大學(xué)生機(jī)械論文開題報(bào)告
在經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速的今天，報(bào)告的適用范圍越來越廣泛，報(bào)告具有成文事后性的特點(diǎn)。那么大家知道標(biāo)準(zhǔn)正式的報(bào)告格式嗎？以下是小編整理的大學(xué)生機(jī)械論文開題報(bào)告，僅供參考，歡迎大家閱讀。
1、目的及意義(含國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀分析)
精密加工和超精密加工時(shí)發(fā)展尖端技術(shù)的基礎(chǔ)，是衡量一個(gè)國家科學(xué)技術(shù)水平的重要標(biāo)志。我國從‘“九五”規(guī)劃開始，已將其列為關(guān)鍵技術(shù)之一。精密、超精密加工技術(shù)是包括精密微加工、精密測量和精密控制的一門綜合學(xué)科，而精密微致動(dòng)技術(shù)是其中的關(guān)鍵。
目前超精密加工中所使用的刀具大多采用基于壓電陶瓷材料(PZT)的致動(dòng)元件，其輸出功率低，且必須采取有限措施防止沖擊力和高驅(qū)動(dòng)電壓造成的擊穿短路等問題。因此采用超磁致伸縮材料制成的超磁致伸縮驅(qū)動(dòng)器(GMA)成為近年來研究微致動(dòng)技術(shù)的熱點(diǎn)。它的發(fā)展，勢必促進(jìn)微致動(dòng)技術(shù)在微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)和超精密加工、半導(dǎo)體生產(chǎn)、光學(xué)加工等領(lǐng)域的應(yīng)用。
國外在超磁致伸縮致動(dòng)器(GMA)的研究方面取得了很多理論及應(yīng)用成果，日本用直徑6mm的超磁致伸縮棒制備了精密機(jī)床工具伺服裝置,其每平方毫米面積閃的驅(qū)動(dòng)力為588N，是壓電材料(PZT)的20倍，加工單晶硅晶面的平均粗糙度為1.9nm。美國Etrema公司開發(fā)的大行程精密Terfenol到D致動(dòng)器應(yīng)用在活塞非圓加工機(jī)床上，最大行程為640μm(最大動(dòng)態(tài)行程350μm)，位移精度達(dá)2%±1.1μm，最大輸出力為2670N。另一超磁致伸縮驅(qū)動(dòng)器的應(yīng)用領(lǐng)域是微型馬達(dá)，包括直線馬達(dá)和旋轉(zhuǎn)馬達(dá)，德國L.Kiesewetter教授研制的超磁致伸縮蠕動(dòng)型直線馬達(dá)，可產(chǎn)生1000N的驅(qū)動(dòng)力，極限速率為20mm/s;美國的J.M.Vranish等利用超磁致伸縮材料開發(fā)的轉(zhuǎn)動(dòng)式步進(jìn)馬達(dá)扭矩輸出達(dá)12.2N?m，精度達(dá)800微弧度。在流體控制領(lǐng)域，瑞典ABB公司設(shè)計(jì)了一個(gè)用GMM棒作為驅(qū)動(dòng)原件的燃料注入系統(tǒng)，該系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)對(duì)燃料的精密、瞬時(shí)控制，使燃料充分燃燒，減小污染，它在飛機(jī)和汽車等內(nèi)燃機(jī)中已得到應(yīng)用
國內(nèi)在磁致伸縮致動(dòng)器(GMA)的研究方面起步較晚，夏春林等(1999年)用超磁致材料制作了用于壓力氣動(dòng)閥的驅(qū)動(dòng)元件;浙江大學(xué)開發(fā)研制了活塞異型銷孔的制造系統(tǒng)，成功的解決了異型銷孔的制造難題;甘肅天星開發(fā)了商用化的超磁致伸縮智能振動(dòng)時(shí)效裝置;長江工程地球物理勘測研究院開發(fā)了井間聲波發(fā)射換能器等稀土超磁致伸縮智能振動(dòng)時(shí)效裝置;武漢理工大學(xué)智能制造與控制研究所研制開發(fā)了超精密超磁致微動(dòng)執(zhí)行器。
然而，超磁致致動(dòng)器工作時(shí)，驅(qū)動(dòng)線圈的發(fā)熱及超磁致伸縮棒的渦流與遲滯損耗均導(dǎo)致超磁致伸縮棒溫度的升高。而溫度的上升將導(dǎo)致超磁致伸縮棒的熱變形，嚴(yán)重影響致動(dòng)器的輸出位移精度。因此，在超磁致伸縮致動(dòng)器的設(shè)計(jì)中，必須采取措施消除或抑制由溫升帶來的不利影響。
本畢業(yè)設(shè)計(jì)的旨在對(duì)某微進(jìn)給刀架中執(zhí)行元件超磁致伸縮致動(dòng)器的溫度特性分析并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，以盡量消除或抑制溫升對(duì)超磁致致動(dòng)器性能帶來的不利影響，使其具有更好的工作性能和更高的輸出位移精度，進(jìn)一步推廣它在精密加工、超精密加工領(lǐng)域中的應(yīng)用，提升我國機(jī)電產(chǎn)品的綜合競爭力。
主要參考文獻(xiàn)：
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2、基本內(nèi)容和技術(shù)方案
本畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)給定的微進(jìn)給刀架中超磁致致動(dòng)器在給定驅(qū)動(dòng)電流并恒溫水冷條件下進(jìn)行熱分析，通過對(duì)超磁致致動(dòng)器進(jìn)行有限元分析與仿真，研究超磁致伸縮棒表面的溫度場與熱變形。根據(jù)分析結(jié)果，對(duì)超磁致致動(dòng)器進(jìn)行結(jié)構(gòu)上的優(yōu)化，提高其工作性能。
論文的主要內(nèi)容包括：
第一章：緒論。介紹本畢業(yè)設(shè)計(jì)的研究意義和研究內(nèi)容，綜述超磁致伸縮材料的物理特性、應(yīng)用及超磁致致動(dòng)器的優(yōu)勢，闡述超磁致伸縮致動(dòng)器的應(yīng)用研究現(xiàn)狀及主要類型,在此基礎(chǔ)上提出本文的研究內(nèi)容。
第二章：超磁致致動(dòng)器的發(fā)熱影響分析。列出所有導(dǎo)致超磁致伸縮棒發(fā)熱的因素,從理論上分析超磁致伸縮棒溫度升高對(duì)致動(dòng)器輸出精度的影響,總結(jié)常用的超磁致致動(dòng)器的溫控方法以及其適用場合。
第三章：超磁致致動(dòng)器的熱分析理論論以及軟件仿真。介紹有限元熱分析的基本理論和步驟。在Abaqus環(huán)境下建立當(dāng)前微進(jìn)給刀架中致動(dòng)器的三維模型,并對(duì)超磁致致動(dòng)器施加的驅(qū)動(dòng)電流以及恒溫水冷的溫度下，對(duì)超磁致致動(dòng)器幾何模型施加的約束以及邊界條件，網(wǎng)格劃分等步驟后，經(jīng)軟件計(jì)算分析得到在該工況下超磁致致動(dòng)器中超磁致伸縮棒表面的溫度場。
第四章：超磁致致動(dòng)器結(jié)構(gòu)優(yōu)化。根據(jù)前面所得出的有限元分析結(jié)果，介紹針對(duì)該超磁致致動(dòng)器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案以及為什么要采取該方案，熱門思想?yún)R報(bào)確定最終的驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)參數(shù)和所采用材料的熱屬性參數(shù)。對(duì)優(yōu)化后的致動(dòng)器施加相同的條件，利用軟件進(jìn)行有限元分析，得到優(yōu)化后致動(dòng)器中超磁致伸縮棒表面溫度場。將優(yōu)化前后的有限元分析結(jié)果進(jìn)行得出對(duì)比，得出結(jié)論，以證明優(yōu)化的有效性和正確性。
第五章：總結(jié)與展望。概括畢業(yè)論文的主要研究成果，并展望了今后需進(jìn)一步開展的工作。
畢業(yè)設(shè)計(jì)的技術(shù)路線主要包括：
(1)超磁致驅(qū)動(dòng)裝置的三維建模。分析微進(jìn)給平臺(tái)的圖紙，在有限元分析軟件Abaqus環(huán)境中建立微進(jìn)給刀架中超磁致驅(qū)動(dòng)裝置的的三維模型。
(2)基于Abaqus的超磁致致動(dòng)器的溫度特性分析。在有限元分析軟件Abaqus環(huán)境下，建立好超磁致致動(dòng)器的'有限元模型后，對(duì)幾何模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分并施加相應(yīng)的約束以及邊界條件，對(duì)超磁致致動(dòng)器施加設(shè)定的驅(qū)動(dòng)電流以及25℃的恒溫水冷條件，利用軟件進(jìn)行有限元分析，得到超磁致伸縮棒表面的溫度場和熱變形量，分析溫升對(duì)超磁致致動(dòng)器輸出精度的影響。
(3)超磁致致動(dòng)器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化。根據(jù)前面所得的有限元分析結(jié)果，對(duì)超磁致致動(dòng)器進(jìn)行結(jié)構(gòu)上的優(yōu)化，改善超磁致伸縮棒的溫度場分布均勻度以減小熱變形誤差。初步設(shè)想主要從兩方面進(jìn)行優(yōu)化：一，對(duì)超磁致致動(dòng)器的線圈發(fā)熱進(jìn)行分析，得出線圈發(fā)熱模型，根據(jù)模型對(duì)線圈進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化改善超磁致伸縮棒的溫度場分布情況：二，將超磁致伸縮棒與線圈間套筒的材料換成相變材料，利用其相變過程中吸收潛熱，溫度維持不變的特性，抑制線圈發(fā)熱對(duì)超磁致伸縮棒的影響，總體采用相變加水冷組合溫控的技術(shù)方案。
(4)對(duì)比對(duì)優(yōu)化后的超磁致致動(dòng)器在Abaqus環(huán)境中施加相同的驅(qū)動(dòng)電流及恒溫水冷的條件，進(jìn)行有限元熱分析，得到優(yōu)化后的致動(dòng)器中超磁致伸縮棒表面的溫度場。將優(yōu)化前后的有限元分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，得出結(jié)論，證明優(yōu)化的有效性和正確性。
3、進(jìn)度安排
(1)第1到3周：畢業(yè)實(shí)習(xí)，完成實(shí)習(xí)報(bào)告。
(2)第4到5周：查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，明確研究內(nèi)容，了解研究所需的有限元分析軟件Abaqus。確定方案，完成開題報(bào)告。
(3)第6到8周：學(xué)習(xí)軟件有限元分析軟件Abaqus，完成超磁致致動(dòng)器的三維建模與仿真。
(4)第9到10周：在Abaqus環(huán)境下完成超磁致致動(dòng)器在給定驅(qū)動(dòng)電流條件下的熱分析，并針對(duì)分析結(jié)果對(duì)超磁致致動(dòng)器進(jìn)行結(jié)構(gòu)上的優(yōu)化，對(duì)比優(yōu)化前后的熱分析結(jié)果。
(5)第11到12周：根據(jù)分析結(jié)果，撰寫畢業(yè)論文。
(6)第13周：修改、完善并打印畢業(yè)設(shè)計(jì)論文，提交畢業(yè)論文準(zhǔn)備論文答辯。
(7)第15周：制作答辯幻燈片，進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯。
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1.設(shè)計(jì)（或研究）的依據(jù)與意義
十字軸是汽車萬向節(jié)上的重要零件，規(guī)格品種多，需求量大。目前，國內(nèi)大多采用開式模鍛和胎模鍛工藝生產(chǎn)，其工藝過程為：制坯→模鍛→切邊。生產(chǎn)的鍛件飛邊大，鍛件加工余量和尺寸公差大，因而材料利用率低；而且工藝環(huán)節(jié)多，鍛件質(zhì)量差，生產(chǎn)效率低。
相比之下，十字軸冷擠壓成形的具有以下優(yōu)點(diǎn)：
1、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。用冷擠壓成形工藝代替切削加工制造機(jī)械零件，能使生產(chǎn)率大大提高。
2、制件可獲得理想的表面粗糙度和尺寸精度。冷擠壓十字軸類零件的精度可達(dá)ITg到到到IT8級(jí)，表面粗糙度可達(dá)RaO．2～1．6。因此，用冷擠壓成形的十字軸類零件一般很少再切削加工，只需在要求特別高之處進(jìn)行精磨。
3、提高零件的力學(xué)性能。冷擠壓后金屬的冷加工硬化，以及在零件內(nèi)部形成合理的纖維流線分布，使零件的強(qiáng)度高于原材料的強(qiáng)度。
4、降低零件成本。冷擠壓成形是利用金屬的塑性變形制成所需形狀的零件，因而能大量減少切削加工，提高材料的利用率，從而使零件成本大大降低。
2.國內(nèi)外同類設(shè)計(jì)（或同類研究）的概況綜述
利用切削加工方法加工十字軸類零件，生產(chǎn)工序多，效率低，材料浪費(fèi)嚴(yán)重，并且切削加工會(huì)破壞零件的金屬流線結(jié)構(gòu)。目前國內(nèi)大多采用熱模鍛方式成形十字軸類零件，加熱時(shí)產(chǎn)生氧化、脫碳等缺陷，必然會(huì)造成能源的浪費(fèi)，并且后續(xù)的機(jī)加工不但浪費(fèi)大量材料，產(chǎn)品的內(nèi)在和外觀質(zhì)量并不理想。
采用閉式無飛邊擠壓工藝生產(chǎn)十字軸，鍛件無飛邊，個(gè)人簡歷可顯著降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率：
�。�1）不僅能節(jié)省飛邊的金屬消耗，還能大大減小或消除敷料，可以節(jié)約材料30；由于鍛件精化減少了切削加工量，電力消耗可降低30；（2）鍛件質(zhì)量顯著提高，十字軸正交性好、組織致密、流線分布合理、纖維不被切斷，扭轉(zhuǎn)疲勞壽命指標(biāo)平均提高2~3倍；（3）由于一次性擠壓成型，生產(chǎn)率提高25%.
數(shù)值模擬技術(shù)是CAE的關(guān)鍵技術(shù)。通過建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，可以在昂貴費(fèi)時(shí)的模具或附具制造之前，在計(jì)算機(jī)中對(duì)工藝的全過程進(jìn)行分析，不僅可以通過圖形、數(shù)據(jù)等方法直觀地得到諸如溫度、應(yīng)力、載荷等各種信息，而且可預(yù)測存在的缺陷；通過工藝參數(shù)對(duì)不同方案的對(duì)比中總結(jié)出規(guī)律，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)工藝的優(yōu)化。數(shù)值模擬技術(shù)在保證工件質(zhì)量、減少材料消耗、提高生產(chǎn)效率、縮短試制周期等方面顯示出無可比擬的優(yōu)越性。
目前，用于體積成形工藝模擬的商業(yè)軟件已有“Deform”、“Autoforge”等軟件打入中國市場。其中，DEFORM軟件是一套基于有限元的工藝仿真系統(tǒng)，用于分析金屬成形及其相關(guān)工業(yè)的各種成形工藝和熱處理工藝。DEFORM無需試模就能預(yù)測工業(yè)實(shí)際生產(chǎn)中的金屬流動(dòng)情況，是降低他的制造成本，縮短研發(fā)周期高效而實(shí)用的工具。二十多年來的工業(yè)實(shí)踐清楚地證明了基于有限元法DEFORM有著卓越的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，模擬引擎在大金屬流動(dòng)，行程載荷和產(chǎn)品缺陷預(yù)測等方面同實(shí)際生產(chǎn)相符保持著令人嘆為觀止的精度。
3.工作總結(jié)課題設(shè)計(jì)（或研究）的內(nèi)容
1）完成十字軸徑向擠壓工藝分析，完成模具總裝圖及零件圖設(shè)計(jì)。
2）建立十字軸徑向擠壓成形模具的三維模型。
3）十字軸徑向擠壓成形過程數(shù)值模擬。
4）相關(guān)英文資料翻譯。
4.設(shè)計(jì)（或研究）方法
1）完成十字軸徑向擠壓成形工藝分析，繪制模具總裝圖及零件圖。
2）建立十字軸徑向擠壓成形模具的三維模型。
3）完成十字軸徑向擠壓成形過程數(shù)值模擬。
4）查閱20篇以上與課題相關(guān)的文獻(xiàn)。
5）完成12000字的論文。
6）翻譯10000個(gè)以上英文印刷符號(hào)。
5.實(shí)施計(jì)劃
04到06周：文獻(xiàn)檢索，開題報(bào)告。
07到10周：進(jìn)行工藝分析、繪制模具二維圖及模具三維模型設(shè)計(jì)。
11到13周：進(jìn)行數(shù)值模擬。
14到16周：撰寫畢業(yè)論文。
17周：進(jìn)行答辯。
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