購買設(shè)計(jì)請充值后下載，，資源目錄下的文件所見即所得，都可以點(diǎn)開預(yù)覽，，資料完整，充值下載可得到資源目錄里的所有文件。。?！咀ⅰ浚篸wg后綴為CAD圖紙，doc,docx為WORD文檔，原稿無水印，可編輯。。。具體請見文件預(yù)覽，有不明白之處，可咨詢QQ:12401814
南京工程學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)外文資料翻譯
原 文 題 目： Pseudo-polar based estimation of large
translations rotations and scalings in images
原 文 來 源： SIAM Journal on Imaging Sciences, 2009, 2(2): 614-645
學(xué) 生 姓 名： 黃小飛 學(xué) 號： 201080418
所在院(系)部： 機(jī)械工程學(xué)院
專 業(yè) 名 稱： 機(jī)械電子工程
在圖像中基于偽極坐標(biāo)的大尺度變換、旋轉(zhuǎn)和平移的估算
Yosi Keller Amir Averbuch Moshe Israeli
耶魯大學(xué)數(shù)學(xué)系 特拉維夫大學(xué)計(jì)算機(jī)系 以色列理工學(xué)院
美國紐黑文 以色列特拉維夫 以色列海法
摘要
相關(guān)的圖像配準(zhǔn)中的主要挑戰(zhàn)之一是沒有先驗(yàn)知識的大型運(yùn)動估計(jì)。本文提出了一種基于傅里葉的方法，估算大型的平移，縮放和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。該算法利用圖像轉(zhuǎn)換偽極性變換極性和極性記錄傅立葉實(shí)現(xiàn)重大的改進(jìn)的近似值。因此，旋轉(zhuǎn)和尺度變化，減少使用相位相關(guān)估計(jì)的變換。我們利用偽極網(wǎng)格增加配準(zhǔn)算法的性能（精度，速度快，穩(wěn)定性）。最多可放大為4，可以任意旋轉(zhuǎn)角度強(qiáng)勁恢復(fù)，相比于目前國家最先進(jìn)的算法的恢復(fù)的最大尺度為2。該算法利用的只是1D FFT計(jì)算，其整體復(fù)雜度明顯比以前的配準(zhǔn)算法高。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，這個算法的適用性。
1引言
圖像配準(zhǔn)在許多圖像和視頻增強(qiáng)處理應(yīng)用中起著重要作用，僅舉幾例如視頻壓縮和景物表示等等。使用不同的計(jì)算技術(shù)，如像素域梯度法，相關(guān)技術(shù)和離散傅立葉（DFT）域算法對這個問題進(jìn)行了分析。用梯度法表示圖像的算法被認(rèn)為是國家最先進(jìn)的。只有通過一個適度的運(yùn)動使這兩個圖像是錯位，這種算法才可能會失敗?；谀軌蚬烙?jì)比較大的平移，縮放和旋轉(zhuǎn)變換的傅立葉經(jīng)常像引導(dǎo)方法被用于更加精確的梯度法。基于傅立葉計(jì)劃有關(guān)的基本概念是轉(zhuǎn)移特性的傅立葉變換，它允許使用歸一化的相位相關(guān)算法轉(zhuǎn)化的穩(wěn)健估計(jì)。因此，為了考慮到旋轉(zhuǎn)和縮放，圖像轉(zhuǎn)化成極性或?qū)?shù)極性傅立葉網(wǎng)格（簡稱傅立葉-梅林變換）。在這些方法中旋轉(zhuǎn)和縮放被很少用于圖像變換中，可以通過相互關(guān)聯(lián)的分階段的估計(jì)得到。在本文我們提出了通過使用偽極（FFT PPFFT）重復(fù)的估計(jì)極性和對數(shù)極性DFT。由此產(chǎn)生的算法，能夠有力配準(zhǔn)任意角度的圖像旋轉(zhuǎn)，并且最大可以放大到4倍。應(yīng)當(dāng)指出的是它的最大規(guī)模的因素恢復(fù)分別為2.0和1.8。特別是，該算法不會導(dǎo)致在空間域的傅立葉域插值。只有1D FFT運(yùn)算使用，使得它運(yùn)算更快，特別適合實(shí)時應(yīng)用。這篇文章的其余部分結(jié)構(gòu)如下：此前有關(guān)基于FFT的圖像配準(zhǔn)的結(jié)果在第2，在第3節(jié)之前基于FFT的圖像配準(zhǔn)的結(jié)果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果在第4節(jié)進(jìn)行了討論，最后的結(jié)論是在第5節(jié)。
2前相關(guān)工作
2.1變換估算
傅立葉基于運(yùn)動估算的基礎(chǔ)上的，是旋轉(zhuǎn)特性的傅立葉變換，表示由
（1）
傅里葉變換的，然后，
（2）
公式（2）可用于圖像的平移的估算，假設(shè)圖像I1（X，Y）和I2（X，Y）一些重疊，
（3）
方程（3）是傅里葉變換，使
（4）
和
（5）
因此，轉(zhuǎn)換參數(shù)（）可以在空間域的Eq.5采取逆FFT估計(jì)：
（6）
和通過相關(guān)函數(shù)corr（x，y）來尋找最大值的位置
（7）
為了補(bǔ)償可能誤差強(qiáng)度式5改寫為：
（8）
其中的“*”表示復(fù)共軛。
2.2、極性傅立葉表示
極性傅立葉表示（傅立葉-梅林變換）被用來描述由于平移、旋轉(zhuǎn)、縮放而不重合了德圖像，使被平移、旋轉(zhuǎn)、縮放到圖像
（9）
這里，的和是回轉(zhuǎn)角、比例因子和平移參數(shù)。公式9的DFT是：
（10）
因此，和的大小 和分別都與周圍的DC分量的旋轉(zhuǎn)縮放有關(guān)。
（11）
因此，旋轉(zhuǎn)和尺度變化可以先恢復(fù)，不考慮平移參數(shù)。使用極性或?qū)?shù)極性DFT，旋轉(zhuǎn)和縮放減少到平移，它可以使用相位相關(guān)程序穩(wěn)健恢復(fù)，用公式11估計(jì)出由π[11]因素中的含糊之處的旋轉(zhuǎn)角度θ在旋轉(zhuǎn)角度的估計(jì)結(jié)果。這種模糊性的方法可以采用兩種假設(shè)解決θ和θ+π和恢復(fù)平移運(yùn)動（）和相關(guān)峰的各個設(shè)定。
旋轉(zhuǎn)假設(shè)與平移值，這是最高的相關(guān)尖峰值，是選擇的結(jié)果。
2.3虛擬極性FFT
這種配準(zhǔn)算法是基于偽極性快速，準(zhǔn)確和可逆離散（FFT PPFFT）的存在。FFT的評估頻率過采樣的非均布點(diǎn)的角度，我們稱之為偽極（PP）的虛極網(wǎng)格。此網(wǎng)格如圖.1，PPFFT包括快速向前和逆變換和quasi-Parseval 關(guān)系。這種方法的特別之處在于，它涉及到只有1 - D均布的FFT。特別是，它沒有必要重新網(wǎng)格化或插補(bǔ)。該網(wǎng)格類似于極網(wǎng)格，同時具有快速，準(zhǔn)確的運(yùn)算方案。
圖1：它上面的網(wǎng)格 被認(rèn)為是偽極FFT的網(wǎng)格。該網(wǎng)格類似于極地網(wǎng)格。
3、 建議的配準(zhǔn)算法
本節(jié)介紹了擬議的圖像配準(zhǔn)算法，分別在極性和對數(shù)極性域，使用虛極FFT （PPFFT）減少旋轉(zhuǎn)、縮放來轉(zhuǎn)化。
3.1、旋轉(zhuǎn)和平移的同步估計(jì)
3.2、旋轉(zhuǎn)、縮放和平移的同步估計(jì)
4、 試驗(yàn)結(jié)果
這種配準(zhǔn)算法被用來測試128x128的機(jī)場和飛機(jī)照片，這些照片被旋轉(zhuǎn)、縮放和變換的得到了兩組圖像，類似于[11，15]如圖2和3所示。這些圖片通過旋轉(zhuǎn)、平移和縮放等運(yùn)算方式進(jìn)行配準(zhǔn)分別展現(xiàn)在3.1節(jié)和3.2節(jié)。結(jié)果通過使用估計(jì)的運(yùn)動參數(shù)疊加其他圖像的邊緣生動形象的表現(xiàn)了出來，同時與之相應(yīng)的數(shù)字結(jié)果被呈現(xiàn)在表1和表2中。變換通過使用相位相關(guān)算法進(jìn)行估計(jì)，但是它的精度相對于整體平移值是有限的這個我們是在2.1節(jié)討論的。我們注意到這個實(shí)驗(yàn)的整體縮放比例因子對于這種算法的意義不是特別重要的，待會我們將要討論的是這種算法在它的動態(tài)范圍內(nèi)能夠配準(zhǔn)任何縮放因素。
表1和圖2提出機(jī)場形象的配準(zhǔn)結(jié)果，其中包含人為對象鋒利的邊緣和平滑區(qū)域包圍的特點(diǎn)。該算法能夠有力地配準(zhǔn)在圖2a中有一個為2的比例因子和大型旋轉(zhuǎn)的圖像。這個試驗(yàn)通過重復(fù)的測試不同的旋轉(zhuǎn)的角度得到了一個相似而準(zhǔn)確的配準(zhǔn)。圖2b和圖2c中呈現(xiàn)了這樣一個情況：在大旋轉(zhuǎn)角的情況下部分排成了直線。由于DFT的重要性在于他的周期圖，這種配準(zhǔn)算法能夠配準(zhǔn)這些圖片，因此它是一個圖像的功率譜的近似值。這些統(tǒng)計(jì)性質(zhì)是不變的部分對齊時，非相應(yīng)的圖像部分也有類似的統(tǒng)計(jì)特性。穩(wěn)定性的屬性在圖2c中得到驗(yàn)證，圖片中明顯的噪聲被添加到其中，并使用旋轉(zhuǎn)和旋轉(zhuǎn)/縮放控制圖形配準(zhǔn)得到配準(zhǔn)模型。在兩種情況下，變換被以后估計(jì)。當(dāng)用于旋轉(zhuǎn)模式時我們可以在有噪聲和無噪聲的情況下配準(zhǔn)圖片，而在使用旋轉(zhuǎn)/縮放模式配準(zhǔn)圖片時算法出現(xiàn)分歧。
在表1中的數(shù)據(jù)結(jié)果表明該算法收斂時可以獲得精度最高的數(shù)據(jù)結(jié)果。在沒有同時失調(diào)（“局部最小”）的情況下進(jìn)行觀察。縮放/旋轉(zhuǎn)模式被認(rèn)為是不太穩(wěn)定，會導(dǎo)致圖2b中算法錯誤估計(jì)的情況。
圖2：機(jī)場和F16的圖像配準(zhǔn)結(jié)果。在每一行，左邊和中間的圖像進(jìn)行了配準(zhǔn)。在中心軸的圖像邊緣左側(cè)的圖像上疊加，說明配準(zhǔn)的準(zhǔn)確性。結(jié)果顯示在右側(cè)立柱。（a）縮放比為1，旋轉(zhuǎn)角為。（b）穩(wěn)定性通過加入噪聲到圖像中進(jìn)行測試，相關(guān)參數(shù)包括縮放比為1，旋轉(zhuǎn)角為（c）分段的F16圖像的配準(zhǔn)，縮放比為3，旋轉(zhuǎn)角為。使用這種模式。當(dāng)算法收斂，收斂實(shí)現(xiàn)對所有圖像集而耗時5-7秒一個1.5MHz P4 Win2000的計(jì)算機(jī)使用非優(yōu)化的C + +，算法實(shí)現(xiàn)的計(jì)算時間在3-4迭代。
圖片3中的圖像被用來測試當(dāng)使用大縮放比時對這種算法的影響。此前提到的算法可以放大到兩倍，而該算法可以成功的放大到4倍。圖形配準(zhǔn)結(jié)果如圖3是準(zhǔn)確的，其中的數(shù)值計(jì)算結(jié)果列于表2。圖3a，3c和3d演示該算法恢復(fù)大型縮放的能力。我們是不能夠始終如一地復(fù)原縮放大于4。計(jì)算的時間與表1和圖2的結(jié)果相似。我們可以得到這樣的結(jié)論：該算法能夠以較高的精度配準(zhǔn)圖片放大到4倍，當(dāng)變換被估計(jì)的時候，這個范圍內(nèi)任意的旋轉(zhuǎn)角度都可以被估計(jì)。
表1：設(shè)置圖像的配準(zhǔn)結(jié)果，基于偽極性的算法呈現(xiàn)在圖2中。圖像通過較小的縮放比被旋轉(zhuǎn)和縮放。結(jié)果表明即使噪聲存在和有部分對齊，該算法也具有穩(wěn)定性的。
表2：使用基于偽極性的算法，在圖3中提出的機(jī)場圖像的配準(zhǔn)結(jié)果。
5、 結(jié)論
在本文中，我們提出了基于FFT的圖像配準(zhǔn)算法，它被證明是能夠恢復(fù)大型旋轉(zhuǎn)和縮放因素的。該算法采用偽極FFT提升當(dāng)前國家的最先進(jìn)的圖像配準(zhǔn)算法。整體的復(fù)雜性由FFT的運(yùn)算所決定，他的運(yùn)算公式是。該算法被廣泛使用，可以通過使用特定于機(jī)器的優(yōu)化FFT的貫徹獲得接近于實(shí)時的性能。
6
12 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 平尺刻線機(jī)設(shè)計(jì) 說明書 學(xué)生姓名 學(xué) 號 所屬學(xué)院 機(jī)械電氣化工程學(xué)院 專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動化 班 級 指導(dǎo)教師 日 期 塔里木大學(xué)教務(wù)處制 目錄 1 緒 論 ......................................................................................................................................................3 1.1 選題的意義和目的 ........................................................................................................................3 1.2 本課題的研究現(xiàn)狀 ........................................................................................................................3 1.3 本課題需重點(diǎn)研究的關(guān)鍵問題 ....................................................................................................4 1.4 方案的確定 ....................................................................................................................................4 2 總體設(shè)計(jì) ..............................................................................................................................................5 2.1 機(jī)型 ................................................................................................................................................5 2.2 工作原理 ......................................................................................................................................5 2.3 總體配置 ......................................................................................................................................6 2.4 基本設(shè)計(jì)參數(shù) .................................................................................................................................6 2.5 進(jìn)料槽 .............................................................................................................................................6 2.6 抬刀機(jī)構(gòu) ........................................................................................................................................6 3 動力性能計(jì)算 ........................................................................................................................................6 3.1 主工作動力的選擇 ........................................................................................................................6 4 主要工作部件的設(shè)計(jì)計(jì)算 ....................................................................................................................8 4.1 設(shè)計(jì)要求 ........................................................................................................................................8 4.2 刀架軸的尺寸設(shè)計(jì)以及校核 ........................................................................................................8 4.3 立軸的設(shè)計(jì) ..................................................................................................................................10 4.4 摩擦輪鎮(zhèn)壓彈簧的選擇 ..............................................................................................................10 4.5 摩擦輪力的計(jì)算 ..........................................................................................................................11 4.6 凸輪的設(shè)計(jì) ..................................................................................................................................12 4.7 齒輪軸上齒輪齒條副的傳動比 ...................................................................................................13 4.8 摩擦輪軸的設(shè)計(jì) ..........................................................................................................................13 4.8.1 軸的定位和材料的選取說明 ..................................................................................................13 4.9 刻線周期的確定 ..........................................................................................................................15 4.10 不完全齒輪的設(shè)計(jì) ....................................................................................................................17 5.其他零部件 ..........................................................................................................................................18 5.1 水平軸 ..........................................................................................................................................18 圖 5-1 水平軸 ..........................................................................................................................................18 5.2 刻線刀示意圖 ..............................................................................................................................18 5.3 工作臺示意圖 ..............................................................................................................................19 5.4 軸承的選取 參見參考資料[1]第 64 頁。 ................................................................................19 5.5 鍵的選取 根據(jù)設(shè)計(jì)的需要，見參考資料[1]第 53 頁。 ........................................................19 5.6 水平軸復(fù)位彈簧的選取 ..............................................................................................................19 6 結(jié)論 ......................................................................................................................................................19 致 謝 ..................................................................................................................................................20 參考文獻(xiàn) ..................................................................................................................................................21 1 緒 論 1.1 選題的意義和目的 人們在認(rèn)識我們所生活的大自然到改造我們生活的大自然，由表及里，逐一深入，從 外及內(nèi)，顏色、形狀、大小、尺寸以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)。長度測量就顯現(xiàn)出它的重要性，長 度 的 測 量 是 最 基 本 的 測 量 ， 最 常 用 的 工 具 是 刻 度 尺 。 可 是 在 最 開 始 是 不 存 在 刻 度 尺 的 ， 最早有記載的人為標(biāo)準(zhǔn)來自古埃及。埃及人曾用質(zhì)地堅(jiān)硬的花崗巖制作了一根長度標(biāo)尺， 它的長度是法老的小臂（肘到中指）的距離，因此又叫“腕尺”。雖然這個標(biāo)準(zhǔn)確定得 相當(dāng) 隨意，卻解決了重要問題，比如：金字塔的準(zhǔn)確施工得到了保證。 隨意定義長度標(biāo)準(zhǔn)的并不僅限于國外，中國的情況也基本類似。史書記載，在遠(yuǎn)古時 期，中國人便“布手知尺”、“身高為丈 ”、“邁步定畝” 。古人中指中節(jié)之長被定義為 “一寸”， 直到現(xiàn)在，中醫(yī)的針灸還沿用這個標(biāo)準(zhǔn)。中國最早的長度標(biāo)尺是安陽殷墟出土的商尺。這 把骨尺由獸骨磨成，長 17 厘米，上面標(biāo)刻著等長的 10 個單位。到了春秋戰(zhàn)國時期，各國 諸侯各自定義自己領(lǐng)土內(nèi)的長度標(biāo)準(zhǔn)。這個王的手掌，那個王的小腿，都紛紛派上用場， 使得長度標(biāo)準(zhǔn)極為混亂，給國與國之間的交流造成了極大不便。到秦始皇統(tǒng)一度量衡時， 王侯的身體部位才退出歷史舞臺。從而我們是很迫切的需要一種有準(zhǔn)確刻度線的丈量儀器， 而刻線又成了一個問題。人工的誤差是很大的，在工業(yè)和科技日新月異的最近一個世紀(jì)， 人們就設(shè)計(jì)出了刻線機(jī)，并且不斷改進(jìn)。 本課題通過機(jī)械化刻線，可以達(dá)到準(zhǔn)確度高、精確度高。減少了勞動力，提高了生產(chǎn) 效率，降低成本，本課題在研究時遇到的一些技術(shù)問題，通過認(rèn)真分析以解決，在今后的 設(shè)計(jì)類的工作中也有一定的經(jīng)驗(yàn)可循。 1.2 本課題的研究現(xiàn)狀 平尺刻線機(jī)國內(nèi)研究現(xiàn)狀： 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，有的刻線機(jī)上采用了激光刻線機(jī)由光刻代替機(jī)械刻劃，可在工 作臺移動的情況下完成動態(tài)刻線，刻線精度大為提高，國內(nèi)比較成熟的激光刻線機(jī)廠家例 如北京博奧嘉華激光科技有限公司生產(chǎn)的 BVD50 系列激光刻線機(jī)。 平尺刻線機(jī)國外研究現(xiàn)狀： 國外現(xiàn)在有的刻線機(jī)大部分是電腦中控下的激光刻線機(jī)。例如 OK-KX50A 激光刻線 機(jī)采 用 光 刻 代 替 機(jī) 械 刻 劃 ， 可 在 工 作 臺 移 動 的 情 況 下 完 成 動 態(tài) 刻 線 ， 刻 線 精 度 大 為 提 高 。 克 服 了 傳 統(tǒng) “照 相 -腐 蝕 ”工 藝 費(fèi) 時 ， 費(fèi) 力 的 缺 點(diǎn) ， 高 速 、 高 效 ， 一 次 完 成 刻 線 、 字 符 、 商 標(biāo) 等 內(nèi) 容 。 全 程 電 腦 控 制 ， 精 度 高 、 速 度 快 ， 最 大 限 度 的 降 低 了 產(chǎn) 品 不 合 格 率 。 使 用 靈 活 方 便 ， 即 可 成 批 量 生 產(chǎn) ， 又 可 滿 足 少 量 加 工 等 多 種 需 求 。 絕 對 環(huán) 保 ， 無 任 何 污 染 ， 是 現(xiàn) 代 化 生 產(chǎn) 工 藝 的 主 流 。 支 持 單 公 制 、 單 英 制 、 雙 公 制 、 雙 英 制 、 公 英 制 、 英 公 制 等 標(biāo) 新 型 。 支 持 丁 字 型 、 拐 角 型 、 圓 型 等 各 種 特 殊 量 具 類 型 。 支 持 用 戶 自 定 義 的 其 它 非 標(biāo) 類 的 平 面 或 圓 柱 面 的 量 具 。 速 度 快 ,刻 線 清 晰 、 精 度 高 、 永 不 磨 損 。 制 圖 方 便 快 捷 ， 可 根 據(jù) 需 要 隨 意 制 作 各 種 尺 寸 、 形 狀 、 圖 標(biāo) 的 量 具 。 三 維 數(shù) 控 ， 除 主 運(yùn) 動 外 其 它 兩 維 運(yùn) 動 也 是 自 動 調(diào) 整 ， 可 以 快 速 準(zhǔn) 備 的 對 焦 ， 定 位 。 對 已 生 產(chǎn) 過 的 型 號 ， 電 腦 自 動 記 憶 位 置 及 其 刻 線 參 數(shù) ， 以 后 生 產(chǎn) 可 直 接 調(diào) 用 ， 不 必 再 調(diào) 焦 ， 定 位 。 1.3 本課題需重點(diǎn)研究的關(guān)鍵問題 本課題需要重點(diǎn)研究的關(guān)鍵的問題是刻線部分的抬刀機(jī)構(gòu)和刻線機(jī)構(gòu)，還有平尺的進(jìn) 給機(jī)構(gòu)。解決刻線不準(zhǔn)確、不方便，保證刻線刀的工作效果，結(jié)合目前的研究條件，此平 尺刻線機(jī)采用類似立式銑床的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)刻線與抬刀動作，這種結(jié)構(gòu)簡單，易于設(shè)計(jì)，傳 動效率高。同時容易理解，本課題的主要動力來源刻刀，由主電動機(jī)通過減速器帶動整體， 完成刻線。然后由抬刀電動機(jī)通過減速器連接到齒輪齒條副，在通過立柱上的絲杠螺紋副 完成抬刀下刀動作。最后由進(jìn)料電動機(jī)通過減速器連接到不完全齒輪連到摩擦輪軸，由摩 擦輪帶動平尺前進(jìn)完成進(jìn)料動作。 進(jìn)行下一周期的刻線工序。 1.4 方案的確定 在翻閱和查找國內(nèi)外的相關(guān)資料和信息，經(jīng)過調(diào)查分析，我們發(fā)現(xiàn)刻線方式有以下幾 種： 1、 工作間歇進(jìn)給機(jī)構(gòu) 首先，間歇性進(jìn)給機(jī)構(gòu)大致有： a）、槽輪機(jī)構(gòu) b）、不完全齒輪機(jī)構(gòu) c）、棘輪機(jī)構(gòu) d）、組合機(jī)構(gòu) 首先，槽輪機(jī)構(gòu)外形尺寸小，機(jī)械效率高，能平穩(wěn)地間歇地進(jìn)行轉(zhuǎn)位，但是相對于不 完全齒 實(shí)現(xiàn)進(jìn)給時結(jié)構(gòu)稍顯復(fù)雜；而且制造及裝配的精度要求高，其傳動時尚存在柔性沖擊，只 能用于速度不太高的場合，且轉(zhuǎn)角大小不能調(diào)節(jié)。 不完全齒輪機(jī)構(gòu)可設(shè)計(jì)的參數(shù)較多，易滿足 不同停歇要求。但是，不完全齒輪機(jī)構(gòu)和普通齒輪機(jī)構(gòu)的區(qū)別，不僅在從齒輪的分布 上，而且在嚙合傳動中，當(dāng)首齒進(jìn)入嚙合及末齒退出過程中，齒輪并非在實(shí)際嚙合線上嚙 合，因此在此過程中不能確保定傳動比傳動。由于從動輪每次轉(zhuǎn)動開始和終止時，角速度 有突變，故存在剛性沖擊。若將不完全齒輪直接和調(diào)節(jié)進(jìn)給的下層工作臺相連，則會造成 較大的進(jìn)給誤差。 棘輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、制造方便和運(yùn)動可靠，并且棘輪轉(zhuǎn)角可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)等優(yōu) 點(diǎn)。但其缺點(diǎn)是傳動動力小、工作時有沖擊和噪聲。不僅如此，傳動力不足則會對工作臺 的進(jìn)給產(chǎn)生影響，從而影響整個工序。 基于以上機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，故考慮組合機(jī)構(gòu)——不完全齒輪與螺旋機(jī)構(gòu)。此機(jī)構(gòu)簡單、進(jìn) 給精度高傳動力較大，易于制造加工。 不完全齒輪機(jī)構(gòu) 槽輪機(jī)構(gòu) 棘輪機(jī)構(gòu) 圖 1-1 2、 刻線機(jī)構(gòu) 常見的王府機(jī)構(gòu)有： a） 、凸輪推桿機(jī)構(gòu) b） 、四桿機(jī)構(gòu) c） 、不完全齒輪與環(huán)形齒條 凸輪推桿機(jī)構(gòu)中，能通過凸輪的輪廓曲線實(shí)現(xiàn)推程、休止、回程。推程與回程使刀具 沿直線運(yùn)動，休止能起到間接性的作用，從而機(jī)構(gòu)亦能達(dá)到刀具的間歇性往復(fù)運(yùn)動。但凸 輪與推桿的接觸為先接觸，而刻線是刀具收的力比較大，凸輪壓力大，易磨損。 由于不完全齒輪能實(shí)現(xiàn)所需的間歇性運(yùn)動，而環(huán)形齒條能實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動，不完全齒輪 與環(huán)形齒條配合也為實(shí)現(xiàn)刀具的間歇性往復(fù)運(yùn)動提供另一條途徑。搭載計(jì)算過程中因?yàn)辇X 數(shù)等參數(shù)比較難于計(jì)算，無法做到恰到好處的嚙合，且也無法實(shí)現(xiàn)抬刀運(yùn)動，只能保證刀 在一個方向上運(yùn)動。 刻線的直線行程，四桿機(jī)構(gòu)選擇性相對較大，是的四桿機(jī)構(gòu)不能被忽略考慮。在對一 些常用的四桿機(jī)構(gòu)的分析過程中，我們發(fā)現(xiàn)四桿機(jī)構(gòu)普遍類似，且功能單一。 基于以上考慮，采用凸輪推桿機(jī)構(gòu)組合螺旋上升機(jī)構(gòu)完成刻線和抬刀動作。此機(jī)構(gòu)結(jié) 構(gòu)簡單，易于實(shí)現(xiàn)。 2 總體設(shè)計(jì) 2.1 機(jī)型 該機(jī)器屬于專用型小型機(jī)器，借鑒立式銑床的原理進(jìn)行設(shè)計(jì)。 雖然定位為小型機(jī)器，但其結(jié)構(gòu)尺寸還要根據(jù)具體的配套電動機(jī)來定。 2.2 工作原理 工作過程：刻線機(jī)主要由壓刀機(jī)構(gòu)、刻線機(jī)構(gòu)以及進(jìn)給機(jī)構(gòu)三部分組成。壓刀機(jī)構(gòu)用 于刻線時將刀具壓下，刻線完成之后，通過齒條齒輪副和絲杠螺紋副使刀具自動起落，避 免平尺磨損；刻線機(jī)構(gòu)用于控制刻線及刻線長度；進(jìn)給機(jī)構(gòu)用于控制刻線間隔。 2.3 總體配置 經(jīng)過多次的討論和研究，確定平尺刻線機(jī)的總體結(jié)構(gòu)，包括臺刀機(jī)構(gòu)、刻線機(jī)構(gòu)和平 尺進(jìn)給機(jī)構(gòu)等組成。 圖 2-1 刻線機(jī)主要部件示意圖 1.工作臺 2.端蓋螺釘 3.水平軸 4.定尺條 5.螺紋筒 6.刀架軸 7.固定螺母 8 鍵 9.立軸（絲桿、齒輪軸） 10.刀體 11.定位螺母 12.墊片 13.壓緊彈簧 14.摩擦輪 機(jī)器主要由工作臺、電動機(jī)、凸輪、水平軸、定尺條、立柱、螺紋筒、刀體、以及不 挖版權(quán)齒輪、壓緊裝置和摩擦輪構(gòu)成。 2.4 基本設(shè)計(jì)參數(shù) 刻線深度 （mm） 0.5 刻線時間 (s) 1 刻單線力 （N） 1000 2.5 進(jìn)料槽 平尺為 1040*30（mm） 平尺刻線機(jī)主要用來實(shí)現(xiàn)自動刻線，刻線要求為每隔 1 毫米刻一條線，刻線長度有 10 毫米、13 毫米、18 毫米三種類型。前四次刻線每次刻線長度為 10 毫米，第五次刻線長度 為 13 毫米，第六至第九次刻線長度為 10 毫米，第十次刻線長度為 18 毫米，以后依此類 推。 刻線機(jī)主要由壓刀機(jī)構(gòu)、刻線機(jī)構(gòu)以及進(jìn)給機(jī)構(gòu)三部分組成。壓刀機(jī)構(gòu)用于刻線時將 刀具壓下，刻線完成之后，通過齒條齒輪機(jī)構(gòu)和絲杠螺紋副使刀具自動抬起，避免平尺磨 損；刻線機(jī)構(gòu)用于控制刻線及刻線長度；進(jìn)給機(jī)構(gòu)用于控制刻線間隔。 2.6 抬刀機(jī)構(gòu) 抬刀機(jī)構(gòu)是由如圖 2-1 所示，定尺條 4 與齒輪軸 9 上的齒輪嚙合使傳動方向改變，然 后通過絲杠 9 到螺紋筒 5 到刀架軸 6 完成抬刀下刀動作，刻線完成后水平軸在回位彈簧的 作用下回位，從而齒輪齒條副以及上面的絲杠螺紋副反向運(yùn)動完成回程運(yùn)動。 3 動力性能計(jì)算 3.1 主工作動力的選擇 基于設(shè)計(jì)是從最末端的工作部位開始的，所以從工作部位的零件開始校核計(jì)算。 動力的配套適應(yīng)性應(yīng)符合拖拉機(jī)的額定功率大于機(jī)具在作業(yè)中所消耗的功率這一原則。 圖 3-1 減速機(jī)的型號與標(biāo)記 圖 3-2 減速機(jī)的安裝形式 圖 3-3 減速機(jī)的電機(jī)接線盒位置 ⑴ 機(jī)具在作業(yè)中要消耗的功率 P1 作業(yè)中機(jī)具消耗的功率主要刻線刀在受牽引破開平尺消耗的功率 P 組成。 刻線消耗的功率 P ：刻 刻線刀克服平尺阻力所消耗的功率 P 按下式計(jì)算：刻 （3.1.1）3=10810=pFvW????刻 刻 刻 υ 行-機(jī)具行進(jìn)速度(mm/s)可按 18mm/s 就是按照每秒完成刻線動作一次。 刻線刀所受工作阻力為 （3.1.2）nN?刻 單 線 式中： n—每次刻線的條數(shù) —刻每條線所需要的力F單 線 ⑵ 相應(yīng)于作業(yè)功率，拖拉機(jī)發(fā)動機(jī)應(yīng)具有的功率 P ：開 拖拉機(jī)發(fā)動機(jī)的額定功率應(yīng)較作業(yè)消耗功率大一些，有所貯備，另外再考慮到動力傳 輸?shù)臋C(jī)械效率，因此減速機(jī)應(yīng)具有的功率為： （3.1.3）3=1080.9=162WPv????刻 刻刻 實(shí) 式中：μ—減速機(jī)滾動阻力系數(shù)，這里取 0.12η—機(jī)組總的機(jī)械效率，現(xiàn)在按 0.9 計(jì) 將各有關(guān)值代入公式 考慮到回位彈簧所消耗的功率，參考圖 3-1、3-2 、3-3 可選擇FAZ32Y1.45PMC 4 主要工作部件的設(shè)計(jì)計(jì)算 4.1 設(shè)計(jì)要求 刻線力： 1000N/每條線 行走速度： sm18?v 平尺長度：L=1040mm 每行走 11mm 就是要刻線 10mm，所需時間約為 4 秒鐘 所以 每分約刻線 150mm. 4.2 刀架軸的尺寸設(shè)計(jì)以及校核 圖 4-1 刀架軸 水平面支撐反力： 12HF? 10=0tFN?? （4.2.1） 150tN （4.2.2） 水平面的彎矩： 1.7518.2aHLMFNm???? （4.2.3） 轉(zhuǎn)矩： 20.35tdT? （4.2.4） 22()eaHMT??? （4.2.5） 22(187.5)(0.6135)? 9Nm? 最小直徑： 310.[]ebMd??? 339.5.6?? （4.2.6） 考慮到鍵槽對軸的削弱，將 值增大 5%，故d 1.053.2m?? （4.2.7） 刀架軸的受力分析： 圖 4-2 4.3 立軸的設(shè)計(jì) 圖 4-3 立軸（齒輪軸、絲杠軸） 立軸的受力計(jì)算： 轉(zhuǎn)矩 (4.3.1)50216.3 tFTNml?? (1) 按強(qiáng)度要求，應(yīng)使 (4.3.2)3[]0.2TWd??? 故軸的直徑 (4.3.3) 333160270.2[].m????? (2) 按扭轉(zhuǎn)剛度要求，應(yīng)使 (4.3.4)4[]TlGd??? 按題意 ，在軸的全長上， 。故30lm?180orad?? (4.3.5) 344423629.5[]1Tldm???? 故該軸的直徑取決于剛度要求。圓整后可取 。 d? (4.3.6) 4.4 摩擦輪鎮(zhèn)壓彈簧的選擇 由工作抬的尺寸可選彈簧 YA GB/T 2089-19942.570? 表 4—1 彈簧參數(shù) 線徑： 2.5mm 彈簧中經(jīng)： 25mm 自由高度： 70mm 材料： 60Si2Mn 表面處理： 涂漆 類型： 右旋圓柱螺旋壓縮彈簧 取彈簧的勁數(shù)： 7kNm?? 設(shè)計(jì)彈簧壓縮量是： 10mm 圖 4-4 彈簧 4.5 摩擦輪力的計(jì)算 圖 4-5 摩擦輪 因設(shè)計(jì)的需要，摩擦輪的直徑取 ， 輪轂款 。輪轂外援為一層250dm?20bm? 橡膠，使摩擦力盡可能的大。 摩擦力的計(jì)算： 由（4-4.1）及胡可定律可得單個彈簧的彈力： (4.5.1)107FkxN?單 則四個彈簧的總彈力為 (4.5.2)=4=280彈 總 單 考慮到摩擦輪及摩擦輪軸和座套等的重量，約為 m=3kg， 故總的鎮(zhèn)壓力為 (4.5.3)G31FmgN?????總 彈 總 彈 總 由于要使尺子在摩擦力的作用下向前運(yùn)動，則可以想到，平尺的上表面是與摩擦輪的 外緣橡膠接觸的，摩擦力打；平尺的下表面直接與工作臺的進(jìn)料槽接觸，且與光滑的鐵質(zhì) 平面接觸，為了是下表面懂得摩擦力盡可能的小，在適量的加入潤滑油（待刻線完成后予 以清理） 。 則可知鐵-鐵之間的摩擦因數(shù) 鐵—橡膠之間的摩擦因數(shù) (4.5.4)0.5??=0.6?膠 可知 (4.5.5)=F31.=.N?總摩 下 (4.5.6)68總摩 上 膠 可得平尺前進(jìn)的驅(qū)動力為 (4.5.7)=F15.=70.?驅(qū) 摩 上 摩 下 故摩擦輪的轉(zhuǎn)矩為 (4.5.8)3270.Nm21.TR?????驅(qū)摩 輪 4.6 凸輪的設(shè)計(jì) 圖 4-6 凸輪 凸輪廓線 ()cosin()isbsdxRy????????直 角 坐 標(biāo) （4.6.1） 2()arctn)xy???????極 坐 標(biāo) （4.6.2） 注：1、參變量中 的增量根據(jù)精度要求而定，通常取 左右。?1~2? 2、 移動平動件平底的長度為 。 max(50)sd?? 3、 上式中， 為推程運(yùn)動角， 為基圓半徑。?bR 凸輪材料應(yīng)能滿足強(qiáng)度和耐磨性的要求。對于在低速、輕載、平穩(wěn)傳動中，凸輪可采 用中碳鋼制造。中速、中載時應(yīng)采用中碳鋼淬火處理。而本設(shè)計(jì)中刻線傳動部分屬于低速、 輕載、較平穩(wěn)的傳動，所以應(yīng)采用中碳鋼。 4.7 齒輪軸上齒輪齒條副的傳動比 為了保證在作業(yè)時連續(xù)工作,則要求傳動部分要有可靠的傳動比、無滑動。又由于在刻 線傳動部分所傳動的功率小、速率小，所以所要求的齒輪齒條副的動比非常的嚴(yán)格，要滿 足相應(yīng)要求。經(jīng)計(jì)算，該部分的鏈傳動比 i=1。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)手冊，該傳動比完全 滿足要求。 4.8 摩擦輪軸的設(shè)計(jì) 圖 4-7 摩擦輪軸 材料－45＃鋼許用應(yīng)力[]60Mpa?? mDdDWtT 025.3/1605.12806/3 ?????? 取 (4.8.1)m28. 校核 小pa1][ax?? ??7.13/4././][maxzW? 于 Mp10 確定軸徑 D28 4.8.1 軸的定位和材料的選取說明 軸的材料：軸的材料主要是碳鋼和合金鋼。由于碳鋼比合金鋼價格便宜，對應(yīng)力集中 的敏感性較低，同時也可以用熱處理或化學(xué)熱處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度，所 以本設(shè)計(jì)采用 45 號鋼作為軸的材料。 軸上零件的定位 為了防止軸上零件受力時發(fā)生沿軸向或周向的相對運(yùn)動，軸上零件除了有游動或空轉(zhuǎn) 的要求者外，都必須進(jìn)行軸向和周向定位，以保證其準(zhǔn)確的工作位置。 軸的校核 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算，用于只承受轉(zhuǎn)矩的傳動軸的精確計(jì)算，也可用于既受彎矩又受扭矩 的軸的計(jì)算。其強(qiáng)度條件為： (4.8.2)??MpandpWT?????32.0/15.9/6 式中： 為軸的扭切應(yīng)力， ； 為轉(zhuǎn)矩， ； 為抗扭截面系數(shù)， ；TkwWT3m 對圓截面 ； 為傳遞的功率， ； 為軸的轉(zhuǎn)速， ； 為3.6/d??nin/rd 軸的直徑， ； 為許用扭切應(yīng)力， 。所以，把相關(guān)的數(shù)據(jù)帶入公式中得：m???pa MpandWT 1.205.48.120/15.92.0/15.9/ 636 ??????? （4.8.3） 由于軸的選材為 45 號鋼，所以查表可知 45 號鋼的許用扭切應(yīng)力為 ，3～ 。經(jīng)校核設(shè)計(jì)的軸符合要求，可以正常工作。???? 下圖為軸的彎矩和扭矩圖： ω 圖 4-8 的彎矩圖和扭矩圖 4.9 刻線周期的確定 構(gòu)造和工作原理刻線抬刀機(jī)構(gòu)由工作臺、水平軸平推桿、凸輪、固定齒條、刻線刀架、 立軸、螺紋套筒等組成，如圖 4-8 所示。 圖 4-9 抬刀刻線機(jī)構(gòu) 1.工作臺 2．水平軸平推桿 3．凸輪 4．固定齒條 5．刻線刀架 6.立軸 7.螺紋套筒 8.刻線槽 凸輪 3 從近休止點(diǎn)開始轉(zhuǎn)動的時候，水平軸推桿 2 在凸輪的推動下向左運(yùn)動，當(dāng)運(yùn)動 到控制抬刀的固定齒條處時，帶動位于水平軸的立軸（齒輪軸）上的齒輪轉(zhuǎn)動，立軸上段 是表面有螺紋的絲杠，然后帶動螺紋套筒 7 下降，當(dāng)刻刀正好下降到刻線槽 8 的指定刻線 位置時立軸下端的齒輪正好走完了齒條，停止下刀，至此凸輪的下刀行程走完；然后凸輪 繼續(xù)轉(zhuǎn)動，推動水平軸開始刻線行程，完成之后就開始了回復(fù)行程，以上運(yùn)動反過來進(jìn)行。 這樣就完成了一次刻線動作，其中包括了抬刀動作簡單明了。 表 4—2 抬刀機(jī)構(gòu)的基本數(shù)據(jù) ——凸輪推程角 ?180? 凸輪抬刀降刀行程角： 2? 凸輪刻線行程角： 60? 凸輪轉(zhuǎn)速： =2/minr?凸 升降刀行程： 40mm 刻線行程： 20mm 可得： 刻線周期： 3s 齒條嚙合長度為： 40mm 軸齒輪的分度圓直徑為： 32mm 齒輪模數(shù)為： 3 刻線速度： =18/vms刻 螺紋絲杠副螺距： 14mm 4.10 不完全齒輪的設(shè)計(jì) （a）不完全齒輪機(jī)構(gòu) (b)摩擦輪 圖 4-10 4.10.1 不完全齒輪機(jī)構(gòu)的參數(shù)計(jì)算 由摩擦輪控制進(jìn)料量可得，每次進(jìn)料 11mm，相對于摩擦輪轉(zhuǎn)動 的圓心角。 （算略）5? 故，不完全齒輪機(jī)構(gòu)所對應(yīng)的間歇進(jìn)給量為 可得5? 從動輪布滿時的齒數(shù)為 （4.10.1）236075z? ? 由于齒數(shù)太密集，壓力角為 ，故，主動輪僅設(shè)計(jì)單齒，即 ，所承受轉(zhuǎn)矩較.? 1z? 小、可以滿足要求。 4.10.2 摩擦輪動力驅(qū)動機(jī)的選取 摩擦輪轉(zhuǎn)矩為： （4.10.2）=15.02Nm=1.9375TFR???摩 摩 下 摩 圖 3-1、圖 3-2 和圖 3-3 可選擇減速機(jī)型號為： （4.10.3）FAZ32Y?10.54PMC? 5.其他零部件 5.1 水平軸 圖 5-1 水平軸 5.2 刻線刀示意圖 圖 5-2 刻線刀 圖 5-3 刀體刀刃的布局 5.3 工作臺示意圖 圖 5-4 工作臺 5.4 軸承的選取 參見參考資料[1]第 64 頁。 5.5 鍵的選取 根據(jù)設(shè)計(jì)的需要，見參考資料[1]第 53 頁。 5.6 水平軸復(fù)位彈簧的選取 YA-4.5-10.5-65-2LH GB/T2089-1994B級 圖 5-5 壓縮彈簧 6 結(jié)論 機(jī)器的應(yīng)用可以充分利用，節(jié)省了成本，大大提高了生產(chǎn)效率。 平尺刻線機(jī)代替了以往的人工作業(yè)，提高了機(jī)械化程度及生產(chǎn)效率，節(jié)省了人力及時 間，改善了人們的作業(yè)環(huán)境。 本設(shè)計(jì)采用巧妙的應(yīng)用凸輪機(jī)構(gòu)控制刻線和抬刀，用摩擦輪配合不完全齒輪機(jī)構(gòu)完成 定時、定量的進(jìn)料動作，結(jié)構(gòu)簡單不復(fù)雜，理論上達(dá)到了刻線要求及其它相應(yīng)工作條件。 理論上本機(jī)使用價值高，經(jīng)濟(jì)效益高，由于本設(shè)計(jì)沒有做試驗(yàn)，對其實(shí)際的可行性程度還 不能確定。 致 謝 本次設(shè)計(jì)是在劉媛媛老師的悉心指導(dǎo)與嚴(yán)格要求下進(jìn)行的。從設(shè)計(jì)（論文）的選題、 方案的設(shè)計(jì)、具體的測繪與繪圖到論文撰寫的每個環(huán)節(jié)，都凝聚著劉老師的心血和汗水。 劉老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、開拓創(chuàng)新的工作作風(fēng)及對事業(yè)的奮進(jìn)執(zhí)著精神，都將使我銘記在 心，并時刻激勵著我不斷追求勇往直前。 大學(xué)四年學(xué)習(xí)時光已經(jīng)接近尾聲，在此我想對我的母校，我的父母親人們，我的老師 和同學(xué)們、表達(dá)我由衷的謝意。感謝我的母校塔里木大學(xué)給了我在大學(xué)的本科四年深造機(jī) 會，讓我能繼續(xù)學(xué)習(xí)和提高。塔里木大學(xué)四季如春的校園，美麗如詩的風(fēng)景都深深的留在 了我的記憶里。四年珍貴的學(xué)習(xí)期間，讓我的知識體系更加完善，思想觀念更加成熟，整 體素質(zhì)得到了極大的鍛煉。 “自強(qiáng)不息，求真務(wù)實(shí)”的校訓(xùn)我將銘記于心，在未來的學(xué)習(xí)和 工作中躬身踐行。 再次,感謝我的同學(xué)們,在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中得到了他們無私的幫助，以及許多啟發(fā)性的指 導(dǎo)和建議。在此向所有支持、關(guān)心、幫助我的人表示由衷的感謝!祝他們永遠(yuǎn)健康、幸福! 最后，感謝我的父母親人們對我大學(xué)四年學(xué)習(xí)的默默支持，使我能順利完成本科學(xué)業(yè)。 參考文獻(xiàn) [1] 吳宗澤. 機(jī)械原理課程指導(dǎo)書.第 1 版.北京：高等教育出版社 , 2005:29-30 [2] 徐穎主編. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊.—2 版.北京 機(jī)械工業(yè)出版社， 2000.6 [3] 東北工學(xué)院.機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊.冶金工業(yè)出版社.1980 [4] 西北工業(yè)大學(xué).機(jī)械設(shè)計(jì)（第七版）.高等教育出版社 [5] 龔淮義.機(jī)械設(shè)計(jì)圖冊.高等教育出版社.（第三版） [6] 吳宗澤.機(jī)械課程設(shè)計(jì)手冊.高等教育出版社. [7] 北京農(nóng)業(yè)工程大學(xué).農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué).農(nóng)業(yè)出版社(第二版).1994. [8] 單輝祖.材料力學(xué)（第二版）.高等教育出版社. [9] 大連理工大學(xué)工程圖學(xué)研究室編.機(jī)械制圖.-6 版.- 北京：高等教育出版社，2007.7 [10]強(qiáng)毅.設(shè)計(jì)制圖試用標(biāo)準(zhǔn)手冊.北京.科學(xué)出版社，2000.1