高精密微驱动装置设计

❶ 机器人用与医学方面的资料

医疗机器人是目前国外机器人研究领域中最活跃、投资最多的方向之一，其发展前景非常看好。近年来，医疗机器人技术引起美、法、德、意、日等国家学术界的极大关注，研究工作蓬勃兴起。二十世纪九十年代起，国际先进机器人计划(IARP)已召开过多届医疗外科机器人研讨会DARPA己经立项，开展基于遥控操作的外科研究，用于战伤模拟手术、手术培训、解剖教学。欧盟、法国国家科学研究中心也将机器人辅助外科手术及虚拟外科手术仿真系统作为重点研究发展的项目之一在发达国家已经出现医疗外科手术机器人市场化产品，并在临床上开展了大量的病例应用研究。随着科学技术的发展, 特别是计算机技术的发展, 医用机器人在临床中的作用越来越受到人们的重视。外科手术辅助导航系统作为外科医生的第三只眼, 可以让手术医师看到手术部位的内部结构, 避免了因医生经验不足而造成的手术失误, 使手术更安全、更可靠、更精确、更科学, 具有极其广阔的应用前景。现在, 它已经成功地应用到神经外科、整形外科、泌尿科、脊椎、耳鼻喉科、眼科、膝关节切除以及腹腔镜等众多领域中。由此, 依靠医学成像、微装置、传感器、计算机和机械手等的辅助, 从一个开放的、完全的人工手术到辅助医生进行最小侵入性手术。另外, 医生在选择最佳的手术路径、执行复杂的外科手术和提高手术的成功率等方面也受益匪浅。微创外科手术(MIS)技术兴起于20世纪80年代,一般也称为介入式手术。它借助于各种视觉图像设备和先进灵巧的手术器械装备,将手术器械经过小切口进入人体进行治疗或诊断。与传统开放性手术相比,微创手术具有创伤小,可减轻患者痛苦、术后恢复快、有利于提高手术质量和降低医疗社会成本等诸多优点。因此,受到医生和患者的普遍欢迎,是外科手术发展的必然趋势。腹腔镜微创外科手术作为微创手术的代表,是对传统开放性手术的一次重大变革。然而腹腔镜手术在手术中也存在一些问题。如由医生在手术台前操作器械进行手术时,医生的手与所操作的器械末端的距离一般有400～500mm,长时间准确把握手术器械会使医生感到非常 疲劳,另外,由于医生手部的颤抖而传递到器械末端的误差也会随之增大。而利用机器人技术就可以很好的解决上述问题。因为机器人具有定位准确、大大减低工作强度等优势,而且,它还可以通过软件编程实现消颤、提高手术精度。微创外科手术机器人与传统的工业机器人在结构上相比,系统针对性更强,通常一种结构只适用于一种手术操作。对于主从式机器人,在手术中,手术医生的决策通过主手传递到从手,通过监视从手的运动情况,调整或修正控制以达到预期的结果,实现微创手术。由于从手系统直接作用于患者,它的性能高低直接影响整个系统的性能、手术的质量、以及系统的安全性等等。随着计算机技术的不断发展, 微型计算机无论从计算速度还是从内存容量上都可以满足手术导航系统的要求。在我国, 开发基于微型计算机的小型化、低成本、高精度的手术导航系统将是一个发展趋势。1、 文献综述3.1 医疗机器人与其它机器人相比，医疗机器人具有以下几个特点：①其作业环境一般在医院、街道、家庭及非特定的多种场合，具有移动性与导航、识别及规避能力，以及智能化的人机交互界面。在需要人工控制的情况下，还要具备远程控制能力。②医疗机器人的作业对象是人、人体信息及相关医疗器械，需要综合工程、医学、生物、药物及社会学等各个学科领域的知识开展研究课题。③医疗机器人的材料选择和结构设计必须以易消毒和灭菌为前提，安全可靠且无辐射。④以人作为作业对象的医疗机器人，其性能必须满足对状况变化的适应性、对作业的柔软性，对危险的安全性以及对人体和精神的适应性等。⑤医疗机器人之间及医疗机器人和医疗器械之间具有或预留通用的对接接口，包括信息通讯接口、人机交互接口、临床辅助器材接口以及伤病员转运接口等。从技术上讲医疗机器人的发展是建立在以下几种基本技术的基础上：它们是机械设计与制造技术、传感器应用技术、自动控制技术、驱动器技术、人机交互技术。根据用途医疗机器人大致可以分为救援机器人、手术机器人、转运机器人和康复机器人。手术机器人在具备了机器人的基本特点同时，还有其自身的选位准确、动作精细、避免病人感染等特点。在血管缝合手术时，人工很难进行细于1 mm以下的血管缝合，如果使用手术机器人，血管缝合手术可以达到小于0.1 mm的精度；用手术机器人进行手术避免了医生直接接触患者的血液，大大减少了患者的感染危险。商业化的手术机器人最早出现在1994年，由美国Computer Motion公司研制，实质上是一种声控腹腔镜自动“扶镜手”，命名为AESOP。手术机器人于1997年3月在比利时布鲁塞尔St Pierre医院完成了第一例腹腔镜手术——胆囊切除术。1998年，ComputerMotion公司研制的Zeus系统、Intuitive Surgical公司研制的da Vinci系统和endoVia公司研制的Laprotek系统分别获得了成功。这三个系统均由三大部分组成：医生操纵台、机械手和内镜装置。Zeus系统采用纯信号方式实现医生操纵台对机器臂的控制，在传输距离上不受视频延迟的影响。Zeus系统于2001年9月首次成功实现了跨大西洋(美国纽约-法国斯特拉斯堡)的机器人腹腔镜胆囊切除术。目前，手术机器人不仅完成了普外科，还有脑神经外科、心脏修复、胆囊摘除、人工关节置换、泌尿科和整形外科等方面的手术。尽管如此，手术机器人还有许多方面需要不断的完善和改进，通过增加“人造视野”系统，可在手术过程中监视术野，辅助术者做出判断，增加手术的安全性；用软件来处理触觉和视觉图像的整合、分割和合成；提供稳定的触觉控制，识别不同的人体组织，进行关键解剖结构的图像识别和图像分割；具有良好的触觉反馈和位置觉。微型机电技术的不断深入发展为微小型机器人甚至纳米机器人提供了技术支持,它可以直接进入人体器官内部进行工作,完成组织取样、血管疏通、药物定点放置、微型手术和细胞操作等普通医疗技术和手段无法完成的工作。目前，国外正在研制和开发体内自主行走式诊断治疗、体内微细手术和体内药物直接投放微型外科手术机器人。医生用注射器将微型机器人推入人体内部,由它所携带的微生物传感器对人体组织进行检测，当发现有病变组织时,微型手术机器人对病变组织进行直接手术和药物注射治疗。哈尔滨工业大学机器人研究所成功研制出纳米级精密定位系统,在这个系统支持下的纳米级高精密微驱动机器人,能对细胞和染色体进行“显微手术”。纳米级机器人可在人体微观世界行走,随时清除人体中的一切有害物质,修复损坏的基因,激活细胞能量,使人不仅仅保持健康,而且延长寿命。医疗机器人将机器人技术应用到医疗领域，极大的推动了现代医疗技术的发展，是现代医疗卫生装备的发展方向之一。随着科学技术的不断更新、社会的老龄化和现代战争的高技术化，以及医疗技术的发展，各疗机器人及其辅助医疗技术将得到更深入而广泛的研究和应用,促进医疗机器人技术的快速发展。3.2 空间定位技术在计算机辅助导航系统中, 空间定位是整个系统的关键, 直接关系到整个系统的精度和计算机辅助手术的成败。其作用就是实时测出手术器械的空间位置和姿态, 根据定位传感器的不同, 可分为机械定位、超声定位、电磁定位和光学定位法。 （1）机械定位机械定位是手术导航系统最初的定位方法, 属于无源定位。定位用机械手至少应有6 个自由度, 且每个关节均有编码器。和机械手相联的手术器械的位置和旋转, 能够通过机械手的几何模型和关节编码器的瞬时值计算出来，典型精度为: 2～3 mm。机械手定位的优点是不会被阻塞, 不会被障碍遮挡, 同时可在特定位置夹住或放置手术器械。缺点是在手术中较为笨拙, 施加在机械手上的压力可使数据发生变化, 同时存在固定装置和制动器的位移误差。机械定位常用于无臂系统的标定和检查。 (2) 超声定位通过测量超声波的传播时间来测量超声波发射器与接收器间的距离。在手术器械上放置N (至少大于3) 个发射器, 即可计算出手术器械的位置和姿态。该系统的绝对精度一般为5mm。超声波定位的主要问题在于温度对超声波的影响、空气位移、空气非均匀性以及发射器的大尺寸等。 (3) 电磁定位在电磁定位系统中, 每个电磁产生线圈定义一个空间方向, 3 个线圈确定三个空间方向, 然后再根据已知的相对位置关系就可以对目标的空间位置进行定位。电磁定位系统的精度为2mm。电磁定位的精度较高, 又属于非接触式定位。但系统磁场对工作空间中的任何金属物体的引入都很敏感。 (4) 光学定位光学定位是目前手术导航系统中的主流定位方法。以CCD 摄像机作为传感器,测量目标为安装在手术器械上的几个红外发光二极管, 通过红外发光二极管的空间位置, 计算出手术器械的位置和姿态。根据所用摄像机的不同, 光学定位可分为线阵CCD和面阵CCD两种。面阵CCD 测量系统由两个面阵CCD 摄像机组成, 采用标准镜头, 在图像中的每个光点定义了空间的一个投影线, 采用空间两个摄像机可计算其对应投影线的交点, 获得点的三维坐标。线阵CCD 测量系统采用柱面镜头, 利用3 个相对位置固定的线阵CCD 构成, 被测点与镜头的节点轴确定的平面与敏感元件垂直相交处为被测点所成的像, 通过3 个确定的平面相交可以确定被测点的空间位置。由于线阵CCD的分辨率可以做得很高(4096) , 其空间分辨率就很高, 典型的线阵CCD 导航系统精度在0. 5 mm 以内, 而面阵CCD 系统的典型精度为1mm。光学定位系统的优点是精度高, 处理灵活方便,但易受术中手的遮挡、周围光线及金属物体镜面反射的影响。3.2 虚拟现实技术虚拟现实,简称VR技术（英文名为Virtual Reality）.这一名词是由美国VPL公司创建人拉尼尔在20世纪80年代初提出的，我国著名科学家钱学森将它翻译为“灵境技术”它是将模拟环境、视景系统和仿真系统合三为一，并利用头盔显示器、图形眼镜、数据服、立体声耳机、数据手套及脚踏板等传感装置，把操作者与计算机生成的三维虚拟环境链接在一起。操作者通过传感器与虚拟环境交互作用，可获得视觉、听觉、触觉等多种感知，并按照自己的意愿去改变的虚拟环境被称之虚拟现实。

❷ 数控机床工作台的设计谁会

现代工业应用领域中，对精密移动工作台提出了不同的要求。而光纤通信领域的精密移动工作台大多要求是组装式的，由X、Y两个方向的精密移动机构组装成二维精密移动工作台：由X、Y、Z三个方向的精密移动机构组装成三维精密移动工作台等。由于装配件的接触面精度、刚度以及各运动件相对运动都会影响工作台的精度，使得现有的三维精密移动工作台的精度达不到使用要求。为了满足光纤通信领域的使用要求必须设计一个在三个方向上微调行程为15～20mm、精度在0.003mm内的三维精密移动工作台。
1 整体设计
根据使用要求，所设计的三维精密移动工作台应满足规定的行程范围、精度、灵敏度的要求：同时还要工作性能稳定可靠，消除空回，减小误差。设计中采用组装式的，其三个方向是相互垂直的，所以从下至上三个方向上主动件和从动件的运动方向可设定为笛卡儿坐标系中的X、Y、Z三轴向。由于X、Y、Z各方向的配合面以及装配关系直接影响到整体运行的精度，故对各装配面以及运行部件的接触表面都要求保持相应的精度。
结构设计
三维精密移动工作台主要由支撑装置、微位移驱动读数装置、承重及微位移机构、连接装置几部分组成。微位移驱动读数装置、承重及微位移机构的选择和设计对整个产品的设计起着举足轻重的作用。主要是采用螺旋微动装置驱动，分划筒读数装置示数，以及滚动摩擦导轨进行导移。也就是说，整个三维精密移动工作台由支撑装置——底座、底板，微位移驱动读数装置，承重及微位移机构——三维方向上的滑板、导轨，以及连接装置——直角固定块等组成。
设计原则和设计原理
在几何量测量仪器设计长期实践的基础上，形成了一些带有普遍性的或在一定场合下带有普遍性的设计原则和设计原理。这些设计原则和设计原理，根据不同仪器设计的具体情况，作为仪器设计中的技术措施，在保证和提高仪器精度、改善仪器性能、以及降低仪器成本等方面带来了良好的效果。因此，如何在仪器的总体方案中遵循或恰当地运用这些原则和原理，便是仪器总体设计阶段中应当突出考虑的一个内容。在本设计中，为了减少阿贝误差的影响，在底座的设计中尽量保证主动件与从动件之间运动的线性关系，导轨的结构设计及其工艺上尽量保证导轨有较好的运动直线性。采用螺旋微位移驱动读数装置，遵循测量链最短原则，尽量使测量环节最少，从而减少误差、提高整体机构的精度。
螺旋测微原理是指螺旋运动的直线位移与角位移成比例的原理。其套筒上刻有上、下两排刻线，同排刻度线间距为1mm，上下两排刻线错开0.5mm，即与测微丝杠的螺距相等。微分筒上刻有50等分刻线，当它旋转一周时，丝杠位移0.5mm：转动一格，丝杠移动0.01mm。所以螺旋测微器的分度值为0.01mm，灵敏度为0.001mm。

图1 运动件长度计算简图
2 关键部件的设计
三维精密移动工作台的关键部分主要是滚动摩擦导轨，微位移驱动读数装置和弹簧拉力装置。分珠簧片是其中最关键的零件。由图1可知 L=e+l+ab (1)
而 ab=a'b'=a'c+cb'=e+cb' (2)

因为滚珠中心的线速度Vr与运动件速度Vm的关系为 Vr=Vm/2 (3)
则 cb'=Smax/2 (4)
因此 L=2e+l+(Smax/2) (5)

上式表明当行程为Smax时，运动件的最短长度由式(5)可求，当行程取最大位移为30mm，l为两滚珠间的中心距，为了保证承载能力，该三维精密移动工作台每边选4个钢球，l可取中间两个或两边两个钢球之间的距离。e为保险量，用簧片隔离固定，故两边两球的e可选5mm。 由式(5)可得 l=L-2e-(Smax/2)=55mm (6)
则簧片的总长可设计为 L'=l+2e=65mm (7)

3 精度分析
精度是仪器的一项重要技术指标，仪器的精度分析是仪器设计中的重要一环，通常它是在设计过程中始终应考虑的一个主要问题。这里的精度分析，既指仪器各零、部件误差的合成，也指仪器设计中公差的分配和主要技术条件的确定，甚至还包括考虑为进一步减小仪器误差而需采取的技术措施：如误差的调整方法，补偿件的设计等。如图2所示，三维精密移动工作台由以下3个组成环实现上述原理方案。

图2 测量原理图
图3 分厘卡读数原理图

误差来源
三维精密移动工作台是为了解决某些精度较高的测量问题而设计制造的仪器。主要用来测量一定范围空间内的长度或距离等。其是以分厘卡驱动定位和坐标测量为基础的绝对测量仪器。它以长度基准元件与被测长度(或距离)相比较，从而确定被测量的大小。测量时，首先在读数装置——微分筒上读出第一个读数，然后旋动分厘卡驱动滑板，对准工件后，再在读数装置上读出第二个读数，两读数之差便是工件的被测尺寸。其测量方程式为
L=b-a
式中：L为被测尺寸：b为第二次读数：a为第一次读数。
X、Y、Z三轴向上分厘卡，是采用螺旋测微方法进行直接读数的。因此其测量方程为
µ=x
根据分厘卡的读数原理，如图3所示，误差主要有螺距误差1µm，测微读数误差∆r，一般认为读数误差是仪器读数的1/10，分厘卡最小读数为10µm，即∆r=t/10=1µm。
精度分析
由上述误差分析可得三维精密移动工作台的总体误差为：
x方向上：∆SX测微螺距的加工误差、∆rX分厘卡的读数误差、∆X2第二维上X方向上的误差、∆X3第三维上X方向上的误差。
∆limX=±(∆2SX+∆2rX+∆2X2+∆2X3)½=±1.581µm
同理求得
∆limY=±(∆2SY+∆2rY+∆2Y2+∆2Y3)½=±1.581µm
∆limZ=±(∆2SZ+∆2rZ+∆2Z2+∆2Z3)½=±1.581µm
则三维精密移动工作台仪器总的测量误差为
∆lim=±(∆2limX+∆2limY∆2limZ)½=±2.793µm

❸ 工业机器人设计流程

机器人家上了解到，工业机器人是一种自动化程度很高的机械产品，其设计流程即应该符合机械产品设计的一般流程，又具有其特殊性。
这里主要讨论工业机器人的机械系统设计，并且关注的是其设计流程，工业机器人机械系统的设计阶段可大致分为总体设计和详细设计。
机械系统总体设计是机器人设计的关键阶段，很大程度上决定了产品的技术性能、经济指标、外观造型。
总体结构设计可分为功能原理设计和结构总体设计两个阶段，主要内容包括功能设计、原理方案设计、总体布局、主要技术参数的确定及技术分析等内容。
对于机器人来说其机械系统总体设计主要内容有：确定基本参数、选择运动方式、手臂配置形式（构型）、驱动方式和机械结构设计等，具体如下：
（1） 根据机器人工作任务和目的来确定机器人本体的基本构型、驱动和控制方式、自由度数目。
（2） 根据机器人的共作任务、工作场地的空间布置等来确定机器人的工作空间。
（3） 根据机器人的工作任务来对机器人进行动作规划、制定各自由度的工作节拍、分配各动作时间，初步确定各自由度的运动速度。
（4） 根据机器人的工作空间，初步确定机器人各部分（各臂）的长度尺寸。
（5） 对机器人进行初步受力分析，根据受力分析结果及各关节的运动速度， 选择各关节驱动部件的基本参数（电动机和减速器的选型计算），对于速度较低的可以进行静力（ Statics）分析，对于速度较高的机械，各构件的惯性力影响比较大，要进行动力学分析（Dynamics）。
（6） 根据工作要求确定机器人的定位精度。定位精度取决于机器人的定位方式、运动速度、控制方式、机器人手臂的刚度等。
（7） 根据技术要求等确定各零件的材料和结构及加工工艺；然后验算各构件的机械强度、驱动功率和最大负载重量，验算机器人各关键部件的使用寿命。初步确定各构件的机械结构。
（8） 把机器人机械系统总体设计编写成文，编制技术（设计）任务书，并绘制系统总图（草图）、简图（草图）。
经过以上过程，完成了机器人机械系统的总体设计，接下来还需要对机器哦人机械系统进行像是设计计算，过程如下：
（1） 对关键零部件的结构进行详细设计，并对主要零部件结构、材料、关键工艺进行实验。
（2） 编写设计计算说明书，绘制主要零部件草图。
（3） 全部零件设计及编制设计文件。 以上是工业机器人机械系统设计的一般流程，通过本阶段的设计和计算，可以初步确定机器人各构件的结构、材料、工艺的要求等，完成设计算及必要的实验，完成编制全部构件的图样和设计文件。
此外，以上各步骤常需要互相配合、交叉进行。设计工作也需要多次修改，逐步逼近，一遍设计出技术先进可靠、经济合理造型美观的工业机器人。
在机器人的总体参数完成之后，就可以进行机器人驱动系统的设计计算了，驱动系统的设计除了确定驱动方式外，还需要确定驱动系统的具体参数。
在选择伺服电机和精密减速之前，还需要清楚工业机器人对驱动电机的要求，以便根据要求选择机器人的伺服电机和精密减速器，工业机器人对伺服电机的要求有：
（1） 快速性。伺服电动机从获得指令信号到完成指令所要求的动作的时间要短。响应信号的时间越短，电机私服系统的灵敏性越高，快速响应性越好，一般是以伺服电机的机电时间常数的大小来说明伺服电动机快速响应的性能。
（2） 伺服电机的启动转矩与电动机本身惯量之比大。在机器人驱动负载时，要求机器人伺服电机驱动力矩大，转动惯量小。
（3） 控制特性的连续性和直线性。随着控制信号的变化，电动的转速能够连续的变化，有时候还需转速与控制信号成正比或近似正比。
（4） 调速范围宽。能应用与1:1000—1:10000的调速范围。
（5） 体积小、质量小、轴向尺寸小。
（6） 能经受起苛刻的运行条件，可进行频繁的正反转和加减速运行，并能在短时间内有较好的过载能力。 机器人的减速器应具有刚度大、输出转矩高、减速比范围大，回程间隙小、润滑好等特点。 当前RV减速器、谐波减速器、摆线针轮减速器、行星齿轮减速器等均可以用于工业机器人，其中具有扁平结构的高精度减速器更符合工业机器人的要求而广泛应用于工业机器人中。

❹ 高刚性直接驱动设计是什么意思

高刚性的含义：
机械学中，刚性是指物体抵抗变形的能力，也就是容易不容易变形。
高刚性是指其在外力作用下，不容易变形，容易保持原来的形状。

直接驱动：该词汇常用的含义是，由电机不经过减速器，直接连接机械负载部件。直驱电机通常其转速可控，转速低，扭矩大，扭力大。而普通电机的转速往往很高，扭矩不足，必须经过减速器提高扭矩、降低转速，方可用于带动负载。

高刚性用于形容电机的话，【个人猜想】也可以理解为在外力作用下，施加外力时，部件抗变形能力强，即使负载突然变大，其转速也不轻易下降，就是功率裕量更大。

两者结合起来，就是该设备使用了不易变形的材料和结构，利用直接驱动动力源进行工作……

❺ 小提升高度的自动扶梯其驱动装置一般安装

驱动方式：一般分为双速和变频，双速就是星三角转换驱动异步曳引机。
变频既有异步也有同步。最常见的是星三角异步扶梯。
驱动装置安装：安装在扶梯的上机房 就是你做扶梯上楼的 上层盖板下部。

❻ 三坐标测量仪还有哪几种方式可以转到(A90º B180º)的位置

简单地说,三坐标测量机就是在三个相互垂直的方向上有导向机构、测长元件、数显装置，有一个能够放置工件的工作台(大型和巨型不一定有)，测头可以以手动或机动方式轻快地移动到被测点上，由读数设备和数显装置把被测点的坐标值显示出来的一种测量设备。显然这是最简单、最原始的测量机。有了这种测量机后，在测量容积里任意一点的坐标值都可通过读数装置和数显装置显示出来。测量机的采点发讯装置是测头，在沿X，Y，Z三个轴的方向装有光栅尺和读数头。其测量过程就是当测头接触工件并发出采点信号时，由控制系统去采集当前机床三轴坐标相对于机床原点的坐标值，再由计算机系统对数据进行处理。

❼ 设计已螺旋输送机的驱动装置设计说明书

计算内容 计算结果
一， 设计任务书
设计题目：传送设备的传动装置
（一）方案设计要求：
具有过载保护性能（有带传动）
含有二级展开式圆柱齿轮减速器
传送带鼓轮方向与减速器输出轴方向平行
（二）工作机原始数据：
传送带鼓轮直径___ mm,传送带带速___m/s
传送带主动轴所需扭矩T为___N.m
使用年限___年，___班制
工作载荷（平稳，微振，冲击）
（三）数据：
鼓轮D 278mm，扭矩T 248N.m
带速V 0.98m/s，年限 9年
班制 2 ，载荷 微振
二.电机的选择计算
1. 选择电机的转速：
a. 计算传动滚筒的转速
nw= 60V/πd=60×0.98/3.14×0.278=67.326 r/min
b.计算工作机功率
pw= nw/9.55×10³=248×67.326/9.55×10³=1.748Kw
2. 工作机的有效功率
a. 传动装置的总效率
带传动的效率η1= 0.96
弹性联轴器的效率η2= 0.99

滚筒的转速
nw=67.326 r/min
工作机功率
pw=1.748Kw

计算内容 计算结果
滚动轴承的效率 η3=0.99
滚筒效率 η4=0.96
齿轮啮合效率 η5=0.97
总效率 η=η1×η2×η34×η4×η5²=
0.95×0.99×0.994×0.96×0.97²=0.816
c. 所需电动机输出功率Pr=Pw/η=1.748/0.816=2.142kw
3. 选择电动机的型号：
查参考文献[10] 表16-1-28得 表1.1
方案
号 电机
型号 电机
质量
(Kg) 额定
功率
(Kw) 同步
转速(r/min) 满载
转速
(r/min) 总传
动比
1 Y100L1-4 34 2.2 1500 1420 21.091
2 Y112M-6 45 2.2 1000 940 13.962
根据以上两种可行同步转速电机对比可见，方案2传动比小且质量价格也比较合理，所以选择Y112M-6型电动机。
三.运动和动力参数的计算
1. 分配传动比取i带=2.5
总传动比 i=13.962
i减=i/i带=13.962/2.5=5.585
减速器高速级传动比i1= =2.746
减速器低速级传动比i2= i减/ i1=2.034
2. 运动和动力参数计算:

总效率
η=0.816

电动机输出功率
Pr=2.142kw

选用三相异步电动机Y112M-6
p=2.2 kw
n=940r/min
中心高H=1112mm,外伸轴段D×E=28×60

i=13.962
i12=2.746
i23=2.034

P0=2.142Kw

计算内容 计算结果
0轴(电动机轴):
p0=pr=2.142Kw
n0=940r/min
T0=9.55103P0/n0=9.551032.119/940=21.762N.m
Ⅰ轴(减速器高速轴):
p1=p.η1=2.1420.95=2.035Kw
n1= n0/i01=940/2.5=376
T1=9.55103P1/n1=51.687 N.m
Ⅱ轴(减速器中间轴):
p2=p1η12=p1η5η3=2.0350.970.99
=1.954 Kw
n2= n1/i12=376/2.746=136.926 r/min
T2=9.55103 P2/n2=136.283N.m

Ⅲ轴(减速器低速轴):
p3=p2η23= p2η5η3=1.876 Kw
n3= n2/i23=67.319 r/min
T3=9.55103 P3/n3=266.133 N.m
Ⅳ轴(鼓轮轴):
p4=p3η34=1.839 Kw
n4= n3=67.319 r/min
T4=9.55103 P4/n4=260.884 N.m
四.传动零件的设计计算
(一)减速器以外的传动零件
1.普通V带的设计计算
(1) 工况系数取KA=1.2
确定dd1, dd2:设计功率pc=KAp=1.22.2=2.64Kw n0=940r/min
T0=21.762N.m
p1=2.035Kw
n1=376r/min
T1=51.687N.m
p2=1.954Kw
n2=136.926 r/min
T2=136.283 N.m
p3=1.876Kw
n3=67.319 r/min
T3=266.133N.m

p4=1.839 Kw
n4=67.319r/min
T4=260.884 N.m

小带轮转速n1= n0=940 r/min
选取A型V带 取dd1=118mm
dd2=(n1/n2)dd1=(940/376) 118=295mm
取标准值dd2=315mm
实际传动i=dd1/ dd2=315/118=2.669
所以n2= n1/i=940/2.669=352.192r/min(误差为6.3%>5%)
重取 dd1=125mm,
dd2=(n1/n2)dd1=(940/376)125=312.5mm
取标准值dd2=315mm
实际传动比i= dd1/ dd2=315/125=2.52
n2= n1/i=940/2.52=373.016
(误差为8% 允许)
所选V带带速v=πdd1 n1/(601000)=3.14
125940/(601000)=6.152m/s
在5 ~25m/s之间 所选V带符合
(2)确定中心距
①初定a0 :0.7(dd1 +dd2)≤a0≤ 2(dd1 +dd2)

308≤a0≤880 取a0=550mm
②Lc=2 a0+(π/2)( dd1 +dd2)+( dd2 -dd1)²/4 a0
=2550+(3.14/2) (315+125)+(315-125)²/4550=1807.559
③取标准值:Ld=1800mm
④中心距:a=a0+ (Ld­Lc)/2=550+(1800-1807.559)/2

计算内容 计算结果
=546.221mm
取a=547mm,a的调整范围为:
amax=a+0.03 Ld=601mm
amin=a-0.015Ld=520mm

(2)验算包角:
α≈180°-(dd2-dd1) 60° /a=180°-(315-125) 60°/547=159°>120°，符合要求。
(3)确定根数:z≥pc/p0’
p0’=Kα(p0+Δp1+Δp2)
Kα=1.25(1- )=0.948
对于A型带:c1=3.7810-4,c2=9.8110-3,
c3=9.610-15,c4=4.6510-5
L0=1700mm
ω1= = =98.437rad/s
p0= dd1ω1[c1- - c3 (dd1ω1)²- c4lg(dd1ω1)]
=12598.437[3.7810-4- -9.6
10-15 (12598.437)²- 4.6510-5
lg(12598.437)]=1.327
Δp1= c4dd1ω1 =0.148
Δp2=c4dd1ω1 =0.0142
p0’=0.948 (1.327+0.149+0.0142)=1.413 Kw

确定根数：z≥ ≤Zmax
z= = 取z=2
（4）确定初拉力F0
F0=500 =500×
=175.633KN
（5）带对轴的压力Q
Q=2 F0zsin =2 =690.768KN
（二）减速器以内的零件的设计计算
1．齿轮传动设计
（1）高速级用斜齿轮
① 选择材料
小齿轮选用40Cr钢，调质处理，齿面硬度250~280HBS大齿轮选用ZG340~ 640，正火处理，齿面硬度170 ~ 220HBS
应力循环次数N：
N1=60n1jLh=60×376×（9×300×16）=9.74×108
N2= N1/i1=9.74×108 ÷2.746=3.549×108
查文献[2]图5-17得：ZN1=1.02 Z N2=1.11（允许有一点蚀）
由文献[2]式（5-29）得：ZX1 = ZX2=1.0，取SHmin=1.0，Zw=1.0，ZLVR=0.92
按齿面硬度250HBS和170HBS由文献[2]图（5-16（b））得：σHlim1=690Mpa, σHlim2=450 Mpa
许用接触应力[σH]1 =（σHlim1/SHmin）ZN1 ZX1 Zw ZLVR=647.496 Mpa，[σH]2=（σHlim2/SHmin）ZN2 ZX2 Zw ZLVR
=459.540 Mpa
因[σH]2〈[σH]1，所以计算中取[σH]= [σH]2 =459.540 Mpa
②按接触强度确定中心距
初定螺旋角β=12° Zβ= =0.989
初取KtZεt2=1.12 由文献[2]表5-5得ZE=188.9 ，减速传动u=i1 =2.746，取Φa=0.4
端面压力角αt=arctan(tanαn/cosβ)=arctan（tan20°/cos12°）=20.4103°
基圆螺旋角βb= arctan(tanβ×cosαt)= arctan(tan12°×cos20.4103°)=11.2665°
ZH= = =2.450
计算中心距a:

计算内容 计算结果
a≥
=
=111.178mm
取中心距 a=112mm
估算模数mn=(0.007~0.02)a=(0.007~0.02)×=
0.784~2.24
取标准模数mn=2
小齿轮齿数

实际传动比： 传动比误差 在允许范围之内
修正螺旋角β=
10°50′39〃
与初选β=12°相近，Zβ，ZH可不修正。
齿轮分度圆直径

圆周速度
由文献[2]表5-6 取齿轮精度为8级
③验算齿面接触疲劳强度
按电机驱动，载荷平稳，由文献[2]表5-3 取 KA=1.25
由文献[2]图5-4（b），按8级精度和
取KV=1.023
齿宽 ，取标准b=45mm
由文献[2]图5-7（a）按b/d1=45/61.091=0.737,取Kβ=1.051
由文献[2]表5-4，Kα=1.2
载荷系数K= KAKVKβKα=
计算重合度：
齿顶圆直径
端面压力角：
齿轮基圆直径： mm
mm
端面齿顶压力角：

高速级斜齿轮主要参数：
mn=2
z1=30, z2=80
β=
10°50′39〃
mt= mn/cosβ=2.036mm
d1=61.091mm
d2=162.909mm
da1=65.091mm
da2=166.909mm
df1= d1-2(ha*+ c*) mn=56.091mm
df2= d2-2(ha*+ c*) mn=157.909mm
中心距a=1/2(d1+d2)=112mm
齿宽b2=b=
45mm
b1= b2+(5~10)=50mm

计算内容 计算结果

齿面接触应力
安全
④验算齿根弯曲疲劳强度
由文献[2]图5-18（b）得：
由文献[2]图5-19得：
由文献[2]式5-23：
取
计算许用弯曲应力：

计算内容

计算结果

由文献[2]图5-14得：
由文献[2]图5-15得：
由文献[2]式5-47得计算

由式5-48： 计算齿根弯曲应力：

均安全。
⑵低速级直齿轮的设计
①选择材料
小齿轮材料选用40Cr钢，齿面硬度250—280HBS,大齿轮材料选用ZG310-570，正火处理，齿面硬度162—185HBS
计算应力循环次数N：同高速级斜齿轮的计算 N1=60 n1jL h=1.748×108
N2= N1/i1=0.858×108
计算内容

计算结果
查文献[2]图5-17得：ZN1=1.12 Z N2=1.14
按齿面硬度250HBS和162HBS由文献[2]图（5-16（b））得：σHlim1=690Mpa, σHlim2=440 Mpa
由文献[2]式5-28计算许用接触应力：
[σH]1 =（σHlim1/SHmin）ZN1 ZX1 Zw ZLVR=710.976 Mpa，[σH]2=（σHlim2/SHmin）ZN2 ZX2 Zw ZLVR
=461.472 Mpa
因[σH]2〈[σH]1，所以取[σH]= [σH]2 =461.472 Mpa
②按接触强度确定中心距
小轮转距T1=136.283N.m=136283N.m
初取KtZεt2=1.1 由文献[2]表5-5得ZE=188.9 ，减速传动u=i23=2.034，取Φa=0.35

计算中心距a: a≥
=145.294mm
取中心距 a=150mm估算模数m=(0.007~0.02)a=(0.007~0.02)×150=
1．05~3
取标准模数m=2
小齿轮齿数

齿轮分度圆直径

齿轮齿顶圆直径：

齿轮基圆直径： mm
mm
圆周速度
由文献[2]表5-6 取齿轮精度为8级
按电机驱动，载荷平稳，而工作机载荷微振，由文献[2]表5-3 取 KA=1.25
按8级精度和 取KV=1.02
齿宽 b= ,取标准b=53mm
由文献[2]图5-7（a）按b/d1=53/100=0.53,取Kβ=1.03
由文献[2]表5-4，Kα=1.1
载荷系数K= KAKVKβKα=
计算端面重合度：

安全。
③校核齿根弯曲疲劳强度
按z1=50, z2=100,由文献[2]图5-14得YFa1=2.36 ,YFa2=2.22
由文献[2]图5-15得YSa1= 1.71，YSa2=1.80。
Yε=0.25+0.75/ εα=0.25+0.75/1.804=0.666
由文献[2]图5-18（b），σFlim1=290Mp, σFlim2=152Mp
由文献[2]图5-19，YN1= YN2=1.0,因为m=4〈5mm，YX1= YX2=1.0。
取YST=2.0，SFmin=1.4。
计算许用弯曲应力：
[σF1]= σFlim1YST YN1 YX1/SFmin=414Mp
[σF2]= σFlim2YST YN2 YX2/SFmin=217Mp
计算齿根弯曲应力：
σF1=2KT1YFa1YSa1Yε/bd1m=2×1.445×136283×2.36×1.71×0.666/53×100×2=99.866Mp〈[σF1]
σF2=σF1 YFa2YSa2/ YFa1YSa1=98.866Mp〈[σF2]
均安全。
五．轴的结构设计和轴承的选择
a1=112mm, a2=150mm,
bh2=45mm, bh1= bh2+(5~10)=50mm
bl2=53mm, bl1= bl2+(5~10)=60mm
(h----高速轴，l----低速轴)
考虑相邻齿轮沿轴向不发生干涉，计入尺寸s=10mm，考虑齿轮与箱体内壁沿轴向不发生干涉，计入尺寸k=10mm，为保证滚动轴承放入箱体轴承座孔内，计入尺寸c=5mm，初取轴承宽度分别为n1=20mm,n2=22，n3=22mm，3根轴的支撑跨距分别为：
计算内容

低速级直齿轮主要参数：
m=2
z1=50, z1=50 z2=100
u=2.034
d1=100mm
d2=200mm
da1=104mm
da2=204mm
df1=
d1-2(ha*+ c*) m=95mm
df2=
d2-2(ha*+ c*) m=195mm
a=1/2(d2+ d1)=150mm
齿宽b2 =b=53mm
b1=b2+
(5~10)=60mm

计算结果
l1=2(c+k)+bh1+s+bl1+n1=2×(5+10)+50+10+60+20=170mm
l2=2(c+k)+bh1+s+bl1+n2=2×(5+10)+50+10+60+20=

172mm
l3=2(c+k)+bh1+s+bl1+n3=2×(5+10)+50+10+60+20=172mm
(2)高速轴的设计：
①选择轴的材料及热处理
由于高速轴小齿轮直径较小，所以采用齿轮轴，选用40r钢，
②轴的受力分析：
如图1轴的受力分析：

lAB=l1=170mm,
lAC=n1/2+c+k+bh1/2=20/2+5+10+50/2=50mm
lBC= lAB- lAC=170-50=120mm
(a) 计算齿轮啮合力：
Ft1=2000T1/d1=2000×51.687/61.091=162.131N
Fr1=Ft1tanαn/cosβ1692.13×tan20°/cos10.8441°=627.083N
Fa1= Ft1tanβ×tan10.8441°=324.141N
(b) 求水平面内支承反力，轴在水平面内和垂直面的受力简图如下图：

RAx= Ft1 lBC/ lAB=1692.131×120/170=1194.445N
RBx= Ft1-RAx=1692.131-1194.445=497.686N
RAy=(Fr1lBC+Fa1d1/2)/lAB=(627.083×120+324.141×
61.091/2)/170=500.888N
RBy= Fr1-RAy=627.083-500.888=126.195N
(c) 支承反力

弯矩MA= MB=0，MC1= RA lAC=64760.85N.mm
MC2= RB lBC=61612.32N.mm
转矩T= Ft1 d1/2=51686.987N.mm
计算内容

计算结果

d≥ ③轴的结构设计
按经验公式，减速器输入端轴径A0 由文献[2]表8-2，取A0=100
则d≥100 ，由于外伸端轴开一键槽，
d=17.557（1+5%）=18.435取d=20mm，由于da1<2d,用齿轮轴，根据轴上零件的布置、安装和定位的需要，初定轴段直径和长度，其中轴颈、轴的结构尺寸应与轴上相关零件的结构尺寸联系起来考虑。
初定轴的结构尺寸如下图：

高速轴上轴承选择：选择轴承30205 GB/T297-94。
（2）中间轴（2轴）的设计：
①选择轴的材料及热处理
选用45号纲调质处理。
②轴的受力分析：
如下图轴的受力分析：

计算内容

计算结果

lAB=l2=172mm,
lAC=n2/2+c+k+bh1/2=22/2+5+10+50/2=51mm
lBC= lAB- lAC=172-51=121mm
lBD=n2/2+c+k+bl1/2=22/2+5+10+60/2=56mm
(a) 计算齿轮啮合力：
Ft2=2000T2/d2=2000×136.283/162.909=1673.118N
Fr2=Ft2tanαn/cosβ=1673.118×tan20°/cos10.8441°=620.037N
Fa2=Ft2tanβ=1673.118×tan10.8441°=320.499N
Ft3=2000T2/d3=2000×136.283/100=2725.660N
Fr3=Ft3tanα=2725.660×tan20°=992.059N
(b)求水平面内和垂直面内的支反力
RAx=(Ft2lBC+Ft3lBD )/lAB=(1673.118×121+2725.660×56)/172=2064.443N
RBx=Ft2+Ft3-RAX=1673.118+2725.660-2064.443=2334.35N
RAY=(Fa2d2/2-Fr2lBC+Fr3lBD)/lAB=(320.449×162.909/2-620.037×121+992.059×56)=190.336N
RBY=Fr3-Fr2-RAY=992.059-620.037-190.336=
计算内容

计算结果
181.656N
RA=2073.191N, RB=2341.392N
③轴的结构设计
按经验公式, d≥A0 由文献[2]表8-2，取A0=110
则d≥110 ，取开键槽处d=35mm
根据轴上零件的布置、安装和定位的需要，初定轴段直径和长度，其中轴颈、轴的结构尺寸应与轴上相关零件的结构尺寸联系起来考虑。
初定轴的结构尺寸如下图：

中间轴上轴承选择：选择轴承6206 GB/T276-94。
（3）低速轴（3轴）的设计：
①选择轴的材料及热处理
选用45号纲调质处理。
②轴的受力分析：
如下图轴的受力分析：

计算内容

计算结果

初估轴径：
d≥A0 =110
联接联轴器的轴端有一键槽，dmin=33.5（1+3%）=34.351mm，取标准d=35mm
轴上危险截面轴径计算：d=（0.3~0.4）a=（0.3~0.4）×150=45~60mm 最小值dmin =45×（1+3%）=46.35mm，取标准
计算内容 计算结果
50mm
初选6207GB/T276-94轴承，其内径，外径，宽度为40×80×18
轴上各轴径及长度初步安排如下图：

③低速级轴及轴上轴承的强度校核
a、 低速级轴的强度校核
①按弯扭合成强度校核：
转矩按脉动循环变化，α≈0.6
Mca1= Mc=106962.324N.mm
Mca2=
Mca3=αT=159679.800N.mm
计算弯矩图如下图：

计算内容

计算结果

Ⅱ剖面直径最小，而计算弯矩较大，Ⅷ剖面计算弯矩最大，所以校核Ⅱ，Ⅷ剖面。
Ⅱ剖面:σca= Mca3/W=159679.8/0.1×35³=37.243Mp
Ⅷ剖面：σca= Mca2/W=192194.114/0.1×50³=15.376Mp
对于45号纲，σB=637Mp，查文献[2]表8-3得
[σb] -1=59
Mp，σca<[σb] -1,安全。
②精确校核低速轴的疲劳强度
a、 判断危险截面：
各个剖面均有可能有危险剖面。其中，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ剖面为过度圆角引起应力集中，只算Ⅱ剖面即可。Ⅰ剖面与Ⅱ剖面比较，只是应力集中影响不同，可取应力集中系数较大者进行验算。Ⅸ--Ⅹ面比较，它们直径均相同，Ⅸ与Ⅹ剖面计算弯矩值小，Ⅷ剖面虽然计算弯矩值最大，但应力集中影响较小（过盈配合及键槽引起的应力集中均在两端），所以Ⅵ与Ⅶ剖面危险，Ⅵ与Ⅶ剖面的距离较接近（可取5mm左右），承载情况也很接近，可取应力集中系数较大值进行验算。
计算内容

计算结果
b.较核Ⅰ、Ⅱ剖面疲劳强度：Ⅰ剖面因键槽引
起的应力集中系数由文献[2]附表1-1查得：kσ=1.76, kτ=1.54
Ⅱ剖面配合按H7/K6，引起的应力集中系数由文献[2]附表1-1得：kσ=1.97, kτ=1.51。Ⅱ剖面因过渡圆角引起的应力集中系数查文献[2]附表1-2（用插入法）： （过渡圆角半径根据D-d由文献[1]表4.2-13查取） kτ=1.419，故应按过渡圆角引起的应力集中系数验算Ⅱ剖面
Ⅱ剖面产生的扭应力、应力幅、平均应力为：
τmax =T/ WT=266.133/0.2×35³=31.036Mp,
τa=τm =τmax /2=15.52Mp
绝对尺寸影响系数查文献[2]附表1-4得：εσ =0.88，ετ =0.81，表面质量系数查文献[2]附表1-5：βσ =0.92，βτ =0.92
Ⅱ剖面安全系数为：
S=Sτ=
取[S]=1.5~1.8，S>[S] Ⅱ剖面安全。
b、 校核Ⅵ，Ⅶ剖面：
Ⅵ剖面按H7/K6配合，引起的应力集中系数查附表1-1，kσ=1.97, kτ=1.51
Ⅵ剖面因过渡圆角引起的应力集中系数查附表1-2， ，kσ=1.612,kτ=1.43
Ⅶ剖面因键槽引起的应力集中系数查文献[2]附表1-1得：kσ=1.82, kτ=1.62。故应按过渡圆角引起
计算内容

计算结果
的应力集中系数来验算Ⅵ剖面
MVⅠ=113 RA=922.089×113=104196.057N.mm, TVⅠ=266133N.mm
Ⅵ剖面产生的正应力及其应力幅、平均应力：
σmax= MVⅠ/W=104196.057/0.1×50³=8.336Mp
σa=σmax=8.366 σm=0
Ⅵ剖面产生的扭应力及其应力幅，平均应力为：
τmax =TⅥ/ WT=266133/0.2×50³
绝对尺寸影响系数由文献[2]附表1-4得：εσ =0.84，ετ
=0.78
表面质量系数由文献[2]附表1-5查得：βσ =0.92，βτ =0.92
Ⅵ剖面的安全系数：
Sσ =
Sτ=
S=
取[S]= 1.5~1.8，S>[S] Ⅵ剖面安全。
六．各个轴上键的选择及校核
1．高速轴上键的选择：
初选A型6×32 GB1095-79：b=6mm，L=32mm，l=26mm,查文献[2]表2-10，许用挤压应力[σp]=110Mp，σp= 满足要求；

计算内容

高速轴上
选A型6×32 GB1095-79：b=6mm，L=32mm，l=26mm
中间轴
选A型10×32 GB1095-79：b=10mm,h=8mm,L=32mm,l=22mm,

计算结果
2．中间轴键的选择：
A处：初选A型10×32 GB1095-79：b=10mm,h=8mm,L=32mm,l=22mm, [σp]=110Mp
σp= 满足要求;
B处：初选A型10×45 GB1095-79：
b=10mm,h=8mm,L=32mm,l=22mm,[σp]=110Mp
σp= 满足要求.
3. 低速轴上键的选择：
a.联轴器处选A型普通平键
初选A型10×50 GB1096-79：b=10mm,h=8mm,L=50mm,l=40mm,查文献[2]表2-10，许用挤压应力[σp]=110Mp
σp= 满足要求.
b. 齿轮处初选A型14×40 GB1096-79：b=14mm,h=9mm,L=40mm,l=26mm, [σp]=110Mp
σp= 满足要求.
七．联轴器的选择
根据设计题目的要求，减速器只有低速轴上放置一联轴器。
查表取工作情况系数K=1.25~1.5 取K=1.5
计算转矩 Tc=KT=1.5×266.133=399.200Mp
选用HL3型联轴器：J40×84GB5014-85，[T]=630N.m, Tc<[T],n<[n],所选联轴器合适。
低速轴
联轴器处选A型10×50GB1096-79：b=10mm,h=8mm,L=50mm,l=40mm
低速轴
齿轮处初选A型14×40GB1096-79：
b=14mm,h=9mm,L=40mm,l=26mm

选用HL3型联轴器：J40×84GB5014-85
参考资料：机械课程设计，理论力学

❽ 哪种发明使研制者成功地设计出现代广泛使用的微型计算机

第一台计算机(ENIAC)于1946年2月,在美国诞生。提出程序存储的是美国的数学家 冯^诺依曼, 在美国陆军部的资助下，与1943年开始了ENIAC的研制，1946年完成； 一、机械计算机的诞生 在西欧，由中世纪进入文艺复兴时期的社会大变革，极大地促进了自然科学技术的发展，人们长期被神权压抑的创造力得到了空前的释放 。而在这些思想创意的火花中 ，制造一台能帮助人进行计算的机器则是最耀眼、最夺目的一朵。从那时起，一个又一个科学家为了实现这一伟大的梦想而不懈努力着。但限于当时的科技水平，多数试验性的创造都以失败而告终，这也就昭示了拓荒者的共同命运: 往往在倒下去之前见不到自己努力的成果。而后人在享用这些甜美成果的时候，往往能够从中品味出汗水与泪水交织的滋味…… 1614 年:苏格兰人John Napier(1550 ～1617 年)发表了一篇论文 ，其中提到他发明了一种可以进行四则运算和方根运算的精巧装置。 1623 年:Wilhelm Schickard(1592 ～1635 年)制作了一个能进行6 位数以内加减法运算，并能通过铃声输出答案的“计算钟”。该装置通过转动齿轮来进行操作。 1625 年:William Oughtred(1575 ～1660 年)发明计算尺。 1668 年:英国人Samuel Morl(1625 ～1695 年)制作了一个非十进制的加法装置，适宜计算钱币。 1671 年:德国数学家Gottfried Leibniz 设计了一架可以进行乘法运算，最终答案长度可达16位的计算工具。 1822 年:英国人Charles Babbage(1792 ～1871 年)设计了差分机和分析机 ，其设计理论非常超前，类似于百年后的电子计算机，特别是利用卡片输入程序和数据的设计被后人所采用。 1834 年:Babbage 设想制造一台通用分析机，在只读存储器(穿孔卡片)中存储程序和数据 。Babbage在以后的时间里继续他的研究工作，并于1840 年将操作位数提高到了40 位，并基本实现了控制中心(CPU)和存储程序的设想，而且程序可以根据条件进行跳转，能在几秒内做出一般的加法，几分钟内做出乘、除法。 1848 年:英国数学家George Boole 创立二进制代数学，提前近一个世纪为现代二进制计算机的发展铺平了道路。 1890 年:美国人口普查部门希望能得到一台机器帮助提高普查效率。Herman Hollerith (后来他的公司发展成了IBM 公司)借鉴Babbage 的发明，用穿孔卡片存储数据，并设计了机器。结果仅用6 周就得出了准确的人口统计数据(如果用人工方法，大概要花10 年时间)。 1896 年:Herman Hollerith 创办了IBM 公司的前身。 二、电子计算机问世 在以机械方式运行的计算器诞生百年之后，随着电子技术的突飞猛进，计算机开始了真正意义上的由机械向电子时代的过渡，电子器件逐渐演变成为计算机的主体，而机械部件则渐渐处于从属位置。二者地位发生转化的时候，计算机也正式开始了由量到质的转变，由此导致电子计算机正式问世。下面就是这一过渡时期的主要事件: 1906 年:美国人Lee De Forest 发明电子管，为电子计算机的发展奠定了基础。 1924 年2 月:IBM 公司成立，从此一个具有划时代意义的公司诞生。 1935 年:IBM 推出IBM 601 机。这是一台能在一秒钟内算出乘法的穿孔卡片计算机 。这台机器无论在自然科学还是在商业应用上都具有重要的地位，大约制造了1500 台。 1937 年:英国剑桥大学的Alan M.Turing(1912 ～1954 年)出版了他的论文 ，并提出了被后人称之为“图灵机”的数学模型。 1937 年:Bell 试验室的George Stibitz 展示了用继电器表示二进制的装置。尽管仅仅是个展示品，但却是第一台二进制电子计算机。 1940 年1 月:Bell 实验室的Samuel Williams 和Stibitz 制造成功了一个能进行复杂运算的计算机。该机器大量使用了继电器，并借鉴了一些电话技术，采用了先进的编码技术。 1941 年夏季:Atanasoff 和学生Berry 完成了能解线性代数方程的计算机，取名叫“ABC ”(Atanasoff-Berry Computer)，用电容作存储器 ，用穿孔卡片作辅助存储器 ，那些孔实际上是“烧”上去的，时钟频率是60Hz，完成一次加法运算用时一秒。 1943 年1 月:Mark I 自动顺序控制计算机在美国研制成功。整个机器有51 英尺长 、5 吨重 、75万个零部件。该机使用了3304 个继电器 ，60 个开关作为机械只读存储器 。程序存储在纸带上 ，数据可以来自纸带或卡片阅读器。Mark I 被用来为美国海军计算弹道火力表。 1943 年9 月:Williams 和Stibitz 完成了“Relay Interpolator ”，后来命名为“ModelⅡ Re-lay Calculator ”的计算机。这是一台可编程计算机，同样使用纸带输入程序和数据。它运行更可靠，每个数用7 个继电器表示，可进行浮点运算。 1946 年:ENIAC(Electronic Numerical Integrator And Computer)诞生 ，这是第一台真正意义上的数字电子计算机。开始研制于1943 年，完成于1946 年，负责人是John W.Mauchly 和J.Presper Eckert，重30 吨，用了18000 个电子管，功率25 千瓦，主要用于计算弹道和氢弹的研制。 三、晶体管计算机的发展 真空管时代的计算机尽管已经步入了现代计算机的范畴，但因其体积大、能耗高、故障多、价格贵，从而制约了它的普及和应用。直到晶体管被发明出来，电子计算机才找到了腾飞的起点。 1947 年:Bell 实验室的William B.Shockley 、 John Bardeen 和Walter H.Brattain 发明了晶体管，开辟了电子时代新纪元。 1949 年:剑桥大学的Wilkes 和他的小组制成了一台可以存储程序的计算机，输入输出设备仍是纸带。 1949 年:EDVAC(Electronic Discrete Variable Automatic Computer——电子离散变量自动计算机)——第一台使用磁带的计算机。这是一个突破，可以多次在磁带上存储程序。这台机器是John von Neumann 提议建造的。 1950 年:日本东京帝国大学的Yoshiro Nakamats 发明了软磁盘 ，其销售权由IBM公司获得 。由此开创了存储时代的新纪元。 1951 年:Grace Murray Hopper 完成了高级语言编译器。 1951 年:UNIVAC-1 ——第一台商用计算机系统诞生，设计者是J.Presper Eckert 和JohnMauchly 。被美国人口普查部门用于人口普查，标志着计算机进入了商业应用时代。 1953 年:磁芯存储器被开发出来。 1954 年:IBM 的John Backus 和他的研究小组开始开发FORTRAN(FORmula TRANslation) ，1957 年完成。这是一种适合科学研究使用的计算机高级语言。 1957 年:IBM 开发成功第一台点阵式打印机。 四、集成电路为现代计算机铺平道路 尽管晶体管的采用大大缩小了计算机的体积、降低了价格 、减少了故障 ，但离用户的实际要求仍相距甚远，而且各行业对计算机也产生了较大的需求，生产性能更强、重量更轻、价格更 低的机器成了当务之急。集成电路的发明解决了这个问题。高集成度不仅使计算机的体积得以减小，也使速度加快、故障减少。从此，人们开始制造革命性的微处理器。 1958 年9 月12 日:在Robert Noyce(Intel 公司创始人)的领导下，集成电路诞生 ，不久又发明了微处理器。但因为在发明微处理器时借鉴了日本公司的技术，所以日本对其专利不承认，因为日本没有得到应有的利益。过了30 年，日本才承认，这样日本公司可以从中得到一部分利润。但到2001 年，这个专利就失效了。 1959 年:Grace Murray Hopper 开始开发COBOL(COmmon Business-Oriented Language)语言 ，完成于1961 年。 1960 年:ALGOL ——第一个结构化程序设计语言推出。 1961 年:IBM 的Kennth Iverson 推出APL 编程语言。 1963 年:DEC 公司推出第一台小型计算机——PDP-8 。 1964 年:IBM 发布PL/1 编程语言。 1964 年:发布IBM 360 首套系列兼容机。 1964 年:DEC 发布PDB-8 小型计算机。 1965 年:摩尔定律发表，处理器的晶体管数量每18 个月增加一倍，价格下降一半。 1965 年:Lofti Zadeh 创立模糊逻辑，用来处理近似值问题。 1965 年:Thomas E.Kurtz 和John Kemeny 完成BASIC(Beginner ’s All-purpose SymbolicIn-struction Code)语言的开发。特别适合计算机教育和初学者使用，得以广泛推广。 1965 年:Douglas Englebart 提出鼠标器的设想，但没有进一步研究，直到1983年才被苹果电脑公司大量采用。 1965 年:第一台超级计算机CD6600 开发成功。 1967 年:Niklaus Wirth 开始开发PASCAL 语言，1971 年完成。 1968 年:Robert Noyce 和他的几个朋友创办了Intel 公司。 1968 年:Seymour Paper 和他的研究小组在MIT 开发了LOGO 语言。 1969 年:ARPANet(Advanced Research Projects Agency Network)计划开始启动，这是现代Internet 的雏形。 1969 年4 月7 日:第一个网络协议标准RFC 推出。 1970 年:第一块RAM 芯片由Intel 推出，容量1KB 。 1970 年:Ken Thomson 和Dennis Ritchie 开始开发UNIX 操作系统。 1970 年:Forth 编程语言开发完成。 1970 年:Internet 的雏形ARPANet 基本完成，开始向非军用部门开放。 1971 年11 月15 日:Marcian E.Hoff 在Intel 公司开发成功第一块微处理器4004，含2300个晶体管，字长为4 位，时钟频率为108KHz，每秒执行6 万条指令。 1972 年:1972 年以后的计算机习惯上被称为第四代计算机。基于大规模集成电路及后来的超大规模集成电路。这一时期的计算机功能更强，体积更小。此时人们开始怀疑计算机能否继续缩小，特别是发热量问题能否解决。同时，人们开始探讨第五代计算机的开发。 1972 年:C 语言开发完成。其主要设计者是UNIX 系统的开发者之一Dennis Ritche。这是一个非常强大的语言，特别受人喜爱。 1972 年:Hewlett-Packard 发明了第一个手持计算器。 1972 年4 月1 日:Intel 推出8008 微处理器。 1972 年:ARPANet 开始走向世界，Internet 革命拉开序幕。 1973 年:街机游戏Pong 发布，得到广泛欢迎。发明者是Nolan Bushnell(Atari 的创立者)。 1974 年:第一个具有并行计算机体系结构的CLIP-4 推出。 五、当代计算机技术渐入辉煌 在此之前，应该说计算机技术还是主要集中于大型机和小型机领域的发展。随着超大规模集成电路和微处理器技术的进步，计算机进入寻常百姓家的技术障碍逐渐被突破。特别是在Intel公司发布了其面向个人用户的微处理器8080 之后，这一浪潮终于汹涌澎湃起来，同时也催生出了一大批信息时代的弄潮儿，如Stephen Jobs(史缔芬?乔布斯)、Bill Gates(比尔?盖茨)等 ，至今他们对整个计算机产业的发展还起着举足轻重的作用。在此时段，互联网技术和多媒体技术也得到了空前的应用与发展，计算机真正开始改变我们的生活。 1974 年4 月1 日:Intel 发布其8 位微处理器芯片8080 。 1975 年:Bill Gates 和Paul Allen 完成了第一个在MIT(麻省理工学院)的Altair 计算机上运行的BASIC 程序。 1975 年:Bill Gates 和Paul Allen 创办Microsoft 公司(现已成为全球最大、最成功的软件公司)。3 年后就收入50 万美元，员工增加到15 人。1992 年达28 亿美元，1 万名雇员。1981年Microsoft为IBM 的PC 机开发操作系统，从此奠定了在计算机软件领域的领导地位。 1976 年:Stephen Wozinak 和Stephen Jobs 创办苹果计算机公司，并推出其Apple Ⅰ计算机。 1978 年6 月8 日:Intel 发布其16 位微处理器8086 。1979 年6 月又推出准16 位的8088 来 满足市场对低价处理器的需要，并被IBM 的第一代PC 机所采用。该处理器的时钟频率为4.77MHz 、8MHz和10MHz，大约有300 条指令，集成了29000 个晶体管。 1979 年:低密软磁盘诞生。 1979 年:IBM 公司眼看个人计算机市场被苹果等电脑公司占有，决定开发自己的个人计算机 。为了尽快推出自己的产品，IBM 将大量工作交给第三方来完成(其中微软公司就承担了操作系统的开发工作 ，这同时也为微软后来的崛起奠定了基础)，于1981 年8 月12 日推出了IBM- PC 。 1980 年:“只要有1 兆内存就足够DOS 尽情表演了”，微软公司开发DOS 初期时说 。今天来听这句话有何感想呢？ 1981 年:Xerox 开始致力于图形用户界面、图标、菜单和定位设备(如鼠标)的研制 。结果研究成果为苹果所借鉴，而苹果电脑公司后来又指控微软剽窃了他们的设计，开发了Windows 系列软件。 1981 年8 月12 日:MS-DOS 1.0 和PC-DOS 1.0 发布。Microsoft 受IBM 的委托开发DOS 操作系统，他们从Tim Paterson 那里购买了一个叫86-DOS 的程序并加以改进。由IBM 销售的版本叫PC-DOS，由Microsoft 销售的叫MS-DOS 。Microsoft 与IBM 的合作一直到1991 年的DOS 5.0 为止。最初的DOS 1.0非常简陋，每张盘上只有一个根目录，不支持子目录，直到1983 年3 月的2.0 版才有所改观。MS-DOS在1995 年以前一直是与IBM-PC 兼容的操作系统，Windows 95 推出并迅速占领市场之后，其最后一个版本命名为DOS 7.0 。 1982 年:基于TCP/IP 协议的Internet 初具规模。 1982 年2 月:80286 发布，时钟频率提高到20MHz 、增加了保护模式、可访问16MB 内存、支持1GB以上的虚拟内存、每秒执行270 万条指令、集成了13.4 万个晶体管。 1983 年春季:IBM XT 机发布，增加了10MB 硬盘、128KB 内存、一个软驱、单色显示器、一台打印机、可以增加一个8087 数字协处理器。当时的价格为5000 美元。 1983 年3 月:MS-DOS 2.0 和PC-DOS 2.0 增加了类似UNIX 分层目录的管理形式。 1984 年:DNS(Domain Name Server)域名服务器发布，互联网上有1000 多台主机运行。 1984 年底:Compaq 开始开发IDE 接口，能以更快的速度传输数据，并被许多同行采纳，后来在此基础上开发出了性能更好的EIDE 接口。 1985 年:Philips 和SONY 合作推出CD-ROM 驱动器。 1985 年10 月17 日:80386 DX 推出 。时钟频率达到33MHz 、可寻址1GB 内存 、每秒可执行600万条指令、集成了275000 个晶体管。 1985 年11 月:Microsoft Windows 发布。该操作系统需要DOS 的支持，类似苹果机的操作界面 ，以致被苹果控告，该诉讼到1997 年8 月才终止。 1985 年12 月:MS-DOS 3.2 和PC-DOS 3.2 发布。这是第一个支持3.5 英寸磁盘的系统，但只支持到720KB，3.3 版才支持1.44MB 。 1987 年:Microsoft Windows 2.0 发布。 1988 年:EISA 标准建立。 1989 年:欧洲物理粒子研究所的Tim Berners-Lee 创立World Wide Web 雏形。通过超文本链接，新手也可以轻松上网浏览。这大大促进了Internet 的发展。 1989 年3 月:EIDE 标准确立，可以支持超过528MB 的硬盘，能达到33.3MB/s 的传输速度，并被许多CD-ROM 所采用。 1989 年4 月10 日:80486 DX 发布。该处理器集成了120 万个晶体管，其后继型号的时钟频率达到100MHz 。 1989 年11 月:Sound Blaster Card(声卡)发布。 1990 年5 月22 日:微软发布Windows 3.0，兼容MS-DOS 模式。 1990 年11 月:第一代MPC(多媒体个人电脑标准)发布。该标准要求处理器至少为80286/12MHz(后来增加到80386SX/16MHz)及一个光驱，至少150KB/sec 的传输率。 1991 年:ISA 标准发布。 1991 年6 月:MS-DOS 5.0 和PC-DOS 5.0 发布。为了促进OS/2 的发展，Bill Gates 说DOS5.0 是 DOS 终结者，今后将不再花精力于此。该版本突破了640KB 的基本内存限制。这个版本也标志着微软与IBM 在DOS 上合作的终结。 1992 年:Windows NT 发布，可寻址2GB 内存。 1992 年4 月:Windows 3.1 发布。 1993 年:Internet 开始商业化运行。 1993 年:经典游戏Doom 发布。 1993 年3 月22 日:Pentium 发布，该处理器集成了300 多万个晶体管、早期版本的核心频率为60 ～66MHz 、每秒钟执行1 亿条指令。 1993 年5 月:MPC 标准2 发布，要求CD-ROM 传输率达到300KB/s，在320 ×240 的窗口中每秒播放15 帧图像。 1994 年3 月7 日:Intel 发布90 ～100MHz Pentium 处理器。 1994 年:Netscape 1.0 浏览器发布。 1994 年:著名的即时战略游戏Command&Conquer(命令与征服)发布。 1995 年3 月27 日:Intel 发布120MHz 的Pentium 处理器。 1995 年6 月1 日:Intel 发布133MHz 的Pentium 处理器。 1995 年8 月23 日:纯32 位的多任务操作系统Windows 95 发布。该操作系统大大不同于以前的版本 ，完全脱离MS-DOS，但为照顾用户习惯还保留了DOS 模式。Windows 95 取得了巨大成功。 1995 年11 月1 日:Pentium Pro 发布，主频可达200MHz 、每秒可执行4.4 亿条指令、集成了550万个晶体管。 1995 年12 月:Netscape 发布其JavaScript 。 1996 年1 月:Netscape Navigator 2.0 发布。这是第一个支持JavaScript 的浏览器。 1996 年1 月4 日:Intel 发布150 ～166MHz 的Pentium 处理器，集成了310 ～330 万个晶体管。 1996 年:Windows 95 OSR2 发布，修正了部分BUG，扩充了部分功能。 1997 年:Heft Auto 、Quake 2 和Blade Runner 等著名游戏软件发布，并带动3D图形加速卡迅速崛起。 1997 年1 月8 日:Intel 发布Pentium MMX CPU，处理器的游戏和多媒体功能得到增强。 1997 年4 月:IBM 的深蓝(Deep Blue)计算机战胜人类国际象棋世界冠军卡斯帕罗夫。 1997 年5 月7 日:Intel 发布Pentium Ⅱ，增加了更多的指令和Cache 。 1997 年6 月2 日:Intel 发布233MHz Pentium MMX 。 1998 年2 月:Intel 发布333MHz Pentium Ⅱ处理器，采用0.25 μm 工艺制造，在速度提升的同时减少了发热量。 1998 年6 月25 日:Microsoft 发布Windows 98，一些人企图肢解微软，微软回击说这会伤害美国的国家利益。 1999 年1 月25 日:Linux Kernel 2.2.0 发布，人们对其寄予厚望。 1999 年2 月22 日：AMD 公司发布K6-3 400MHz 处理器。 1999 年7 月:Pentium Ⅲ发布，最初时钟频率在450MHz 以上，总线速度在100MHz 以上，采用0.25μm 工艺制造，支持SSE 多媒体指令集，集成有512KB 以上的二级缓存。 1999 年10 月25 日:代号为Coppermine(铜矿)的Pentium Ⅲ处理器发布。采用0.18 μm 工艺制造的Coppermine 芯片内核尺寸进一步缩小，虽然内部集成了256KB 全速On-Die L2 Cache ，内建2800万个晶体管，但其尺寸却只有106 平方毫米。 2000 年3 月:Intel 发布代号为“Coppermine 128 ”的新一代的Celeron 处理器。新款Celeron 与老Celeron 处理器最显著的区别就在于采用了与新P Ⅲ处理器相同的Coppermine核心及同样的FC-PGA封装方式，同时支持SSE 多媒体扩展指令集。 2000 年4 月27 日:AMD 宣布正式推出Duron 作为其新款廉价处理器的商标，并以此准备在低端向Intel 发起更大的冲击，同时，面向高端的ThunderBird 也在其后的一个月间发布。 2000 年7 月:AMD 领先Intel 发布了1GHz 的Athlon 处理器，随后又发布了1.2GMHz Athlon处理器。 2000 年7 月:Intel 发布研发代号为Willamette 的Pentium 4 处理器，管脚为423 或478根，其芯片内部集成了256KB 二级缓存，外频为400MHz，采用0.18 μm 工艺制造 ，使用SSE2指令集，并整合了散热器，其主频从1.4GHz 起步。 2001 年5 月14 日，AMD 发布用于笔记本电脑的Athlon 4 处理器。该处理器采用0.18 微米工艺造，前端总线频率为200MHz，有256KB 二级缓存和128KB 一级缓存。 2001 年5 月21 日 ，VIA 发布C3 出处理器 。该处理器采用 0.15 微米工艺制造(处理器核心仅为2mm 2 )， 包括192KB 全速缓存(128KB 一级缓存、64KB 二级缓存)，并采用Socket370 接口。支持133MHz 前端总线频率和3DNow！、MMX 多媒体指令集。 2001 年8 月15 日，VIA 宣布其兼容DDR 和SDRAM 内存的P4 芯片组P4X266 将大量出货。该芯片组的内存带宽达到4GB，是i850 的两倍。 2001 年8 月27 日，Intel 发布主频高达2GHz 的P4 处理器。每千片的批发价为562 美元。

❾ 考研中精密仪器设计和机械设计有什么区别

这两门课区别不小。精密仪器设计侧重于考核仪器设计的相关原理和内容，如阿贝原则，误差平均原理等等，仪器设计包括光、机、电一体化的内容，光路设计，机械本体设计（这里面有机械设计的相关内容，如主轴系统设计等，主要侧重于精密的工作台、导轨等设计）、微驱动设计、瞄准系统、定位系统、光电转换的技术等等，二者差别很大。

机械设计是对机械零部件进行的经验化的设计过程，要容易的多。