機械專業開題報告 篇1
1課題提出的背景與研究意義
1.1課題研究背景
在數控工具機移動式加工中移動部件和靜止導軌之間存在著摩擦，這種摩擦的存在增加了驅動部件的功率損耗，降低了運動精度和使用壽命，增加了運動噪聲和發熱，甚至可能使精密部件變形，限制了工具機控制精度的提高。由於摩擦與運動速度間存在非線性關係，特別是在低速微進給情況下，這種非線性關係難以把握，可能產生所謂的尺蠖運動方式或混沌不清的極限環現象，嚴重破壞了對微進給、高精度、高回響能力的進給性能要求。為此，把消除或減少摩擦的不良影響，作為提高工具機技術水平的努力方向之一。該課題提出的將磁懸浮技術套用到數控工具機加工中，即可以做到消除移動部件與靜止導軌之間存在的摩擦及其不良影響。對提高我國工具機工業水平及趕上或超過國際先進水平具有重大意義，且社會套用前景廣闊。
1.2課題研究的意義
工具機正向高速度、高精度及高度自動化方向發展。但在高速切削和高速磨削加工場合，受摩擦磨損的影響，傳統的滾動軸承的壽命一般比較短，而磁懸浮軸承可以克服這方面的不足，磁懸浮軸承具有的高速、高精度、長壽命等突出優點，將逐漸帶領機電行業走向一個沒有摩擦、沒有損耗、沒有限速的嶄新境界。超高速切削是一種用比普通切削速度高得多的速度對零件進行加工的先進制造技術，它以高加工速度、高加工精度為主要特徵，有非常高的生產效率，磁懸浮軸承由於具有轉速高、無磨損、無潤滑、可靠性好和動態特性可調等突出優點，而被套用於超高速主軸系統中。
要實現高速切削，必須要解決許多關鍵技術，其中最主要的就是高速切削主軸系統，而選擇合理的軸承型式對實現其高轉速至關重要。其中，磁懸浮軸承是高速切削主軸最理想的支承型式之一。磁懸浮軸承可以滿足超高速切削技術對超高速主軸提出的性能要求。但它與普通滑動或滾動軸承的本質區別在於，系統開環不穩定，需要實施主動控制，而這恰恰使得磁懸浮軸承具有動特性可控的優點磁懸浮軸承是一個複雜的機電磁一體化產品，對其精確的分析研究是一項相當困難的工作，如果用實驗驗證則會碰到諸如經費大、周期長等困難，在目前國內情況下不能採取國外以試驗為主的研究方法，主要從理論上進行研究，利用計算機軟體對磁懸浮控制系統進行仿真是一種獲得磁懸浮系統有關特徵簡便而有效的方法。這就是本課題的研究目的和意義。
2本課題國內外的研究現狀
磁懸浮軸承的套用與發展可以說是傳統支承技術的革命。由於具有無機械接觸和可實現主動控制兩個顯著的優點，主動磁懸浮軸承技術從一開始就引起了人們的重視。磁懸浮軸承的研究最早可追溯到1937年，Holmes和Beams利用交流諧振電路實現了對鋼球的懸浮。
自1988年起，國際上每兩年舉行一屆磁懸浮軸承國際會議，交流和研討該領域的最新研究成果；1990年瑞士聯邦理工學院提出了柔性轉子的研究問題，同年G.Schweitzer教授提出了數字控制問題；1998年瑞士聯邦理工學院的R.Vuillemin和B.Aeschlimann等人提出了無感測器磁懸浮軸承。
近十年，瑞士、美國、日本等國家研製的電磁懸浮軸承性能指標已經很高，並且已成功套用於透平機械、離心機、真空泵、工具機主軸等旋轉機械中，電磁懸浮軸承技術在航空航天、計算機製造、醫療衛生及電子束平版印刷等領域中也得到了廣泛的套用。縱觀20xx年在洛桑和托里諾召開的'第10界國際磁軸承研討會，磁軸承主要套用研究為磁軸承在高速發動機、核高溫反應堆（HTR-10GT）、人造心臟和迴轉儀等方面。國內在磁懸浮軸承技術方面的研究起步較晚，對磁懸浮軸承的研究起步於80年代初。
1983年上海微電機研究所採用徑向被動、軸向主動的混合型磁懸浮研製了我國第一台全懸浮磁力軸承樣機；1988年哈爾濱工業大學的陳易新等提出了磁力軸承結構最佳化設計的理論和方法，建立了主動磁力軸承工具機主軸控制系統數學模型，這是首次對主動磁力軸承全懸浮工具機主軸從結構到控制進行的系統研究；1998年，上海大學開發了磁力軸承控制器（600W）用於150m制氧透平膨脹機的控制；20xx年清華大學與無錫開源工具機集團有限公司合作，實現了內圓磨床磁力軸承電主軸的工廠套用實驗。
目前，國內清華大學、西安交通大學、國防科技大學、哈爾濱工業大學、南京航空航天大學等等都在開展磁懸浮軸承方面的研究。20xx年清華大學朱潤生等對主動磁懸浮軸承主軸進行磨削試驗，當轉速60000r/min、法向磨削力100N左右時，精度達到小於8m的水平，精磨磨削效率基本達到工業套用水平。
20xx年6月，南京航空航天大學磁懸浮套用技術研究所研製的磁懸浮乾燥機的性能指標已通過江蘇省技術鑑定，向工業套用邁出了可喜的一步。20xx年“濟南磁懸浮工程技術研究中心”研製的磁懸浮軸承主軸設備，在濟南第四工具機廠做磨削試驗，成功磨製出一個內圓孔工件，這是我國第一個用磁懸浮軸承主軸加工的工件。此項技術填補了國內空白。近幾年來，由於微電子技術、信號處理技術和現代控制理論的發展，磁懸浮軸承的研究也取得了巨大進展。
從總體上看，磁懸浮軸承技術正向以下幾個方向發展：
(1)理論分析更注重系統的轉子動力學分析，更多地運用非線性理論對主動磁懸浮轉子系統的平衡點和穩定性進行分析；更注重建立系統的非線性耦合模型以求得更好的性能。
(2)注重系統的整體最佳化設計，不斷提高其可靠性和經濟性，以期獲得磁懸浮軸承更加廣泛的套用前景。
(3)控制器的實現越來越多的採用數字控制。為達到更高的性能要求，控制器的數位化、智慧型化、集成化成為必然的發展趨勢。由於數字控制器的靈活性，各種現代控制理論的控制算法均在磁懸浮軸承上得到嘗試。
(4)發展了多種新型磁懸浮軸承如：無感測器磁懸浮軸承、無軸承電機超導磁懸浮軸承、高溫磁懸浮軸承。此外，磁懸浮工具機主軸在各方面也有較大的發展空間如：高潔淨鋼材Z鋼和EP鋼的引入；陶瓷滾動體，重量比鋼球輕40%；潤滑技術的開發，對於高速切削液的主軸，油液和油霧潤滑能有效防止切削液進入主軸；保持架的開發，聚合物保持架具有重量，自潤滑及低摩擦係數的特點從套用的角度看，磁懸浮軸承的潛力尚未得到的發掘，而它本身也未達到替代其它軸承的水平，設計理論，控制方法等都有待研究和解決。
3課題的研究目標與研究內容
3.1研究目標
控制器是主動控制磁懸浮軸承研究的核心，因此正確選擇控制方案和控制器參數，是磁懸浮軸承能夠正常工作和發揮其優良性能的前提。該課題主要研究單自由度磁懸浮系統，其結構簡單，性能評判相對容易、研究周期短，並且可以擴展到多自由度磁懸浮系統的研究。針對磁懸浮主軸系統的非線性以及在控制方面的特點，該課題探索出提高系統總體性能和動態穩定性的有效控制策略。
3.2主要研究內容
（1）闡述課題的研究背景與意義，對國內外相關領域的研究狀況進行綜述。
（2）對磁懸浮工具機主軸的動力學模型進行分析，並將其數值化、離散、解耦和降階等，為後續研究
機械專業開題報告 篇2
一、畢業設計（論文）課題來源
這次畢業設計的課題是根據自己的專業所長和自己的興趣選定的，屬於設計繪圖類題目，在江祖勇老師的指導下進行，課題屬於開發設計型。
二、選題的目的及意義
印刷工藝過程是藉助印刷壓力將塗布在印版上的油墨轉移到印張上的過程。作為傳遞油墨和塗布油墨的著墨裝置，無論對哪種印刷機都是不可缺少的重要組成部分。為了獲得清晰的印品，油墨塗布要適量、均勻，沒有性能良好、工作正常、結構合理的著墨裝置，任何印刷機都不能印出令人滿意的印品。
三、本課題在國內外的研究狀況及發展趨勢
在早期的膠印機上不存在完整的供墨系統，由人工方式向版面提供和補充油墨，隨著膠印機的不斷改善，供墨系統從無到有，並發展到今天的自動化程度，成為膠印機上不可缺少的組成部分。目前的目標是在一些基本技術上取得突破，具體是：
控制方式的智慧型化，在高速膠印機上研發遠程診斷功能。提供遠程服務與工作流程，針對具體機器的故障點設計系統解決方案；
設備功能多元化，在大環境的變革下多元化、彈性化，且具有多種切換功能的包裝印刷設備，才能不斷滿足市場的需求；
結構設計標準化、模組化，利用原有機型模組化設計，可在短時間內轉換新機型； 機構運動高精度化，通過套用馬達、編碼器及數字控制（NC）、動力負載控制（PLC）等高精度控制器來完成，並適當做好產品延伸，朝高科技產品的方向進行研發；
無軸傳動技術。用“電子齒輪”代替傳統的機械齒輪，去掉傳動軸，其優點在於避免由於傳動軸的扭曲以及齒輪間隙對印刷機張力及套印造成的影響，可實現更高程度的同步運轉，真正實現印刷機組模組化；
針對特殊套用的混合技術和通過連線生產增加附加值；為了適應上述發展，輸墨機構也必須同步發展。輸墨系統是技術上極其難於解決的複雜部分。
每一種膠印機的發展其主要內容是設計著墨系統，傳墨系統最好能滿足一下要求：在印刷紙張縱向與橫向上獲得高度均勻的油墨層快速的調節敏感性各個分色圖像油墨層之間的分裂要小，也就是對分裂影響的低敏感性對油墨和濕潤溶液的數量具有大範圍的控制變數滿足經濟效益要求等。
四、本課題主要研究內容
1、畢業設計內容
根據印刷工藝原理及印刷機操作程式的要求，膠印機必須把油墨均勻地適量地傳給印版表面，並根據需要進行離墨和著墨。為此本設計要求採用合適的機構來完成離墨動作，選擇適當的著墨時間參數。
設計內容
（1）分析膠印機的著墨工作過程，選擇合適的時間參數；
（2）選擇合適的驅動機構；
（3）根據結構選擇合理的結構參數；
（4）設計著墨詳細結構；
2、主要參數
最高印刷速度：10000/小時；
最大紙張尺寸（mm）：750*520；
最小紙張尺寸（mm）：285*200。
五、完成論文的條件和擬採用的研究手段（途徑）
1、通過搜尋相關的中外文資料，了解著墨機構的現狀及其發展趨勢，撰寫綜述；閱讀並翻譯外文資料，並藉助查閱相關的專業文獻完成開題報告。
2、通過在自主學習並在指導老師的指點和引導下，形成自己的設計思想，確定設計方案，完成設計計算，繪製三維機構，並完成著墨機構的電子圖稿。
六、本課題進度安排、各階段預期達到的目標：
第1—5周：調研、收集資料，擇寫綜述，閱讀、翻譯外文資料，對著墨機構動作分析，確定著墨、離墨時間，對結構類型進行分析，選擇合適機構，並確定合適的參數時間，設計計算，完成開題報告。
第6—7周：設計結構，校核。
第8—12周：繪製三維機構。
第13周：在計算機上對所有設計機構進行修改和調整。
第14周：根據三維圖繪製工程圖。
第15周：編寫設計說明書。
第16周：編寫設計說明書，編寫PowerPoint電子課件。
第17周：編寫PowerPoint電子課件，總結、答辯。
七、指導教師意見
對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設計（論文）結果的預測：
指導教師：
八、所在專業審查意見
機械專業開題報告 篇3
1、課題名稱：
數控銑床及加工中心產品設計
2、選題理由
製造技術是各國經濟競爭的重要支柱之一，經濟的成功在很大程度上得益於先進的製造技術，而工具機是機械製造技術重要的載體，它標誌著一個國家的生產能力和技術水平。
工具機工業是國民經濟的一個重要先行部門，擔負這為國民經濟各部門提供現代化技術裝備的任務，以1994年為例，全世界基礎的消費額達261.7億美元。其中美國的消費額56億美元、中國33.6億美元。所以，在我國國民經濟建設中，工具機工業起著重要的作用。然而在機械製造業中，大批大量生產時採用專用工具機、組合工具機、專用自動線等並配以相應的工裝，這些設備的初期投資費用大、生產準備時間長，並且不適應產品的更新換代。單件小批生產時，由於產品多變而不宜採用專用工具機，特別是在國防、航空、航天和深潛的部門，其零件的精度要求非常高，幾何形狀也日趨複雜，且改型頻繁，生產周期短，這就要求迅速適應不同零件的加工。書空工具機就是在這樣的背景下產生和發展起來的一種新型自動化工具機，它較好的解決了小批量、品種多變化、形狀複雜和精度高的零件的自動化加工問題。隨著計算機技術，特別是微型計算機技術的發展及其在數控工具機上的套用，工具機數控技術正從普通數控向計算機數控發展。一個國家數控工具機的擁有量（相對值），標誌著這個國家機械製造業的現代化程度。數控銑床和加工中心因其特有的加工方式及其加工範圍廣在數控工具機中占有重大的比例，因此研究《數控銑床及加工中心產品設計》具有重大意義。
3、國內外研究現狀
當今世界，工業已開發國家對工具機工業高度重視，競相發展機電一體化、高質量、高精、高效、自動化先進工具機，以加速工業和國民經濟的發展。長期以來，歐、美、亞在國際市場上相互展開激烈競爭，已形成一條無形戰線，特別是隨微電子、計算機技術的進步，數控工具機在20世紀80年代以後加速發展，各方用戶提出更多需求，早已成為四大國際工具機展上各國工具機製造商競相展示先進技術、爭奪用戶、擴大市場的焦點。中國加入WTO後，正式參與世界市場激烈競爭，今後如何加強工具機工業實力、加速數控工具機產業發展，實是緊迫而又艱巨的任務。數控工具機出現至今的50年，隨科技、特別是微電子、計算機技術的進步而不斷發展。美、德、日三國是當今世上在數控工具機科研、設計、製造和使用上，技術最先進、經驗最多的國家。
例如：在19世紀初時是1mm級，到20世紀初時提高到了0.01mm級。而近30年來，普通機械加工的精度已從0.01mm提高到0.005mm級，精密加工的精度已從1um級提高到0.02um級，超精密加工的精度已從0～0.01um級進入納米級。在表面粗糙度方面，日本用螢光碳素泡沫拋光劑和細微SiO2粉末拋光工作，成功獲得了小於0.0005um的表面粗糙度。過去們只注意表面粗糙度、波度和紋理等表面特徵，忽視了表面之下0.38mm範圍內的內部效應，即次表面效應對零件可靠性的影響。這方面尚需深入研究，採取相應措施，方能提高產品的質量和使用壽命及可靠性。
中國於1958年研製出第一台數控工具機，發展過程大致可分為兩大階段。在1958～1979年間為第一階段，從1979年至今為第二階段。第一階段中對數控工具機特點、發展條件缺乏認識，在人員素質差、基礎薄弱、配套件不過關的情況下，一哄而上又一哄而下，曾三起三落、終因表現欠佳，無法用於生產而停頓。主要存在的問題是盲目性大，缺乏實事求是的科學精神。在第二階段從日、德、美、西班牙先後引進數控系統技術，從日、美、德、意、英、法、瑞士、匈、奧、韓國（地區）引進數控工具機先進技術和合作、合資生產，解決了可靠性、穩定性問題，數控工具機開始正式生產和使用，並逐步向前發展。在20餘年間，數控工具機的設計和製造技術有較大提高，主要表現在三大方面：培訓一批設計、製造、使用和維護的人才；通過合作生產先進數控工具機，使設計、製造、使用水平大大提高，縮小了與世界先進技術的差距；通過利用國外先進元部件、數控系統配套，開始能自行設計及製造高速、高性能、五面或五軸聯動加工的數控工具機，供應國內市場的需求，但對關鍵技術的試驗、消化、掌握及創新卻較差。至今許多重要功能部件、自動化刀具、數控系統依靠國外技術支撐，不能獨立發展，基本上處於從仿製走向自行開發階段，與日本數控工具機的水平差距很大。存在的主要問題包括：缺乏象日本“機電法”、“機信法”那樣的指引；嚴重缺乏各方面專家人才和熟練技術工人；缺少深入系統的科研工作；元部件和數控系統不配套；企業和專業間缺乏合作，基本上孤軍作戰，雖然廠多人眾，但形成不了合力。
4、研究內容：
1.按圖紙要求制定真確的工藝方案；
2.選擇合理的刀具和切削工藝參數；
3.編寫數控加工程式。
5、研究方法：
首先閱讀大量相關文獻資料，教材及新聞背景資料，包括機械製造的原理及方法，質量管理套用，數控工具機現有技術水準，國際水平探討方面的書籍，報刊。以了解可靠性的內容，質量管理的概況和數控工具機領域的基本知識體系。然後通過調研，進一步了解企業現狀及需求。接下來進行分析與設計。確定數據來源的真實準確。再進行系統設計。由於現有設備所採用的是分析設計方法，因此可以首先對原有設備進行適當的測試與調試，然後使用快速原型方法來提高加工質量，等得到企業有效的反饋信息後再可以考慮用統計分析法和棕合法進行接下去的再分析，再設計
6、進展按排：
1、準備階段（12月15日～12月30日）。蒐集有關資料，準備參考資料。
2、完成開題報告及論文大綱交老師批閱（1月1日～1月15日）。
3、依據論文大綱完成論文一稿交老師批閱（1月16日～3月10日）。
4、完成論文二稿交老師批閱（3月11日～4月10日）。
5、完成三稿（4月11日～4月30日）。
6、完成相關論文簡介、答辯提綱，準備答辯階段（5月1日～5月10日）。
7、畢業設計答辯階段（5月中旬）。
7、主要參考資料：
1、周昌治,楊忠鑒,趙之淵,陳廣凌,機械製造工藝學,重慶大學出版社出版,20xx年12月第6次印刷.
2、張麗華,馬立克，數控編程與加工技術，大連理工大學出版社,20xx年7月第2版.
3、楊建明,數控加工工藝與編程,北京理工大學出版社,20xx年4月第3次印刷.
4、呂天玉,宮波,公差配合與測量技術,大連理工大學出版社，20xx年7月第3次印刷.
5、高波,機械製造基礎,大連理工大學出版社,20xx年8月第1次印刷.
6、黃鶴汀,王芙蓉,金屬切削工具機（上冊）,機械工業出版社，20xx年7月第1版第10次印刷.