis techniques. Professor Astaneh's, and others, testimony before the Committee on Science as well as a video of the entire hearing can be found atwww.house.gov/science/welcome.htm. CU?http://www.msc.software.com/ 9月11日 聲明 MSC軟件公司通過仿真軟件工具MSC.DYTRAN和MSC.MARC向美國國會委員會模擬，了解世界貿易中心大樓倒塌的情況。 2002年3月6日，ASL Abolhassan Astaneh博士（加州大學伯克利分校土木與環(huán)境工程教授），在美國國會眾議院科學委員會，發(fā)表關于世貿中心的調查倒塌。他的證詞，包括一系列使用MSC.Dytran MSC.Software公司開發(fā)的軟件來模擬波音747客機撞擊成鋼結構模擬。 “MSC.Software公司董事長兼首席執(zhí)行官弗蘭克說：“9月11日發(fā)生的悲慘事件，促使我們去詢問自己我們可以做些什么來幫助他人。MSC.Software公司有著一段和與世界各地的研究人員和政府機構的一起工作，研究復雜的工程問題的歷史，其中包括處理與取證，防止像在未來類似世界貿易中心倒塌的悲劇的發(fā)生。我們很榮幸能在努力防止此類事件發(fā)生起到小小的作用，并希望更多的政府機構將采用我們提供的免費軟件和服務來調查攻擊任何政府實體的事件?！? “分析了解世界貿易中心大廈為什么倒塌，將有助于我們防止這種類型的建筑在未來的崩潰”，Astaneh-Asl博士說，“為了模擬非常復雜飛機的沖擊以及隨后火災的問題，你需要最強大和最先進的軟件，比如MSC.Software公司提供的仿真工具。對于我們的研究方案MSC.Software公司的貢獻是非常重要的。我們將繼續(xù)使用這些工具，并通過我們調查，了解崩潰的誘因，學習寶貴的經驗，以便在未來防止這種災難的發(fā)生。” 本文附帶的圖片為一個通用鋼鐵高層建筑受到波音747客機的撞擊以及隨后的火災影響而發(fā)生的變化，演示了航空航天機械工程的先進技術在帶來這類問題上所能承受的能力。Astaneh教授在調查期間（今年九月將進行更全面的報告目前調查工作還在進行中）發(fā)表崩潰的原因可能是因為世貿中心雙塔的外部受強烈的熱而彎曲，他還研究了斷裂的鋼柱和飛機解體過程中發(fā)生動態(tài)影響。 MSC.Dytran幫助工程師預測結構在已知情況下發(fā)生的變化如崩潰以及如何應對。典型的應用如在車輛碰撞時安全氣囊和乘員的相互作用，金屬板材成形，飛機上的鳥擊，飛機結構內爆炸的遏制，船舶碰撞和擱淺，彈丸的影響力和滲透力，跌落試驗，板材鍛造和結構上的液體晃動的影響。MSC.Marc是一個先進的工程模擬的非線性分析工具。它還可以用來模擬溫度的影響比如用在火災。 Astaneh教授在調查由于恐怖活動而造成在世貿中心悲劇倒塌事件的周邊因素，同時更加關注在米蘭一架小型飛機墜毀到城市中心Pirelli building的事件。能夠預測將由高層建筑上的意外或環(huán)境事件造成的損害，使民間的工程師通過修改設計以減輕可能帶來的災難性的結果。雖然不希望搶先調查的最終結果會出現(xiàn)，但是相當大的破壞，已經不能避免的，建設的最終崩潰也是完全不可預見的。 一個比較，30年或40年前由美國國會資助的，通過國家科學基金會的努力取得了有關的危害如地震及其對建筑物的影響和隨后的生命損失等研究成果。其后研究和工程社區(qū)已經開發(fā)出更有效和經濟的技術，以減輕地震災害。Astaneh教授已經在幾個主要研究建筑物和橋梁在地震后的破壞和崩潰的團隊擔任首席研究員。地震工程所采取的方法同樣可以用于調查恐怖襲擊造成的損害，以及減少這類攻擊的后果。他認為對抗同樣由于恐怖主義而造成對建筑以及環(huán)境毀滅性的打擊需要類似的努力。 煤制油工程的高級副總裁，美國土木工程師學會代表委員博士W Gene Corley也就地震與ASCE五個最近的研究在西雅圖和秘魯，薩爾瓦多，印度，以及1995年在審查默拉聯(lián)邦辦公室在俄克拉何馬城的建筑物倒塌等進行了比較。 在重要幾點中，他指出，建立以及可能準確描述崩潰前建筑物的物理屬性變化是主要困難之一。他說建立以及可能準確描述崩潰前建筑物的物理屬性變化是一項艱巨的任務。建筑物的結構是由數(shù)千個工程圖紙描述的。此外，在建筑物生命周期內還有許多變化。利用這些數(shù)據(jù)來構造詳細的計算機模型結構。除了淘圖書館和其他數(shù)據(jù)信息庫所涉及的辛勤工作，ACSE的跑簡報調查隊還要找主要設計師來了解如何建造此建筑物。 雙塔倒塌的主要根源是由于其慢慢倒塌?？评┦拷忉屨f，這種情況發(fā)生的可能是因為兩個相互獨立又相互依賴的事件或主題受到的負荷，結構強度或冗余。目前還沒有合理的技術基礎去描述開始發(fā)生的事件又或去評估緩解戰(zhàn)略的成效，所以有必要開發(fā)以工程為基礎的工具來指導今后的工作。 科利博士補充，而像九月的事件是罕見的，但建筑物中火災并不少見。需要新的工具和設計方法以及通過與消防工程和應用新的和現(xiàn)有的建筑結構工程社區(qū)之間的協(xié)作來改善火災環(huán)境中的結構顯示。 國家標準與技術研究院（NIST）的Dr. Arden L Bement Jr提出的證據(jù)，進一步證明連續(xù)倒塌以及，關于失敗的蔓延是不相稱的觸發(fā)事件 - 負責連鎖反應，除了世貿中心，為大量的Oklahama市聯(lián)邦大樓爆炸案的死亡。 他承認，美國尚未制定標準和慣例，以評估和減少此漏洞。他還指出，現(xiàn)代建筑的問題在于安全余量較小儲備能力也較低難以適應由于頻繁使用建筑材料和分析技術的改進以增加效率而造成的異常負載。Dr.Astaneh以及其他人的在聽證會發(fā)表的調查以及整個聽證會視頻委員會的證詞都可以在www.house.gov/science/welcome.htm以及http://www.msc.software.com/找到。 Solid Views Version 16 of Cimmetry's Autovue enables user to view solid models over the web and provides a faster and more secure method of transferring model data from servers to clients. Autovue is one of the most popular visualisation and collaboration tools available. Cimmetry's latest version, AutoVue 16, introduces numerous enhancements - the two most significant using Java to enable designers to download and work on solid models directly over the web, and producing 3D metafiles to speed up the transferral of solid model data to clients, reducing the size of files to the minimum required to view the model. The new version supports a number of new formats, including EAI/HP DirectModel .JT format and Microstation, and enhances existing support for the major Solid Modelling applications. AutoVue 16 also introduces visualisation for the electronics industry, supporting EDA formats, and there are considerable enhancements to markup, including a Markup Navigation Tree. This enables users to navigate through the markups of collaborators, shown in a list of entities in a markup file, making sure that none are overlooked. AutoVue SolidModel for Java Cimmetry uses the web's own language, Java, to provide a native, thin-client, 3D visualisation solution, with which design engineers can view and collaborate on 3D CAD designs directly within their web browsers. This simple, out-of-the-box solution relies on straightforward administration of access on the server, no admin for the client, and transparent visualisation of metafile copies of original documents, reducing security issues to a minimum. Similar to AutoVue's Windows based product, users have access to native 3D CAD assemblies, parts and 2D drafts from all major software suppliers, and can single-click through entire assemblies and family trees, explode assemblies into component parts, manipulate 3D views, view multiple rendering modes and cross-section assemblies. Autovue 16 enables users to switch between 3D assemblies and corresponding draft views, and produce precise measurements of distances, angles, arcs and mass properties.? Cimmetrys believe that, writing the software in Java 1.1, provides users with a complete 3D visualisation solution on the most widely known platform available - and does not require the thin-client user to have to download Java upgrades before he begins to use the software. Besides being the simplest method of collaborating through web browsers, the software is also integrated with EDM/PDM and supply chain solutions via Cimmetry's Document Management API (DMAPI). Server Based Metafile?Rendering? Autovue's SolidModel solution can also be used to optimise performance levels and speed up data delivery. Using Metafiles, it can reduce the amount of data being transferred between the server and the client by a significant amount. After the initial viewing session, when the model is delivered to the client, a 3D Metafile, from 5 to 15% the size of the original solid model file, is generated by Autovue (3D CMF) for subsequent streaming of data. The CMF Metafile, transferring data to and from the server in a continuous stream, has two methods of transmission - to accommodate fast and slow connections. As it is used to gradually build up 3D models on the client's screen, it can be interrupted in full flow - essential, should the client decide to change the view he requires.? When bandwidth is not an issue, the algorithm cycles through parts in an assembly and requests data from the server via the CMF in 'chunks' - usually about 10% of the original file size, until the full 3D model of the part being viewed reaches full resolution on the screen. Initial views are in coarse resolution, which is improved as more data is received. If the CMF is about 10% of the original model size, and the chunks are 10% of that, only 1% of the original data needs to be transmitted for the client to see the initial view of the complete assembly, and only 0.01% to see the initial view of the first part (given a model with an average of 100 parts).? The second method is more complex, and looks at the view parameters to compute the level of detail required on a part-by-part basis, only transferring enough data to accurately visually represent the assembly. If a part is completely off the screen, it doesn't need to be updated, and the data will not be sent. If the user zooms in on a part, a higher level of detail will be required. AutoVue uses a number of algorithms to achieve such a high level of interactivity, but the advantage is that only the amount of data needed to view a model is transferred, making considerable savings on the bandwidth and memory required. Cimmetry say that Version 16 of AutoVue constitutes a significant enhancement over earlier releases, enabling them to offer, now, powerful visualisation and collaboration solutions for both Windows and Java platforms. http://www.cimmetry.com/ 可靠的意見 Cimmetry的AutoVue 16版使用戶在網上查看實體模型，并提供了從服務器到客戶端傳輸模型數(shù)據(jù)的速度更快，更安全的方法。 AutoVue的是最流行的可視化和協(xié)作工具之一。 AutoVue 16,Cimmetry公司的最新版本介紹了許多增強功能 - 兩種具有重大意義是設計師能使用Java下載和直接在網絡中的建立實體模型，并制作三維圖元文件加快了堅實的模型數(shù)據(jù)到客戶端傳輸，減少了文件查看模型所需的最低要求。 新版本支持一些新的格式，包括EAI/HP DirectModel.JT格式和Microstation格式，并提高對現(xiàn)有的主要固體建模應用的支持。 AutoVue 16還引入了電子行業(yè)的可視化，支持的EDA格式，并有增強標記的功能，包括標記導航樹。這使用戶能夠瀏覽通過合作者的標記，對照標記文件中的實體名單，確定沒有東西被忽略。 Cimmetry公司的AutoVue Solid java模型使用自己的網上語言，提供本機，客戶機，三維可視化解決方案，設計工程師可以在瀏覽器中查看和協(xié)作三維CAD設計。這個簡單的創(chuàng)新解決方案依賴于直接訪問服務器上，沒有為客戶的管理，透明的可視化圖元文件拷貝原始文件的安全問題減少到最低限度，管理。 相似的對于Windows AutoVue基于產品，用戶訪問原始的3D CAD組件，部件和所有主要的軟件供應商的2D草稿，并可以通過整個集會和家庭樹單，點擊，爆炸制成零部件裝配，操縱3D視圖，查看多個渲染模??式和橫截面組件。 AutoVue 16使用戶之間能夠交換3D組件和相應的草案的意見，并產生精確的測量距離，角度，弧和質量特性。 Cimmetrys相信，在Java 1.1編寫的軟件，為用戶在最廣為人知的平臺上提供一個完整的三維可視化解決方案 - 不需要受客戶機的限制，就開始使用該軟件下載進行Java升級。除了最簡單通過網頁瀏覽器的的方法的合作合作，這個軟件也能夠通過EDM/PDM 得到協(xié)調和通過Cimmetry的DMAP理論提供鏈的解決方法。 基于服務器的Metafile渲染 AutoVue的SolidModel解決方案也可以用于優(yōu)化性能水平，加快數(shù)據(jù)傳輸。使用圖元文件，它可以減少相當數(shù)量的服務器和客戶端之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量。初始觀看會議后，當模型被傳遞到客戶端，一個三維圖元文件只有原來的實體模型文件的大小的5％到15％，之后由AutoVue（3D CMF）后續(xù)生成。 CMF的圖元文件，連續(xù)傳輸有兩種方法 - 適應快速和慢速連接。當它用來逐步建立客戶端的屏幕上的三維模型，用戶可以在全流中斷以防客戶決定改變他的看法。 當帶寬是不是一個問題，在裝配零件和通過CMF的“塊”的服務器請求數(shù)據(jù)通過算法周期 - 通常大約10％的原始文件的大小，直到正在觀看的部分達到全三維模型全分辨率的屏幕上。原來的觀點是一種比較粗糙的解決方法，但是它隨著更多的數(shù)據(jù)被提供而得到改進。如果CMF大約是原始模型尺寸的10%，并且大塊只是它的10%，那么只需要將原始數(shù)據(jù)的1%傳遞給客戶以看到整個集成的最初觀點，另外只有0.01%用于看到第一部分的最初觀點（特定的一個模型平均100部分）。第二方法更復雜的，觀視圖參數(shù)計算細致的程度要求在一個part-by-part基礎，只有傳輸足夠的數(shù)據(jù)才能準確表現(xiàn)。如果數(shù)據(jù)完全不在屏幕上顯示，它不需要進行更新，數(shù)據(jù)也不會被發(fā)送。如果用戶縮放一部分，那么一個需要提供更高的細節(jié)水平。 AutoVue的算法可以實現(xiàn)這樣一個高層次的互動，只需要傳輸少量模型的數(shù)據(jù)量，需要的帶寬和內存大大減少。 Cimmetry公司說AutoVue的16版本，相對于早期版本的有著顯著增強，為Windows和Java的平臺提供強大的可視化和協(xié)作解決方案。 http://www.cimmetry.com/