机械毕业论文 升降机设计

引言1本计算仍然采用千牛顿厘米秒制，G取10。其弹性模数对Q235钢取E21MPA5102本结构对钢结构采用极限状态计算方法。在本计算中，下述状态均为极限状态。平衡铁和吊栏摔下。第一次安装30米，不附着，不拉懒风绳，即独立高度30米时A）30年一过的合风下的非工作状态。B）B级强风下，超载25的工作状况。以后每次按高15米，即最高层附着以上的自由高度为205米，总高度105米时的工作和非工作状态。3非工作状态的风载取10级狂风风压值的平均数440N/，并取风振系数2M15，从而计算风压取660N/,他已相当于11级暴风风压的上限值6642N/2M；工作状况取6级强风风压值119N/和风振系数225，从而计算风压取2M2268N/，他已相当于10级大风风压值的上限267N/。24工作载荷取一只吊栏超载25对机架产生的弯矩和两只吊栏同时超载25对机架产生的压力（弯矩为0），即最不利的情况计算，这种情形发生在一只吊栏停止另一只吊栏同时启动的瞬间。如由一人操作，这种情形将不会发生。5焊接件全部采用Q235钢的第一组材料，在极状态下，其许用应力值是抗拉，抗压，抗弯235N/235MPA2M角焊缝压，弯，剪160N/160MPA6对于Q235钢，在非极限状态下，许用应力的取值是140160MPA，100120MPA，对角焊缝120MPA7本计算采用偏于安全的计算方法，为多处支撑，只按一处支撑查稳定系数。8个别计算结果，应力值超过许用值，需要做具体分析，有的已经采取了加固措施，同时，多种极限状况，并不一定同时发生1整体设计11整体构造示意图如图117图11由一只主动轮和2只压紧轮组成牵引机，三根并列的钢丝绳5首断系在吊栏3上，经顶滑轮6，牵引机和顶滑轮后末端系在平衡铁4上。一台机架中共有两台牵引机对称布置。设吊栏自重为，装上重量为P的货物后，总重量为13P，各段钢丝绳上的拉力依次为，用空吊栏提升重为的平衡铁时，各1P77段绳上的拉力为。712P12求钢丝绳上各段的拉力121牵引传动牵引传动重画如图123654图12求包角主动轮底径380，外径396压紧轮底径276，外径296，初定钢丝绳直径11，则绳中心直径分别为391和287。OA150315489MARCTG2469OS3860174913弧度主动轮和从动轮之间的关系取含油钢丝绳对生铁滑轮的摩擦系数，则001497455PP42E同理9102122不同载荷下，钢丝绳上各段拉力的计算值设计动载系数和滑轮效率，则不同载荷下钢丝绳上各段拉力如K1N098下表11所示单位KN表11空吊栏下降额足负荷超15超25运行制动运行制动运行制动运行制动工况拉力12345678P143123135313517851431892P2125513711378151514591605P3128114091406154614891638P4130714381434157815191671P5884972884972884972P6902992902992902992P7平衡铁9210129201012921012921012P89391033P99581054P10405446P114013446P12421454P1343473434343电机功率44355849857413牵引机计算131传动效率速度V1403914/米分0685米/秒取轴承效率联轴器效率29滑轮效率减速机效率384总效率5656124090873额定负荷时5NPV/123/10246853KW超载15时449超载25时5/098/774空吊栏下降时4NPV123102436853KW上述功率在表11最后一栏。132安装功率V1403678/4米分063米/秒安装时拿去吊栏底板，此时连同安装扒杆自重小于43KN221349098N06/35KW（）选用Y132S4电动机N55KWN1440转/分133轴上压力的计算按超载25并制动时计算，见表12。1A轴AX45RPCOS39146792COS31452KN（）（）YIN8KN（）A252A轴AX4RPCOS39167COS391426KNYIN8IN93A22693ARCTG413B轴BX5RPOS72COS391475KNY6IN3914IN160B05ARCTG74同上，可计算出表11中2、4、6工作状况下各轴上的压力如表12，不同工况下轴上压力如下单位KN表12空吊栏下降额定负荷超15超25运行制动运行制动运行制动运行制动工作状况轴上压力12345678O轴111612331421156315211677159514424A轴11341248233725712565332127172989B轴189920891508166115331683160917702平衡铁计算21平衡铁上升时强度校核211结构BCDFEA图21如图21所示，用5根8于A、B、C、D、G、N处焊接而成，AC杆、BD杆截面如图D，CD杆用口666封口，截面如图B，CD杆正中EF段，领用口8166加固截面如图C。C、D交角处，上下用6焊接，两侧用6三角板加固，焊缝截面如图E。下面用双横杆，截面如图F。领在H、K、U、V处有滑轮导向，在G、M处有安全钩。212截面特性1AC杆和BD杆，截面如图21D查得82A104CM2OZ143CJ1622W579CM2CD杆，截面如图21B对口666，其21F39634OJ0形心到X轴的距离Y05CM（39617）（396124）故21J026045783W78CM3EF段，截面如图21C,板上有217孔削弱2F01621056（）3OJ8形心到X轴（图6形心）的距离Y2951052106391024CM（）（）44J784865（）3W63CM4AB杆，截面如图21F243J2104587（）37C5C、D角焊缝33345J126042104526041528CM3W8CM213求弯矩1计算图如图22AJ2AHBKCDPVEFS1AB图22各杆的线刚度CD1IEJ76280365EA2412B3IJ9各节点两边杆的分配系数C点DCDACM0783（）CAM0217A点BAB9（）2求固定弯矩取试验荷载，由此P12KGSP26105KGFCDML8760CM60CF222AB153136579KGC（）79KGCM3分配传递并迭加如下表表21ABCD4合成弯矩图如图22B所示5强度校核E、F截面M19564038615493KGCM（）2143W9/22平衡铁摔下时强度校核221正面（1）受力图按标准规定，取5倍额定载荷，即，将此载荷平分在两只安全钩上P102KG受力图如图23A所示AJ2FEVKH2XSYUMB图23YS5P210520KG（2）弯矩图弯矩图如图23B所示（3）强度校核AB杆23261W1036KG/CM222侧面（1）受力图受力图如图24A所示SYXABVHNCCU图24XSTG301472KCN8560GH6（2）弯矩图弯矩图如图24B所示CM147532KGCM（3）强度校核8的另向XJ0W53225389KG/C223滚轮轴及轴承校核受力图如图25所示NCRHTR图25图中CN1640KGTR916042KG轴颈D2CM其中2A43C3W0785TCM1N1627KGCM243/2309C22R718KG/选用45CR，经热处理其，在极限状态下S50取2R30945/CMSS轴承为203轴承，其，C7KG04KG远小于，又压环的可能，然而是瞬间作用，平时工作时，其载荷近似于0CN。224安全钩校核结构如图26所示图26YSCOS3025COS30294KG169461/M（）22C3吊栏计算31吊栏柜宽试验方向计算1结构示意和受力图如图31A所示BAVDP1892GCBARFEQKL图31由8组成矩形框，在E、F处有滑轮导向，在G处有安全钩绳吊在上梁正中R处，当超载25并制动时，由表1，吊栏自重P892KG作用在下梁正中K处，配重均布，KP1478526KG1704826KG（），载荷偏位，作用在L处。Q93/CMLP0KG2求E、F处反力N52641892417053KG（）EF3KG3各杆的线刚度及分配系数各杆均为2根8，其XJ2103263W506CMCD0589CA44求固端弯矩F2222CDEFMPL8N19N1919245353136KGCM（）（）（）（）（）FDC81924802KGCM22ABKLE2F2222P501QLN19N56148984748337KGCM（）（）（）（）（）（）（）（）F22BAKL2MP8509814QL526147914837KGC（）（）（）（）5分配传递并迭加如下表表31BA6弯矩合成如图31B所示7强度校核（1）R截面2534706194KG/CM（2）C角焊缝如图32所示图32332XJ804215681204385（）3W8CM2146725KG/（）32吊栏框长度方向计算1结构示意和受力情况如图33A所示GC1ABUPNDVAB111PLK图33NP1892KGKP526KGLP10KGQ6074/CM2求反力9KLP21017294KG3各杆的线刚度及分配系数CD、C1D1、A1B1杆相同，为8，竖摆。其1J0331W25CMAB杆为8与10之组合，如图34X图34对81J0321A04CM对102567Y74213CM（）（）22Z4J025610371437158（）3ZWCM（）C1A1、D1B1设为8，侧摆，其3J1631W579CMCC1、A1A、DD1、B1B段为8，侧面用封口，截面如图35所示4X图35对821A04CM3J16对口466550Y267247C（）（）2244J03106185CM3W54CMCD1IJEL79E127063CDCII46053921（）（）15981CAI6E280197153620834（）1AC11AC10BI6E75241AI6531205302（）B984求固端弯矩FCDM1207536KGCM（）FDCM25306KGCM22AB56817517481732KGC（）（）（）F095（）（）（）1A29469KGC（）1FA69KGC1FDM67KGCM1DM7M5分配传递并迭加如下表表32ABCD116合成弯矩图如图33B所示7强度校核N截面21372W37253746KG/CM（）D截面8801（）C角2418/C（）T截面764653KGC角焊缝截面如图36所示图36324XJ21384045611086CM22（）（）W06CM74897KG/CM（）33卸货时吊栏框长度方向计算1受力图如图37A所示PKHPKGB1A1D1C1TUPNVAB图37卸货快完成时，最后一块预制板离开吊栏，二人自重加半块预制板重作用于边框L处，此时，吊栏静止不动，配重720LP350KGKT478KG478242KG均布，此时Q26KG/CMNP203512求反力TGLKNP204P5317357820KG03计算固端弯矩FCDM10143KGCM（）FDCM143CM2AB47807185KG（）（26）F5959C1A18KG（30）1FA62C1FDM628KGCM1DM8KGM4分配传递并迭加如下表表33B1A1DC5合成弯矩图如图37B所示6强度校核N截面212743W27435430KG/CM（）K截面95918（）T截面24/C（）C角焊缝截面如图36所示，其3X0462X27358W2735865KG/CM（）34摔下时吊栏框长度方向计算1受力图如图38A所示BAVDUCBAKTP1111GH图38吊栏摔下时，被安全钩挂住于U、V处，按规范取，此时，UVP2514603KGSP54782390KG配重均布，。L85601（）Q85/CM2求反力GTSLVP53PQ73P7406KG（）3计算固端弯矩FCDM022AB178735107856894KGCM（239）（4）（）1F20431073（）（）（）1DKGCM（06）1FDM2KGCM1FAM247KGC1A4分配传递并迭加如下表表345合成弯矩图如图38B所示6强度校核S截面221097W10973185KG/CM（）G截面48585470（）B角截面236/C（）B角焊缝X23289KG（）35摔下时吊栏框宽度方向校核1受力图如图39A所示KPYABCDABXRGFEP图39吊栏摔下时，被安全钩挂住于G处，按规范取，R1P546073KG，吊栏自重478KG，其中CD杆重，CA杆KP5804KG829重，DB杆自重。A165BP512964KGAB杆自重与配重均布，3078（）Q1054KG/CMXYPTG042KG2求反力F731596342018465094208579KGEPKG3计算固端弯矩FCDM4215382901675KGCMCF22CAM1941196014KGCM（）（30）22537（）（）F2AB854054898C（）229011061KG（4）4分配传递如下表表355合成弯矩图如图39B所示6强度校核K截面（再和作用点）21729850631KG/CME截面（主杆装滚轮处）49B角焊缝（同图46所示）2XW426819KG/CM（）K截面计算式中应力超过许用值，但有地板加固，210KG/C截面如图310所示X18图310Y1084210842108CM（）（）24XJ3473W765CM从而原式变为2172986173KG/C36吊栏底框计算1计算载荷的确定（1）宽度方向见图31A所示，载荷偏向右侧24CM可求及LP10KG，BR098472（）AR372（2）受力图如图311A所示PEPFRBCDAB图311（图中虚线）在吊栏长度方向又偏右20CM，将此视为、的合力，从BRBREPF而可求及FP7281034KG（）E52求反力并作弯矩图如图311B所示DR4132059640751KG（）C728506KGDM4139CM3吊栏底框（栏杆）截面计算吊栏底框由、和组成。截面如图312所示L0430L7X1图31230421A7CM4X1J82CM729430932W859CM23C4XJC2A14轴为参考轴，求形心1CXY2786124589136CM（）2224XJ309757491368CM3W4C4纵向强度校核239852186KG/M5底柜宽度方向（1）受力图记上述式中的也向两端分配，可得到边角上的力值为AR372KG如图313所示EF41323156载荷作用点底框中心图313F端413KG和211KGE端315KG和161KG受力图如图314A所示GHP24AB图314F2GHM649850146980KGCM（）F22HGM649850143680KGCM（）合成弯矩图如图314B所示（2）强度校核2136805913KG/C37紧绳器及吊栏顶板强度计算1结构如图315所示162034图315厚顶板焊接在吊栏框顶梁2根8上，3只套环座各用一只U型螺栓与顶板连接。由载荷表查得P189KG2紧绳器强度校核考虑某一瞬间只有一只紧绳器承受全部拉力。（1）M20螺栓受剪20A45CM2AX032PA321894580KG/CM（2）套环座样板孔受挤压2189678KG/CM（）（3）套环座底板（口850）受弯曲MPL235623WBN6508C27568149KG/CM03（4）套环座样板与度板用52焊接，焊缝受剪切270/3顶板强度校核MPL81928649KGCM223WBN634105KG/C4螺栓M16校核20A17CM21892603KG/CM5738滚轮座、滚轮轴强度校核1结构如图316A所示PARY1ABCY1图316横断面如图316B，连接滚轮座的吊栏立柱横断面如图316C所示。2工作时校核（1）受力图由图31ARP153KG由图33AA294由图37A0图31同图33是同时发生。（2）强度校核4Y1J56CM21A74C20250X483CM（）224YJ56174418579C3W925CM03KG2618/CM（3）吊栏立柱扭转校核上式中的对立柱而言是扭矩。0KG查及。M8925493KW431CM（）2M608KG/（4）滚轮轴校核332157C6408KGM240389/C（5）轴承校核轴承选为204轴承，其、C10KG063KG由，ARF1294538AF294205查得X06Y2故P194KG转速，查得N418/转分NF053按使用4年共计运转3000小时，查得18故C250324KGCKG3吊栏摔下时校核（1）受力图如图316所示由图38A有A0P235KG由图39A有R1（2）滚轮座校核M03548024KGCM1961C（3）吊栏立柱扭转校核2204537KGM6196CM轴颈DC22AD45325783KGC21041/22R39503KG/CM选用45CR，并经热处理，其，取82SS09765KG/CM故改用45号钢经热处理，其，则2360KGCMS09362403（4）螺栓校核M12螺栓的公称应力面积20A84故15028431KG/C（）39安全钩校核结构如图317所示S52图317见图39A，YP730KGS7302COS415KG钩子上的拉应力4215659KG/M销子上的剪应力221/C（）焊缝上的拉应力70430（）文献翻译原文NUMERICALCONTROLONEOFTHEMOSTFUNDAMENTALCONCEPTSINTHEAREAOFADVANCEDMANUFACTURINGTECHNOLOGIESISNUMERICALCONTROLNCPRIORTOTHEADVENTOFNC,ALLMACHINETOOLSWEREMANUALOPERATEDANDCONTROLLEDAMONGTHEMANYLIMITATIONSASSOCIATEDWITHMANUALCONTROLMACHINETOOLS,PERHAPSNONEISMOREPROMINENTTHANTHELIMITATIONOFOPERATORSKILLSWITHMANUALCONTROL,THEQUALITYOFTHEPRODUCTISDIRECTLYRELATEDTOANDLIMITEDTOTHESKILLSOFTHEOPERATORNUMERICALCONTROLREPRESENTSTHEFIRSTMAJORSTEPAWAYFROMHUMANCONTROLOFMACHINETOOLSNUMERICALCONTROLMEANSTHECONTROLOFMACHINETOOLSANDOTHERMANUFACTURINGSYSTEMSTHOUGHTHEUSEOFPRERECORDED,WRITTENSYMBOLICINSTRUCTIONSRATHERTHANOPERATINGAMACHINETOOL,ANNCTECHNICIANWRITESAPROGRAMTHATISSUESOPERATIONALINSTRUCTIONSTOTHEMACHINETOOL,FORAMACHINETOOLTOBENUMERICALLYCONTROLLED,ITMUSTBEINTERFACEDWITHADEVICEFORACCEPTINGANDDECODINGTHEP2OGRAMMEDINSTRUCTIONS,KNOWNASAREADERNUMERICALCONTROLWASDEVELOPEDTOOVERCOMETHELIMITATIONOFHUMANOPERATOR,ANDITHASDONESONUMERICALCONTROLMACHINESAREMOREACCURATETHANMANUALLYOPERATEDMACHINES,THEYCANPRODUCEPARTSMOREUNIFORMLY,THEYAREFASTER,ANDTHELONGRUNTOOLINGCOSTSARELOWERTHEDEVELOPMENTOFNCLEDTOTHEDEVELOPMENTOFSEVERALOTHERINNOVATIONSINMANUFACTURINGTECHNOLOGY1ELECTRICALDISCHARGEMACHINING2LASERCUTTING3ELECTRONBEAMWELDINGNUMERICALCONTROLHASALSOMADEMACHINETOOLSMOREVERSATILETHANTHEIRMANUALLYOPERATEDPREDECESSORSANNCMACHINETOOLCANAUTOMATICALLYPRODUCEAWIDEVARIETYOFPAR4S,EACHINVOLVINGANASSORTMENTOFUNDERTAKETHEPRODUCTIONOFPRODUCTSTHATWOULDNOTHAVEBEENFEASIBLEFROMANECONOMICPERSPECTIVEUSINGMANUALLYCONTROLLEDMACHINETOOLSANDPROCESSESLIKESOMANYADVANCEDTECHNOLOGIES,NCWASBORNINTHELABORATORIESOFTHEMASSACHUSETTSINSTITUTEOFTECHNOLOGYTHECONCEPTOFNCWASDEVELOPEDINTHEEARLY1950SWITHFUNDINGPROVIDEDBYTHEUSAIRFORCEINITSEARLIESTSTAGES,NCMACHINESWEREABLETOMAKESTRAIGHTCUTSEFFICIENTLYANDEFFECTIVELYHOWEVER,CURVEDPATHSWEREAPROBLEMBECAUSETHEMACHINETOOLHADTOBEPROGRAMMEDTOUNDERTAKEASERIESOFHORIZONTALANDVERTICALSTEPSTOPRODUCEACURVETHESHORTERISTHESTRAIGHTLINESMAKINGUPTHESTEP,THESMOOTHERISTHECURVEEACHLINESEGMENTINTHESTEPSHADTOBECALCULATEDTHISPROBLEMLEDTOTHEDEVELOPMENTIN1959OFTHEAUTOMATICALLYPROGRAMMEDTOOLSAPTLANGUAGEFORNCTHATUSESSTATEMENTSSIMILARTOENGLISHLANGUAGETODEFINETHEPARTGEOMETRY,DESCRIBETHECUTTINGTOOLCONFIGURATION,ANDSPECIFYTHENECESSARYMOTIONSTHEDEVELOPMENTOFTHEAPTLANGUAGEWASAMAJORSTEPFORWARDINTHEFURTHERDEVELOPMENTOFNCTECHNOLOGYTHEORIGINALNCSYSTEMWEREVASTLYDIFFERENTFROMTHOSEUSEDPUNCHEDPAPER,WHICHWASLATERTOREPLACEDBYMAGNETICPLASTICTAPEATAPEREADERWASUSEDTOINTERPRETTHEINSTRUCTIONSWRITTENONTHETAPEFORTHEMACHINETOGETHER,ALLOFTHISREPRESENTEDGIANTSTEPFORWARDINTHECONTROLOFMACHINETOOLSHOWEVER,THEREWEREANUMBEROFPROBLEMSWITHNCATTHISPOINTINITSDEVELOPMENTAMAJORPROBLEMWASTHEFRAGILITYOFTHEPUNCHEDPAPERTAPEMEDIUMITWASCOMMONFORTHEPAPERCONTAININGTHEPROGRAMMEDINSTRUCTIONSTOBREAKORTEARDURINGAMACHININGPROCESS,THISPROBLEMWASEXACERBATEDBYTHEFACTTHATEACHSUCCESSIVETIMEAPARTWASPRODUCEDONAMACHINETOOL,THEPAPERTAPECARRYINGTHEPROGRAMMEDINSTRUCTIONSHADTORERUNTHOUGHTTHEREADERIFITWASNECESSARYTOPRODUCE100COPIESOFAGIVENPART,ITWASALSONECESSARYTORUNTHEPAPERTAPETHOUGHTTHEREADER100SEPARATETIMESFRAGILEPAPERTAPESSIMPLYCOULDNOTWITHSTANDTHERIGORSOFSHOPFLOORENVIRONMENTANDTHISKINDOFREPEATEDUSETHISLEDTOTHEDEVELOPMENTOFASPECIALMAGNETICTAPEWHEREASTHEPAPERTAPECARRIEDTHEPROGRAMMEDINSTRUCTIONSASASERIESOFHOLESPUNCHEDINTHETAPE,THETHISMOSTMPORTANTOFTHESEWASTHATITWASDIFFICULTORIMPOSSIBLETOCHANGETHEINSTRUCTIONSENTEREDONTHETAPETOMAKEEVENTHEMOSTMINORADJUSTMENTSINAPROGRAMOFINSTRUCTIONS,ITWASNECESSARYTOINTERRUPTMACHININGOPERATIONSANDMAKEANEWTAPEITWASALSOSTILLNECESSARYTORUNTHETAPETHOUGHTTHEREADERASMANYTIMESASTHEREWEREPARTSTOBEPRODUCEDFORTUNATELY,COMPUTERTECHNOLOGYBECOMEAREALITYANDSOONSOLVEDTHEPROBLEMSOFNC,ASSOCIATEDWITHPUNCHEDPAPERANDPLASTICTAPETHEDEVELOPMENTOFACONCEPTKNOWNASNUMERICALCONTROLDNCSOLVETHEPAPERANDPLASTICTAPEPROBLEMSASSOCIATEDWITHNUMERICALCONTROLBYSIMPLYELIMINATINGTAPEASTHEMEDIUMFORCARRYINGTHEPROGRAMMEDINSTRUCTIONSINDIRECTNUMERICALCONTROL,MACHINETOOLSARETIED,VIAADATATRANSMISSIONLINK,TOAHOSTCOMPUTERANDFEDTOTHEMACHINETOOLASNEEDEDVIATHEDATATRANSMISSIONLINKAGEDIRECTNUMERICALCONTROLREPRESENTEDAMAJORSTEPFORWARDOVERPUNCHEDTAPEANDPLASTICTAPEHOWEVER,ITISSUBJECTTOTHESAMELIMITATIONASALLTECHNOLOGIESTHATDEPENDONAHOSTCOMPUTERWHENTHEHOSTCOMPUTERGOESDOWN,THEMACHINETOOLSALSOEXPERIENCEDOWNTIMETHISPROBLEMLEDTOTHEDEVELOPMENTOFCOMPUTERNUMERICALCONTROLTHEEVELOPMENTOFTHEMICROPROCESSORALLOWEDFORTHEDEVELOPMENTOFPROGRAMMABLELOGICCONTROLLERSPLCANDMICROCOMPUTERSTHESETWOTECHNOLOGIESALLOWEDFORTHEDEVELOPMENTOFCOMPUTERNUMERICALCONTROLCNCWITHCNC,EACHMACHINETOOLHASAPLCORAMICROCOMPUTERTHATSERVESTHESAMEPURPOSETHISALLOWSPROGRAMSTOBEINPUTANDSTOREDATEACHINDIVIDUALMACHINETOOLCNCSOLVEDTHEPROBLEMSASSOCIATEDDOWNTIMEOFTHEHOSTCOMPUTER,BUTITINTRODUCEDANOTHERPROBLEMKNOWNASDATAMANAGEMENTTHESAMEPROGRAMMIGHTBELOADEDONTENDIFFERENTMICROCOMPUTERSWITHNOCOMMUNICATIONAMONGTHEMTHISPROBLEMISINTHEPROCESSOFBEINGSOLVEDBYLOCALAREANETWORKSTHATCONNECTDIGITALIGNALPROCESSORSTHEREARENUMEROUSSITUATIONSWHEREANALOGSIGNALSTOBEPROCESSEDINMANYWAYS,LIKEFILTERINGANDSPECTRALANALYSIS,DESIGNINGANALOGHARDWARETOPERFORMTHESEFUNCTIONSISPOSSIBLEBUTHASBECOMELESSANDPRACTICAL,DUETOINCREASEDPERFORMANCEREQUIREMENTS,FLEXIBILITYNEEDS,ANDTHENEEDTOCUTDOWNONDEVELOPMENT/TESTINGTIMEITISINOTHERWORDSDIFFICULTPMDESIGNANALOGHARDWAREANALYSISOFSIGNALSTHEACTOFSAMPLINGANSIGNALINTOTHEHATARESPECIALISEDFOREMBEDDEDSIGNALPROCESSINGOPERATIONS,ANDSUCHAPROCESSORISCALLEDADSP,WHICHSTANDSFORDIGITALSIGNALPROCESSORTODAYTHEREAREHUNDREDSOFDSPFAMILIESFROMASMANYMANUFACTURERS,EACHONEDESIGNEDFORAPARTICULARPRICE/PERFORMANCE/USAGEGROUPMANYOFTHELARGESTMANUFACTURERS,LIKETEXASINSTRUMENTSANDMOTOROLA,OFFERBOTHSPECIALISEDDSPSFORCERTAINFIELDSLIKEMOTORCONTROLORMODEMS,ANDGENERALHIGHPERFORMANCESPSTHATCANERFORMBROADRANGESOFPROCESSINGTASKSDEVELOPMENTKITSANSOFTWAREAREALSOAVAILABLE,ANDTHEREARECOMPANIESMAKINGSOFTWAREDEVELOPMENTTOOLSFORDSPSTHATALLOWSTHEPROGRAMMERTOIMPLEMENTCOMPLEXPROCESSINGALGORITHMSUSINGSIMPLE“DRAGNDROP”METHODOLOGIESDSPSMOREORLESSFALLINTOTWOCATEGORIESDEPENDINGONTHEUNDERLYINGARCHITECTUREFIXEDPOINTANDFLOATINGPOINTTHEFIXEDPOINTDEVICESGENERALLYOPERATEON16BITWORDS,WHILETHEFLOATINGPOINTDEVICESOPERATEON3240BITSFLOATINGPOINTWORDSNEEDLESSTOSAY,THEFIXEDPOINTDEVICESAREGENERALLYCHEAPERANOTHERIMPORTANTARCHITECTURALDIFFERENCEISTHATFIXEDPOINTPROCESSORSTENDTOHAVEANACCUMULATORARCHITECTURE,WITHONLYONE“GENERALPURPOSE”REGISTER,MAKINGTHEMQUITETRICKYTOPROGRAMANDMOREIMPORTANTLY,MAKINGCCOMPILERSINHERENTLYINEFFICIENTFLOATINGPOINTDSPSBEHAVEMORELIKECOMMONGENERALPURPOSECPUS,WITHREGISTERFILESTHEREARETHOUSANDSOFDIFFERENTDSPSONTHEMARKET,ANDITISDIFFICULTTASKFINDINGTHEMOSTSUITABLEDSPFORAPROJECTTHEBESTWAYISPROBABLYTOSETUPACONSTRAINTANDWISHLIST,ANDTRYTOCOMPARETHEPROCESSORSFROMTHEBIGGESTMANUFACTURERSAGAINSTITTHE“BIGFOUR”MANUFACTURERSOFDSPSTEXASINSTRUMENTS,MOTOROLA,ATBUTIDTHEDOORSORWINDOWSAREOPENEDORCLOSEDINTERMITTENTLYDURINGTHEOPERATINGPERIOD,THEFINALTEMPERATUREINSIDETHEHOUSEWILLNOTBEACCURATELYREGULATEDBYTHEOPENLOOPCONTROLANELECTRICWASHINGMACHINEISANOTHERTYPICALEXAMPLEOFANOPENLOOPSYSTEM,BECAUSETHEAMOUNTOFWASHTIMEISENTIRELYDETERMINEDBYTHEJUDGMENTANDESTIMATIONOFTHEHUMANOPERATORATRUEAUTOMATICELECTRICWASHINGMACHINESHOULDHAVETHEMEANSOFCHECKINGTHECLEANLINESSOFTHECLOTHESCONTINUOUSLYANDTURNITSEDTOFFWHENTHEDESIREDDEGISEDOFCLEANLINESSISREACHEDCLOSEDLOOPCONTROLSYSTEMSWHATISMISSINGINTHEOPENLOOPCONTROLSYSTEMFORMOREACCURATEANDMOREADAPTABLECONTROLISALINKORFEEDBACKFROMTHEOUTPUTTOTHEINPUTOFTHESYSTEMINORDERTOOBTAINMOREACCURATEBONTROL,THECONTROLLEDSIGNALCTMUSTBEFEDBACKANDCOMPAREDWITHTHEREFERENCEINPUT,ANDANACTUATINGSIGNALPROPORTIONALTOTHEDIFFERENCEOFTHEOUTPUTANDTHEINPUTMUSTBESENTTHROUGHTHESYSTEMTOCORRECTTHEERRORASYSTEMWITHONEORMOREFEEDBACKPATSLIKETHATJUSTDESCRIBEDISCALLEDACLOSEDLOOPSYSTEMHUMANBEINGAREPROBABLYTHEMOSTCOMPLEXANDSOPHISTICATEDFEEDBACKCONTROLSYSTEMINEXISTENCEAHUMANBEINGMAYBECONSIDEREDTOBEACONTROLSYSTEMWITHMANYINPUTSANDOUTPUTS,CAPABLEOFCARRYINGOUTHIGHLYCOMPLEXOPERATIONSTOILLUSTRATETHEHUMANBEINGASAFEEDBACKCONTROLSYSTEM,LETUSCONSIDERTHATTHEOBJECTIVEISTOREACHFORANOBJECTONAPERFORMTHETASKTHEEYESSERVEASASENSINGDEVICEWHICHFEEDSBACKCONTINUOUSLYTHEPOSITIONOFTHEHANDTHEDISTANCEBETWEENTHEHANDANDTHEOBJECTISTHEERROR,WHICHISEVENTUALLYBROUGHTTOZEROASTHEHANDREACHERTHEOBJECTTHISISATYPICALEXAMPLEOFCLOSEDLOOPCONTROLHOWEVER,IFONEISTOLDTOREACHFORTHEOBJECTANDTHENISBLINDOLDED,ONECANONLYREACHTOWARDTHEOBJECTBYESTIMATINGITSEXACTPOSITIONITISASANTHERILLUSTRATIVEEXAMPLEOFACLOSEDLOOPCONTROLSYSTEM,SHOWSTHEBLOCKDIAGRAMOFTHERUDDERCONTROLSYSTEMOFTHEBASICALEMENTSANDTHEBLOCADIAGRAMOFACLOSEDLOOPCONTROLSYSTEMARESHOWNINFIGINGENERAL,THECONFIGURATIONOFAFEEDBACKCONTROLSYSTEMMAYNOTBECONSTRAINEDTOTHATOFFIGINCOMPLEXSYSTEMSTHEREMAYBEMULTITUDEOFFEEDBACKLOOPSANDELEMENTBLOCKS译文控制系统基础数字控制机床常常重达上百吨，但却常常要求切削工具的定位精度达到0002毫米。控制系统必须使刀具在遇到负载的情况下的进给速度高达每秒8厘米，而负载在给定的轨道上的变化非常之大。数控机床必须具有动态响应特性以便能够跟踪复杂的轮廓，具有最小的轨迹误差。很清楚，这些要求意味着控制系统必须与它所驱动的机械特性相匹配。控制系统是一个通过控制能源流以及其他往来资源实现控制操作的组合设备。实际上，控制系统是由相关的子系统组成，这些子系统可以完成在传统机加工过程中由胜任的人员操纵的任务。因此，数控机床的控制系统能代替及其操作员，更为重要的是甚至比做好的人操作还要更好。数字控制与它所替代的操作人员之间的一下操作十项类似的1感测机床的当前状态；2做出完成动作所需要的逻辑判断；3向机床传达决定，驱动是党的机械装置；4具有储存信息的能力指令、数据和逻辑判断的决定。总之，机床控制系统是电子电路、感测元件和引导刀具沿预先确定的到运动的机械机构组成的组合体。第七课数字控制先进制造技术中的一个最基本的概念是数字控制（NC）。在数字技术出现之前，所有的机床都是由人工操纵和控制的。在与人控制的机床有关的很多局限性中，操作者的技能大概是最突出的问题。采用人工控制时，产品的质量直接与操作者的技能有关。数字控制代表了从人工控制机床走出来的第一步。数字控制意味着采用预先录制的、存储的符号指令，控制机床和其他制造系统。一个数控技师的工作不是去操纵机床，而是编写能够发出机床操纵指令的程序。对于一台数控机床，其上必须装有一个被称为阅读机的界面装置，用来接受和解译编程指令。发展数控技术是为了克服人类操作者的局限性，而且它确实完成了这项工作。数控机床比人工操纵机床的精度更高，他们可以生产一致性更好的零件，它们更快，而且长期加工成本更低。数控技术的发展导致了制造工艺中其他几项新发明的产生1电火花加工技术；2激光切割；3电子束焊接。数字控制还使得机床比它们采用人工操纵的前辈们的用途更为广泛。一台数控机床可以自动生产很多种类的零件，每个零件都可以有不同的和复杂的加工过程。数控可使生产厂家承担哪些对于采用人工控制的机床和工艺来说，在经济上不划算的产品任务。与许多先进技术一样，数控诞生于麻省理工学院的实验室中。数控这个概念是20世纪50年代在美国空军的资助下提出来的。在其最初的阶段，数控机床可以经济和有效地进行直线切割。然而，曲线轨迹成为机床加工的一个问题，在编程时应该采用一系列的水平与竖直的台阶来生成曲线。构成台阶的每个线段越短，曲线就越光滑。台阶中的每个线段都必须经过计算。在这个问题促使下，于1959年诞生了自动编程工具（APT）语言。这是一个专门适用于数控的编程语言，使用类似于英语的语句来定义零件的几何形状，描述切削刀具的现状和规定必要的运动。APT语言的研究和发展是在数控技术进一步发展过程中的一大进步。最初的数控系统与今天应用的数控系统是很大差别的。在那时的机床中，只有硬线逻辑电路。指令程序写在穿孔纸带上（它后来被塑料磁带所取代），采用带阅读机将写在纸带或磁带上的指令给机器翻译出来。所有这些共同构成了机床数字控制方面的巨大进步。然而，在数控发展的这个阶段中还存在着许多问题。一个主要问题是穿孔纸带的易损坏性。在机械加工过程中，载有编程指令信息的纸带断裂和被撕坏是常见的事情。在机床上加工一个零件的这段连续时间里，需要将载有程序指令的纸带放入阅读机中重新运行的情况使这个问题显得更加严重。如果需要制造100个某种零件，则应该将纸带分别通过阅读机100次。易损坏的纸带显然不能承受严酷的车间环境和这种重复使用。这就导致了一种专门的塑料磁带的研制。在纸带上通过采用一系列的小孔来载有编程指令，而在塑料带上通过采用以一系列的磁点来载有编程指令。塑料带的强度比纸带的强度要高很多，这就可