轮式移动机器人结构设计开题报告（共五篇）

第一篇：轮式移动机器人结构设计开题报告

一、毕业设计（论文）依据及研究意义：

随着机器人技术在外星探索、野外考察、军事、安全等全新的领域得到日益广泛的采用，机器人技术由室内走向室外，由固定、人工的环境走向移动、非人工的环境。移动机器人已经成为机器人研究领域的一个重要分支。在军事、危险操作和服务业等许多场合得到应用，需要机器人以无线方式实时接受控制命令，以期望的速度、方向和轨迹灵活自如地移动。其中轮式机器人由于具有机构简单、活动灵活等特点尤为受到青睐。按照移动特性又可将移动机器人分为非全方位和全方位两种。而轮式移动机构的类型也很多，对于一般的轮式移动机构，都不能进行任意的定位和定向，而全方位移动机构则可以利用车轮所具有的定位和定向功能，实现可在二维平面上从当前位置向任意方向运动而不需要车体改变姿态，在某些场合有明显的优越性；如在较狭窄或拥挤的场所工作时，全方位移动机构因其回转半径为零而可以灵活自由地穿行。另外，在许多需要精确定位和高精度轨迹跟踪的时候，全方位移动机构可以对自己的位置进行细微的调整。由于全方位轮移动机构具有一般轮式移动机构无法取代的独特特性，对于研究移动机器人的自由行走具有重要意义，成为机器人移动机构的发展趋势。基于以上所述，本文从普遍应用出发，设计一种带有机械手臂的全方位运动机器人平台，该平台能够沿任何方向运动，运动灵活，机械手臂使之能够执行预定的操作。本文是机器人设计的基本环节，能够为后续关于机器人的研究提供有价值的平台参考和有用的思路。

二、国内外研究概况及发展趋势

2.1 国外全方位移动机器人的研究现状

国外很多研究机构开展了全方位移动机器人的研制工作，在车轮设计制造，机器人上轮子的配置方案，以及机器人的运动学分析等方面，进行了广泛的研究，形成了许多具有不同特色的移动机器人产品。这方面日本、美国和德国处于领先地位。八十年代初期，美国在DARPA的支持下，卡内基· 梅隆大学（Carnegie Mellon university,CUM）、斯坦福（Stanford）和麻省理工（Massachusetts Institute of Technology,MIT）等院校开展了自主移动车辆的研究，NASA下属的Jet Propulsion Laboratery(JPL)也开展了这方面的研究。CMU机器人研究所研制的Navlab-1和Navlab-5系列机器人代表了室外移动机器人的发展方向。德国联邦国防大学和奔驰公司于二十世纪九十年代研制成VaMoRs-P移动机器人。其车体采用奔驰500轿车。传感器系统包括：4个小型彩色CCD摄像机，构成两

组主动式双目视觉系统；3个惯性线性加速度计和角度变化传感器。SONY公司1999年推

出的宠物机器狗Aibo具有喜、怒、哀、厌、惊和奇6种情感状态。它能爬行、坐立、伸展和打滚，而且摔倒后可以立即爬起来。本田公司1997年研制的Honda P3类人机器人代表双足步行机器人的最高水平。它重130公斤、高1.60米、宽0.6米，工作时间为25分钟，最大步行速度为2.0公里/小时。

国外研究的一些典型的全方位轮有麦克纳姆轮、正交轮、球轮、偏心方向轮等。下面就这些轮进行介绍。

麦克纳姆轮，如图 1.1 所示，它由轮辐和固定在外周的许多小滚子构成，轮子和滚子之间的夹角为 Y，通常夹角 Y 为 45°，每个轮子具有三个自由度，第一个是绕轮子轴心转动，第二个是绕滚子轴心转动，第三个是绕轮子和地面的接触点转动。轮子由电机驱动，其余两个自由度自由运动。由三个或三个以上的 Mecanum 轮可以构成全方位移动机器人。

图1.2 麦克纳姆轮应用

正交轮，由两个形状相同的球形轮子(削去球冠的球)架，固定在一个共同的壳体上构成，如图 1.3 所示.每个球形轮子架有2个自由度，即绕轮子架的电机驱动转动和绕轮子轴心的自由转动。两个轮子架的转动轴方向相同，由一个电机驱动，两个轮子的轴线方向相互垂直，因而称为正交轮。中国科学院沈阳自动化研究所所研制的全方位移动机器人采用了这种结构，如图1.4。

图1.3 正交轮

图1.4 正交轮的应用 球轮由一个滚动球体、一组支撑滚子和一组驱动滚子组成，其中支撑滚子固定在车底盘上，驱动滚子固定在一个可以绕球体中心转动的支架上，如图 1.6 所示。每个球轮上的驱动滚子由一个电机驱动，使球轮绕驱动滚子所构成平面的法线转动，同时可以绕垂直的轴线自由转动。

图1.5 球 轮 图1.6 球轮的应用

偏心万向轮，如图 1.7 所示，它采用轮盘上不连续滚子切换的运动方式，轮子在滚动和换向过程中同地面的接触点不变，因而在运动过程中不会使机器人振动，同时明显减少了机器人打滑现象的发生。

图1.7偏心万向轮 图1.8 偏心万向轮的应用

2.2 国内全方位移动机器人的研究现状

我国在移动机器人方面的研究工作起步较晚，上世纪八十年代末，国家863计划自动化领域自动机器人主题确立立项，开始了这方面的研究。在国防科工委和国家863计划的资助下，由国防科大、清华大学等多所高校联合研制军用户外移动机器人7B.8,并于1995年 12月通过验收。7B.8的车体是由跃进客车改进而成,车上有二维彩色摄像机、三维激光雷达、超声传感器。其体系结构以水平式机构为主,采用传统的“感知-建模-规划-执行”算法,其直线跟踪速度达到20km/h。避障速度达到5-10km/h。

上海大学研制了一种全方位越障爬壁机器人,针对清洗壁面作业对机器人提出的特殊要求，研制了可越障轮式全方位移动机构—车轮组机构,该机构保证机器人可在保持姿态不变的前提下,沿壁面任意方向直线移动,或在原地任意角度旋转,同时能跨越存在于机

器人运行中的障碍,不需要复杂的辅助机构来实现平面上运动和越障运动之间转换。

哈尔滨工业大学的李瑞峰，孙笛生，刘广利等人研制的移动式作业型智能服务机器人，并对课题当中的一些关键技术，如新型全方位移动机构、七自由

度机器人作业手臂和多传感器信息融合等技术，最后给出了移动机器人的系统控制方案。

本文由闰土服务机械外文文献翻译成品淘宝店整理

哈尔滨工业大学的闫国荣，张海兵研究一种新型全方位轮式移动机构，这种全方位移动机构当中的轮子与麦克纳姆轮的区别在于：这种全方位轮使小滚子轴线与轮子轴线垂直，则轮子主动的滚动和从动的横向滑移之间将是真正相互独立的；轮子正常转动时，轮缘上的小滚子也将是纯滚动，如图1.9。

图1.9 全方位移动机构仿真图

三、研究内容及实验方案

本课题从普遍应用出发，设计一种全向运动机器人平台，该平台能够沿任何方向运动，运动灵活。本课题是机器人设计的基本环节，能够为后续关于机器人的研究提供有价值的平台参考和有用的思路。本文研究内容主要有：了解和分析已有的机器人移动平台的工作原理和结构，以及分析操作手臂常用的结构和工作原理，对比它们的优劣点。在这些基础

上提出可行性方案，并选择最佳方案来设计。根据选定的方案对带有机械臂的全方位移动机器人进行本体设计，包括全方位车轮旋转机构的设计、车轮转向机构的设计和机器人操作臂的设计。要求全方位移动机构转向、移动灵活，可以快速、有效的到达指定地点；机械臂操作范围广、运动灵活、结构简单紧凑且尺寸小，可以快速、准确的完成指定工作。设计完成后要分析全方位移动机构的性能，为后续的研究提供可靠的参考和依据。

四、目标、主要特色及工作进度

1.绪论和全向移动机器人移动结构设计 3周 2.机器人的机械手臂设计 3周 3.机械材料的选择和零件的校核 3周 4.外文资料翻译（不少于6000字）1周 5.毕业论文整理及答辩准备 2周

五．参考文献

1.孙恒等主编。机械原理（第六版）。高等教育出版社，2011 2.马香峰主编。工业机器人的操作机设计。冶金工业出版社，1996 3.宗光华 张慧慧译。机器人设计与控制。科学出版社，2004 4.李志尊。UG NX CAD基础应用与范例解析【M】。机械工业出版社，2004 5.杨静宇．多传感器集成与信息融合．机器人情报，1994(1)：1～9 6.夏德深傅德胜现代图像处理技术与应用东南大学出版社2001，84～112 7.刘进长, 王全福.发展机器人技术, 占领21 世纪的经济技术制高点.中南工业大学学报, 31(中国2000 年机器人学大会论文专辑,长沙, 2000-10-23～ 26).2000, 10-14 8.蔡自兴.机器人学的发展趋势和发展战略.中南工业大学学报,2000, 31(中国2000 年机器人学大会论文专辑, 长沙, 2000-10-23～ 26): 1-9 9.张铁，谢存禧主编.机器人学，第一版，华南理工大学出版社，2001，9、45-47 10.吴广玉，姜复兴主编.机器人工程导论，第一版，哈尔滨工业大学出版社，1988 11.熊有伦，丁汉，刘恩沧主编，机器人学，第一版，机械工业出版社，1993 12.崔正昀主编.机械设计基础，第一版，天津大学出版社，2000，221-224、322-

323、412-

424、457-475 13.贾名著主编.工程力学，第一版，天津大学出版社，1998，48-57 14.廖念钊主编.互换性与测量技术基础，第三版，2002，11-19 15.孟宪员源，姜琪主编.机构构型与应用，第一版，机械工业出版社，2004，43、145-146、274、151-152、607-609 16.谈欣柏主编.大学物理，第一版，天津大学出版社，2000，2-22 17.成大先主编.机械设计手册，第一版，化学工业出版社，2005，76-84、99-141，157-160 18.加腾一郎主编.机械手图册，第一版，上海科学技术出版社，1979，50、59、78-79、97、160-176 19.宗光华等编著.机器人的创意设计与实践，第一版，北京航空航天大学出版社，2004，25-

35、138-150

20.卜炎主编.中国机械设计大典—机械零部件设计，第一版，江西科技出版社，2002

第二篇：结构设计开题报告

结构设计开题报告

结构设计开题报告1

1.设计(或研究)的依据与意义：

本工程为某城区办公楼采用多层框架结构，为永久性建筑。该楼总建筑面积为8000㎡，拟建位置另行给定,抗震设防烈度为8度。

根据城市城市规划.建筑规模和要求以及现有的气象条件(气温.相对湿度.主导风向.基本雪压).工程场地地质条件.及材料供应和施工条件进行设计。西城区办公楼由主楼和会议中心两部分组成，主体结构为7层，内外装修均为一般装修。

相关设计依据：

(1).《建筑地基设计规范》 gb50007-xx

(2).《混凝土结构设计规范》 gb500010-xx

(3).《建筑结构荷载规范》 gb50009-xx

(4)、《建筑抗震设计规范》 gb500011-xx

(5).《砌体结构设计规范》 gb50003-xx

(6).《房屋建筑制图统一标准》 cb/t50001-xx

(7).《建筑结构制图标准》、gb/t50105-xx

(8).《建筑设计防火规范》 gb50045-1995

(9).有关标准图集、相关教科书和及相关规定。

意义：

近年来框架结构在世界各地又有了很大的发展，许多城市普遍兴建了包括商场、住宅、旅馆、办公楼和多功能建筑等各种类型的框架建筑。土木工程专业学生毕业后参加或从事框架结构设计已成为必须面对的现实之一。

通过毕业设计对大学期间所学的知识做一个系统的总结和应用，通过自己对在熟悉任务书的基础上参观、比较同类建筑，查阅、搜集有关设计资料使我的所学的知识得以综合的应用，提高综合知识的应用能力，对所学过的知识得以系统的深化。并培养我独立解决建筑设计、结构设计的内容和步骤，及掌握建筑施工图结构施工图绘制的方法，为今后工作打下良好的基础。

同时毕业设计是学生在毕业前半年的最后学习和综合训练的实践性学习环节，是学习深化、拓宽、综合教学的重要过程;是学生学习、研究与实践成果的全面总结;是学生综合素质与实践能力培养效果的全面检验;是学生毕业及学位资格认定的重要依据;也是衡量高等教育质量和办学效益的重要评价内容。所以我们每一个毕业生都应该认真的努力完成自己的毕业设计，使自己成为社会需要的人才。

2.国内外同类设计(或同类研究)的概况综述

框架结构是由梁柱杆系构成，能够承受竖向和水平荷载作用的承重结构体系。一般设计成双向梁柱抗侧力体系，主体结构均宜采用刚接模式。抗震设计时，为协调变形和合理分配内力，框架结构不宜设计成单跨结构。

竖向荷载作用下，框架结构以梁受弯为主要受力特点，梁端弯矩和跨中弯矩成为梁结构的控制内力。水平荷载作用下，框架柱承担水平剪力和柱端弯矩，并由此产生水平侧移，在梁柱节点处，由于协调变形使梁端产生弯矩和剪力，因此产生于柱上下端截面的轴力、弯矩和剪力是柱的控制内力。

随着经济的发展，生活水平的提高，人们对建筑产品也提出了更高的要求，不仅要安全、经济，还要实用、美观。政府办公楼作为公共建筑，在适应时代需求的同时，不仅有与其他公共建筑的共性，也有自己独特的特点。其总体特征有以下几个方面：

(1).现代政府办公楼(特别是城市办公楼)一般为高层超高层建筑，少数低级行政单位为多层。这主要是因为随着经济的发展和城市化进程的加快，大量人口持续不断的拥向城市，致使城市规模不断扩大，需要更多的政府机关、单位和工作人员来管理和协调辖区内的各种关系，因此，政府办公楼必须为各级行政工作人员提供足够的办公空间，而现在高层建筑的大量涌现，建筑技术的日臻成熟，因其能提供大量的建筑空间，因而成为多数政府办公建筑的首选。

(2).主体大都采用框架结构，或框架剪力墙结构，以满足现代办公建筑的布置灵活、大开间、大进深要求。材料上多用钢筋混凝土，局部采用钢结构，以满足承受自重、活荷载以及办公用具荷载，并保证具有足够的强度和稳定性要求。

(3).为减轻结构自重，现代框架结构内部填充墙多采用加气砼砌块，外墙多采用非承重黏土空心砖。

(4).政府办公建筑面积较大，使用人员众多，流动性大，一般布置为内廊式，竖向上则布置多部电梯、楼梯。

(5).政府办公建筑作为特殊的公共建筑，作用也因使用单位的不同而各异，因此在设计时还应充分考虑便于各部门施政的要求。

(6).政府办公楼中有一些特殊用途的房间，如会议室，新闻发布厅等，由于其建筑面积很大，且内部要求空旷，不能布置柱，因此在结构设计中是难点，需要特别重视，重点考虑。

(7).办公环境的好坏会影响办公效率的高低，因此现代政府办公建筑应充分考虑保温隔热消音通风等要求，采用新型无毒装饰材料，减少对办公人员的影响。会议室、新闻发布厅等特殊用途房间还应专门设计，满足其特殊要求。

(8).随着现在能源的日益紧缺，建筑作为能源消耗大户，也应充分考虑环保要求。现代政府办公建筑中多采用新型、环保技术和材料，以减少对能源的消耗，最大限度的节约能源。

(9).政府办公楼作为公共建筑，必须考虑对交通运输的要求，保证周边道路的通畅。

(10).在保安监控、清洁卫生方面，应设置专人专管，以利于工作的开展和责任的落实。

3.课题设计(或研究)的内容

本工程根据设计任务书设计一办公楼，根据地质情况及各种荷载情况设计建筑物的基础，根据荷载和建筑布局设计建筑物主体各层结构，设计梁柱的尺寸及配筋、板厚及配筋，根据气象条件设计建筑物的地下防水防潮、屋面的防水、保温与隔热，使其达到实用、安全、经济、美观的要求。

(1).建筑方案设计

绘出主要平面，立面，剖面图，标明尺寸(一张1号图纸)，比例1：200。

(2).建筑施工图设计

1).平面图：底层平面，标准层平面，顶层平面，比例1：100;

2).立面图：主立面，背立面，侧立面，比例1：100;

3).剖面图：主要剖面(1：100)，楼梯剖面(1：50);

4).详图：需要详细说明的节点，比例1：10或1：20;

5).总平面图(1：500)，门窗表，建筑设计说明。

(3).结构施工图

1).基础平面图和基础详图，比例1：100;

2).楼面，屋面结构平面图及节点详图，比例1：100;

3).框架梁柱配筋图节点详图，比例1：50;

4).部分结构构件详图，比例1：20或1：10;

4.设计(或研究)方法

采用框架结构近似计算法，求竖向荷载作用下的内力用弯矩分配法;求水平荷载作用下的内力时，有d值法等。求水平地震作用的时候采用底部剪力法;

结合所学过的知识、通过查阅参考资料初步设计，再交指导老师审查，审查通过后，利用autocad 、和手工完成绘图，利用excel、word等完成设计说明书及其他内容的编写。

结构部分计算的大概步骤：

1).初估梁柱截面尺寸2).荷载计算

3).水平地震作用的侧移验算4).风荷载作用下的侧移验算

5).水平地震作用下横向框架的内力计算6).竖向荷载作用下框架的内力计算

7).框架梁柱配筋8).板的配筋计算

9).楼梯配筋10).基础的设计及配筋计算

5.实施计划

设计内容所用时间

1.英文资料翻译1周

2.开题报告、建筑方案 2周

3.各种结构的确定、绘图、编制设计说明书7周

4.修改、整理 1周

5.检查、准备、答辩1周

结构设计开题报告2

引言

溢洪道作为水库建筑体系的重要部分之一，可以有效保证汛期内水库建筑及其周遭设施的安全。对于中小型水库工程而言，如果工程施工过程中质量不符合设计要求，未把溢洪道作为主要建筑体加以重视，导致建成的溢洪道不具备承受高速水流冲击的能力，再加上日常管理养护工作不到位，以致汛期到来时临时调度无法高效运行等等，都会导致溢洪道面临水毁事故。除此之外在设计方面，因中小型水库的溢洪道在设计阶段标准要求不够高，再加上消能设施完善度不够或者根本没有配置，也极易导致水毁事故。中小型水库溢洪道设计方案科学性与合理性不仅关系到后期整个水库建筑结构的安全性，更关系到工程项目建设的成本控制、造价管理工作质量高低。因此相关的设计单位与设计工程师在进行中小型水库工程的设计工作时，应当提高对于溢洪道结构合理性的重视程度。

一、中小型水库溢洪道方案确定可能面临的问题

（一）中小型水库由于工程项目建设资金有限，出于工程造价方面的考虑，在进行水库溢洪道的设计时，所参考的地区汛期洪水相关数据常常偏小，根据的标准也不够高，如此一业，所设计出的溢洪道结构以及框架就会不甚合理，尺寸上面会有所偏差，再加上水库运营过程中溢洪道周围岩体长期的风化坍落，往往导致本身泄流能力有限的溢洪道功能能挥更受到限制，进面造成汛期泄洪的巨大安全压力。

（二）在中小型水库工程的建设过程中，溢洪道的位置设置方面往往面临不合理不科学的状况。比如溢洪道的进出口部分在设计方案中与水库坝体的距离太小，溢洪道和坝肩只隔着一层非常单薄山脊结构，再加上溢洪道进口部分如紧又缺乏有效的护砌措施，在汛期需要泄洪的时候，如果冲蚀现象发生，那么坝肩、坝体的安全将直接受到威胁；另外如果设计方案中的溢洪道陡槽末端和水库坝底紧密相贴，当面临横向水流的冲击时，坝脚安全根本无法受到保障，水库主坝的安全性将十分堪忧。

（三）在中小型水库工程的建设过程中，进行溢洪道平面弯道的设计时，如果方案弯道的半径太大或者变度变化过于剧烈，汛期洪水泄流将面临非常大的麻烦。以溢洪道陡坡段为例，若有弯道设置，那么弯道本身水流状态以及流势变化特点会导致水道两边出现水面差，而且凹岸水面明显过高，到水流下游与平直段进行对接时就会形成比较大的折冲水流，直接影响到水库的泄流水平以及消能作用。此外，如果溢洪道无论哪个部分的弯度变化过于剧烈，都会导致壅水情况的发生，严重冲击砌护结构的，进而影响到溢洪道结构本身的安全性。

（四）在中小型水库工程的建设过程中，相关部门与工作人员在进行溢洪道平面结构布置和纵横剖面设计时可能面临到的问题以陡坡的幅度大于降过区。在实践中，因一些溢洪道需设置于非岩性山体之上，在道底没有做充分的反滤衬砌结构的情况下，汛期溢洪道渗水之后，山体极易出现滑坡现象，溢洪道的结构稳定性非常差；另外在进行溢洪道横断面设计时，部分工程施工人员对山体开挖坡度控制不到位，导致一些区段坡度过大，在衬砌结构厚度不足的情况下，根本无法溢洪道结构的稳定性要求，同时也易导致水体坍方；溢洪道平面设计时如果存在水库上下游断面连接不顺畅就极易影响到水库的.排水泄洪能力；还有如果溢洪道与河道对接的部分结构设计不合理，甚至出现末端远远高于河床高度，最终会影响到整个水库建筑结构的质量。

二、中小型水库溢洪道结构设计过程中需要注意的设计技巧

在中小型水库的设计也建设过程中，溢洪道部分的设计布局应当做到最大程度与建设地的地理特点相结合，在保证工程结构稳定性与安全性的前提下，节约资金，控制工程造价。如果水库主坝周围有天然山体，可其上直接设置溢洪道结构；如果水库主坝入口过窄，无法从正面布设溢洪道，那就需要考虑侧槽式布局方案。在设计实践中，溢洪道规划的最高原则是结构线路短、弯道尽量少出现或不出现、结构基础稳定性强、泄洪口远离水库主坝体。

（一）溢洪道水流入口段的设计技巧

在进行溢洪道水流入口段的设计时，设计人员最好水流入口设计为喇叭状，这样可以最大程度保证水流进入的平缓顺畅；而且为了减少能量损耗，入口段长度最好不要太长；在进行设计时，如果由于建设地点地理特点的限制不可避免需要加设弯道，那么首先必须最大程度保证弯道段的平缓度，同时还应注意弯道段与水流下部分的衔接部分以及水流出口部分要与坝脚保持远离，防止溢洪道运营过程中水对于坝脚的冲刷度过大。最后，溢洪道水流入口段的截面最好选用梯形或者矩形，如果水库水流速度的话，无需对水道加以砌护；但是坝端以及主建筑物附近、弯道两边的凹岸部分均应加调砌护结构，以保证溢洪道的稳定与安全性。

（二）溢洪道水流控制段的设计技巧

在进行溢洪道水流控制段的设计时，设计人员应当使入口处的水流与控制段的建筑物呈垂直状态，以保证泄流的均匀程度；在建设地段地理条件的基础上，按照水库泄流量的要求进行宽顶堰抑或实用断面堰的设置，其宽度依照单位宽度水流流量进行确定。一般来说，硬度较大的岩基的单位宽度水流量为；而非岩基的单位宽度输水量为。除了应在水流入口道加设引流段，还应保证控制段的堰顶宽度保持在范围内；同时为了保证水流的平缓顺畅，设计人员在设计时还应将控制段堰口与水流上游的入口引流段之间以水流渐变段相连，收缩角度最好在左右。如果本段的堰体宽度比较大，需要在堰体横向上加设沉陷区与温度缝区，两者中间的距离以为宜。

（三）溢洪道的急流段的设计技巧

在进行溢洪道水流急流段的设计时，设计人员最好选择直线结构进行布局，还要最大程度避免弯道以及扭坡的出现，防止因水流状态的急剧变化而导致负压的产生；进行该部分纵断面的设计时必须从当地实际地质特点出发，广泛结合缓坡、多级跳跃、急流陡坡等多种坡段形态，做到因地制宜；鉴于该段水流的速度很快，设计人员应当考虑将此段布设在硬度大而冲刷的岩基部分，因为置于新鲜岩基结构上的急流水段无需额外加以砌护；当然如果不具备此条件，那就必须把非岩基地段加设砌衬结构，其厚度可按照该段的地理数据以及急流段的水流速度进行确定。

三、结束语

近年来，我国社会经济发展水平进一步提高，各项产业结构都经过了深刻的调整阶段，特别是对于第一产业农业而言，其结构调整更是引人瞩目。在此过程中，中小型水库工程的实用功能也随之出现了较大幅度的调整，多数中小型水库均由传统上单纯服务农业灌溉，转向了城乡供水的功能性转变，同时又担负了中小河流防洪防汛的重任，甚至有些地区的水库通过对水库溢洪道水流入口段高程的调整，不断增加水库的容量以及泄洪能力。所以在实践中，中小型水库工程的溢洪道部分更应当引起建设部门以及设计单位的切实关注。在进行工程加固以及结构改造过程中，对于溢洪道的布局进行合理设计与调整，最大程度上保证水库汛期运行的安全性与可靠性。

参考文献：

[1]朱晓玲,陈皓,李玉芳.中小型水库坝下排水涵管除险加固设计要点[J].人民长江.20xx,42(9):57-97

[2]黄林祥.我省中小型水库溢洪道病害及其处理技术探讨[J].引进与咨询.20xx(5):35-36

结构设计开题报告3

一、本课题研究考察内容：

首先，在建筑设计方面：

1、要先对建筑外观、建筑面积、建筑高度、层高和室内净高进行设计；

2、然后对局部进行设计，如地下室墙身、楼地面、顶棚、屋面、楼面、坡面及楼梯位置，消防要求等进行设计。各部分都要按照规范要求进行设计。

3、最后要明确框架结构的抗震级数，采用规则结构以利于房子抗震，按照统一柱面、统一层高的原则，确定柱网尺寸，确定材料及截面尺寸，以及基础的选定。

其次，在体系的选择方面：

1、由于在发生地震时，框架柱首当其冲，一旦出现塑性铰，将危及该柱距范围内的上层建筑，并可能引起相邻柱距范围的上层建筑连续倒塌，所以框架结构不宜采用单跨形式；且纵横两个方向的水平地震作用都由抗侧力构件承担，结构应设计成双向框架体系；

2、框架结构的柱与梁宜上下左右贯通，不宜采用复式框架；以及砖混框―剪结构。

3、在填充墙的布置方面：宜采用轻质材料，且应避免形成上、下层刚度变化过大；避免形成短柱；减少因抗侧刚度偏心所造成的扭转。

再次，在结构设计方面：

1、根据不同的设计要求选取不同的荷载代表值来进行承载力计算。

2、进行变形验算。

3、进行横向水平与纵向水平地震的作用计算。

最后，我们还要进行“三水准、两阶段”设计方法进行抗震设计：

1、做好“强柱弱梁”的设计

由于框架柱受轴向压力作用，其延性通常比梁的延性小，一旦框架柱先于框架梁出现塑性铰，就会产生较大的层间位移，甚至形成同层各柱上下端同时出现塑性铰的“柱铰结构”，从而危及结构承受垂直荷载的能力。框架柱在压力、弯矩、剪力的共同作用下，纵筋按正截面抗弯承载力设计，箍筋按斜截面抗剪承载力设计，此外为了使柱具有一定的延性，要控制柱的轴压比。

2、做好“强剪弱弯”的设计

框架梁的截面设计包括正截面抗弯承载力设计和斜截面抗剪承载力设计，然后再根据构造要求统一调整和布置纵向钢筋和箍筋。

为了防止梁端，柱端在弯曲屈服前出现脆性剪切破坏，在设计中要求做到“强剪弱弯”亦即构件的受剪承载力要大于构件弯曲时实际达到的剪力。

3、做好“强节点弱构件”的设计，还要对节点进行抗震结构设计要求框架节点核心区不先于梁柱破坏。

完成具有一定复杂程度的建筑物的建筑设计、结构设计和施工组织设计。

二、本课题需完成内容：

（一）建筑设计内容

1、方案设计

2、详细设计

3、施工图绘制

（二）结构设计内容

1、结构方案及结构布置

2、样板构件选型

3、框架内力计算

4、梁柱配筋及基础设计

5、绘制结构施工图

6、整理计算书

（三）施工组织设计

1、确定主要分部分项工程施工方案

2、主导工程施工设计

3、单位工程施工进度计划设计

4、施工平面图设计

5、整理设计说明书

三、本课题研究考察方案：

1、文献收集。

广泛收集与办公楼有关的建筑设计、结构设计和施工组织设计资料。

2、毕业实习。

通过对现场直观观察，对实际工程中各处的工程施工与管理情况有了一定的感性认识。在这一过程中，学到了一些设计时应该掌握的一些工程细节，以及理论跟实际工程的联系，更好的指导设计。

3、教师分阶段讲课。

建筑、结构和施工三个环节的指导老师，结合学生的进度分阶段讲课，并对相关问题展开讨论。

4、结构设计是整个设计中工作量最大，时间最长的一个环节，为了加深和巩固学生对自己出知识和基本技能的掌握程度，结构计算以手算为主，电算为辅的方法，施工图绘制要求既有手工绘制又有计算机绘制。

四、研究考察目标、工作进度：

通过综合运用所学的理论知识和技能，解决中学教学楼的建筑设计、结构设计和施工监理方面的实际问题，从而对一般框架类型的房子的设计和施工有比较全面的了解，对建筑设计、结构设计和施工之间必须相互密切配合的内在联系有较深刻的认识，为今后独立从事土建设计和施工打下基础。每一位同学都要在熟悉设计任务书的基础上，类比同类建筑物，根据已给出的示意方案，结合南昌市的自然条件，施工单位的施工技术水平，材料供应情况，进行建筑设计、结构设计的计算以及单位工程的施工监理，并绘制出主要的建筑、结构施工图。

1、建筑部分

完成下列建筑施工图绘制：

（1）总平面设计，施工总说明，门窗表。

（2）平面图：底层、样板层，屋顶平面图。

（3）立面图：1～2个。

（4）剖面图：1～2个。

（5）根据需要完成3—5个典型节点详图。

建筑部分图量不少于2号图纸6张，原则上不多于2号图纸10张，其中1张手绘（至少包括一个主要建筑平面图）。施工图中均应有施工说明。

2、结构部分

本设计按平面整体表示方法规定（03G101）绘制施工图，计算轴线梁柱配筋按手算结果确定，其余梁柱配筋根据软件计算结果确定，注意适当归并。图纸内容应包括如下基本内容：

（1）结构施工总说明；

（2）基础平面布置及配筋图；

（3）底层柱平面整体配筋图（截面注解方式）；

（4）底层、样板层和顶层的梁整体配筋图（平面注解方式）；

（5）手算层的板整体配筋图（平面注解方式）；

（6）一榀框架立体配筋图（非平法表示）；

（7）手绘一张楼梯结构平面布置图、配筋图（非平法表示）；

（8）其它详图。

结构施工图不少于2号图纸8张，原则上不多于2号图纸12张，各张施工图中均应有施工说明。施工图中均应有施工说明。

本人东南大学结构工程专业研究考察生毕业，现在设计院从事设计工作，长期代做土木工程专业毕业设计，按照任务书的要求，按照老师的要求通过率百分百，20xx~20xx我们团队取得了很好的成绩，覆盖大部分省市的院校。（框架结构、框剪结构、剪力墙结构、砌体结构、钢结构为主）主要包括建筑设计（建筑图）、结构设计（结构施工图、手算计算书、PKPM模型等）、施工组织设计，另外长期代做本科生课程设计（楼盖、厂房等），质量保证、价格面议，联系方式：1085287324包过，辅导答辩，提供答辩主要资料。（老字号）（山寨小号同行勿模仿）（请自重）（非诚勿扰）（某些山寨同行通过制作网站、网店来进行糊弄学生的行为我们不予以揭穿）

五、工作进度：

1、建筑设计进度计划

第5—6周：建筑方案及建筑施工图

2、结构设计进度计划

第7周：结构选型与布置及布置图的绘制

第8周：计算简图及荷载计算

第9周—第10周上半周：框架内力计算及内力组合上机计算

第10周下半周—第11周上半周：框架梁、柱截面设计，上机计算

第11周下半周：现浇楼面板设计、上机计算

第12周上半周：楼梯结构设计计算、上机计算

第12周下半周：基础设计、上机计算

第13—14周：绘施工图、整理前述工作的计算书

第15周评阅、答辩，评定成绩

第三篇：建筑结构设计开题报告

建筑结构设计开题报告

建筑结构设计开题报告1

设计(论文)题目：

玉都华庭施工组织设计

选题依据：

1、国内外有关的研究动态

施工工组织设计作为指导施工全过程各项活动的技术经济的纲领性文件，是施工技术与施工项目管理有机结合的产物，它是工程开工后施工活动能有序、高效、科学合理地进行的保证。

60年代我们的施工组织措施采用的苏联的管理模式，随着我国的经济的增长，我们建筑业的发展，我们的施工项目管理也不断的更科学，70到80年代施工组织设计在我国全面的推广，经过我们不断的实践、探索、研究，使之我们现在的施工组织更科学更协调，经济上更合理建筑施工组织设计必须扩大深度和范围，对设计图纸的合理性和经济性做出评估，实现设计和施工技术的一体化。施工企业要建立施工组织设计总结与工法制度，扩大技术积累，加快技术转化，使新的技术成果在施工组织设计中得到应用。

现阶段国内外施工组织学科的发展特点是广泛利用数学方法、网络技术和计算技术等定量性方法，对整个工程的施工进行工期、成本、质量的控制，以达到工期短、质量好和成本低的目标。

目前已是知识经济时代，信息技术在工程项目中已起到越来越大的作用，建筑施工企业应大力发展与运用信息技术，重视高新技术的移植和利用，拓宽智力资源的传播渠道，全面改进传统的编制方法，使信息在生产力诸要素中起到核心的作用，逐步实现施工信息自动化、施工作业机器化、施工技术模块化和系统化，以产生更大的经济效益，增强建筑施工企业的竞争力，从而使企业能在日益激烈的竞争中获得更好的生存环境。

2、理论及实际意义

在此工程设计中，施工组织设计的意义体现在：它是指导施工全过程各项活动的技术经济的纲领性文件;它是该工程开工前后施工活动能有序、高效、科学合理地进行的保证;它体现了施工企业管理水平，施工技术水平，机械设备装备能力。

3、完成研究内容的技术路线或研究方法

首先熟悉工程概况以及周围的各种环境，然后根据场地的大小和出入路线合理布置场地的临时设施和仓库的位置，由着方便、安全的原则合理布置平面。根据施工队伍以及人员配置和施工方案编制合适的施工进度，对各个分部分项工程进行安全、质量、进度、成本进行动态控制，保持工程有序、稳定的实施。

建筑结构设计开题报告2

1、课题名称：

钢筋混凝土多层、多跨框架软件开发

2、项目研究背景：

所要编写的结构程序是混凝土的框架结构的设计，建筑指各种房屋及其附属的构筑物。建筑结构是在建筑中，由若干构件，即组成结构的单元如梁、板、柱等，连接而构成的能承受作用(或称荷载)的平面或空间体系。

编写算例使用建设部最新出台的《混凝土结构设计规范》gb50010-xx,该规范与原混凝土结构设计规范gbj10-89相比，新增内容约占15%，有重大修订的内容约占35%，保持和基本保持原规范内容的部分约占50%，规范全面总结了原规范发布实施以来的实践经验，借鉴了国外先进标准技术。

3、项目研究意义：

建筑中，结构是为建筑物提供安全可靠、经久耐用、节能节材、满足建筑功能的一个重要组成部分，它与建筑材料、制品、施工的工业化水平密切相关，对发展新技术。新材料，提高机械化、自动化水平有着重要的促进作用。

由于结构计算牵扯的数学公式较多，并且所涉及的规范和标准很零碎。并且计算量非常之大，近年来，随着经济进一步发展，城市人口集中、用地紧张以及商业竞争的激烈化，更加剧了房屋设计的复杂性，许多多高层建筑不断的被建造。这些建筑无论从时间上还是从劳动量上，都客观的需要计算机程序的辅助设计。这样，结构软件开发就显得尤为重要。

一栋建筑的结构设计是否合理，主要取决于结构体系、结构布置、构件的截面尺寸、材料强度等级以及主要机构构造是否合理。这些问题已经正确解决，结构计算、施工图的绘制、则是另令人辛苦的具体程序设计工作了，因此原来在学校使用的手算方法，将被运用到具体的程序代码中去，精力就不仅集中在怎样利用所学的结构知识来设计出做法，还要想到如何把这些做法用代码来实现。

4、文献研究概况

在不同类型的结构设计中有些内容是一样的，做框架结构设计时关键是要减少漏项、减少差错，计算机也是如此的。

建筑结构设计开题报告3

一、本课题研究考察内容：

首先，在建筑设计方面：

1、要先对建筑外观、建筑面积、建筑高度、层高和室内净高进行设计；

2、然后对局部进行设计，如地下室墙身、楼地面、顶棚、屋面、楼面、坡面及楼梯位置，消防要求等进行设计。各部分都要按照规范要求进行设计。

3、最后要明确框架结构的抗震级数，采用规则结构以利于房子抗震，按照统一柱面、统一层高的`原则，确定柱网尺寸，确定材料及截面尺寸，以及基础的选定。

其次，在体系的选择方面：

1、由于在发生地震时，框架柱首当其冲，一旦出现塑性铰，将危及该柱距范围内的上层建筑，并可能引起相邻柱距范围的上层建筑连续倒塌，所以框架结构不宜采用单跨形式；且纵横两个方向的水平地震作用都由抗侧力构件承担，结构应设计成双向框架体系；

2、框架结构的柱与梁宜上下左右贯通，不宜采用复式框架；以及砖混框―剪结构。

3、在填充墙的布置方面：宜采用轻质材料，且应避免形成上、下层刚度变化过大；避免形成短柱；减少因抗侧刚度偏心所造成的扭转。

再次，在结构设计方面：

1、根据不同的设计要求选取不同的荷载代表值来进行承载力计算。

2、进行变形验算。

3、进行横向水平与纵向水平地震的作用计算。

最后，我们还要进行“三水准、两阶段”设计方法进行抗震设计：

1、做好“强柱弱梁”的设计

由于框架柱受轴向压力作用，其延性通常比梁的延性小，一旦框架柱先于框架梁出现塑性铰，就会产生较大的层间位移，甚至形成同层各柱上下端同时出现塑性铰的“柱铰结构”，从而危及结构承受垂直荷载的能力。框架柱在压力、弯矩、剪力的共同作用下，纵筋按正截面抗弯承载力设计，箍筋按斜截面抗剪承载力设计，此外为了使柱具有一定的延性，要控制柱的轴压比。

2、做好“强剪弱弯”的设计

框架梁的截面设计包括正截面抗弯承载力设计和斜截面抗剪承载力设计，然后再根据构造要求统一调整和布置纵向钢筋和箍筋。

为了防止梁端，柱端在弯曲屈服前出现脆性剪切破坏，在设计中要求做到“强剪弱弯”亦即构件的受剪承载力要大于构件弯曲时实际达到的剪力。

3、做好“强节点弱构件”的设计，还要对节点进行抗震结构设计要求框架节点核心区不先于梁柱破坏。

完成具有一定复杂程度的建筑物的建筑设计、结构设计和施工组织设计。

二、本课题需完成内容：

（一）建筑设计内容

1、方案设计

2、详细设计

3、施工图绘制

（二）结构设计内容

1、结构方案及结构布置

2、样板构件选型

3、框架内力计算

4、梁柱配筋及基础设计

5、绘制结构施工图

6、整理计算书

（三）施工组织设计

1、确定主要分部分项工程施工方案

2、主导工程施工设计

3、单位工程施工进度计划设计

4、施工平面图设计

5、整理设计说明书

三、本课题研究考察方案：

1、文献收集。

广泛收集与办公楼有关的建筑设计、结构设计和施工组织设计资料。

2、毕业实习。

通过对现场直观观察，对实际工程中各处的工程施工与管理情况有了一定的感性认识。在这一过程中，学到了一些设计时应该掌握的一些工程细节，以及理论跟实际工程的联系，更好的指导设计。

3、教师分阶段讲课。

建筑、结构和施工三个环节的指导老师，结合学生的进度分阶段讲课，并对相关问题展开讨论。

4、结构设计是整个设计中工作量最大，时间最长的一个环节，为了加深和巩固学生对自己出知识和基本技能的掌握程度，结构计算以手算为主，电算为辅的方法，施工图绘制要求既有手工绘制又有计算机绘制。

四、研究考察目标、工作进度：

通过综合运用所学的理论知识和技能，解决中学教学楼的建筑设计、结构设计和施工监理方面的实际问题，从而对一般框架类型的房子的设计和施工有比较全面的了解，对建筑设计、结构设计和施工之间必须相互密切配合的内在联系有较深刻的认识，为今后独立从事土建设计和施工打下基础。每一位同学都要在熟悉设计任务书的基础上，类比同类建筑物，根据已给出的示意方案，结合南昌市的自然条件，施工单位的施工技术水平，材料供应情况，进行建筑设计、结构设计的计算以及单位工程的施工监理，并绘制出主要的建筑、结构施工图。

1、建筑部分

完成下列建筑施工图绘制：

（1）总平面设计，施工总说明，门窗表。

（2）平面图：底层、样板层，屋顶平面图。

（3）立面图：1～2个。

（4）剖面图：1～2个。

（5）根据需要完成3—5个典型节点详图。

建筑部分图量不少于2号图纸6张，原则上不多于2号图纸10张，其中1张手绘（至少包括一个主要建筑平面图）。施工图中均应有施工说明。

2、结构部分

本设计按平面整体表示方法规定（03G101）绘制施工图，计算轴线梁柱配筋按手算结果确定，其余梁柱配筋根据软件计算结果确定，注意适当归并。图纸内容应包括如下基本内容：

（1）结构施工总说明；

（2）基础平面布置及配筋图；

（3）底层柱平面整体配筋图（截面注解方式）；

（4）底层、样板层和顶层的梁整体配筋图（平面注解方式）；

（5）手算层的板整体配筋图（平面注解方式）；

（6）一榀框架立体配筋图（非平法表示）；

（7）手绘一张楼梯结构平面布置图、配筋图（非平法表示）；

（8）其它详图。

结构施工图不少于2号图纸8张，原则上不多于2号图纸12张，各张施工图中均应有施工说明。施工图中均应有施工说明。

本人东南大学结构工程专业研究考察生毕业，现在设计院从事设计工作，长期代做土木工程专业毕业设计，按照任务书的要求，按照老师的要求通过率百分百，20xx~20xx我们团队取得了很好的成绩，覆盖大部分省市的院校。（框架结构、框剪结构、剪力墙结构、砌体结构、钢结构为主）主要包括建筑设计（建筑图）、结构设计（结构施工图、手算计算书、PKPM模型等）、施工组织设计，另外长期代做本科生课程设计（楼盖、厂房等），质量保证、价格面议，联系方式：1085287324包过，辅导答辩，提供答辩主要资料。（老字号）（山寨小号同行勿模仿）（请自重）（非诚勿扰）（某些山寨同行通过制作网站、网店来进行糊弄学生的行为我们不予以揭穿）

五、工作进度：

1、建筑设计进度计划

第5—6周：建筑方案及建筑施工图

2、结构设计进度计划

第7周：结构选型与布置及布置图的绘制

第8周：计算简图及荷载计算

第9周—第10周上半周：框架内力计算及内力组合上机计算

第10周下半周—第11周上半周：框架梁、柱截面设计，上机计算

第11周下半周：现浇楼面板设计、上机计算

第12周上半周：楼梯结构设计计算、上机计算

第12周下半周：基础设计、上机计算

第13—14周：绘施工图、整理前述工作的计算书

第15周评阅、答辩，评定成绩

第四篇：轮式机器人调研报告

轮式机器人调研报告

摘要：机器人是一种自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。在机器人中，轮式机器人的应用十分广泛，在各个领域都出现了轮式机器人的身影。由于应用广泛，人们对其的研究和思考从未间断。

关键词：定义 构成 分类 控制 机构 应用

正文：

一、定义

随着社会发展和科技进步，机器人在生产生活中得到越来越多的应用，其中，工业机器人大多都是机械臂使固定机器人。而还有很多机器人可以根据人们的需要按照预订路径进行移动，这类机器人即为移动机器人其移动机构又分为轮式、履带式、腿式、跳跃式和复合式。每种机器人都有其特定的制造方式和功能。其中，轮式机器人，既以驱动轮子来带动机器人进行移动和工作的机器人。虽然其运动稳定性与路面的路况有很大关系，但是由于其具有自重轻、承载大、机构简单、驱动和控制相对方便、行走速度快、工作效率高等特点，从而被广泛应用。

二、轮式机器人的分类

由于轮子的多少，直接关系到机器人设计的技术和难度，以及其功用。所以轮式机器人的分类一般都是根据其轮子多少进行分类。按照已经出现的机器人，可以分为如下几类：单轮滚动机器人（如球形机器人）、两轮移动机器人在（如自行车机器人）、三、四轮机器人（如智能车）、六轮机器人和复合机器人。一般而言，三轮机器人简单实用，四轮机器人稳定性好，承载能力大，而相比之下，六轮机器人比四轮机器人更为优越。

三、轮式机器人研究的几个重要方面

机器人是一种高自动化的高科技产品，它的诞生，是各个学科交叉应用的结果。如今，研制一种机器人就需要从各个科学领域对其进行研究和创新。一般而言，机器人的主要技术如下：机器人机构、导航和定位、路径规划、传感器技术、控制技术、移动机器人传感器技术、屏蔽技术等。

1.机器人机构

轮式机器人的机构设计属于机械领域，在设计过程中不仅要考虑自身重量的影响，还要考虑到工作环境的影响，而且不能对数据的采集和分析产生干扰。在轮式机器人的机构设计中，最为重要的是转向机构的设计，如今，转向机构主要分为如下几种：艾克曼转向（前轮转向前轮驱动或者前轮转向后轮驱动）；滑动转向（两侧车轮独立驱动）；全向转动（基于全方位移动轮构建，如麦克纳姆轮）；轴－关节转向；（车轮转动幅度较大）；车体－关节转向（转弯半径小，转向灵活，但是轨迹难以控制）。再轮式机器人的设计中应根据具体需要来选择转向机构的设计。

2.导航和定位

导航和定位是确定机器人在多维工作环境中相对于全局坐标的位置，是移动机器人最基本的环节。导航方式有惯性导航，磁导航，视觉导航，卫星导航等，定位方式有惯性定位，陆标定位，声音定位等，在机器人设计中，需要对轮式机器人的模型进行分析，才能得出合理有效地导航方式和定位方式。

3.路径规划

路径规划，既让轮式机器人按照某一性能指标搜索一条起始状态到目标状态的最优路径。在设计过程中路径规划要考虑全局路径和局部路径两个方面。其中全局路径是机器人运行的总路径，而局部路径可以使机器人在运动过程中避免碰撞。在分析运动过程中，可以考虑D-H参数法对其进行分析。

4.传感器

在轮式机器人中，传感器就相当于人的感官。它收集外界和自己发生的信息，从而为后续处理积累了前提的数据。轮式机器人中一般会用到的传感器一般有如下几种：内部有测量机器人行进速度的，如线加速度计；测量转角的，如陀螺仪，外部的传感器主要是用来检测外部环境，防止碰撞，如超声波传感器，视觉传感器等等。传感器将采集来的数据传送给控制器，再加以处理，才能使得轮式机器人按照预订路径进行移动。

5.控制

常见的控制有PID控制，但是这些年一般对机器人所用的都是模糊控制，因为模糊控制不需要建立数学模型，可以语言化的表达复杂的非线性系统。另外，由于工作环境的要求，很多轮式机器人都用上了遥控技术，这样，可以扩大机器人的工作空间和工作能力，但是遥控通常会产生更大的误差，因此，如何更好地控制误差，使其达到预定的工作效果，是遥控技术不可不考虑的一个问题。

6.屏蔽

由于在机器人工作工程中，会产生这样那样的干扰，如何去除这些干扰，让机器人更为可靠，就需要更好的屏蔽技术来为其服务。屏蔽设计时要考虑到可靠

性，适应性以及经济性，尽量为其找到适合的屏蔽技术。一般的屏蔽技术有：隔离技术，滤波技术，接地抑制反电势干扰技术等。

四、总结

机器人是一种仿生的高科技产物。轮式机器人的出现，为人们的生活和科学发展做出了十分接触的贡献。在工业、农业、反恐、防爆、空间探测等各个领域，轮式机器人都可以代替人类完成一些危险或者不可完成的任务。如何控制轮式机器人按照我们需要的方式进行移动和精准的动作是十分重要的一个环节。另外，如今，机器人已经向着更为宏观和微观的方向发展，相信，在不久的将来，在更为精准的设计和控制下，轮式机器人将会为我们带来更为美好的生活！

第五篇：关于3D打印机机械结构设计开题报告

2.1本课题要解决问题

学校目前使用的立体光固化快速成型设备为SPS450。该设备主要由由激光发生器，控制系统和三个轴向的运动系统等组成。三个轴向运动分别为Z轴、B轴和F轴。Z轴控制工作台的升降系统（如图4所示）；F轴为液面补偿系统，通过控制浮块的升降来补偿液面的变化；B轴是横向的涂铺系统，通过控制刮板的水平移动刮平液面并使液面平稳静止，确保光固化的精度。

图4 Z轴运动系统简图

该设备将所设计零件的三维计算图像数据转换成一系列很薄的模型截面数据，然后在快速成型机上，用可控制的紫外线激光束，按计算机切片软件所得到的每层薄片的二维图形轮廓轨迹，对液态光敏树脂进行扫描固化，形成连续的固化点，从而构成模型的一个薄截面轮廓。下一层以同样的方法制造。该工艺从零件的最底薄层截面开始，一次一层连续进行，直到三维立体模型制成。一般每层厚度为0.076～0.381mm，最后将制品从树脂液中取出，进行最终的硬化处理，再打光、电镀、喷涂或着色即可。其成型过程流程图如图5.图5 光固化成型过程流程图 该设备使用的用材料为感光树脂，要实现光固化快速成型，感光树脂的选择也很关键。它必须具有合适的粘度，固化后达到一定的强度，在固化时和固化后要有较小的收缩及扭曲变形等性能。更重要的是，为了高速、精密地制造一个零件，感光树脂必须具有合适的光敏性能，不仅要在较低的光照能量下固化，且树脂的固化深度也应合适。满足上述要求的感光树脂价格昂贵，并且由于其分子特性，随着它放置的时间增长粘度就会逐渐变大，最终导致这些树脂无法满足生产要求。目前市场上销售的激光快速成型机的容积是固定的，比如SPS450设备加工范围是450*450*350mm，加工工件时，即使很小的工件，也必须加满树脂槽。这就造成了树脂的沉积和浪费。本毕业设计对SPS450设备的整体机械结构重新设计和改造，使其能够根据工件得大小来决定树脂添加量的机械设备，从而节省产品的加工成本。

2.2 拟采用的研究手段及途径 1，方案选择

通过对中外相关文献的查阅和老师的指导，对光固化快速成型的过程和原理有了一定的了解，对现有的SPS450设备的机械结构也比较熟悉。目前考虑有如下方案：

方案一：在树脂槽底部增加一个轴向运动，以此来改变树脂槽的体积； 方案二：向树脂槽中添加空心的金属块，以此来减少每次生产所需的树脂。考虑到感光树脂具有一定的腐蚀性，会腐蚀密封材料，从而会影响树脂槽的密封导致树脂的泄漏问题，而相对于方案一，方案二并没有这个问题，而且改造简单易行，成本低廉，故采用方案二。

2，结构设计

为了能尽可能地减小设备的体积，同时要考虑到不能与涂铺机构的运动系统互相干扰，结构简单，将控制液体补偿的F轴和控制工作台的升降的Z轴分别竖直置于树脂槽上方的固定的钢板的两侧。其整体结构如图：

图6 SPS450重新设计的整体结构图

3，Z轴和F轴的电机和控制方式的选择

由于工作台的升降和树脂液面的补偿都需要精准的定位，保证浮块的位置在可测量的范围之内，而且工作台不能过高或过低，以免网板影响涂铺系统的运动或者机械的冲撞设备上的其它部位造成网板零位的改变甚至造成机械性的损坏。因此，选用可控性良好的伺服电机，控制方式选用闭环控制。

4，传动系统的选择

为了能够达到设备要求的Z轴和F轴的精度，减少运动过程中的摩擦力，用联轴器将伺服电机与转轴直接相连，用滚珠丝杠螺母将运动传递给浮块和网板。