機械開題報告範文 篇1
題目：逆向工程在鼠標設計與製造中的應用
一、本課題研究的背景及意義
1、背景(課題涉及到的技術國內外研究現狀)
逆向工程也稱反求工程或反向工程，是根據已存在的產品或零件原型構造產品或零件的工程設計模型，並在此基礎上對已有的產品進行剖析、理解和改進，是對已有設計的再設計。
從廣義講，逆向工程可分以下三類:
(1)實物逆向：它是在已有產品實物的條件下，通過測繪和分折，從而再創造;其中包括功能逆向、性能逆向、方案、結構、材質等多方面的逆向。實物逆向的對象可以是整機、零部件和組件。
(2)軟件逆向：產品樣本、技術文件、設計書、使用説明書、圖紙、有關規範和標準、管理規範和質量保證手冊等均稱為技術軟件。軟件逆向有三類:既有實物，又有全套技術軟件;只有實物而無技術軟件;沒有實物，僅有全套或部分技術軟件。
(3)影像逆向：設計者既無產品實物，也無技術軟件，僅有產品的圖片、廣告介紹或參觀後的印象等，設計者要通過這些影像資料去構思、設計產品，該種逆向稱為影像逆向。
目前，國內外有關逆向工程的研究主要集中在幾何形狀的逆向，即重建產品實物的CAD，稱為“實物逆向工程”。
逆向工程的數據測量技術是通過特定的測量設備和測量方法獲取產品表面離散點的幾何座標數據，將產品的幾何形狀數字化。
現有的數據採集方法主要分為兩大類:
(1)接觸式數據採集方法接觸式數據採集方法包括使用基於力的擊發原理的觸發式數據採集和連續式掃描數據採集、磁場法、超聲波法。
(2)非接觸式數據採集方法非接觸式數據採集方法主要運用光學原理進行數據的採集，主要包括:激光三角形法、激光測距法、結構光法以及圖像分析法等。
逆向工程的數據處理技術是逆向工程的一項重要的技術環節，它決定了後續CAD模型重建過程能否方便、準確地進行。根據測量點的數量，測量數據可以分為一般數據點和海量數據點;根據測量數據的規整性，測量數據又可以分為散亂數據點和規矩數據點;不同的測量系統所得到的測量數據的格式是不一致的，且幾乎所有的測量方式和測量系統都不可避免地存在誤差。因此，在利用測量數據進行CAD重建前必須對測量數據進行處理。數據處理工作主要包括:數據格式的轉化、多視點雲的拼合、點雲過濾、數據精簡和點雲分塊等。
逆向模型重建技術在整個逆向工程中，產品的三位幾何模型CAD重建是ZUI關鍵、ZUI複雜的環節。
目前使用的造型方法主要有：
(1)曲線擬合造型:用一個多項式的函數通過插值去逼近原始的數據，ZUI終得到足夠光滑的曲面。
(2)曲面片直接擬合造型該方法直接對測量數據點進行曲面片擬合，獲得曲面片經過過渡、混合、連接形成ZUI終的曲面模型。
(3)點數據網格化網絡化實體模型通常是將數據點連接成三角面片，形成多面體實體模型。
2、意義
隨着計算機技術的發展，CAD技術已成為產品設計人員進行研究開發的重要工具，其中的三維造型技術已被製造業廣泛應用於產品及模具設計、方案評審、自動化加工製造及管理維護各個方面。在實際開發製造過程中，設計人員接收的技術資料可能是各種數據類型的三維模型，但很多時候，卻是從上游廠家得到產品的實物模型。設計人員需要通過一定的途徑，將這些實物信息轉化為CAD模型，這就應用到了逆向工程技術(Reverse Engineering)。
逆向工程技術與傳統的正向設計存在很大差別。而逆向工程則是從產品原型出發，進而獲取產品的三維數字模型，使得能夠進一步利用CAD/ACE/CAM以及CIMS等先進技術對其進行處理。不同之處在於設計的起點不同，相應的設計自由度和設計要求也不相同。一般來説，產品逆向工程包括形狀反求、工藝反求和材料反求等幾個方面，在工業領域的實際應用中，主要包括以下幾個內容：
(1)新零件的設計，主要用於產品的改型或彷型設計。
(2)已有零件的複製，再現原產品的設計意圖。
(3)損壞或磨損零件的還原。
(4)數字化模型的檢測，例如檢驗產品的變形分析、焊接質量等，以及進行模型的比較。
逆向工程技術為快速設計和製造提供了很好的技術支持，它已經成為製造業信息傳遞的重要而簡潔途徑之一。
二、本課題的文獻綜述
1、逆向工程
1980年始歐美國家許多學校及工業界開始注意逆向工程這塊領域。1990年初期包括中國台灣在內，各國學術界團隊大量投入逆向工程的研究並發表成果。 逆向工程的硬件ZUI早是運用仿製加工設備，製作出來的成品品質粗糙。後來有接觸式掃瞄設備，運用探針接觸工件取得產品外型。再來進一步開發非接觸式設備，運用照相或激光技術，計算光線反射回來的時間取得距離。
逆向工程軟件部分品牌包括Surfacer(Imageware)、ICEM、CopyCAD、Rapid Form等。逆向軟件的演進約略可區分為三個階段。十一年前在逆向工程上，只能運用CATIA等CAD/CAM高階曲面系統。市場後來發展出兩套主流產品約在七、八年前技術成熟，廣為業界引用。到ZUI近四年來，發展出不同以往的逆向工程數學邏輯運算，速度快。
目前，逆向工程，逆向工程的應用已從單純的技巧性手工操作，發展到採用先進的計算機及測量設備，進行設計、分析、製造等活動，如獲取修模後的模具形狀、分析實物模型、基於現有產品的創新設計、快速仿形制造等。軟件的逆向工程是分析程序，力圖在比源代碼更高抽象層次上建立程序的表示過程，逆向工程是設計的恢復過程。逆向工程工具可以從已存在的程序中抽取數據結構、體系結構和程序設計信息。
2、三維造型：
三維造型: CAD的三維造型有三種層次的建立方法，即線框、曲面和實體，也就是分別對應於用一維的線，二維的面和三維的體來構造形體。 通過計算機輔助設計建立的立體的、有光的、有色的生動畫面，虛擬逼真地表達大腦中的產品設計效果，比傳統的二維設計更符合人的思維習慣與視覺習慣。三維造型技術從ZUI初的三維CAD已發展到目前專用的基於特徵造型的三維軟件，常用軟件有UG、SolidWorks、SolidEdge、MDT、Pro/E、3DS max等。
3、快速成型：
快速成型(RP)技術是九十年代發展起來的一項先進製造技術，是為製造業企業新產品開發服務的一項關鍵共性技術, 對促進企業產品創新、縮短新產品開發週期、提高產品競爭力有積極的推動作用。自該技術問世以來，已經在發達國家的製造業中得到了廣泛應用，並由此產生一個新興的技術領域。
RP技術是在現代CAD/CAM技術、激光技術、計算機數控技術、精密伺服驅動技術以及新材料技術的基礎上集成發展起來的。不同種類的快速成型系統因所用成形材料不同，成形原理和系統特點也各有不同。但是，其基本原理都是一樣的，那就是"分層製造，逐層疊加"， 類似於數學上的積分過程。形象地講，快速成形系統就像是一台"立體打印機"。
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三、課題研究的方法及內容
本課題是逆向工程在鼠標設計與製造中的應用，本設計選用UG軟件根據鼠標的點雲數據進行鼠標的模型重建並用FDM對其進行快速成型加工的過程，在根據點雲逆向設計中，結合設計需要進行了必要的正向設計修正，以得到理想的設計結果。
設計內容貫徹數據採集、數據項預處理、文件讀取、邊界提取、曲面重構、實體生成、STL模型重構、快速成型機的操作和注意事項，並對建模過程及STL文件處理做了系統的論述。選用UG NX4.0軟件的Unigraphics CAD/CAM/CAE系統提供了一個基於過程的產品設計環境，使產品開發從設計到加工真正實現了數據的無縫集成，從而優化了企業的產品設計與製造。由INSIGHT軟件進行的數據切片處理可直接傳送快速成型機，無需進行其他處理。
四、研究方案的具體設計
1、實體三維數據的獲得——掃描;
2、點雲處理;
3、曲面重構;
4、實體建模：
(1)模型分析
(2)曲面造型
(3)實體外形修改
(4)各部件建模
(5)部件的裝配與干涉檢驗
5、基於INSIGHT快速成型切片的數據處理;
6、快速成型加工操作。
五、畢業設計(論文)進度計劃
1-2周
調研、查閲文獻，完成開題報告
3-7周 進行鼠標模型點數據的採集和模型的初步構建
8周
中期檢查與整改
9-13周
在初步構建的鼠標模型的基礎上進行修改並完成快速成型加工，撰寫畢業設計論文
14-15周 打印、裝訂、評閲、答辯資格審查
16周 畢業答辯
機械開題報告範文 篇2
課題名稱： 理論力學創新應用ZME型多功能實驗台單自由度振動系統的測試
一、選題的目的及意義：
科學和經濟的發展，人才聘用的市場化，都對畢業生的實際能力提出了很高的要求。培養和訓練畢業生的應用所學知識的能力、分析及解決問題的能力、實踐動手能力和創新能力，是課題研究的基本目的。
機械振動是在日常生活和工程實際中普遍存在的一種現象，也是整個力學中ZUI重要的研究領域之一。機械振動指機器或結構物在平衡位置附近所做的“往復運動”。在工程中，存在着很多振動現象。如飛行器與船舶的振動、機牀與刀具的振動、各種動力機械的振動等。機械振動降低了機器的動態精度和性能，機械振動會使機器產生交變載荷，這將導致機器使用壽命的降低甚至釀成災難事故。共振現象是工程中需要研究的重要課題，在共振區內振動都很強烈，會導致機器或結構過大變形，造成破壞。因此有效地進行振動隔離或減振設計，消除和抑制振動的消極影響，是機械振動的一個主要研究方向之一。研究機械振動的意義體現在發展振動理論、防範有害振動和利用有益振動等方面。
機械工業的技術水平和現代化程度極大地影響整個國民經濟的技術水平。現代化的工業、農業、交通等各個領域的發展要求設計出性能更好的機械設備，由此導致機械振動力學的發展和研究。研究機械振動學的理論與方法，解釋機械結構系統中各種複雜運動現象，實現大型複雜裝備振動與噪聲的有效控制，充分利用振動現象，是提升機械裝備性能的重要手段，而機械振動系統測試是研究機械振動的重要手段。
機械振動測試是研究和解決工程技術中許多動力學問題必不可少的手段，可以用來求解機械結構的動力學參數：阻尼、固有頻率等。其目的：一是尋找振源，減少或消除被測量設備和結構所存在的振動;二是測定結構或系統的動態特性以便改進結構設計，提高抗震能力。
研究機械振動是防範有害振動的迫切要求。工程中有大量的振動問題需要人們研究、分析和處理，特別是現代機械產品向着高速化、精密化、輕型化、微型化和大型化等方向發展，使得振動問題更加突出，對防範振動提出了更高的要求。在高速化的機械產品設計中，為了滿足高速化機械產品的設計質量，動力學分析方法從動態靜力分析發展到動力分析和彈性動力分析。例如，汽車的高速化推動了對整車振動和傳動系統振動與噪聲的研究等。在精密加工領域，機械振動是影響加工質量和表面質量的主要因素之一，嚴重時會影響系統的穩定性。
研究機械振動是振動利用工程的迫切要求。在許多行業，振動機器和儀器已經用來完成各種不同的工藝過程，如成形、篩分、整形、診斷等。電話機、諧振器、各部門使用的各種類型的振動機、醫療設備中的核磁共振、振動診斷技術等都是對振動原理的實際有利應用。對這些振動現象進行研究,找出其內在規律,並進行有效的利用,則會對社會產生重大的社會效益與經濟效益。目前振動利用工程學科取得了一系列研究成果，但仍然需要發展和開拓新的領域。
對機械振動的研究不僅有利於改善人們的生活環境和水平，也有助於提高機械設備的使用壽命，提高生產效率。正因如此，機械振動系統測試實驗在生產和科研等多方面都有着十分重要的作用。為了控制振動，將振動給人們帶來的危害降至ZUI低，就需要我們瞭解振動的特性和規律，對振動進行測試和研究。
許多工程實際振動系統夠可簡化為單自由度振動系統來研究，它是研究複雜振動系統的基礎。進行單自由度振動系統測試研究的ZUI終目的就是通過其來研究複雜振動，進行機械或結構的振動分析和振動設計，來控制振動的危害，利用有益的振動，合理利用機械振動特性，創造性地設計動力機械，造福人類，也是為以後的進一步學習研究機械力學奠定良好的基礎。因此，研究單自由度振動系統振動具有很大的現實意義和應用前景。
二、國內外機械振動理論的進展概況
(I) 機械振動概述：在機械動力學領域，機械振動理論是一個重要的研究方向，許多研究人員己經進行了大量卓有成效的研究，並有許多成熟的理論技術己經應用到實際中，出現了大量的優秀的振動產品及技術成果。如機械錶、光導纖維通信技術、醫用CT、振動診斷技術、振動輸送機、 振動篩、激振器及振動控制技術等。這些產品及技術主要應用於機械製造、地質、能源化工、核工業、土木建築、海洋、航空航天、交通運輸以及其它領域和各個技術部門。
對機械振動的研究起始於17世紀60年代對鐘擺微振動機理的探索。在隨後的兩個世紀中，樑和板等結構件的振動是力學界研究的熱門。20世紀初，人們關心的機械振動問題主要集中在如何避免共振，因次，研究的重點是機械結構的固有頻率和振型的確定。在第二次工業革命中，電動機、發電機和汽輪機的出現，高速轉子引起的振動問題變得突出起來。20世紀60年代，線性振動基本理論已經建立起來。20世紀30年代，機械振動的研究開始由線性振動發展到非線性振動。20世紀下半葉，非線性振動理論得到飛速發展。到20世紀中葉，線性離散系統的基本理論已經建立起來。20世紀50年代以來，機械振動的研究從規則的振動發展到用概率和統計的方法才能描述其規律的隨機振動。
在ZUI近一個時期，科技工作者對許多非線性振動問題進行了深入研究，在定量研究或定性研究方面都提出了一些新的研究方法。特別是在近30年來，對混沌運動現象的揭示及對其展開的研究工作，被認為是當今科學領域的重大發現和重要成就之一。此外，隨着自動控制理論和電子計算機技術的發展，也為多自由度系統的計算和非線性振動系統的研究提供了技術基礎，許多非線性振動問題可以藉助數值計算與數值模擬方法予以解決使得非線性振動問題的解法向前推動了一大步。振動理論和實驗技術的發展，使振動分析成為機械設計中的一種重要工具。信號分析方法，尤其是快速傅立葉變換的出現成為現代振動測試、故障診斷技術的基礎。現代的振動測試技術是20世紀70年代以後隨着信號分析方法的出現而發展起來的。1988年，美國National Instruments公司提出了“軟件即儀器”的概念，開啟了虛擬儀器研究的先河。20世紀60-70年代專家系統出現，其首要目標就是用於基於振動檢測的故障診斷。振動主動控制技術的研究始於20世紀50年代末期，80年代後已經進入蓬勃發展階段，不僅取得了豐富的理論研究成果，而且成功應用於航天、土木及車輛結構的振動控制領域。
20世紀以來,迅猛發展的航空、航天、機械、車輛、船舶、土木、控制、通訊等工業,促使人們對機械、結構、電路中的振動現象進行深入研究。這使得線性時不變系統的振動理論形成了完整體系,非線性振動理論得到了很大發展,隨機振動、流固耦合振動、振動與噪聲控制、振動測量與系統建模、轉子動力學、包裝動力學等一批分支學科從無到有,形成了廣大工程師可用來解決問題的振動學。
目前，線性振動理論的研究已經很成熟了，已經建立了完整的理論體系，為非線性振動，甚至是混沌的研究奠定了基礎。非線性振動的研究工作已取得許多重要成果，並且已經解決了理論上和工程應用方面的諸多問題。但是還有很多問題還沒有徹底解決。需要對其進行更深的研究。
國內振動研究概況：早在戰國時期《莊子》就已經明確記載了共振現象。20世紀60年代初期，國內學者張阿舟同研究生聯名發表《頻率辨》論文，對單自由度粘性阻尼線性系統的各種特性頻率：固有頻率、自然頻率、(位移)振幅共振頻率和加速度振幅共振頻率作了精闢的分析，從理論上澄清了它們各自的含義和特定的界限。
我國學者陳予恕院士是非線性動力學及其工程應用在中國發展的主要代表。他和加拿大學者ford在1988年提出了C-L方法可求出整個參數空間中的週期解。該方法的理論意義在於：統一了世界文獻對非線性參數激勵系統似乎矛盾的結果，建立起系統分岔解的拓撲結構和系統參數之間的全面聯繫，從而突破了非線性振動理論發展的瓶頸。
我國學者朱位秋院士在1998年撰寫的專著是當代關於隨機振動的代表性著作之一。他關於非線性隨機振動的研究構成了一個非線性隨機動力學與控制的Hamilton理論體系框架，為解決工程中一系列非線性隨機動力學與控制的關鍵問題提供了一整套全新而有效的理論方法。張廣軍等通過雙穩Duffing 振子的隨機共振及其矩方程的分岔之間的關係研究了隨機共振的機制。
1999年，我國學者劉世齡、張佑啟、陳樹輝和徐兆四人提出了“強非線性振動的增量諧波平衡法和推廣的攝動方法”。謝建華等建立了兩自由度含間隙振動系統對稱週期碰撞運動的Poincare映射方程。張天俠等在同步振動系統耦合效應研究中導出了系統形成同步的耦合條件，給出了振動同步系統結構參數設計和選擇的工程方法。
(II)單自由度振動系統：任何一個實際的振動系統都是無限複雜的，為了能對之進行分析，一定要加以簡化，並在簡化的基礎上建立合適的力學模型。在簡化模型中，振動體的位置或形狀只需用一個獨立座標來描述的系統稱為單自由度系統。
單自由度系統是ZUI簡單、ZUI基本的振動系統。其重要性，一方面在於在很多實際問題都可簡化成一個單自由度系統，從而直接利用對這種系統的研究成果來解決問題;另一方面在於它具有一般振動系統的一些基本特性，是多自由度系統和連續系統乃至非線性系統振動理論和方法的基礎。在理論分析中，利用它的直觀、簡單，可以把握振動系統的許多基本性質。
以彈簧一質量系統為力學模型，如圖1所示，對研究單自由度系統的振動有着非常普遍的實際意義，因為工程上有許多問題通過簡化，用單自由度系統的振動理論就能得到滿意的結果。而同時對多自由度系統和連續系統的振動，在特殊座標系會考察時，顯示出與單自由度系統類似的性態。因此，揭示單自由度振動系統的規律、特點，為進一步研究複雜振動系統奠定了基礎。
1.單自由度系統的無阻尼自由振動：是以正弦或餘弦函數或統稱為諧波函數表示的，以其靜平衡位置為振動中心的簡諧振動。
式(1)就是無阻尼自由振動的微分方程，是二階常係數線性齊次方程。
系統週期： (2)
系統頻率： (3)
系統固有頻率： (4)
2.單自由度系統的有阻尼自由振動：在自由振動中，物塊除受恢復力的作用外，還受到阻力的作用，振動過程中的阻力通稱阻尼。產生阻尼的因素比較多，例如在流體介質中運動時，會產生介質的粘性阻尼(如空氣阻尼、油的阻尼)等，總是有能量的散逸，系統不可能持續作等幅的自由振動，而是隨着時間的推移振幅將不斷減小。這種自由振動叫做有阻尼自由振動。有阻尼自由振動固有頻率： 。有阻尼自由振動週期： ，阻尼自由振動的週期大於無阻尼自由振動的週期。
3.單自由度系統的受迫振動：在持續的外部激勵作用下所產生的振動稱為受迫振動。自由振動成分在阻尼作用下迅速衰減，振動的頻率ZUI終取決於激勵的頻率。受迫振動包含瞬態振動和穩態振動，在振動開始一段時間內所出現的隨時間變化的振動，稱為瞬態振動。經過短暫時間後，瞬態振動消失。系統從外界不斷地獲得能量來補償阻尼所耗散的能量，因而能夠作持續的等幅振動，這種振動的頻率與激勵頻率相同，稱為穩態振動。
4.單自由度系統的自激振動：自激振動指在非線性振動中，系統只受其本身產生的激勵所維持的振動。自激振動系統本身除具有振動元件外,還具有非振盪性的能源、調節環節和反饋環節。因此，不存在外界激勵時它也能產生一種穩定的週期振動，維持自激振動的交變力是由運動本身產生的且由反饋和調節環節所控制。自激振動的頻率基本上取決於系統的固有特性。自激振動與初始條件無關，其頻率等於或接近於系統的固有頻率。如飛機飛行過程中機翼的顫振、鐘錶擺的擺動和琴絃的振動都屬於自激振動。
自激振動特徵：
(1)振動過程中，存在能量的輸入與耗散，因次其為非保守系統;
(2)能源恆定，能量的輸入僅受運動狀態，即振動系統的位移和速度的調節，因次其不含時間變量，為自治系統;
(3)振動的特徵量，如頻率和振幅，由系統的物理參數確定，與初始條件無關;
(4)自治的線性系統只能產生衰減自由振動，吳耗散時也只能產生振幅由初始條件確定的等幅自由振動，因次自振系統為非線性系統;
(5)自激振動的穩定性取決於能量的輸入與耗散的相互關係。
機械振動主要研究內容及方向
1、機械振動研究的內容及方向
(1)確定系統的固有頻率，預防共振的發生。隨着機械設備性能的高速重載化和結構、材質的輕型化，導致現代機械的固有頻率下降，而激勵頻率上升。因次，有可能使得機器的運轉速度進入或接近機械的“共振區”，引發強烈的共振，從而破壞機械的正常運轉狀態，所以對高速機械裝置均應進行共振驗算，避免共振事故的發生。
(2)計算系統的動力響應，以確定機械或結構受到的動載荷或振動的能量水平。傳統機械設計方法中，對機械運動分析與載荷計算是建立在剛性假定的基礎上，按照靜力學或剛體動力學方法進行的分析設計，此種方法面臨現代機械輕型高速化趨勢的挑戰。而現代化機械設計方法正由靜態設計向動態設計過度，考慮到機械結構的彈性分析機械振動載荷。
(3)研究平衡、隔振和消振方法，消除振動的影響。現代機器與儀器的重要特徵之一就是高速和精密。高速容易導致振動，而精密設備卻往往對自身與外界的振動有極為嚴格的限制。因次，對機械的減振、隔振技術提出了越來越高的要求。所以，隔振設備的設計、選用與配置、減振措施的採用也是機械動力系統研究的任務之一。
(4)研究自激振動及其他不穩定振動產生的原因，從而有效地加以控制。自激振動是一種恆定頻率和恆定振幅的週期運動，與其他受週期性外作用激勵的振動有本質區別。自激振動是有能源支持的非線性自治系統各個單元相互作用形成的穩態週期運動，是此類系統平衡狀態失穩後的一種終極狀態，描述其運動規律的數學模型都是非線性自治方程。對自激振動的研究必須解決兩個基本問題：如果自激振動是需要的，就要研究如何得到所需頻率、功率和波形的振動;如果自激振動是有害的，就要研究如何設法消除它。解決問題的關鍵在於相位關係和能量平衡。
(5)進行振動診斷，分析事故產生的原因及控制環境噪聲。機械故障診斷理論與技術在世界範圍內受到學術界和工業界的日益廣泛關注。在各種故障診斷技術中，基於振動分析判斷機械工作狀態、識別故障類型和位置、預測故障趨勢的振動診斷方法佔據着主導地位。振動診斷涉及兩類基本問題，即故障分析與故障診斷。機械故障診斷，就是通過檢測、提取、利用機械系統進行運行中所產生的相關信息，識別其技術狀態，確定故障的性質，分析故障產生的原因，尋找故障部位，預報故障的發展趨勢，並提出相應的對策。
(6)振動技術的利用。作為一種自然現象，振動存在着有利的一面，也存在着有害的一面。對於振動問題的研究，一方面要充分利用振動現象為人類造福，如振動破碎、振動送料等都是振動正向應用的實例;另一方面，要系統分析機械設備止逆閥的振動機理，研究隔振和減振措施。
機械振動存在的理論與技術問題
1、機械振動理論在近年來雖然得到迅速發展，但仍有大量理論與技術問題等待人們去研究和探索：
(1)關於振動理論方面，目前線性振動理論發展較為完備，但非線性振動理論還有許多問題尚需解決。工程上的非線性問題常常採用簡化的線性性化處理，或在計算機上進行分段線性化處理。在這方面有待於進一步探索。
(2)乘坐振動力學。一般固定式機械有較為規律的激勵，研究較為成熟。為對於交通機械，如汽車、工程機械、艦船等，則受到的外界激勵往往是隨機激勵，需要根據載荷譜來進行分析。因此對於這類機械的整體結構設計，懸架設計、座椅設計以及隔振與減振設計等方面引入隨機振動理論，是一個廣闊與重大的課題。
(3)計算機應用於動態模擬。動態模擬是在計算機上顯示機械在各種參數與條件下的動態性能，從而實現在設計階段預測與控制機械的動態特性，進而取代樣機的中間試驗，大大降低機器的成本與試製週期。
(4)振動疲勞機理的研究。許多機械零部件的疲勞破壞是因振動產生的。如何把振動理論與疲勞強度理論結合起來，是一個新的課題。
(5)有關測試技術理論、故障診斷理論，以及實用、有效、廉價的測試、診斷設備與技術研究，距離生產急需尚有相當距離。
(6)流固耦合振動是指流體流過固體時會激發振動，而固體的振動又會反過來影響流場與流態，從而改變振動的形態。工程上這類問題很多，如導線舞動、卡門渦振動、軸承油膜振盪等，在學術上也是一個嶄新的分支，是一個急待研究與發展的領域。
三、課題的主要設計內容：
本課題主要設計單自由度振動系統測試，除了實驗計算出系統的固有頻率，還觀察瞭解自由振動和自激振動的現象和特點，比較它們的不同之處。首先是緒論部分，提出了論文的研究背景和意義，機械振動理論的研究現狀，並且對相關的文獻進行綜述;接着對理論力學ZME-1多功能實驗台進行了概述，敍述了理論依據，研究方法等。本次畢業設計的主要任務是：理論力學創新應用多功能實驗台單自由度振動系統測試的完整設計及其相關計算以及繪圖。主要設計內容如下：
1、理論力學ZME-1多功能實驗台單自由度振動系統測試總體設計方案的分析與確定
2、單自由度振動系統測試實驗方法的選擇與實驗裝置
3、振動系統力學建模與實驗原理
4、實驗內容(自由振動和自激振動)及過程指導
5、實驗數據分析、計算及總結
6、確定計算單自由度振動系統的剛度及固有頻率參數，並完成設計和繪圖工作
7、設計總結，外文翻譯。
四、擬採用如下研究手段來完成此課題
首先，採用調研法，瞭解本課題。有計劃、有目的通過網上和圖書館收集、閲讀有關參考資料;瞭解國內外有關振動系統研究的ZUI新成果和單自由度振動系統測試的原理、內容等，並對蒐集到的大量資料進行分析、綜合、比較、歸納，瞭解單自由度振動系統測試的原理、方法、存在的問題等，聽取老師的意見，克服其中的技術問題，理論計算與實驗數據比較，並寫出開題報告。
綜合上述收集到的相關資料、看到的此類實驗以及設計任務書的具體要求，制定出初步的整體設計方案。
分析設計方案的優缺點，經指導老師指導後確定ZUI終設計方案。
根據設計任務書提供的主要技術參數及有關資料，設計實驗原理方法、實驗內容、實驗步驟、實驗分析，實驗數據等主要參數。
完成全部圖紙設計繪製和設計説明書的撰寫工作，並提供給指導老師審閲。
進一步修改，並ZUI後成文完成全部設計工作，交給指導老師審閲定稿。
課題研究的條件：在我們學校現有的力學實驗室，建立高壓輸電線單自由度振動系統模型，在ZME-1型多功能實驗台上測試系統的變形，進而計算出系統的剛度和固有頻率。
五、課題研究的理論依據、預期結果
1、理論依據：
1)、建立的高壓輸電線單自由度振動系統模型。系統在不同砝碼下拉下，會產生不同靜變形。系統平衡時： 可求出系統等效剛度 (W是模擬高壓輸電線的半圓形模型的重量， 是系統的靜變形)。則由 可計算出系統的固有頻率。
2)、對實驗室提供的自激振動系統模型的半圓形模型吹以與模型豎向振動方向垂直的氣流，在模型後面的氣流形成帶有間隙漩渦的流線，即不連續的卡門漩渦。當漩渦頻率與系統的固有頻率接近時，會造成共振，即自激振動。
調整不同電壓，可改變轉速及風速，造成系統振幅不同，用相應的測量工具可測出轉速、風速及振幅。同時還可觀察自激振動現象，系統會劇烈振動。
2、預期結果：1)、系統在不同砝碼下拉下，會產生不同變形，由此計算出的系統等效剛度，繼而可以計算出系統固有頻率。2)、隨着電壓的不同，則風機轉速會不同，風速也不同，造成系統振幅亦不同。通過記錄風速和振幅，畫出振幅與風速間的關係曲線圖，可以得到自激振動的振幅與風速之間的關係。可以觀察分析自激振動與自由振動和受迫振動的區別。
六、完成課題所需工作條件(如工具書、實驗、計算機等)及解決辦法
1、工作條件
1)工具書：單自由度振動系統及其測試相關資料及書籍;
2)實驗：校內的力學實驗室，理論力學ZME-1型多功能實驗台。
3)計算機：自己購買
2、解決辦法
1)通過網上和校內圖書館獲得工具書;
2)實驗可以在校內的力學實驗室裏做，自己購買的計算機。
七、畢業設計(論文)進度計劃
本畢業設計的階段劃分與進度安排如下：
第一階段：第1 周～第2周 知識準備，收集資料，撰寫開題報告;
第二階段：第3 周～第5周 撰寫總論，制訂畢業設計計劃，外文翻譯;
第三階段：第6 周～第7周 擬出初步設計方案，確定總體結構方案設計;
第四階段：第8 周～第12周 主要的設計計算及繪圖;
第六階段：第13 周 整理撰寫説明書;
第七階段：第14周～第15周 審查並修改説明書，準備答辯;
第八階段：第16周 上交畢業設計資料及答辯;
八、參考文獻
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機械開題報告範文 篇3
題目：基於壓電陶瓷的機器人抑振系統設計
一、本課題的研究意義、研究現狀和發展趨勢
1、課題的來源和意義
機器人抑震系統的產生是為了解決因機器人在運動時產生有害震動的問題，為了滿足設計師把機械臂設計得更加靈巧，減小機械臂的重量的要求，導致機械臂的剛度減小，撓性增大，機械臂在高速運動時候產生有害而強烈的震動。壓電分流阻尼技術可以很好解決這個問題。
基於壓電陶瓷的機器人抑震系統設計的核心部分就是壓電分流阻尼技術，這個技術的主要元器件包括壓電陶瓷、電阻、電感，電阻和電感我們都很熟悉，這裏我們着重瞭解一下壓電陶瓷這一電子元器件。
1880年皮埃爾•居里和雅克•居里兄弟發現電氣石具有壓電效應。1946年美國麻省理工學院絕緣研究室發現，某些材料在機械應力作用下，引起內部正負電荷中心相對位移而發生極化，導致材料兩端表面出現符號相反的束縛電荷的現象，稱為壓電效應。具有這種性能的陶瓷稱為壓電陶瓷。
設計一種成熟的機器人抑震系統對機器人高效、準確的實現功能具有很大幫助。不能很好地控制機器人的震動，將會給機器人帶來很多危害，甚至無法實現功能。比如，空間站第一階段的裝配約需遙控機器人工作 47 小時，其中等待消除殘餘振動的時間約佔總時間的 20%-30%，高速激光切割機器人在運行過程中末段操作器加速度可達 3-5g，而軌跡精度卻要求在±0.2mm範圍內，航天器的柔性附件在展開過程中誘發的振動可使航天器的姿態失穩，一些系統的展開過程竟達 6-8 小時，需要如此長時間的原因是避免造成大的振動，因此，機器人抑震系統的研究對如何在提高速度，減小機械臂重量的同時保證精度、效率和可靠性十分必要。
2、 課題的研究現狀
隨着科技日新月異的發展，機器人在生活、生產以及航空航天領域的廣泛使用，使得對機器人抑震系統的研究顯得十分必要和有意義，機器人抑震系統的核心技術就是壓電分流阻尼技術20世紀90年代以來，壓電分流阻尼(shuntpiezoelectric
damping)技術在結構振動與噪聲控制中的應用越來越引起專業研究者們關注。Hagood等首先提出了壓電分流阻尼的概念。該方法的基本原理是通過壓電式作動器把振動結構的機械能轉換為電能，然後通過分流電路中的電阻把電能消耗掉。
基於壓電陶瓷的機器人抑震系統設計之所以被廣泛應用於機器人抑震系統中，是因為它有眾多其它機器人抑震系統無法比擬的優勢，其優點主要集中於以下幾點：
1、原理簡單明瞭，易於理解
基於壓電陶瓷的機器人抑震系統的核心技術是壓電分流阻尼原理，就是利用震動引起壓電陶瓷的變形，從而產生電動勢，在分流阻尼電路中形成電流而發熱，實現了將機械能以熱能的形式消耗掉，達到抑震的作用。
2、結構緊湊，佔用空間小、無複雜電路
基於壓電陶瓷的機器人抑震系統有壓電陶瓷和分流阻尼電路兩部分組成，壓電陶瓷體積非常小，分流阻尼迴路主要由導線、電阻和電感三部分組成，電感和電阻主要有串聯和並聯兩種，所以説，整個壓電陶瓷分流阻尼系統結構非常緊湊，佔用空間也十分小，電路也很簡單。
3、自動化程度高
基於壓電陶瓷的機器人抑震系統只要設計無誤，正確安裝在需要抑震的機器上，即可實現抑制震動的功能，在實現抑震的過程中無需人工操作。
4、節能，不需要外接電源
基於壓電陶瓷的機器人抑震系統不需要外接電路驅動整個系統，十分節能，其只是將機器震動的機械能轉化成熱能，以達到抑制震動的目的。
5、工作穩定，反應快
基於壓電陶瓷的機器人抑震系統無複雜的電路，而且不需要複雜的軟件處理傳感器採集的信號，抑制震動是將機械能通過電能轉化成熱能從而達到抑制震動的目的，這個速度十分迅速。
3、發展趨勢
柔性機械臂在震動的過程中不可避免產生彈性震動，對機器人柔性臂的振動抑制成為重要的研究課題，基於壓電陶瓷的機器人抑震的方法也在不斷地發展和優化，有關發展趨勢主要有以下幾種：
1、對壓電陶瓷佈置位置進行優化設計，讓壓電陶瓷位於柔性臂的不同位置，進行抑制震動實驗，分析壓電陶瓷在不同位置時候的抑震時間和效果，選取ZUI合理的位置。
2、採用先進的控制器，工程領域廣泛使用的PID控制器就是對誤差信號進行比例、積分、微分等運算，並將其運算結果作用於受控對象，將壓電分流回路與PID控制器相結合，組成抑震效果更好的抑震系統。
3、為了更好地抑制低頻震動，採用主動控制方法，主動控制是將作動器和傳感器黏結或嵌入柔性機械臂中，並與控制器相連組成智能結構機械臂，在一定的控制規律下，有作動器產生的作用力來抵消機械臂的震動能量。
4、震動控制更加智能，隨着科學技術，一種所謂的智能樑被提出，它指內嵌或外貼有分佈傳感器和分佈作動器的柔性機械臂，通過這些材料產生的做動應變來實施震動控制。
二、研究方案及工作計劃
在機器人逐漸普及的今天，國內外對機器人的研究投入也在迅速增加，對機器人的要求也越來越高，新一代機器人具有高速、重載、高精度、高的靈活性以及結構簡單輕便的特點，尤其在機械臂重量方面，為了減輕機械臂的質量和體積，如今在很多場合的機械臂都使用柔性機械臂，相對於剛性機械臂，柔性機械臂的剛度大大減小，這就給機器人在運動過程中帶來了振動，為了解決機器人在工作中的的振動問題，國內外都有比較深入地研究，但是，機器人抑振系統的研究絕不是一朝一夕的事情，直到機器人發展到如今地步，關於機器人由於高速運動而帶來的振動問題依然值得研究人員去深入研究。
本課題將採用壓電分流阻尼技術，把振動的機械能轉化成電能，然後通過壓電分流阻尼迴路以熱能的形式消耗掉，已達到抑振的效果，為了更好地達到抑振的效果，我們將把機械臂的結構簡化成懸臂樑的模型，採用ANSYS有限元分析軟件，對模型的固有頻率進行測試，根據測試結果，對分流阻尼迴路的電路進行優化設計，使分流阻尼迴路能夠在不同模態下對機械臂都能有很好的抑制振動的效果。為了更好的設計分流阻尼迴路，本文設計了測試系統，該系統測試了基於壓電陶瓷的機器人抑振系統在不同頻率和激勵強度下抑振系統的輸出參數。課題難點是對柔性機械臂建模並用ANSYS軟件對其進行模態分析，分流阻尼迴路的優化設計也是一個難點。對於這兩個難點首先ANSYS分析將採用簡化模型的方式解決;分流阻尼迴路的優化設計將採用加一個負阻抗變換器的方法，使其達到頻率自適應的功能。
三、工作計劃
第一 二週 完成開題報告
第三週 查找資料。選擇方案
第四周 完成方案的選擇
第五週 完成前言部分
第六週 進行框架設計，大體計算結果
第七週 選擇參考文獻，共十五篇，其中英文五篇，並選擇一篇翻譯
第八週 完成説明書的前半部分(草稿)
第九周 完成説明書的正文部分，並準備中期檢查報告
第十週 準備計算及軟件分析
第十一週 完成計算
第十二週 熟悉軟件
第十三週 完成軟件
第十四周 對設計進行完善
第十五週 完成説明書
第十六週 完成後期檢查，並進行修繕
第十七週 修改設計中的不足之處，準備答辯
第十八週 進行答辯
三、閲讀的主要參考文獻
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機械開題報告範文 篇4
題目：四開膠印機着墨機構三維設計
專業：印刷工程(設備)
班級：
印051班
學生學號：
學生姓名：付
指導教師：江
完成時間：**年3月
一、畢業設計(論文)課題來源)
這次畢業設計的課題是根據自己的專業所長和自己的興趣選定的，屬於設計繪圖類題目，在江祖勇老師的指導下進行，課題屬於開發設計型。
二、選題的目的及意義
印刷工藝過程是藉助印刷壓力將塗布在印版上的油墨轉移到印張上的過程。作為傳遞油墨和塗布油墨的着墨裝置，無論對哪種印刷機都是不可缺少的重要組成部分。為了獲得清晰的印品，油墨塗布要適量、均勻，沒有性能良好、工作正常、結構合理的着墨裝置，任何印刷機都不能印出令人滿意的印品。
三、本課題在國內外的研究狀況及發展趨勢
在早期的膠印機上不存在完整的供墨系統，由人工方式向版面提供和補充油墨，隨着膠印機的不斷改善，供墨系統從無到有，並發展到今天的自動化程度，成為膠印機上不可缺少的組成部分。目前的目標是在一些基本技術上取得突破，具體是：
控制方式的智能化，在高速膠印機上研發遠程診斷功能。提供遠程服務與工作流程，針對具體機器的故障點設計系統解決方案;
設備功能多元化，在大環境的變革下多元化、彈性化，且具有多種切換功能的包裝印刷設備，才能不斷滿足市場的需求;
結構設計標準化、模塊化，利用原有機型模塊化設計，可在短時間內轉換新機型;
機構運動高精度化，通過應用馬達、編碼器及數字控制(NC)、動力負載控制(PLC)等高精度控制器來完成，並適當做好產品延伸，朝高科技產品的方向進行研發;
無軸傳動技術。用“電子齒輪”代替傳統的機械齒輪，去掉傳動軸，其優點在於避免由於傳動軸的扭曲以及齒輪間隙對印刷機張力及套印造成的影響，可實現更高程度的同步運轉，真正實現印刷機組模塊化;
針對特殊應用的混合技術和通過連線生產增加附加值;為了適應上述發展，輸墨機構也必須同步發展。輸墨系統是技術上極其難於解決的複雜部分。
每一種膠印機的發展其主要內容是設計着墨系統，傳墨系統能滿足一下要求：在印刷紙張縱向與橫向上獲得高度均勻的油墨層快速的調節敏感性各個分色圖像油墨層之間的分裂要小，也就是對分裂影響的低敏感性對油墨和濕潤溶液的數量具有大範圍的控制變量滿足經濟效益要求等。
四、本課題主要研究內容
1、畢業設計內容
根據印刷工藝原理及印刷機操作程序的要求，膠印機必須把油墨均勻地適量地傳給印版表面，並根據需要進行離墨和着墨。為此本設計要求採用合適的機構來完成離墨動作，選擇適當的着墨時間參數。
設計內容
(1)分析膠印機的着墨工作過程，選擇合適的時間參數;
(2)選擇合適的驅動機構;
(3)根據結構選擇合理的結構參數;
(4)設計着墨詳細結構;
2、主要參數
印刷速度：10000/小時;
紙張尺寸(mm)：750*520;
ZUI小紙張尺寸(mm)：285*200。
五、完成論文的條件和擬採用的研究手段(途徑)
1、通過搜索相關的中外文資料，瞭解着墨機構的現狀及其發展趨勢，撰寫綜述;閲讀並翻譯外文資料，並藉助查閲相關的專業文獻完成開題報告。
2、通過在自主學習並在指導老師的指點和引導下，形成自己的設計思想，確定設計方案，完成設計計算，繪製三維機構，並完成着墨機構的電子圖稿。
六、本課題進度安排、各階段預期達到的目標：
第1—5周：調研、收集資料，擇寫綜述，閲讀、翻譯外文資料，對着墨機構動作分析，確定着墨、離墨時間，對結構類型進行分析，選擇合適機構，並確定合適的參數時間，設計計算，完成開題報告。
第6—7周：設計結構，校核。
第8—12周：繪製三維機構。
第13周：在計算機上對所有設計機構進行修改和調整。
第14周：根據三維圖繪製工程圖。
第15周：編寫設計説明書。
第16周：編寫設計説明書，編寫PowerPoint電子課件。
第17周：編寫PowerPoint電子課件，總結、答辯。
七、指導教師意見
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：
指導教師：
八、所在專業審查意見
負責人：
機械類開題報告範文(二)
1、課題名稱：數控銑牀及加工中心產品設計
2、選題理由
製造技術是各國經濟競爭的重要支柱之一，經濟的成功在很大程度上得益於先進的製造技術，而機牀是機械製造技術重要的載體，它標誌着一個國家的生產能力和技術水平。機牀工業是國民經濟的一個重要先行部門，擔負這為國民經濟各部門提供現代化技術裝備的任務，以1994年為例，全世界基礎的消費額達261.7億美元。其中美國的消費額56億美元、中國33.6億美元。所以，在我國國民經濟建設中，機牀工業起着重要的作用。然而在機械製造業中，大批大量生產時採用專用機牀、組合機牀、專用自動線等並配以相應的工裝，這些設備的初期投資費用大、生產準備時間長，並且不適應產品的更新換代。單件小批生產時，由於產品多變而不宜採用專用機牀，特別是在國防、航空、航天和深潛的部門，其零件的精度要求非常高，幾何形狀也日趨複雜，且改型頻繁，生產週期短，這就要求迅速適應不同零件的加工。書空機牀就是在這樣的背景下產生和發展起來的一種新型自動化機牀，它較好的解決了小批量、品種多變化、形狀複雜和精度高的零件的自動化加工問題。隨着計算機技術，特別是微型計算機技術的發展及其在數控機牀上的應用，機牀數控技術正從普通數控向計算機數控發展。一個國家數控機牀的擁有量(相對值)，標誌着這個國家機械製造業的現代化程度。數控銑牀和加工中心因其特有的加工方式及其加工範圍廣在數控機牀中佔有重大的比例，因此研究《數控銑牀及加工中心產品設計》具有重大意義。
3、國內外研究現狀
當今世界，工業發達國家對機牀工業高度重視，競相發展機電一體化、高質量、高精、高效、自動化先進機牀，以加速工業和國民經濟的發展。長期以來，歐、美、亞在國際市場上相互展開激烈競爭，已形成一條無形戰線，特別是隨微電子、計算機技術的進步，數控機牀在20世紀80年代以後加速發展，各方用户提出更多需求，早已成為四大國際機牀展上各國機牀製造商競相展示先進技術、爭奪用户、擴大市場的焦點。中國加入WTO後，正式參與世界市場激烈競爭，今後如何加強機牀工業實力、加速數控機牀產業發展，實是緊迫而又艱鉅的任務。數控機牀出現至今的50年，隨科技、特別是微電子、計算機技術的進步而不斷髮展。美、德、日三國是當今世上在數控機牀科研、設計、製造和使用上，技術ZUI先進、經驗ZUI多的國家。
例如：在19世紀初時是1mm級，到20世紀初時提高到了0.01mm級。而近30年來，普通機械加工的精度已從0.01mm提高到0.005mm級，精密加工的精度已從1um級提高到0.02um級，超精密加工的精度已從0～0.01um級進入納米級。在表面粗糙度方面，日本用螢光碳素泡沫拋光劑和細微SiO2粉末拋光工作，成功獲得了小於0.0005um的表面粗糙度。過去們只注意表面粗糙度、波度和紋理等表面特徵，忽視了表面之下0.38mm範圍內的內部效應，即次表面效應對零件可靠性的影響。這方面尚需深入研究，採取相應措施，方能提高產品的質量和使用壽命及可靠性。
中國於1958年研製出第一台數控機牀，發展過程大致可分為兩大階段。在1958～1979年間為第一階段，從1979年至今為第二階段。第一階段中對數控機牀特點、發展條件缺乏認識，在人員素質差、基礎薄弱、配套件不過關的情況下，一哄而上又一鬨而下，曾三起三落、終因表現欠佳，無法用於生產而停頓。主要存在的問題是盲目性大，缺乏實事求是的科學精神。在第二階段從日、德、美、西班牙先後引進數控系統技術，從日、美、德、意、英、法、瑞士、匈、奧、韓國、台灣省共11國(地區)引進數控機牀先進技術和合作、合資生產，解決了可靠性、穩定性問題，數控機牀開始正式生產和使用，並逐步向前發展。在20餘年間，數控機牀的設計和製造技術有較大提高，主要表現在三大方面：培訓一批設計、製造、使用和維護的人才;通過合作生產先進數控機牀，使設計、製造、使用水平大大提高，縮小了與世界先進技術的差距;通過利用國外先進元部件、數控系統配套，開始能自行設計及製造高速、高性能、五面或五軸聯動加工的數控機牀，供應國內市場的需求，但對關鍵技術的試驗、消化、掌握及創新卻較差。至今許多重要功能部件、自動化刀具、數控系統依靠國外技術支撐，不能獨立發展，基本上處於從仿製走向自行開發階段，與日本數控機牀的水平差距很大。存在的主要問題包括：缺乏象日本“機電法”、“機信法”那樣的指引;嚴重缺乏各方面專家人才和熟練技術工人;缺少深入系統的科研工作;元部件和數控系統不配套;企業和專業間缺乏合作，基本上孤軍作戰，雖然廠多人眾，但形成不了合力。
4研究內容：
1.按圖紙要求制定真確的工藝方案
2.選擇合理的刀具和切削工藝參數
3.編寫數控加工程序
5、研究方法：
首先閲讀大量相關文獻資料，教材及新聞背景資料，包括機械製造的原理及方法，質量管理應用，數控機牀現有技術水準，國際水平探討方面的書籍，報刊。以瞭解可靠性的內容，質量管理的概況和數控機牀領域的基本知識體系。然後通過調研，進一步瞭解企業現狀及需求。接下來進行分析與設計。確定數據來源的真實準確。再進行系統設計
由於現有設備所採用的是分析設計方法，因此可以首先對原有設備進行適當的測試與調試，然後使用快速原型方法來提高加工質量，等得到企業有效的反饋信息後再可以考慮用統計分析法和棕合法進行接下去的再分析，再設計
6、進展按排：
1、準備階段(12月15日～12月30日)。蒐集有關資料，準備參考資料
2、完成開題報告及論文大綱交老師批閲(1月1日～1月15日)
3、依據論文大綱完成論文一稿交老師批閲(1月16日～3月10日)
4、完成論文二稿交老師批閲(3月11日～4月10日)
5、完成三稿(4月11日～4月30日)
6、完成相關論文簡介、答辯提綱，準備答辯階段(5月1日～5月10日)
7、畢業設計答辯階段(5月中旬)
7、主要參考資料：
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機械類開題報告範文(三)
院(系)名稱：機電工程系
專業名稱：機電一體化
年級：09機電三班
學生姓名：夏
學號：
指導教師姓名：袁
設計題目：電梯控制系統的PLC原理圖及梯形圖設計
電梯的國內外研究動向及意義
從1887年美國奧的斯公司製造出世界上第一台電梯，到中國ZUI早的一部電梯在上海出現，電梯行業在中國迅速發展，由此電梯變成了高層賓館、商店、住宅、多層廠房和倉庫等高層建築不可缺少的垂直方向的交通工具。隨着社會的發展，建築物規模越來越大，樓層越來越多，對電梯也提出了更高的要求。
隨着科技的進步，電梯也更加安全、舒適。然而，人們的追求並沒有就此停止下來，仍在不斷地進行研究改進。21世紀開始國際開始強調“綠色”，綠色和平，綠色天然，綠色和諧。電梯是載人的機電設備，要實現綠色，也就是強調電梯更舒適、更安全地為人類的生產和生活服務，強調電梯與環境的協調與和諧。
目前意義上的“綠色”，一般是強調“天然”的一面，強調與環境的協調與和諧。電梯屬於純粹的工業產品，其天然性應表現為對環境影響的儘可能小，與環境的協調與平衡，以及電梯本身的人性化。這也應是綠色電梯的發展方向。
(1)智能化。我們這所説的智能化電梯是傳統的人工智能是無法勝任的。傳統的智能控制是一種技術的事先安排，説到底是一種程序控制，是一種週期性的系統自動控制，實際上還算不上智能。而真正的智能電梯應更具人性化特點，不僅具有傳統的人工智能的所有優點，而且還有傳統的人工智能無法比擬的東西，具有動念和隨機處理各種問題的能力，諸如能根據轎廂內的情況和各層的候梯信息，自動地制定每次的運動速度和停車政策;自動選擇運動方面;雙向語音交流;到達目的層的語音提示等，讓乘客有更多的主動性，使大樓交通運輸實現真正的人機對話。智能化要求電梯有自動安全檢測功能，讓電梯自己能夠檢測到電梯的故障所在，並及時報警予以排除。
(2)安全。運行安全是電梯的根本和關鍵。可以説，電梯的全部其他工作都是以此為中心展開的，使電梯安全運行更有保障。運行安全不僅要消除電梯啟動時較強的電磁輻射，使用安全材料和運行穩定，而且要有一種良好的視覺效果，讓每一位乘客在寬敞、明亮轎廂內有安全、舒適的好心情。同時，電梯運行安全也要求電梯在運行中發生故障時，不但要使乘客容易與外界溝通聯繫，而且電梯本身應當能自動播放讓乘客感到放鬆的音樂，徹底消除產生緊張不安的情緒。當小孩和老人乘坐時，電梯對他們應給予一種如同家人般的照顧，不但讓老人和孩子感到方便和舒適，而且更讓其家人感到放心。電梯運行安全還要求電梯有自動休眠功能，使電梯在保證運行效率的同時，使電梯能限度地得到休眠。
(3)與環境的協調和平衡，包括以下幾個方面：
①視覺協調。有人曾經做過環境色彩是否對人有影響的研究。該研究發展：視覺不協調的環境色彩對人的情緒、精神影響非常大。色彩宜人，格調高雅，製作精良的電梯，乘客自然會有一種安全的感覺，有一種視覺上的舒適。用料低廉，款式陳舊，色彩沉悶，甚至破破爛爛的電梯，乘客視覺協調無從談起，乘坐電梯的第一感覺就是不安全。國內的許多電梯公司對此的重視是遠遠不夠的，甚至不少通過引進國外技術國產化的電梯也顯露出一副土生土長的容貌。
②消除電磁輻射。如前所述，由於電梯是大樓裏頻繁起制動的大容量電器是電磁干擾的元兇，所以綠色電梯必須是一個達到自身對大樓電磁干擾ZUI小，而又不被其他電磁干擾影響的建築機電設備。這樣不僅可以保證乘客的身心健康，而且也可以保證大樓、大廈中的大樓的辦公自動化、樓宇自動化、通訊自動化的正常運轉。
③舒適感。通過採用高載頻波矢量靜音變頻器，可降低噪聲變換頻率及電壓。以CPU控制電壓及頻率的連續變換方式，按人體生理適應要求，利用計算機優化設計而成的理想運行曲線，實現更穩定、更舒適的運行。
對現代化電梯性能的衡量，主要着重於可靠性、安全性和乘坐的舒適性。此外，對經濟性、能耗、噪聲等級和電磁干擾程度等方面也有相應要求。隨着時代的發展，相信電梯行業會越來越貼近生活。
研究的主要內容及所解決的問題
目前，在電梯的控制方式上，主要有繼電器控制、PLC控制和微型計算機控制三種。而PlC實際上是一種專用計算機，它採用巡迴掃描的方式分時處理各項任務，而且依靠程序運行，這就保證只有正確的程序才能運行，否則電梯不會工作;又由於PLC中的內部輔助繼電器及保持繼電器等實際上是PLC系統內存工作單元，即無線圈又無觸點，使用次數不受限制，屬無觸點運行，因此，它比繼電器控制有着明顯的優越性，運行壽命更長，工作更加可靠安全，自動化水平更高。PLC控制是三種控制方式中有可靠性、實用性和靈活性的控制方式，它更適合於用在電梯的技術改造和控制系統的更新換代，是電梯控制系統中理想的控制新技術。
電梯的控制是比較複雜的，可編程控制器的使用為電梯的控制提供了廣闊的空間，隨着PLC應用技術的不斷髮展，將使得它的體積大大減小，功能不斷完善，過程的控制更平穩、可靠，抗干擾性能增強、機械與電氣部件有機地結合在一個設備內，把儀表、電子和計算機的功能綜合在一起。它已經成為電梯運行中的關鍵技術。因此，研究plc技術更具有了戰略性的意義。
Plc的研究內容及措施
對於電梯的控制，可選用繼電-接觸系統或可編程控制器來完成，但是二者有各自的特點：
a:繼電-接觸系統：它的優點是線路直觀，大部分電器均為常用電器，更換方便，價格較便宜。但是他觸點繁多，線路複雜，電器的電磁機構及觸點動作較慢，能耗高，機械動作噪音大，而且可靠性差。
b:PLC在設計和製造上採取了許多抗干擾措施，使用方便，擴展容易。它使用了梯形圖和可編程指令，易於掌握。總之，PLC取代繼電-接觸系統已經成為大的趨勢。
基於上述原因，我選擇用可編程控制器來完成對電梯的控制。
設計的內容與要求：
概述：
隨着時代的發展，工業自動化程度的不斷提高，PLC行業已經在工業市場上佔有一大片領地。在此次設計中，我將利用PLC來實現對電梯的控制。其中包括對PLC硬件的設計，軟件設計，駐點路的設計，控制櫃的設計，以及電梯惦記和其他設備的選擇，還有原理分析等。相信此次設計後，我對電梯的實際運行能有初步的瞭解。
控制要求：
1.電梯轎箱的控制要求：
a：選向：根據電梯各層內選外呼信號的先後和停止時轎箱所在的樓曾位置決定電梯的運行方向。
b：選層換速：指電梯能夠根據轎內所選層而決定運行方向，而且遵守或一直向上，或一直向下的原則。並且在每次平層的時候都能夠換速。
c：樓層位置的指示：選用了數碼管顯示的方法。由於FX2N系列已有內部計數-譯碼驅動模塊，所以只要外部加上LED七段顯示管和電源就可以顯示樓層了。
2.電梯門的控制要求：
要求當電梯平層的時候，電梯門自動打開，經過10秒鐘後電梯門自動關上。如果遇到有人在門中間的情況，電梯會因為光電開關的作用而自動開門。
3.補充要求：
除了上述兩個要求以外，還要注意的一點就是備用電梯電機的使用，一但曳引電機出現故障，備用電機將手動控制轉入運行狀態，避免因曳引電機出故障而引發的不必要的麻煩。