总体设计论文范文

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篇1

本文根据板材坡口机的工作原理和基本结构，初步设计板材坡口机。在此基础上通过对此题目的分析以及对一些相关书籍和文献的查阅，进一步研究了板材坡口机的总体结构设计。本文所设计的板材铣边用于电厂中铝板焊接前的坡口成型，板材坡口机的设计重点应在于液压系统和板材坡口机的铣削系统的设计。已完成的主要工作可以概括为以下四方面：

1．对课题的来源、选题的目的、以及板材坡口机在国内外发展的形势及所存在的问题进行了相关的论述。

2．阐述了板材坡口机的一般结构，然后根据自身的需求选取适当的结构组件。简易的叙述了总体方案设计。

3．对液压系统的基本概念、特点、应用以及基本工序做了简要的介绍，进而分析了板材坡口机技术的现状和发展方向。

4．对本设计的重点-板材坡口机的铣削系统进行设计。分析了铣削控制系统的过程，进而对铣削件进行了工艺分析，为板材坡口机铣削系统设计奠定了基础，最后对板材坡口机铣削系统重要的各个尺寸参数进行了校核。

本文通过研究设计板材坡口机的基本原理，获得了大量有关设计板材坡口机的要领。论文的完成对进一步完成生产性设计和探索设计板材坡口机过程有一定的参考价值。

关键词：坡口机；剪板机；传动；液压；自动化

Abstract

Thisarticlethesisisaimedatexploringtheoverallstructuredesignofplateedgemillingmachine,thatisthedesignofplankstuffedgemillingmachine,alsocalledthedesignofboardgroovemachine.Atpresent,thedesignofplankstuffedgemillingmachinealreadyhasthecertaindevelopment,andgraduallytendstoautomation.

Accordingtotheprincipleofworkandbasicstructureofplankstuffedgemillingmachine,thepresentthesisdesignstheplankstuffedgemillingmachine.Onthebaseoftheseworks,throughregardingthistopicanalysisandconsultingtosomecorrelationbooksandliterature,werefurthermakeclearthattheoveralldesignofplankstuffedgemillingmachine.Thispresentthesisdesignstheplankstuffmillusesinthepowerplantbeforethealuminumsheetweldingbeveltotakeshape.Designsshouldlieinwithemphasisthedesignofthehydraulicsystemandmillingsystem.

Themainworkachievedaresummedupasfollowing:

1.Therelatedsummarywasmadeonthesourceandgoaloftask,Domesticandforeigndevelopmentsituation,existenceproblem.

2.Therelatedsummarywasmadeonthegeneralstructure,thenaccordingtoowndemandselectionsuitablestructuremodule.Andasimiplenarrationwasmadeontheoveralldesignofplankstuffedgemillingmachine.

3.Therelatedsummarywasmadeonthebasicconcept,characteristic,applicationandessentialworkingprocedure,andwasfurtheranalysisthepresentsituationanddevelopmentdirection.

4.Therelatedsummarywasmadeonthisdesignkeypoint-millingsystem.Analysiswasmadeonmillingcontrolsystem,andwasfurthercraftanalysisthemillingcomponents.thishaslaidthefoundationforthemillingsystemofplankstuffedgemillingmachine.Finally,ithascarriedontheexaminationoneachimprotantsizeparameterofplankstuffedgemillingmachine.

Inthispaperalotofexperimentaldataaboutmainpointofplankstuffedgemillingmachinewereacquiredbystudyingthebasicprinciple.Thispaperalsowillprovideguidanceforindustrializationandresearchingplankstuffedgemillingmachineprocess.

Keywords:plankstuffedgemillingmachine;boardgroovemachine;guillotineshear;transmission;hydraulicpressure;automation

板材坡口机的总体结构概述

2.1板材坡口机的结构

由于铣边工艺的特殊性决定了板材坡口机的结构与普通压力机结构上的差异。通常所有板材坡口机由以下几部分组成:

1）油缸：提供板材坡口机压紧板材所需的压紧力且驱动压料脚上下往复运动。

2）压料脚：在长度上连接液压缸,可上下往复往复运动,完成板料的压紧。

3）机架：由两个立柱及三梁联结而成。油缸、机床导轨及铣削系统等均固定在其上。两个立柱是最主要受力构件。

4）带滚轮的板料的工作台。

5）铣削系统:由铣削头，工作进给系统，快速滑移系统等组成。

6）液压系统:由油箱、油泵、压力阀组、同步阀组及液压管道等组成。向油缸提供压力油并控制其运动。

8）减速器：连接电动机和铣削头，使铣削头具有变速功能。

9）主电动机和三个辅助电动机。

10）其它辅助功能机构：便于板料的上、下料及折弯过程中的随动托料，可实现自动化。

总体设计要求

坡口机在属于高精度设备,设计时需按有关机床设计标准设计。根据我对坡口机的研究与设计,以及在焊管生产线上的应用情况,对设计要求作介绍:

①坡口机的动力传递推荐采用齿轮传动,选用高精度齿轮,尽量减少电动机振动、跳动等对主轴精度的影响;

②铣头应设计成角度可调,以便铣出理想的焊接坡口;

③要有效解决板材的左右窜动和上下跳动难题,从而避免打刀现象;

④铣刀盘要有防护,防止铁屑飞溅到钢板上和操作人员的身上,以免造成钢板表面压痕和人身不安全事故发生;

⑤主轴箱需要稀油,用于保证轴承;

⑥为了保证刀具的耐用度,必须合理确定铣削速度。由于国内刀片质量及研究水平的提高,刀片的切削速度已有很大的提高。建议坡口机刀片尽量采用硬质合金刀片,切削速度在150～260m/min。

(2)刀片坡口机必须适用于连续作业生产,要求刀片具有很高的抗热震裂、抗塑性变形能力和抗冲击性,红硬性高,耐磨性好。并要求更换方便、快捷,一个刀片有多个刃口可供使用。

(3)顺铣与逆铣铣刀旋转的方向与前进的方向相同称为顺铣;铣刀旋转的方向与前进的方向相反称为逆铣。顺铣切削时,刀齿一开始就从最大的切削厚度处切入,逐渐切到零,避免了在已加工的板材边缘表面上滑行,减少了加工表面冷作硬化现象和后刀面磨损,而且切削路程短,铁屑短粗,平均切削厚度大,变形小,切削功率可比逆铣节约10%左右。逆铣切削时,每齿切下的铁屑切削厚度是逐步从零增至最大。因此刀齿刚切入时,在钢带由前一刀齿切削所形成的冷硬表面层表面上滑行一段距离,直到切至一定的切削厚度时才能切入,而且进给量越小,滑行距离越长,所以刀齿后面与工件磨擦较大,挤压严重,使刀具易于磨损,耐用度和粗糙度降低,还会造成严重的硬化层。因此针对实际需要我设计的坡口机采用顺铣方式。对于阜新封闭母线厂所需要的,我们只需做一个简易的板材坡口机，设计的结构包括液压缸、铣削系统以及控制系统等。

2.2板材坡口机的总体方案设计

总体方案设计包含功能设计、结构设计和性能设计三部分。功能设计，即在调研并确定了板材坡口机的工作参数（运动、动力、尺寸）之后，通过功能分解创新出或类比出可以实现加工要求的各种布局方案创新设计。通过对运动功能的分解和合成来确定其布局方案，对于设计加工特定板料的专用板材坡口机较为有效。而铣削设计或类比设计主要通过查询、比较确定可参照的板材坡口机布局方案，而大量用于设计一般的通用性板材坡口机。

结构设计是在总体布局方案基本确定之后，对机械结构件进行主要形状和尺寸的设计。结构设计同样有类比和创新设计两类。类比技术是建立在成组技术和模块化技术的基础上，采用参数化设计方案来实现。而创新式设计主要是按照设计人员的意愿，通过对基础模块（板、梁、筋、孔、凸缘、法兰等）的实体进行拼装、重叠等操作来实现。

性能设计是根据板材坡口机的总体性能要求对运动误差、精度和刚度等进行设计分配。

目录

前言1

1绪论2

1.1课题来源2

1.2课题的设计目的及意义2

1.3与课题相关的国内外研究现状分析2

1.3.1板材坡口机在国内的发展情况2

1.3.2板材坡口机在国外的发展情况4

1.3.3对板材坡口机行业在国内发展的建议5

1.4刨边机与坡口机的优缺点6

1.5铣边与剪边工艺的比较7

1.5.1板边加工在焊接工艺中的必要性7

1.5.2板边加工工艺常用的带钢板边加工工艺7

1.5.3圆盘剪剪边工艺7

1.5.4粗铣+精铣工艺8

1.5.5单台铣边工艺8

1.5.6圆盘剪剪边+单坡口机铣边工艺8

1.5.7板材焊接质量好8

1.5.8板材成材率高8

1.5.9易加工厚板9

1.5.10铣边坡口参数9

1.5.11铣边工艺对工作条件的要求9

1.5.12存在问题10

1.5.13结论10

1.6主要设计内容和预期结果11

1.6.1设计内容11

1.6.2预期结果11

2板材坡口机的总体结构概述12

2.1板材坡口机的结构12

2.2板材坡口机的总体方案设计13

3控制系统的选择及设计14

3.1控制系统的选择14

3.2液压传动系统的设计14

3.2.1液压缸主要参数的确定14

3.2.2缸筒壁厚和外径计算15

3.2.3液压缸的强度校核16

3.3液压元件的选择18

3.4液压系统的性能验算20

4板材坡口机铣削系统设计21

4.1电动机的选择21

4.2轴的设计21

4.2.1轴的转矩强度计算21

4.2.2轴的结构设计21

4.3齿轮的选择及计算23

4.4导轨的设计24

4.4.1导轨的功用24

4.4.2直线运动导轨的特点24

4.4.3普通滑动导轨的特点24

4.4.4V型导轨的选用25

5经济性分析26

6结论27

致谢28

篇2

1精跟踪系统硬件结构

精跟踪系统的硬件结构可分为探测单元、控制单元、执行单元3个部分，其基本组件参数如表1所示。探测单元采用的是PhotonFocus公司的MV-D1024E-160型CMOS相机，其最大分辨率为1024×1024，开窗为256×256时帧频最高可达到2200frame/s。控制单元为一台PC机加上SiliconSofeWare公司的MicroEnableIV型图像采集卡、一块AC6631隔离通用4路12位D/A卡(只用到两路)。执行单元为Newport公司的FSM300型音圈电机，其最大机械摆角为±26.2mrad，精度≤1μrad。如图1所示，望远镜镜筒中接收到的光线经过一系列反射镜和透镜后聚焦在相机的光敏面上成像，图像数据通过CAMERLINK线传递给图像采集卡，再由PC机处理，然后PC机控制D/A卡输出相应的电压制使得音圈电机产生偏转。

2精跟踪系统软件及算法

作为控制单元处理器的PC机有3点主要任务：(1)控制相机及图像采集卡；(2)将图像信息进行处理并得到要相应的控制电压；(3)控制D/A卡输出相应电压。其中第二项任务是重点也是难点所在，它又可以分为光斑的中心计算和跟踪控制的电压值计算。精跟踪系统需要高频率、高精度地得到光斑中心的位置。高精度的算法需要更大的时间开销，也就是说精度和速度必须统一起来设计出一个最优化的算法。该系统设计了以下算法：(1)用域值分割的方法减小背景噪声的影响。自适应域值通常需要全像素范围的计算，因此采用固定域值分割的方法，利用人工PC机上取点得到背景值可以大幅减小运算量。不足之处是，当背景噪声发生较大变化时，无法及时调整，会造成质心定位的不准确。(2)国内外文献显示，对于精跟踪来说，质心法是一种比较适宜的光斑中心的计算方法[5-6]，所有高于域值的像素点均参与运算，所有低于域值的像素点当作是零。这种方法的缺点是，当离质心较远的像素出现大于域值的噪声点时，将很大地影响质心的精度，因此通常域值会取偏大一些，这样虽然会减小光斑的实际范围，但其对质心精度的影响较小[7]。跟踪控制的电压值计算采用的是增量式PID算法。经过优化后的最终算法，在处理256×256分辨率的图像时，从接收图像到发出控制电压耗时约为0.3ms，已经完全能满足实时处理精跟踪相机2200帧频图像的要求，且受外界背景光影响较小，在白天仍然能正常工作。

实验过程及结果分析

通信实验在武汉大学信息学部实验大楼和工学部主教学楼之间进行，两楼直线距离约为2km。实验时信息学部上的发射端向工学部的接收端同时发射650nm信标光和1550nm信号光。由于粗跟踪和精跟踪之间未建立反馈链接，因此采用的是跟踪标定点的方法，即粗跟踪将其CCD上的光斑保持在某个给定点时，精跟踪相机上的光斑进入视场，精跟踪将光斑稳定在光敏面上的给定点时，信号光接收光功率被最大化。接收端下方的一维旋转平台以指定角速度转动，模拟发射端在水平面上运动的情况。精跟踪系统的PC机由C++编写的程序里有坐标的记录功能，将其保存下来绘成随帧号变化的图形。共采集了旋转平台在不同的6种角速度下的光斑质心X、Y轴坐标。图2、3为其中的两组，中间的剧烈变化部分为精跟踪停止工作时的曲线，用于与跟踪状态下的曲线进行对比。同时，在原本放置APD的地方放置了光功率计记录光功率的变化，并将数据传送到PC机中，通过LabView编写的程序将其保存下来。

1精跟踪相机端实验结果及分析

对于精跟踪系统来说，需要跟踪补偿的光线倾斜角相当大一部分低频是由粗跟踪的残差造成的，大气湍流造成的抖动幅度则要小的多。因此，表2列出了运动平台在不同运动速度下粗跟踪系统的残差，而由于光路中透镜的变换，粗跟踪中X轴的抖动在精跟踪中表现为Y轴的抖动，Y轴则表现为X轴。可以看到表中粗跟踪系统在平台运动角速度大于0.8(°)/s时，其残差已经大于精跟踪的500μrad视场，但精跟踪系统的执行机构—音圈电机的偏转范围高达±26mrad，且其反应速度和相机帧频都相当高，而粗跟踪的残余抖动频率相对较低，一般仅为几Hz，因此，只要光斑进入过精跟踪视场，即使总偏移角度大于500μrad，仍然可以被有效跟踪到。经过精跟踪系统的补偿后，在定点及各种不同运动速度时的光斑质心变化如图2、3及表3所示。由于转台惯量等原因，粗跟踪的残差随模拟运动速度的变快而变大，也就是精跟踪在单位时间内要补偿的角度倾斜也在增大，因此预计精跟踪后的光斑坐标浮动也将随着运动速度的变快而变大。由于是一维转动，表3中，只有精跟踪的Y方向也就是粗跟踪的X方向质心坐标标准差的变化基本符合课题组的预测。但是最大偏移量却呈现出无规律的变化，初步推断是由于最大偏移量本身受突发因素的影响较大，而每组数据的记录时间只有几十秒，样本不够大而导致的。图3中，当平台运动速度较高时，跟踪曲线出现了没有被补偿到的低频抖动，且其频率基本和粗跟踪的残余抖动一致，课题组推断这是因为粗跟踪残差已经达到毫弧度级，经过望远镜放大，在精跟踪光路中则达到了十几毫弧度，做为执行机构，音圈电机在大幅度偏转时响应速度较慢，而且在粗跟踪残差很大时，到达精跟踪相机的光斑不仅产生了位移还产生了高频的明显形变，从而产生了质心的变化。

2光功率计实验结果及分析

篇3

2构建“宜商宜居”商住空间功能

高层商住综合体建筑的功能构成复杂，通常有两种建筑外观形态：①整个建筑成整体式组合在一起，商住单元上下结构贯穿到底，这种布局形式土地利用率高，容积率大，布局紧凑，底部的商业部分多为小空间，对于城市的开放性较差，可在外界面在颜色、材质或线脚上作功能视觉分割处理。②高层商住楼商业区域连续覆盖整个底部面层，高层居住凸现在商业单元平台之上，具有规模较大的裙房，商业外界面表现为通透、开敞、明快的外观以吸引人流，商业环境连贯完整，购物环境安全、宽敞、舒适，商业服务规模大，开放性强，与城市的整体环境关联紧密，商业人流及噪声对上部居住单元干扰较小。对于高层商住综合体商住空间的设计，建筑设计师需注重功能空间协同性与多功能交叉特点，使商住两种功能空间在综合体中协调互补；注意商、住功能配比及各功能系统的相对独立性，各功能部分交通流线分开、互不干扰。建筑设计师结合建筑功能布局、商业规模、商住比例等方面综合考虑，根据建筑交通流量的变化和使用时间的分布，通过空间分区、合理流线的组织可将商、住使用上的相互干扰降到最低。建筑设计师要充分考虑到高层建筑中功能的多样性，适当将部分营业空间利用为公共活动或服务性空间，增加人们交往空间的随机性和便捷性，从而创造舒适和谐的商业环境氛围。设计师对住宅部分的设计首要考虑的是室内空间要规整，使采光充足，视野开阔；创造多层次多领域的半公共空间，可用来增加居民的公共活动空间。

3构建集约高效的商住交通流线

高层商住综合体的交通流线设计需要周边城市空间规划的配套，形成集聚的多功能复合交通平台，提高建筑的可达性与可识别性。在寒冷的北方地区，高层商住楼入口在设计上首先要做的就是避开冬季迎风面，减少入口散热；而在炎热南部地区，则会首先保证底层的通风。高层商住综合体入口可与城市交通联合为一体，使城市交通生活化，可采用商业街的形式引入商住综合体内部，使商业交通便捷化。根据高层商住综合体交通流量的各种影响因素及交通结构等要素，准确估算高层商住综合体各种人流、车流及货物流的活动规律和实际流量，并将交通空流线间结合建筑总体的功能与空间布局统一进行规划和设计。高层商住楼大量的车流、人流单靠地面分流不足以解决问题时，开发利用高架立体交通和地下空间资源，是高层商住楼疏散、扩充基础设施容量、达到人车立体分流、节约土地资源等目的的最有效途径。车行道可以直接与城市交通体系联结，保证车流的快速疏散；人行道也可直接与室内相连，形成交通流线的立体组织，缓解交通压力；无障碍环境的设计，可以方便更多人群使用。

篇4

2消费者的中观空间行为对于综合体建筑形态和形象的影响

2.1消费者在商圈内的空间选择模式

当消费者到达商圈后，其在商圈内部的选择模式首先是一个基于效用的决策模型，其次是一个有着时间限定的马尔科夫转移模型。商圈内部消费者的选择非常复杂，这种复杂性严格限定了购物中心在地址限定下发展的可能性。但其中也有鲜明的行为和选择规律，简单说来分为三点：入口选择决策、连续转移与洄游、空间剧本与购物计划分享与争夺。

2.1.1入口选择的决策任何商圈都有其内在的交通结构，这些结构中有明显的入口，如地铁站、大型停车场等。当消费者带着“购物计划”进入商圈时，会在入口进行方向的选择，从而形成动线。项目的地址和入口的关系，以及和其他竞争项目的关系会影响到项目的选址风险大小。图8中，三山街是这个区域的地铁入口，人流量很大。熙南里和水游城是两个不同的商业项目，彼此距离约300m。由于水游城的诸多选择优势，让消费者在入口处大量选择向东进入水游城方向。造成这一现象的原因是熙南里在规划之初就不理解选址在商圈内的入口决策问题，错误地认为自己离地铁近，且在体量偏小的情况下选择了纯粹的餐饮娱乐购物计划，从而被暴露在巨大的风险中。如果能在运营中考虑到与水游城实现在餐饮类别和体验上的错位，依然存在改善的机会。

2.1.2时间限定下的连续转移与洄游由于受到其他硬性制约的影响，消费行为受到时间制约，同时空间转移距离也受到制约。因此在选址风险判断时，商圈并非是商业密集的区域，而是消费者自入口进入后洄游半径内的区域。受入口决策和洄游限定，商圈内部不同购物计划的人群会形成完全不同的行走动线，如图9为一天中观测新街口的热力图，很容易观测到商圈的洄游边界现象。南京夫子庙和水游城所在的位置长期被看作是一个商圈，但由图10可以看出，两个地方的人群动线完全不交叉。实际上过去夫子庙周边的其他商业一直难以存活，这和人们进入夫子庙后的连续转移与洄游半径有鲜明的关系。而水游城则创造了另外的人群，借助入口位置形成了另外一种动线。

2.1.3改变选址风险的因素——空间剧本与购物计划购物中心的选址风险除了和宏观区位有关系，和其在商圈内部结构及在商圈的位置也有关系。这是很多购物中心在规划中很少考虑的问题。在理解了地址在商圈中的位置信息，诸如购物计划下的人群分类、入口与出口关系、各竞争项目的购物计划类别以及商圈洄游边界的信息后，可以明确选址的中观区域风险，并可以根据这些风险调整购物中心的各方面规划以获得竞争优势。这其中最关键的概念是空间剧本，而空间剧本决定了购物中心的建筑形态与风格。空间剧本概念存在的意义是让消费者在特定阶层和特定角色下实施购物计划时，拥有最恰当的空间感受。空间剧本一方面由建筑物的风格、空间尺度、材质等因素构成，另一方面也和空间中的店铺、店招以及消费人群的行为、购物中心的活动等有着强烈的关系。

2.2中观行为对于城市综合体建筑设计的影响

消费者中观行为对于城市综合体的影响主要体现在对建筑风格与体量的影响上。一方面受到商圈地址和竞争的影响，综合体需要确定合适的人群及其独特的购物计划，并需要为这些人群及计划提供恰当的空间剧本，从而影响建筑风格。另一方面，从消费者空间决策的角度考量，同样的功能下优先考虑选择更多的功能。体量越大，可以承载的功能就越多，就越容易在消费者的效用选择判断中占据优势。再者，由于消费者的时间资源有限，因此在恰当的体量下可以最大化消耗消费者的时间，让消费者将全部的消费释放在综合体内。

3消费者的微观行为对于空间布局与动线设计的影响

3.1消费者的微观时空间行为

消费者依据其在时间、阶层和角色限定下的类别，会有潜在的消费集合及购物计划，其空间中的行为规律和潜在的购物计划及时间限定有着典型的逻辑关系，遵循以下几个原则。

3.1.1目标店和过程店原则消费者进入购物空间，从入口开始，根据其潜在的计划选择目标店（即锚店），并随机选择过程店。目标店之间的轨迹会定型消费者在购物空间中的轨迹，不在轨迹上的过程店很难获得消费者的光顾。

3.1.2时间限制原则受到时间限制，首先消费者在空间中的游走距离会受到限制，在目标店计划完成后会出现快速洄游的现象。其次，基于休息或餐饮的需求，消费者会出现强制转移，客观表现为消费者在任意业态上花费的时间受到强烈限制。在我们的跟踪数据中，在南京虹悦城，H&M、ZARA和优衣库三家会耗费消费者总共约1h的时间。而之后消费者多数选择就餐或休息，失去了选择其他零售店的机会。

3.1.3空间边界原则当消费者进入一个空间时，其意识中只在空间范围内对店铺进行搜索，除非空间内无法满足消费者的需求，否则不会将计划安排在空间边界之外。这也是诸如万达经营得再好，万达金街总是经营不善的原因之一。

3.1.4消费唤醒与购物波及原则消费者能够记住的偏好品牌是有限的，因此时刻需要看见才能唤醒其潜在的选择。这也是购物中心实现多首层、空间打开趋势愈演愈烈的原因。这种消费唤醒对于过程店尤为重要，会影响到消费者的购物波及。所谓购物波及，是指消费者在消费某个目标店时，连带选择其他和需求及品牌形象一致的商家。

3.1.5消费者的轨迹不可更改性消费者在购物中心的空间行为异常明显地遵循着效用原则，即花费最小成本获得最高效用。这个成本主要指消费者的移动距离。实际上消费者的每一步移动都是为了获得效用，而这个效用是指潜在的购物计划。在购物过程中，如果消费者拥有的时间越短，其越会选择最短的路径以求快速达到目标。因此，对于任何一个行为类别的消费者而言，其在空间中的行为轨迹相对而言是固定的，很难因为某个与潜在购物计划关联度较低的促销等信息而改变其行为轨迹。

3.2消费者微观行为对于动线设计和业态布局的影响

消费者的微观行为对于动线设计和业态布局的影响非常明显。首先，由于消费者微观行为的内在逻辑，综合体的动线设计和业态布局应当同步考虑。其次，在动线设计中应当清楚每一条环路都面临哪几种购物计划，在时间上是否能够合理分配，会不会让消费者在不该转移的地方因为时间因素而出现转移。最后，内部空间的可视性使内部空间在消费动线开放，让消费者在行走中看到更多的店，进而唤醒其消费的欲望。