本文是依托中科院高能所“靶升降机构机械系统及可调狭缝机构机械系统研制”的项目要求而开展的。为了获得加速器系统实际所需要的电子束以便进入靶室进行轰击实验,需要通过可调狭缝对聚焦的电子束进行过滤以降低电子束流的脉冲强度,来获得最终所需要的准单个电子。因极弱流电子直线加速器电子枪出口的束流流强在微安量级,此时每个束流脉冲里包含的电子数目相对较多。为了降低电子束流的脉冲流强,需采用多套可调狭缝机构,以控制能够从加速节中通过的电子数目。每套可调狭缝机构对电子束流脉冲流强的控制能力有所差别,但最终的目标是将电子束流脉冲中的电子数目降至准单个电子。为了对狭缝的宽度进行精确调节,要求可调狭缝机构每一步的调节步长为5μm,通过选用高性能的步进电机来实现这一要求。而通过可调狭缝的电子束是不是准单个电子,这需要通过升降靶机构来测试。在测量束流流强及电子数目时,靶升降机构是安放有测量探头的真空进出机构,该机构在步进电机的带动下实现测量探头的往复运动。为了达到较高的重复性,靶升降机构的复位精度要达到0.02mm。本文根据项目要求,利用现代设计方法设计了一套加速器束测器机械系统,同时对其控制系统进行了初步研究。首先,本文介绍了有限元分析方法在该机械系统设计中的应用,并且着重对束测器中靶升降机构的关键承载零部件进行了强度分析和校核,利用Inventor自带的ANSYS模块为束测器的设计和改进提供了理论依据。其次,为了使系统能够进行三维±15mm的调节,本文利用Inventor软件在实体造型和生成工程图的高效性等方面具有的特殊优势,分别对束测器中可调狭缝机构机械系统和靶升降机构机械系统进行了建模,并且经过反复的优化设计,最终设计了一套三维调节机构。建模优化设计的同时综合考虑了材料的利用率,生产制造成本,加工装配工艺等重要因素,使得束测器的设计方案更为合理。另外,本文还重点对加速器束测器的驱动装置硬件系统进行了设计。完成了驱动装置模型的建立,并结合实际工况条件,重点对各机械系统中所用到的线性移动机构的驱动元件——步进电机,作了详细的分析计算和选型确认,并且根据项目要求对步进电机驱动器做了合理的选型,同时完成了对位置反馈装置元件的选型确认。最后,本文对该机械系统的控制系统做了理论研究。并在以上所有工作的基础上,确定了本系统的控制任务,据此搭建了控制系统,最终理论上使得可调狭缝机构的步长达到5μm,靶升降机构的重复定位精度≤0.02mm。