机械专业开题报告

机械专业开题报告

转眼间充实的大学生活即将结束，大家马上就要开始最难熬的毕业设计阶段，一般我们做毕业设计之前指导老师都会要求先写开题报告，那么优秀的开题报告是什么样的呢？以下是小编为大家整理的机械专业开题报告，欢迎阅读与收藏。

1 课题提出的背景与研究意义

1.1 课题研究背景

在数控机床移动式加工中移动部件和静止导轨之间存在着摩擦，这种摩擦的存在增加了驱动部件的功率损耗，降低了运动精度和使用寿命，增加了运动噪声和发热，甚至可能使精密部件变形，限制了机床控制精度的提高。由于摩擦与运动速度间存在非线性关系，特别是在低速微进给情况下，这种非线性关系难以把握，可能产生所谓的尺蠖运动方式或混沌不清的极限环现象，严重破坏了对微进给、高精度、高响应能力的进给性能要求。为此，把消除或减少摩擦的不良影响，作为提高机床技术水平的努力方向之一。该课题提出的将磁悬浮技术应用到数控机床加工中，即可以做到消除移动部件与静止导轨之间存在的摩擦及其不良影响。对提高我国机床工业水平及赶上或超过国际先进水平具有重大意义，且社会应用前景广阔。

1.2课题研究的意义

机床正向高速度、高精度及高度自动化方向发展。但在高速切削和高速磨削加工场合，受摩擦磨损的影响，传统的滚动轴承的寿命一般比较短，而磁悬浮轴承可以克服这方面的不足，磁悬浮轴承具有的高速、高精度、长寿命等突出优点，将逐渐带领机电行业走向一个没有摩擦、没有损耗、没有限速的崭新境界。超高速切削是一种用比普通切削速度高得多的速度对零件进行加工的先进制造技术，它以高加工速度、高加工精度为主要特征，有非常高的生产效率，磁悬浮轴承由于具有转速高、无磨损、无润滑、可靠性好和动态特性可调等突出优点，而被应用于超高速主轴系统中。要实现高速切削，必须要解决许多关键技术，其中最主要的就是高速切削主轴系统，而选择合理的轴承型式对实现其高转速至关重要。其中，磁悬浮轴承是高速切削主轴最理想的支承型式之一。磁悬浮轴承可以满足超高速切削技术对超高速主轴提出的性能要求。但它与普通滑动或滚动轴承的本质区别在于，系统开环不稳定，需要实施主动控制，而这恰恰使得磁悬浮轴承具有动特性可控的优点磁悬浮轴承是一个复杂的机电磁一体化产品，对其精确的分析研究是一项相当困难的工作，如果用实验验证则会碰到诸如经费大、周期长等困难，在目前国内情况下不能采取国外以试验为主的研究方法，主要从理论上进行研究，利用计算机软件对磁悬浮控制系统进行仿真是一种获得磁悬浮系统有关特征简便而有效的方法。这就是本课题的研究目的和意义。

2 本课题国内外的研究现状

磁悬浮轴承的应用与发展可以说是传统支承技术的革命。由于具有无机械接触和可实现主动控制两个显著的优点，主动磁悬浮轴承技术从一开始就引起了人们的重视。磁悬浮轴承的研究最早可追溯到1937年，Holmes和Beams利用交流谐振电路实现了对钢球的悬浮。自1988年起，国际上每两年举行一届磁悬浮轴承国际会议，交流和研讨该领域的最新研究成果；1990年瑞士联邦理工学院提出了柔性转子的研究问题，同年G.Schweitzer教授提出了数字控制问题；1998年瑞士联邦理工学院的R.Vuillemin和B.Aeschlimann等人提出了无传感器磁悬浮轴承。近十年，瑞士、美国、日本等国家研制的电磁悬浮轴承性能指标已经很高，并且已成功应用于透平机械、离心机、真空泵、机床主轴等旋转机械中，电磁悬浮轴承技术在航空航天、计算机制造、医疗卫生及电子束平版印刷等领域中也得到了广泛的应用。纵观20xx年在洛桑和托里诺召开的第10界国际磁轴承研讨会，磁轴承主要应用研究为磁轴承在高速发动机、核高温反应堆（HTR-10GT）、人造心脏和回转仪等方面。国内在磁悬浮轴承技术方面的研究起步较晚，对磁悬浮轴承的研究起步于80年代初。

1983年上海微电机研究所采用径向被动、轴向主动的混合型磁悬浮研制了我国第一台全悬浮磁力轴承样机；1988年哈尔滨工业大学的陈易新等提出了磁力轴承结构优化设计的理论和方法，建立了主动磁力轴承机床主轴控制系统数学模型，这是首次对主动磁力轴承全悬浮机床主轴从结构到控制进行的系统研究；1998年，上海大学开发了磁力轴承控制器（600W）用于150m制氧透平膨胀机的控制；20xx年清华大学与无锡开源机床集团有限公司合作，实现了内圆磨床磁力轴承电主轴的工厂应用实验。目前，国内清华大学、西安交通大学、国防科技大学、哈尔滨工业大学、南京航空航天大学等等都在开展磁悬浮轴承方面的研究。20xx年清华大学朱润生等对主动磁悬浮轴承主轴进行磨削试验，当转速60000r／min、法向磨削力100N左右时，精度达到小于8m的水平，精磨磨削效率基本达到工业应用水平。20xx年6月，南京航空航天大学磁悬浮应用技术研究所研制的磁悬浮干燥机的性能指标已通过江苏省技术鉴定，向工业应用迈出了可喜的一步。20xx年“济南磁悬浮工程技术研究中心”研制的磁悬浮轴承主轴设备，在济南第四机床厂做磨削试验，成功磨制出一个内圆孔工件，这是我国第一个用磁悬浮轴承主轴加工的工件。此项技术填补了国内空白。近几年来，由于微电子技术、信号处理技术和现代控制理论的发展，磁悬浮轴承的研究也取得了巨大进展。

从总体上看，磁悬浮轴承技术正向以下几个方向发展：

(1)理论分析更注重系统的转子动力学分析，更多地运用非线性理论对主动

磁悬浮转子系统的平衡点和稳定性进行分析；更注重建立系统的非线性耦合模型以求得更好的性能。

(2)注重系统的整体优化设计，不断提高其可靠性和经济性，以期获得磁悬浮轴承更加广泛的应用前景。

(3)控制器的实现越来越多的采用数字控制。为达到更高的性能要求，控制器的数字化、智能化、集成化成为必然的发展趋势。由于数字控制器的灵活性，各种现代控制理论的控制算法均在磁悬浮轴承上得到尝试。

(4)发展了多种新型磁悬浮轴承如：无传感器磁悬浮轴承、无轴承电机超导磁悬浮轴承、高温磁悬浮轴承。此外，磁悬浮机床主轴在各方面也有较大的发展空间如：高洁净钢材Z钢和EP钢的引入；陶瓷滚动体，重量比钢球轻40%；润滑技术的开发，对于高速切削液的主轴，油液和油雾润滑能有效防止切削液进入主轴；保持架的开发，聚合物保持架具有重量，自润滑及低摩擦系数的特点从应用的角度看，磁悬浮轴承的潜力尚未得到的发掘，而它本身也未达到替代其它轴承的水平，设计理论，控制方法等都有待研究和解决。

3 课题的研究目标与研究内容

3.1 研究目标

控制器是主动控制磁悬浮轴承研究的核心，因此正确选择控制方案和控制器参数，是磁悬浮轴承能够正常工作和发挥其优良性能的前提。该课题主要研究单自由度磁悬浮系统，其结构简单，性能评判相对容易、研究周期短，并且可以扩展到多自由 ……此处隐藏6337个字……紧力靠油缸的压力和油缸的大小来确定关紧入油和摇摆。

1、文献综述

粉状物品机械在工业过程中占有重要的地位，对于工业现代化发挥重要作用。我国的粉状物品包装机械行业虽然迅速，但由于起步较晚，发展水平要落后于发达国家。因此，我们要对国内外粉状物品包装机发展趋势和现状进行分析和研究，确定我国粉状物品包装机发展道路，和发展的方向。市场经济在迅速的发展，粉状物品包装工业在国民经济中所占的比重越来越大，随着全球经济一体化，经济竞争越发激烈，消费者在追求商品质量的同时，对商品精美包装也越来越看重。进入20世纪80年代后我国包装机械行业开始起步，并且发展迅速，各式各样的包装机械涌现在了市场，食品、工业、医药等等行业。同时出现了很多粉状包装机械生产企业，带动了我国经济发展，提供了大量就业单位，但我们必须重视我国和发达国家包装机械行业之间有20多年的差距1。包装机械是为商品进入市场提供保护、方便流通、促进销售及附加值而完成生产过程的技术装备。它是包装工业，同时也是机械工业的一个重要组成部分，可以说没有现代化的包装机械，就没有现代化的包装工业。

1.1、我国粉状物品包装机械发展现状

中国粉状物品包装机整体起步较晚，但是经过几十年的发展，国内粉状物品包装机械已成为机械工业中十大行业之一，为中国包装工业快速发展提供了有力的保障，有些粉状包装机械填补了国内空白。随着包装机械技术水平的不断提高，粉状物品自动包装机也有了长足的进步。但在目前，与发达国家相去甚远。目前，我国的粉状包装企业大部分规模偏小，“小而全”是其主要特征之一，同时存在着产能过剩，及企业重复生产那些成本低、工艺水平比较落后、易于制造的机械产品的情况。这种情况是对资源的极大浪费，造成包装机械市场的混乱阻碍行业的发展。我国的包装机械产品由于品种少、技术水平低、产品可靠性差等原因，面临着激烈的国际竞争。特别是我国近年来，伴随着建设节约型社会，发展循环经济和加大技术创新力度的种种举措，造成新一轮技术引进高潮。这给国产包装行业带来了极大的压力。

1.2、粉状物品包装机传动部分的结构

包装机为粉料包装机，粉料包装机顾名思义是包装粉料使用的，它包括的部件有出料斗，插板，给料门，卸料门，放料斗，卡带机构，传料螺旋杆等3，通过外部电机驱动螺旋杆输送物料由于粉状物品包装机的包装速度较高，而且要保证动作的相互协调和工作可靠稳定，用液压式或气动式控制机构尚有困难，因为液体和气体有可压缩性，而且油液的粘度大，高速换向运动时惯性冲击大、发热高，液压还会因温度升高而使粘度变化，影响动作的准确性，所以一般只用于活塞往复动作较慢的机械4。在这个基础上再配合当今电子科技技术和微机控制技术，更能进一步提高生产率。总体传动可以分为齿轮传动，链传动，带（齿形带）传动等。

1.3、粉状物品包装机计量部分

粉状物料就是粒度非常小的颗粒状物料，由于粒度非常小，因而粉状物料具有流动性差，吸湿性强，颗粒之间亲合力大，易受温度、湿度、空气流影响，易飞扬等特点。正由于这些特点，增大了包装机对粉状物料的包装难度。并且由于不同的粉状物料存在着性质上的差异，这些将直接影响包装工艺和机器结构。为保证在一定速度下准确计量，控制粉尘飞扬，防止粉料与供料通道壁粘附，必须解决好供料间题5。供料方式可分为三种供料方式：

（1）振动供料

电磁振动供料的原理是料槽受电磁铁激振力的作用产生交频微幅振动从而将粉状物料输送到称量斗中，供电的方法有交流激振和半波整流激振。实际生产中可以通过改变供电电压调节粉料进给速度和生产能力。

（2）螺旋供料

螺旋供料的速度比振动供料快得多，它靠螺杆旋转供送粉料，由于螺杆的每一螺距有一个理论容积，在每个装料循环中，只要精确控制螺杆的转数，就得到正确的计量，螺杆计量供送的理论容积应准确一致，因此螺杆螺旋必须经精确加工，计量螺旋杆通常作垂直安装使用螺旋外径与导管配合间隙应适当。

（3）柱塞式供料

如图所示，柱塞由连杆机构或气动液压缸推动作直线往复运动，柱塞3向前移动时，将容腔中充填的物料推向出料口7，经出料口卸入待装的容器内，柱塞向后退至原位后，物料再由料斗1流入容腔。容腔容积的大小可由调节螺杆6调节活门5得到。

1.4、粉状物料包装机袋封口部分

包装薄膜通过牵引辊和牵引输送辊被连续供送到衣领成型器，使之转换为与进料相称的袋状形式，将纵边密封，内装物件由进料管道进入袋中，由横封机构和转动导杆机构驱动的袋端切断滚刀口对准料筒上的色标加以热封、切断，最后逐个排至机外。

1.5、粉状包装机械发展趋势

（1）自动化程度越来越高

这是包装机械最显著的发展趋势，美国包装机械的产量和品种居于世界首位，十分注重机械与计算机的结合，实现机电一体化技术。在操作过程中减少人力资源的浪费将自动化操作技术，检验技术应用于包装机械中。

（2）提高生产率，降低成本。

美国，日本，德国，意大利是包装机械四大强国，他们十分注重提高生产率，降低成本，最大效益的实现利润最大化，而提高生产率前提是保证质量，他的原则就是在保证质量的前提下最大的提高生产率，降低生产成本。

（3）适应产品变化具有柔性和灵活性。

由于机械行业发展迅速，产品更新换代很快，周期越来越短。因此具备良好的柔性和灵活性是包装机械必须含有的要求。设计能够包装单个产品，又能包装批量产品的包装机械是我们面临的重要难题。

（4）向求精求专发展

世界各国包装及发展集机、电、光、声于一体的技术日趋得到重视，实现科研成果迅速转化为产品，必须走精益路线，专业路线。

课 题 名 称： 学 生 姓 名：指 导 教 师：所在院(系)部：专 业 名 称： MK2110数控磨床动力学模拟与床身 结构优化设计（楷体三号加粗）王亮 学 号： 201020121 赵丽讲师李艳讲师 机 械 工 程 学 院机械设计制造及其自动化（机械设计）

20xx 年 00 月 00日

说 明

1．根据南京工程学院《毕业设计(论文)工作管理规定》，学生必须撰写《毕业设计（论文）开题报告》，由指导教师签署意见、教研室审查，系教学主任批准后实施。

2．开题报告是毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。学生应当在毕业设计（论文）工作前期内完成，开题报告不合格者不得参加答辩。

3．毕业设计开题报告各项内容要实事求是，逐条认真填写。其中的文字表达要明确、严谨，语言通顺，外来语要同时用原文和中文表达。第一次出现缩写词，须注出全称。

4．本报告中，由学生本人撰写的对课题和研究工作的分析及描述，应不少于20xx字，没有经过整理归纳，缺乏个人见解仅仅从网上下载材料拼凑而成的开题报告按不合格论。

5．开题报告检查原则上在第2～4周完成，各系完成毕业设计开题检查后，应写一份开题情况总结报告。