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摘要：本文根据研究拿出了一个Chicane段的远程机械传动装置的设计方案，并且对传动装置的转动梁机构和平移滑台的关键结构进行了设计，这部分的支撑平台是左右两端的固定平台和中间移动平台构成的。固定平台由转栋梁连接，而转栋梁是由转动组件和转栋梁共同组成的。
关键词：远程可调节；机械传动；设计
1可移动Chicane段远程可调节机械传动机构的研究现状
美国斯坦福实验室、意大利实验室和韩国实验室。以及瑞士的研究所的很多装置，都采用了远程可调节磁压缩技术。
美国APS的远程可调节Chicane段的元件主要包括四个可移动二极铁（B1-B4）、两块旋转四极铁、一个束流位置检测器、一个双刮束器和一个高精度挡光器等。美国斯坦福提出的远程可调节磁压缩技术的主要部件由可移动二级铁，旋转四级铁和束流位置检测装置，以及双刮束器和精度较高的挡光器组成。
意大利费米实验室的远程部件主要由四部分组成（四块二极铁、两个校正四极铁、BPM、刮束器等），平台中间部分主要由电机驱动控制，直线式编码器反馈。在纵向方向的位移是三百六十五毫米，误差小于50微米，而可移动真空室的中心要尽可能的与束流轨迹保持一致。
韩国研究室发明的X射线自由电子激光装置的Chicane部位主要由三个段组成，每个段都包含了几个部分（四块二极铁、两块扭转四极铁和一块斜二极铁、BPM、准直仪、位置检测器等），而可调节的Chicane段同样有2个固定的支撑平台和一个可移动的平台组成，中部两块二极铁是装在移动平台上的，它在纵向上的调节范围在零到456之间，它通过一个伺服电机驱动进行控制，和线性编码器进行反馈，定位精度和重复性误差不大于50微米。该可调节Chicane段关于中间平台对称的。
2.可移动Chicane段远程可调节机械传动机构的设计与分析
高亮度电子束的产生和维持是FEL装置有效出光的关键。对于DCLS装置，要求进入波荡器的电子束峰值电流大于300安培，但在光阴极微波电子枪出口处的电子束峰值电流仅为几十安培，为了得到大于300A峰值流强的高亮度电子束，必须对束团长度进行压缩，同时为了避免束流动力学的不确定性以及调束过程的灵活性，磁压缩器的动量压缩因子需要在0-50mm的范围内连续可调，在如此大范围内保证非常好的场质量在技术上是困难的，因此DCLS装置的直线加速器段拟采用可移动磁压缩技术，通过机械装置的移动以实现在较小好场区要求下磁压缩器的动量压缩因子可调。同时，束流稳定性也是FEL装置稳定运行的关键，通过可移动磁压缩的设计，避免巨大的扁平真空室结构从而将能量反馈所需要的束测探头安装在相对较小的真空管道上。
可移动Chicane段远程可调节机械传动机构以下简称为可移动Chicane段机械传动机构，本章节主要进行了可移动Chicane段机械传动机构的设计与分析，提出了一种可移动Chicane段机械传动机构的设计方案，进行了关键结构工程设计；采用有限元分析方法，对可移动Chicane段的关键部件：平移滑台、转动梁、真空室法兰支撑、B铁二层支撑等进行静力学分析，以确定各支撑的工程设计方案。
2.1可移动Chicane段机械传动机构的总体设计方案
可移动Chicane段元件的支撑平台分为3段，左右两端为固定支撑平台，中间为可移动式支撑平台。左右两端固定平台和中间可移动式平台之间采用转动梁连接，转动梁分别绕着两端的固定B铁旋转，其两端的旋转中心与B铁的磁场中心同轴；真空室、波纹管及SBPM、校正铁等元件固定支撑在转动梁上。中间两个B铁和其间的束测元件、真空室等元件固定在可移动式平台（简称平移滑台）上，平移滑台与支撑平台之间装有导轨，采用精密滚珠丝杠驱动。可移动Chicane段机械传动机构主要由平移滑台、转动梁的旋转和平移机构、法兰的三维调节支撑、B铁的三维调节支撑、Profile的三维调节支撑、机械限位组件、直线位移传感器等组成。本论文重点研究的是可移动Chicane段机械传动机构。
2.2可移动Chicane段机械传动机构的关键结构设计
DCLS物理要求可移动Chicane段中间两块B铁在垂直于束流的横向上实现一维可调节，可调范围是一0.50}70，调节的定位精度和重复性误差+0.05mm，既要实现Chicane段中间两个B铁的水平方向移动，又要保证其在束流方向上的位置不变，中间两个B铁与两侧B铁的连接支撑（转动梁）需要同时实现转动和滑动两个功能，因此转动梁机构和中间平移滑台为可移动Chicane段机械传动机构的关键结构。
转动梁左端固定在左侧共架平台上，右端固定在平移滑台上，跟平移滑台一起做垂直于0度束流方向的运动，所以转动梁绕左端作旋转运动，同时右端随平移滑台作垂直于0度束流的横向上的水平移动，这样转动梁在转动时会产生弦弧差，在梁的方向上最大的位移是20.1mm。转动梁设计的关键点是让转动梁同时实现转动和滑动两个功能。
转动梁机构主要由转动梁、转动梁左侧旋转组件、转动梁右侧旋转及平移组件等构成。主要难点在于转动梁一端为转动，另一端在转动的同时还有沿束流方向作直线滑动，在传动过程中还要将转动梁限制在水平面上，不能有倾斜。
2.3平滑台设计
平移滑台机构，由导轨、精密滚珠丝杠组件、联轴器、减速器、电机、支撑面板、机械限位组件等构成。平移滑台离磁场环境较远，没有磁导率的要求，從成本方面考虑，平移滑台上的非标件选用45号钢。影响平移滑台的定位精度的因素有很多，主要有导轨安装面、导轨轴向间隙、丝杆导程精度、轴向预压、进给丝杆的轴向刚性等，其它还有因发热引起的热变形等。
3.结论
提出了一种可移动Chicane段远程可调节机械传动机构设计方案，并进行了转动梁机构和平移滑台关键结构的设计。该段元件的支撑平台由左右两端的固定支撑平台和中间可移动式支撑平台构成，可移动式支撑平台的平移滑台采用精密滚珠丝杠驱动，以实现一维可调节；左右两端固定平台和中间可移动式平台之间采用转动梁连接，转动梁可同时实现转动和滑动两个功能；转动梁机构主要由左右侧的旋转组件和转动梁构成，左侧和右侧旋转组件均采用一对角接触轴承并深沟球轴承实现转动梁的自由转动，转动梁右侧旋转组件上安装的一对直线导轨，可以实现转动梁在旋转的同时沿束流方向做直线滑动。
参考文献：
[1]陈宏伟，宋佳妮，谭路.演示机械传动机构：立体车库教具模型设计与应用[J].科技视界，2014（27）：144-145.
[2]张猛，DCLS可移动磁压缩物理设计报告，中国科学院应用物理研究所内部报告，2014-6.
[3]陈晓南、杨培林，机械设计基础【M】，第1版，北京，科学出版社，2007，25-34。
作者简介：
李朝（1986.10—），男，汉族，河南南阳人，2008年6月毕业于军械工程学院，本科学历，工作单位71336部队，担任工程师，研究方向机械工程。
关键词：远程可调节；机械传动；设计
1可移动Chicane段远程可调节机械传动机构的研究现状
美国斯坦福实验室、意大利实验室和韩国实验室。以及瑞士的研究所的很多装置，都采用了远程可调节磁压缩技术。
美国APS的远程可调节Chicane段的元件主要包括四个可移动二极铁（B1-B4）、两块旋转四极铁、一个束流位置检测器、一个双刮束器和一个高精度挡光器等。美国斯坦福提出的远程可调节磁压缩技术的主要部件由可移动二级铁，旋转四级铁和束流位置检测装置，以及双刮束器和精度较高的挡光器组成。
意大利费米实验室的远程部件主要由四部分组成（四块二极铁、两个校正四极铁、BPM、刮束器等），平台中间部分主要由电机驱动控制，直线式编码器反馈。在纵向方向的位移是三百六十五毫米，误差小于50微米，而可移动真空室的中心要尽可能的与束流轨迹保持一致。
韩国研究室发明的X射线自由电子激光装置的Chicane部位主要由三个段组成，每个段都包含了几个部分（四块二极铁、两块扭转四极铁和一块斜二极铁、BPM、准直仪、位置检测器等），而可调节的Chicane段同样有2个固定的支撑平台和一个可移动的平台组成，中部两块二极铁是装在移动平台上的，它在纵向上的调节范围在零到456之间，它通过一个伺服电机驱动进行控制，和线性编码器进行反馈，定位精度和重复性误差不大于50微米。该可调节Chicane段关于中间平台对称的。
2.可移动Chicane段远程可调节机械传动机构的设计与分析
高亮度电子束的产生和维持是FEL装置有效出光的关键。对于DCLS装置，要求进入波荡器的电子束峰值电流大于300安培，但在光阴极微波电子枪出口处的电子束峰值电流仅为几十安培，为了得到大于300A峰值流强的高亮度电子束，必须对束团长度进行压缩，同时为了避免束流动力学的不确定性以及调束过程的灵活性，磁压缩器的动量压缩因子需要在0-50mm的范围内连续可调，在如此大范围内保证非常好的场质量在技术上是困难的，因此DCLS装置的直线加速器段拟采用可移动磁压缩技术，通过机械装置的移动以实现在较小好场区要求下磁压缩器的动量压缩因子可调。同时，束流稳定性也是FEL装置稳定运行的关键，通过可移动磁压缩的设计，避免巨大的扁平真空室结构从而将能量反馈所需要的束测探头安装在相对较小的真空管道上。
可移动Chicane段远程可调节机械传动机构以下简称为可移动Chicane段机械传动机构，本章节主要进行了可移动Chicane段机械传动机构的设计与分析，提出了一种可移动Chicane段机械传动机构的设计方案，进行了关键结构工程设计；采用有限元分析方法，对可移动Chicane段的关键部件：平移滑台、转动梁、真空室法兰支撑、B铁二层支撑等进行静力学分析，以确定各支撑的工程设计方案。
2.1可移动Chicane段机械传动机构的总体设计方案
可移动Chicane段元件的支撑平台分为3段，左右两端为固定支撑平台，中间为可移动式支撑平台。左右两端固定平台和中间可移动式平台之间采用转动梁连接，转动梁分别绕着两端的固定B铁旋转，其两端的旋转中心与B铁的磁场中心同轴；真空室、波纹管及SBPM、校正铁等元件固定支撑在转动梁上。中间两个B铁和其间的束测元件、真空室等元件固定在可移动式平台（简称平移滑台）上，平移滑台与支撑平台之间装有导轨，采用精密滚珠丝杠驱动。可移动Chicane段机械传动机构主要由平移滑台、转动梁的旋转和平移机构、法兰的三维调节支撑、B铁的三维调节支撑、Profile的三维调节支撑、机械限位组件、直线位移传感器等组成。本论文重点研究的是可移动Chicane段机械传动机构。
2.2可移动Chicane段机械传动机构的关键结构设计
DCLS物理要求可移动Chicane段中间两块B铁在垂直于束流的横向上实现一维可调节，可调范围是一0.50}70，调节的定位精度和重复性误差+0.05mm，既要实现Chicane段中间两个B铁的水平方向移动，又要保证其在束流方向上的位置不变，中间两个B铁与两侧B铁的连接支撑（转动梁）需要同时实现转动和滑动两个功能，因此转动梁机构和中间平移滑台为可移动Chicane段机械传动机构的关键结构。
转动梁左端固定在左侧共架平台上，右端固定在平移滑台上，跟平移滑台一起做垂直于0度束流方向的运动，所以转动梁绕左端作旋转运动，同时右端随平移滑台作垂直于0度束流的横向上的水平移动，这样转动梁在转动时会产生弦弧差，在梁的方向上最大的位移是20.1mm。转动梁设计的关键点是让转动梁同时实现转动和滑动两个功能。
转动梁机构主要由转动梁、转动梁左侧旋转组件、转动梁右侧旋转及平移组件等构成。主要难点在于转动梁一端为转动，另一端在转动的同时还有沿束流方向作直线滑动，在传动过程中还要将转动梁限制在水平面上，不能有倾斜。
2.3平滑台设计
平移滑台机构，由导轨、精密滚珠丝杠组件、联轴器、减速器、电机、支撑面板、机械限位组件等构成。平移滑台离磁场环境较远，没有磁导率的要求，從成本方面考虑，平移滑台上的非标件选用45号钢。影响平移滑台的定位精度的因素有很多，主要有导轨安装面、导轨轴向间隙、丝杆导程精度、轴向预压、进给丝杆的轴向刚性等，其它还有因发热引起的热变形等。
3.结论
提出了一种可移动Chicane段远程可调节机械传动机构设计方案，并进行了转动梁机构和平移滑台关键结构的设计。该段元件的支撑平台由左右两端的固定支撑平台和中间可移动式支撑平台构成，可移动式支撑平台的平移滑台采用精密滚珠丝杠驱动，以实现一维可调节；左右两端固定平台和中间可移动式平台之间采用转动梁连接，转动梁可同时实现转动和滑动两个功能；转动梁机构主要由左右侧的旋转组件和转动梁构成，左侧和右侧旋转组件均采用一对角接触轴承并深沟球轴承实现转动梁的自由转动，转动梁右侧旋转组件上安装的一对直线导轨，可以实现转动梁在旋转的同时沿束流方向做直线滑动。
参考文献：
[1]陈宏伟，宋佳妮，谭路.演示机械传动机构：立体车库教具模型设计与应用[J].科技视界，2014（27）：144-145.
[2]张猛，DCLS可移动磁压缩物理设计报告，中国科学院应用物理研究所内部报告，2014-6.
[3]陈晓南、杨培林，机械设计基础【M】，第1版，北京，科学出版社，2007，25-34。
作者简介：
李朝（1986.10—），男，汉族，河南南阳人，2008年6月毕业于军械工程学院，本科学历，工作单位71336部队，担任工程师，研究方向机械工程。