针对现有的龙门加工中心机械主轴存在的转速低、振动噪声大和散热不良的缺点,设计了一种由定转子驱动的机械主轴单元。该定转子单元类似电主轴,外部采用冷却套,并在主轴中心出水,有利于降低温升,带走定转子的热量;轴承采用油脂润滑的方式,不需要任何附加装置和特别维护,降低了成本;机械主轴采用液压打刀缸和碟簧实现拉松刀,轴端采用迷宫密封和气密封相结合的形式,防止切削液和杂质进入轴承内部引起轴承振动或烧伤;联轴器采用碳纤维材料,并在联轴器中间设计连接水管用于中心出水,既降低了两轴偏移引起的附加载荷,又降低了加工时产生的局部高温,延长刀具寿命。测试结果表明,该主轴克服了皮带式主轴在转速高时振动大和直联式机械主轴温升大的缺点,降低了主轴由于高速旋转产生的噪声和振动,提高了主轴的加工精度和稳定性。

介绍了基于激光准直原理的直线度误差自动检测方法，详细分析了激光器、传感器信号处理电路和数据采集处理系统的设计。软件开发时结合了直线度误差的两类测量方法和两种误差评定方法，不仅能与激光准直仪、电子水平仪、光学自准直仪等多种仪器配合使用，而且采用了符合最小条件原理的两条理想包客参考直线精确计算直线度误差，具有运算精度高、运算速度快的特点，应用袁明系统性能稳定可靠，具有推广应用价值。

结合水平仪、自准直仪、激光准直仪等测量仪器开发了直线度误差实验教学软件。实验结果表明：该软件运算精度高、运算速度快，可与多种直线度误差实验仪器配合使用，用于实验教学中町丰富实验教学内容并解决实验设备不足的问题。

为了实现对复合材料结构及埋入传感元件的复合构件的低速冲击试验，研制完成了可对冲击过程中各参数进行测试的落锤式低速冲击试验机。该试验设备可由计算机对冲击力、冲击初始速度、冲击能量等参数进行采集而实现自动测量。在对复合材料冲击过程的静态和动态特性分析的基础上，设计了多参数测试的方法，提出对冲击速度测量的原理及其算法。分析了测试系统的测量结果及误差。

为提高氧传感器的装配效率,设计了氧传感器组件装配系统,包括装配机及其控制系统。分析了氧传感器的关键零部件及其装配工艺要求,介绍了氧传感器组件装配机的机械机构和工作原理,重点设计了装配机的关键组件,包括转盘上料组件、浮动式支具组件和内垫片送料组件;根据控制系统要求,选择 PLC 为主控制器,触摸屏为人机交互界面,设计了 PLC 控制流程及图形操作终端的操作界面。氧传感器组件装配系统结构简单、操作方便,运行效果良好,与传统的生产方式相比,生产效率提高了 52%,良品率达 99.8%,满足工厂使用要求。

龙门加工中心移动横梁承受滑座、滑枕等零部件的重量及自身重力的情况下产生弯曲变形,为降低横梁受力变形量和提高横梁静动态特性,采用两种方法对横梁进行优化设计。设计了8种横梁筋板结构及对横梁上导轨面悬臂支撑结构进行了优化设计,运用有限元分析软件对横梁进行了静力学与模态特性分析,得到横梁结构总形变位移量和前六阶振型频率。结果表明,因横梁自重引起的变形占总变形的45.1%;“井”型结构设计最优,其总形变位移量降低了8.98%,质量减轻了329kg,一阶固有频率提高了2.40%,具有良好的静动态特性;筋板结构设计的作用主要体现在减轻横梁质量上,上导轨悬臂支撑结构倾斜设计的作用主要体现在减小横梁弯曲变形上,两种方法的结合使用可有效提高横梁性能。

机床横梁是机床零部件主要支撑部件,对机床的加工精度影响很大,因此,需要对横梁自身的结构进行优化,以提高机床加工精度。文中首先对原横梁进行仿真分析,并依次分别对横梁薄弱位置的结构、筋板结构、筋板厚度进行了设计与分析,采用灰色关联—层次分析法对不同筋板厚度的横梁进行分析与数据处理,最终获得最优方案。结果表明,横梁＂井＂型筋板结构设计,上导轨支撑筋板倾斜55°,筋板厚度15mm为最优方案,优化后横梁质量减轻了751kg,形变量减少了3.6%,一阶固有频率增加了3.5%,优化设计效果明显,为机床其它零部件的设计提供了方法参考。

根据电容器的生产工艺及电容器盖板铆接的技术要求,设计了电容器盖板自动铆接机及其控制系统。对电容器盖板自动铆接机的机械系统进行了详细设计,包括盖板放置组件、盖板铆接组件、盖板脱模组件、线性移动组件、自动翻转组件、铝屑负压自动收集装置等;采用可编程序控制器（PLC）作为控制系统的主控制器,实现多种规格电容器盖板的自动铆接;依据盖板规格的不同,通过图形操作终端（GOT）设置和调整生产参数。该设备已投入实际生产使用,运行结果表明：整机性能稳定,实际运行状况良好,满足了生产线高柔性化、高效率、高质量的自动化加工要求。

为解决氧传感器内垫片取放料过程中人工抓取困难、生产效率低等问题,提高内垫片自动取放料的稳定可靠性,在分析内垫片的结构特征及设备功能要求的基础上,设计了氧传感器内垫片自动取放料装置控制系统。该控制系统用PLC作为主控单位,结合传感检测模块、电机驱动模块及人机交互界面,绘制了系统控制流程图。具体分析了气动系统的原理及元器件选型依据,详细介绍了控制系统的硬件组成、PLC选型及I/O口分配;以触摸屏作为人机交互窗口,设计了系统操作界面。系统运行结果表明该控制系统定位准确、取放料稳定可靠、工作效率高,满足设备要求。

为提高氧传感器保护罩和基座的装配效率,保证设备的运行可靠性,设计了氧传感器保护罩一基座装配机及其控制系统。详细分析了装配机的整体方案及工作原理,重点设计了系统的关键部件,包括推送机构和装配机构;介绍了控制系统的硬件组成,包括主控单元、系统驱动执行模块、传感检测模块和触摸屏;具体描述了控制系统的软件部分,阐述了PLC的控制流程,选用GT—Designer3设计系统的操作界面,实现人机交互。该设备现已投入企业使用,实际运行结果表明该装配机性能稳定,装配效率提高了25.3%,装配良品率高达99.96%,满足企业生产要求。