机械开题报告范文

机械开题报告范文 篇1

题目：四开胶印机着墨机构三维设计

专业：印刷工程(设备)

班级：

印051班

学生学号：

学生姓名：付

指导教师：江

完成时间：**年3月

一、毕业设计(论文)课题来源)

这次毕业设计的课题是根据自己的专业所长和自己的兴趣选定的，属于设计绘图类题目，在江祖勇老师的指导下进行，课题属于开发设计型。

二、选题的目的及意义

印刷工艺过程是借助印刷压力将涂布在印版上的油墨转移到印张上的过程。作为传递油墨和涂布油墨的着墨装置，无论对哪种印刷机都是不可缺少的重要组成部分。为了获得清晰的印品，油墨涂布要适量、均匀，没有性能良好、工作正常、结构合理的着墨装置，任何印刷机都不能印出令人满意的印品。

三、本课题在国内外的研究状况及发展趋势

在早期的胶印机上不存在完整的供墨系统，由人工方式向版面提供和补充油墨，随着胶印机的不断改善，供墨系统从无到有，并发展到今天的自动化程度，成为胶印机上不可缺少的组成部分。目前的目标是在一些基本技术上取得突破，具体是：

控制方式的智能化，在高速胶印机上研发远程诊断功能。提供远程服务与工作流程，针对具体机器的故障点设计系统解决方案;

设备功能多元化，在大环境的变革下多元化、弹性化，且具有多种切换功能的包装印刷设备，才能不断满足市场的需求;

结构设计标准化、模块化，利用原有机型模块化设计，可在短时间内转换新机型;

机构运动高精度化，通过应用马达、编码器及数字控制(NC)、动力负载控制(PLC)等高精度控制器来完成，并适当做好产品延伸，朝高科技产品的方向进行研发;

无轴传动技术。用“电子齿轮”代替传统的机械齿轮，去掉传动轴，其优点在于避免由于传动轴的扭曲以及齿轮间隙对印刷机张力及套印造成的影响，可实现更高程度的同步运转，真正实现印刷机组模块化;

针对特殊应用的混合技术和通过连线生产增加附加值;为了适应上述发展，输墨机构也必须同步发展。输墨系统是技术上极其难于解决的复杂部分。

每一种胶印机的发展其主要内容是设计着墨系统，传墨系统能满足一下要求：在印刷纸张纵向与横向上获得高度均匀的油墨层快速的调节敏感性各个分色图像油墨层之间的分裂要小，也就是对分裂影响的低敏感性对油墨和湿润溶液的数量具有大范围的控制变量满足经济效益要求等。

四、本课题主要研究内容

1、毕业设计内容

根据印刷工艺原理及印刷机操作程序的要求，胶印机必须把油墨均匀地适量地传给印版表面，并根据需要进行离墨和着墨。为此本设计要求采用合适的机构来完成离墨动作，选择适当的着墨时间参数。

设计内容

(1)分析胶印机的着墨工作过程，选择合适的时间参数;

(2)选择合适的驱动机构;

(3)根据结构选择合理的结构参数;

(4)设计着墨详细结构;

2、主要参数

印刷速度：10000/小时;

纸张尺寸(mm)：750*520;

ZUI小纸张尺寸(mm)：285*200。

五、完成论文的条件和拟采用的研究手段(途径)

1、通过搜索相关的中外文资料，了解着墨机构的现状及其发展趋势，撰写综述;阅读并翻译外文资料，并借助查阅相关的专业文献完成开题报告。

2、通过在自主学习并在指导老师的指点和引导下，形成自己的设计思想，确定设计方案，完成设计计算，绘制三维机构，并完成着墨机构的电子图稿。

六、本课题进度安排、各阶段预期达到的目标：

第1—5周：调研、收集资料，择写综述，阅读、翻译外文资料，对着墨机构动作分析，确定着墨、离墨时间，对结构类型进行分析，选择合适机构，并确定合适的参数时间，设计计算，完成开题报告。

第6—7周：设计结构，校核。

第8—12周：绘制三维机构。

第13周：在计算机上对所有设计机构进行修改和调整。

第14周：根据三维图绘制工程图。

第15周：编写设计说明书。

第16周：编写设计说明书，编写PowerPoint电子。

第17周：编写PowerPoint电子课件，总结、答辩。

七、指导教师意见

对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计(论文)结果的预测：

指导教师：

八、所在专业审查意见

负责人：

机械类开题报告范文(二)

1、课题名称：数控铣床及加工中心产品设计

2、选题理由

制造技术是各国经济竞争的重要支柱之一，经济的成功在很大程度上得益于先进的制造技术，而机床是机械制造技术重要的载体，它标志着一个国家的生产能力和技术水平。机床工业是国民经济的一个重要先行部门，担负这为国民经济各部门提供现代化技术装备的任务，以1994年为例，全世界基础的消费额达261.7亿美元。其中美国的消费额56亿美元、中国33.6亿美元。所以，在我国国民经济建设中，机床工业起着重要的作用。然而在机械制造业中，大批大量生产时采用专用机床、组合机床、专用自动线等并配以相应的工装，这些设备的初期投资费用大、生产准备时间长，并且不适应产品的更新换代。单件小批生产时，由于产品多变而不宜采用专用机床，特别是在国防、航空、航天和深潜的部门，其零件的精度要求非常高，几何形状也日趋复杂，且改型频繁，生产周期短，这就要求迅速适应不同零件的加工。书空机床就是在这样的背景下产生和发展起来的一种新型自动化机床，它较好的解决了小批量、品种多变化、形状复杂和精度高的零件的自动化加工问题。随着计算机技术，特别是微型计算机技术的发展及其在数控机床上的应用，机床数控技术正从普通数控向计算机数控发展。一个国家数控机床的拥有量(相对值)，标志着这个国家机械制造业的现代化程度。数控铣床和加工中心因其特有的加工方式及其加工范围广在数控机床中占有重大的比例，因此研究《数控铣床及加工中心产品设计》具有重大意义。

3、国内外研究现状

当今世界，工业发达国家对机床工业高度重视，竞相发展机电一体化、高质量、高精、高效、自动化先进机床，以加速工业和国民经济的发展。长期以来，欧、美、亚在国际市场上相互展开激烈竞争，已形成一条无形战线，特别是随微电子、计算机技术的进步，数控机床在20世纪80年代以后加速发展，各方用户提出更多需求，早已成为四大国际机床展上各国机床制造商竞相展示先进技术、争夺用户、扩大市场的焦点。中国加入WTO后，正式参与世界市场激烈竞争，今后如何加强机床工业实力、加速数控机床产业发展，实是紧迫而又艰巨的任务。数控机床出现至今的50年，随科技、特别是微电子、计算机技术的进步而不断发展。美、德、日三国是当今世上在数控机床科研、设计、制造和使用上，技术ZUI先进、经验ZUI多的国家。文案大全 WEnANdaQuAn.CoM

例如：在19世纪初时是1mm级，到20世纪初时提高到了0.01mm级。而近30年来，普通机械加工的精度已从0.01mm提高到0.005mm级，精密加工的精度已从1um级提高到0.02um级，超精密加工的精度已从0～0.01um级进入纳米级。在表面粗糙度方面，日本用萤光碳素泡沫抛光剂和细微SiO2粉末抛光工作，成功获得了小于0.0005um的表面粗糙度。过去们只注意表面粗糙度、波度和纹理等表面特征，忽视了表面之下0.38mm范围内的内部效应，即次表面效应对零件可靠性的影响。这方面尚需深入研究，采取相应措施，方能提高产品的质量和使用寿命及可靠性。

中国於1958年研制出第一台数控机床，发展过程大致可分为两大阶段。在1958～1979年间为第一阶段，从1979年至今为第二阶段。第一阶段中对数控机床特点、发展条件缺乏认识，在人员素质差、基础薄弱、配套件不过关的情况下，一哄而上又一哄而下，曾三起三落、终因表现欠佳，无法用於生产而停顿。主要存在的问题是盲目性大，缺乏实事求是的科学精神。在第二阶段从日、德、美、西班牙先后引进数控系统技术，从日、美、德、意、英、法、瑞士、匈、奥、韩国、台湾省共11国(地区)引进数控机床先进技术和合作、合资生产，解决了可靠性、稳定性问题，数控机床开始正式生产和使用，并逐步向前发展。在20余年间，数控机床的设计和制造技术有较大提高，主要表现在三大方面：培训一批设计、制造、使用和维护的人才;通过合作生产先进数控机床，使设计、制造、使用水平大大提高，缩小了与世界先进技术的差距;通过利用国外先进元部件、数控系统配套，开始能自行设计及制造高速、高性能、五面或五轴联动加工的数控机床，供应国内市场的需求，但对关键技术的试验、消化、掌握及创新却较差。至今许多重要功能部件、自动化刀具、数控系统依靠国外技术支撑，不能独立发展，基本上处於从仿制走向自行开发阶段，与日本数控机床的水平差距很大。存在的主要问题包括：缺乏象日本“机电法”、“机信法”那样的指引;严重缺乏各方面专家人才和熟练技术工人;缺少深入系统的科研工作;元部件和数控系统不配套;企业和专业间缺乏合作，基本上孤军作战，虽然厂多人众，但形成不了合力。

4研究内容：

1.按图纸要求制定真确的工艺方案

2.选择合理的刀具和切削工艺参数

3.编写数控加工程序

5、研究方法：

首先阅读大量相关文献资料，教材及新闻背景资料，包括机械制造的原理及方法，质量管理应用，数控机床现有技术水准，国际水平探讨方面的书籍，报刊。以了解可靠性的内容，质量管理的概况和数控机床领域的基本知识体系。然后通过调研，进一步了解企业现状及需求。接下来进行分析与设计。确定数据来源的真实准确。再进行系统设计

由于现有设备所采用的是分析设计方法，因此可以首先对原有设备进行适当的测试与调试，然后使用快速原型方法来提高加工质量，等得到企业有效的反馈信息后再可以考虑用统计分析法和棕合法进行接下去的再分析，再设计

6、进展按排：

1、准备阶段(12月15日～12月30日)。搜集有关资料，准备参考资料

2、完成开题报告及论文大纲交老师批阅(1月1日～1月15日)

3、依据论文大纲完成论文一稿交老师批阅(1月16日～3月10日)

4、完成论文二稿交老师批阅(3月11日～4月10日)

5、完成三稿(4月11日～4月30日)

6、完成相关论文简介、答辩提纲，准备答辩阶段(5月1日～5月10日)

7、毕业设计答辩阶段(5月中旬)

7、主要参考资料：

1、周昌治，杨忠鉴，赵之渊，陈广凌，机械制造工艺学，重庆大学出版社出版，20xx年12月第6次印刷。

2、张丽华，马立克，数控编程与加工技术，大连理工大学出版社，20xx年7月第2版

3、杨建明，数控加工工艺与编程，北京理工大学出版社，20xx年4月第3次印刷

4、吕天玉，宫波，公差配合与测量技术，大连理工大学出版社，20xx年7月第3次印刷

5、高波，机械制造基础，大连理工大学出版社，20xx年8月第1次印刷

6、黄鹤汀，王芙蓉，金属切削机床(上册)，机械工业出版社，20xx年7月第1版第10次印刷

机械类开题报告范文(三)

院(系)名称：机电工程系

专业名称：机电一体化

年级：09机电三班

学生姓名：夏

学号：

指导教师姓名：袁

设计题目：电梯控制系统的PLC原理图及梯形图设计

电梯的国内外研究动向及意义

从1887年美国奥的斯公司制造出世界上第一台电梯，到中国ZUI早的一部电梯在上海出现，电梯行业在中国迅速发展，由此电梯变成了高层宾馆、商店、住宅、多层厂房和仓库等高层建筑不可缺少的垂直方向的交通工具。随着社会的发展，建筑物规模越来越大，楼层越来越多，对电梯也提出了更高的要求。

随着科技的进步，电梯也更加安全、舒适。然而，人们的追求并没有就此停止下来，仍在不断地进行研究改进。21世纪开始国际开始强调“绿色”，绿色和平，绿色天然，绿色和谐。电梯是载人的机电设备，要实现绿色，也就是强调电梯更舒适、更安全地为人类的生产和生活服务，强调电梯与环境的协调与和谐。

目前意义上的“绿色”，一般是强调“天然”的一面，强调与环境的协调与和谐。电梯属于纯粹的工业产品，其天然性应表现为对环境影响的尽可能小，与环境的协调与平衡，以及电梯本身的人性化。这也应是绿色电梯的发展方向。

(1)智能化。我们这所说的智能化电梯是传统的人工智能是无法胜任的。传统的智能控制是一种技术的事先安排，说到底是一种程序控制，是一种周期性的系统自动控制，实际上还算不上智能。而真正的智能电梯应更具人性化特点，不仅具有传统的人工智能的所有优点，而且还有传统的人工智能无法比拟的东西，具有动念和随机处理各种问题的能力，诸如能根据轿厢内的情况和各层的候梯信息，自动地制定每次的运动速度和停车政策;自动选择运动方面;双向语音交流;到达目的层的语音提示等，让乘客有更多的主动性，使大楼交通运输实现真正的人机对话。智能化要求电梯有自动安全检测功能，让电梯自己能够检测到电梯的故障所在，并及时报警予以排除。

(2)安全。运行安全是电梯的根本和关键。可以说，电梯的全部其他工作都是以此为中心展开的，使电梯安全运行更有保障。运行安全不仅要消除电梯启动时较强的电磁辐射，使用安全材料和运行稳定，而且要有一种良好的视觉效果，让每一位乘客在宽敞、明亮轿厢内有安全、舒适的好心情。同时，电梯运行安全也要求电梯在运行中发生故障时，不但要使乘客容易与外界沟通联系，而且电梯本身应当能自动播放让乘客感到放松的音乐，彻底消除产生紧张不安的情绪。当小孩和老人乘坐时，电梯对他们应给予一种如同家人般的照顾，不但让老人和孩子感到方便和舒适，而且更让其家人感到放心。电梯运行安全还要求电梯有自动休眠功能，使电梯在保证运行效率的同时，使电梯能限度地得到休眠。

(3)与环境的协调和平衡，包括以下几个方面：

①视觉协调。有人曾经做过环境色彩是否对人有影响的研究。该研究发展：视觉不协调的环境色彩对人的情绪、精神影响非常大。色彩宜人，格调高雅，制作精良的电梯，乘客自然会有一种安全的感觉，有一种视觉上的舒适。用料低廉，款式陈旧，色彩沉闷，甚至破破烂烂的电梯，乘客视觉协调无从谈起，乘坐电梯的第一感觉就是不安全。国内的许多电梯公司对此的重视是远远不够的，甚至不少通过引进国外技术国产化的电梯也显露出一副土生土长的容貌。

②消除电磁辐射。如前所述，由于电梯是大楼里频繁起制动的大容量电器是电磁干扰的元凶，所以绿色电梯必须是一个达到自身对大楼电磁干扰ZUI小，而又不被其他电磁干扰影响的建筑机电设备。这样不仅可以保证乘客的身心健康，而且也可以保证大楼、大厦中的大楼的办公自动化、楼宇自动化、通讯自动化的正常运转。

③舒适感。通过采用高载频波矢量静音变频器，可降低噪声变换频率及电压。以CPU控制电压及频率的连续变换方式，按人体生理适应要求，利用计算机优化设计而成的理想运行曲线，实现更稳定、更舒适的运行。

对现代化电梯性能的衡量，主要着重于可靠性、安全性和乘坐的舒适性。此外，对经济性、能耗、噪声等级和电磁干扰程度等方面也有相应要求。随着时代的发展，相信电梯行业会越来越贴近生活。

研究的主要内容及所解决的问题

目前，在电梯的控制方式上，主要有继电器控制、PLC控制和微型计算机控制三种。而PlC实际上是一种专用计算机，它采用巡回扫描的方式分时处理各项任务，而且依靠程序运行，这就保证只有正确的程序才能运行，否则电梯不会工作;又由于PLC中的内部辅助继电器及保持继电器等实际上是PLC系统内存工作单元，即无线圈又无触点，使用次数不受限制，属无触点运行，因此，它比继电器控制有着明显的优越性，运行寿命更长，工作更加可靠安全，自动化水平更高。PLC控制是三种控制方式中有可靠性、实用性和灵活性的控制方式，它更适合于用在电梯的技术改造和控制系统的更新换代，是电梯控制系统中理想的控制新技术。

电梯的控制是比较复杂的，可编程控制器的使用为电梯的控制提供了广阔的空间，随着PLC应用技术的不断发展，将使得它的体积大大减小，功能不断完善，过程的控制更平稳、可靠，抗干扰性能增强、机械与电气部件有机地结合在一个设备内，把仪表、电子和计算机的功能综合在一起。它已经成为电梯运行中的关键技术。因此，研究plc技术更具有了战略性的意义。

Plc的研究内容及措施

对于电梯的控制，可选用继电-接触系统或可编程控制器来完成，但是二者有各自的特点：

a:继电-接触系统：它的优点是线路直观，大部分电器均为常用电器，更换方便，价格较便宜。但是他触点繁多，线路复杂，电器的电磁机构及触点动作较慢，能耗高，机械动作噪音大，而且可靠性差。

b:PLC在设计和制造上采取了许多抗干扰措施，使用方便，扩展容易。它使用了梯形图和可编程指令，易于掌握。总之，PLC取代继电-接触系统已经成为大的趋势。

基于上述原因，我选择用可编程控制器来完成对电梯的控制。

设计的内容与要求：

概述：

随着时代的发展，工业自动化程度的不断提高，PLC行业已经在工业市场上占有一大片领地。在此次设计中，我将利用PLC来实现对电梯的控制。其中包括对PLC硬件的设计，软件设计，驻点路的设计，控制柜的设计，以及电梯惦记和其他设备的选择，还有原理分析等。相信此次设计后，我对电梯的实际运行能有初步的了解。

控制要求：

1.电梯轿箱的控制要求：

a：选向：根据电梯各层内选外呼信号的先后和停止时轿箱所在的楼曾位置决定电梯的运行方向。

b：选层换速：指电梯能够根据轿内所选层而决定运行方向，而且遵守或一直向上，或一直向下的原则。并且在每次平层的时候都能够换速。

c：楼层位置的指示：选用了数码管显示的方法。由于FX2N系列已有内部计数-译码驱动模块，所以只要外部加上LED七段显示管和电源就可以显示楼层了。

2.电梯门的控制要求：

要求当电梯平层的时候，电梯门自动打开，经过10秒钟后电梯门自动关上。如果遇到有人在门中间的情况，电梯会因为光电开关的作用而自动开门。

3.补充要求：

除了上述两个要求以外，还要注意的一点就是备用电梯电机的使用，一但曳引电机出现故障，备用电机将手动控制转入运行状态，避免因曳引电机出故障而引发的不必要的麻烦。

机械开题报告范文 篇2

题目：逆向工程在鼠标设计与制造中的应用

一、本课题研究的背景及意义

1、背景(课题涉及到的技术国内外研究现状)

逆向工程也称反求工程或反向工程，是根据已存在的产品或零件原型构造产品或零件的工程设计模型，并在此基础上对已有的产品进行剖析、理解和改进，是对已有设计的再设计。

从广义讲，逆向工程可分以下三类:

(1)实物逆向：它是在已有产品实物的条件下，通过测绘和分折，从而再创造;其中包括功能逆向、性能逆向、方案、结构、材质等多方面的逆向。实物逆向的对象可以是整机、零部件和组件。

(2)软件逆向：产品样本、技术文件、设计书、使用、图纸、有关规范和标准、管理规范和质量保证手册等均称为技术软件。软件逆向有三类:既有实物，又有全套技术软件;只有实物而无技术软件;没有实物，仅有全套或部分技术软件。

(3)影像逆向：设计者既无产品实物，也无技术软件，仅有产品的图片、广告介绍或参观后的印象等，设计者要通过这些影像资料去构思、设计产品，该种逆向称为影像逆向。

目前，国内外有关逆向工程的研究主要集中在几何形状的逆向，即重建产品实物的CAD，称为“实物逆向工程”。

逆向工程的数据测量技术是通过特定的测量设备和测量方法获取产品表面离散点的几何坐标数据，将产品的几何形状数字化。

现有的数据采集方法主要分为两大类:

(1)接触式数据采集方法接触式数据采集方法包括使用基于力的击发原理的触发式数据采集和连续式扫描数据采集、磁场法、超声波法。

(2)非接触式数据采集方法非接触式数据采集方法主要运用光学原理进行数据的采集，主要包括:激光三角形法、激光测距法、结构光法以及图像分析法等。

逆向工程的数据处理技术是逆向工程的一项重要的技术环节，它决定了后续CAD模型重建过程能否方便、准确地进行。根据测量点的数量，测量数据可以分为一般数据点和海量数据点;根据测量数据的规整性，测量数据又可以分为散乱数据点和规矩数据点;不同的测量系统所得到的测量数据的格式是不一致的，且几乎所有的测量方式和测量系统都不可避免地存在误差。因此，在利用测量数据进行CAD重建前必须对测量数据进行处理。数据处理工作主要包括:数据格式的转化、多视点云的拼合、点云过滤、数据精简和点云分块等。

逆向模型重建技术在整个逆向工程中，产品的三位几何模型CAD重建是ZUI关键、ZUI复杂的环节。

目前使用的造型方法主要有：

(1)曲线拟合造型:用一个多项式的函数通过插值去逼近原始的数据，ZUI终得到足够光滑的曲面。

(2)曲面片直接拟合造型该方法直接对测量数据点进行曲面片拟合，获得曲面片经过过渡、混合、连接形成ZUI终的曲面模型。

(3)点数据网格化网络化实体模型通常是将数据点连接成三角面片，形成多面体实体模型。

2、意义

随着计算机技术的发展，CAD技术已成为产品设计人员进行研究开发的重要工具，其中的三维造型技术已被制造业广泛应用于产品及模具设计、方案评审、自动化加工制造及管理维护各个方面。在实际开发制造过程中，设计人员接收的技术资料可能是各种数据类型的三维模型，但很多时候，却是从上游厂家得到产品的实物模型。设计人员需要通过一定的途径，将这些实物信息转化为CAD模型，这就应用到了逆向工程技术(Reverse Engineering)。

逆向工程技术与传统的正向设计存在很大差别。而逆向工程则是从产品原型出发，进而获取产品的三维数字模型，使得能够进一步利用CAD/ACE/CAM以及CIMS等先进技术对其进行处理。不同之处在于设计的起点不同，相应的设计自由度和设计要求也不相同。一般来说，产品逆向工程包括形状反求、工艺反求和材料反求等几个方面，在工业领域的实际应用中，主要包括以下几个内容：

(1)新零件的设计，主要用于产品的改型或彷型设计。

(2)已有零件的复制，再现原产品的设计意图。

(3)损坏或磨损零件的还原。

(4)数字化模型的检测，例如检验产品的变形分析、焊接质量等，以及进行模型的比较。

逆向工程技术为快速设计和制造提供了很好的技术支持，它已经成为制造业信息传递的重要而简洁途径之一。

二、本课题的文献综述

1、逆向工程

1980年始欧美国家许多学校及工业界开始注意逆向工程这块领域。1990年初期包括中国台湾在内，各术界团队大量投入逆向工程的研究并发表成果。 逆向工程的硬件ZUI早是运用仿制加工设备，制作出来的成品品质粗糙。后来有接触式扫瞄设备，运用探针接触工件取得产品外型。再来进一步开发非接触式设备，运用照相或激光技术，计算光线反射回来的时间取得距离。

逆向工程软件部分品牌包括Surfacer(Imageware)、ICEM、CopyCAD、Rapid Form等。逆向软件的演进约略可区分为三个阶段。十一年前在逆向工程上，只能运用CATIA等CAD/CAM高阶曲面系统。市场后来发展出两套主流产品约在七、八年前技术成熟，广为业界引用。到ZUI近四年来，发展出不同以往的逆向工程数学逻辑运算，速度快。

目前，逆向工程，逆向工程的应用已从单纯的技巧性手工操作，发展到采用先进的计算机及测量设备，进行设计、分析、制造等活动，如获取修模后的模具形状、分析实物模型、基于现有产品的创新设计、快速仿形制造等。软件的逆向工程是分析程序，力图在比源代码更高抽象层次上建立程序的表示过程，逆向工程是设计的恢复过程。逆向工程工具可以从已存在的程序中抽取数据结构、体系结构和程序设计信息。

2、三维造型：

三维造型: CAD的三维造型有三种层次的建立方法，即线框、曲面和实体，也就是分别对应于用一维的线，二维的面和三维的体来构造形体。 通过计算机辅助设计建立的立体的、有光的、有色的生动画面，虚拟逼真地表达大脑中的产品设计效果，比传统的二维设计更符合人的思维习惯与视觉习惯。三维造型技术从ZUI初的三维CAD已发展到目前专用的基于特征造型的三维软件，常用软件有UG、SolidWorks、SolidEdge、MDT、Pro/E、3DS max等。

3、快速成型：

快速成型(RP)技术是九十年代发展起来的一项先进制造技术，是为制造业企业新产品开发服务的一项关键共性技术, 对促进企业产品创新、缩短新产品开发周期、提高产品竞争力有积极的推动作用。自该技术问世以来，已经在发达国家的制造业中得到了广泛应用，并由此产生一个新兴的技术领域。

RP技术是在现代CAD/CAM技术、激光技术、计算机数控技术、精密伺服驱动技术以及新材料技术的基础上集成发展起来的。不同种类的快速成型系统因所用成形材料不同，成形原理和系统特点也各有不同。但是，其基本原理都是一样的，那就是"分层制造，逐层叠加"， 类似于数学上的积分过程。形象地讲，快速成形系统就像是一台"立体打印机"。

参考文献：

[1] 陈雪芳，孙村华主编.逆向成型与快速成型技术应用【M】.机械工业出版社，20xx

[2] 陈志杨.逆向工程技术——应用及软件【J】CAD/CAM与制造业信息化，20xx(7)

[3] 金涛，童水光主编.逆向工程技术【M】.机械工业出版社，20xx

[4] 张伟泽.虚拟制造技术【M】.北京：清华大学出版社，20xx：75-90

[5]夏德伟，张俊生.UG NX 4.0中文版机械设计典型范例教程【M】.北京：电子工业出版社， 20xx:25-64

[6]安杰，邹昱章.UG后处理技术【M】.北京：清华大学出版社，20xx:30-80

[7]赵彦玲，王从军等.逆向工程三维点云数据后处理与模型的重建【J】.武汉大学学报(自然科学版)，20xx,33(5):32-37

[8]王秀峰，罗宏杰.快速原型制造技术【M】.北京：中国轻工业出版社，20xx:26.43

[9]Weiyin Ma and Peiren He. B-spline surface local updating with unorganized points.Computer-Aided Design,30(11),pp 853-862,1998

[10]Ming-Chih Huang and Ching- Chih Tai.The Pre-Processing of Data Points for

Curve Fitting in Reverse Engineering【J】.Int J Adv Manuf Technol(20xx)16,635-642

[11]Z.J.Lansky etc.Industrial Pneumatic Control.New York.1986,56-78

[12]盛忠起，蔡光起.逆向工程及曲面重置技术【J】.机械设计与制造，20xx,28(4):35-38

三、课题研究的方法及内容

本课题是逆向工程在鼠标设计与制造中的应用，本设计选用UG软件根据鼠标的点云数据进行鼠标的模型重建并用FDM对其进行快速成型加工的过程，在根据点云逆向设计中，结合设计需要进行了必要的正向设计修正，以得到理想的设计结果。

设计内容贯彻数据采集、数据项预处理、文件读取、边界提取、曲面重构、实体生成、STL模型重构、快速成型机的操作和注意事项，并对建模过程及STL文件处理做了系统的论述。选用UG NX4.0软件的Unigraphics CAD/CAM/CAE系统提供了一个基于过程的产品设计环境，使产品开发从设计到加工真正实现了数据的无缝集成，从而优化了企业的产品设计与制造。由INSIGHT软件进行的数据切片处理可直接传送快速成型机，无需进行其他处理。

四、研究方案的具体设计

1、实体三维数据的获得——扫描;

2、点云处理;

3、曲面重构;

4、实体建模：

(1)模型分析

(2)曲面造型

(3)实体外形修改

(4)各部件建模

(5)部件的装配与干涉检验

5、基于INSIGHT快速成型切片的数据处理;

6、快速成型加工操作。

五、毕业设计(论文)进度计划

1-2周

调研、查阅文献，完成开题报告

3-7周 进行鼠标模型点数据的采集和模型的初步构建

8周

中期检查与整改

9-13周

在初步构建的鼠标模型的基础上进行修改并完成快速成型加工，撰写毕业设计论文

14-15周 打印、装订、评阅、答辩资格审查

16周 毕业答辩

机械开题报告范文 篇3

课题名称： 理论力学创新应用ZME型多功能实验台单自由度振动系统的测试

一、选题的目的及意义：

科学和经济的发展，人才聘用的市场化，都对毕业生的实际能力提出了很高的要求。培养和训练毕业生的应用所学知识的能力、分析及解决问题的能力、实践动手能力和创新能力，是课题研究的基本目的。

机械振动是在日常生活和工程实际中普遍存在的一种现象，也是整个力学中ZUI重要的研究领域之一。机械振动指机器或结构物在平衡位置附近所做的“往复运动”。在工程中，存在着很多振动现象。如飞行器与船舶的振动、机床与刀具的振动、各种动力机械的振动等。机械振动降低了机器的动态精度和性能，机械振动会使机器产生交变载荷，这将导致机器使用寿命的降低甚至酿成灾难事故。共振现象是工程中需要研究的重要课题，在共振区内振动都很强烈，会导致机器或结构过大变形，造成破坏。因此有效地进行振动隔离或减振设计，消除和抑制振动的消极影响，是机械振动的一个主要研究方向之一。研究机械振动的意义体现在发展振动理论、防范有害振动和利用有益振动等方面。

机械工业的技术水平和现代化程度极大地影响整个国民经济的技术水平。现代化的工业、农业、交通等各个领域的发展要求设计出性能更好的机械设备，由此导致机械振动力学的发展和研究。研究机械振动学的理论与方法，解释机械结构系统中各种复杂运动现象，实现大型复杂装备振动与噪声的有效控制，充分利用振动现象，是提升机械装备性能的重要手段，而机械振动系统测试是研究机械振动的重要手段。

机械振动测试是研究和解决工程技术中许多动力学问题必不可少的手段，可以用来求解机械结构的动力学参数：阻尼、固有频率等。其目的：一是寻找振源，减少或消除被测量设备和结构所存在的振动;二是测定结构或系统的动态特性以便改进结构设计，提高抗震能力。

研究机械振动是防范有害振动的迫切要求。工程中有大量的振动问题需要人们研究、分析和处理，特别是现代机械产品向着高速化、精密化、轻型化、微型化和大型化等方向发展，使得振动问题更加突出，对防范振动提出了更高的要求。在高速化的机械产品设计中，为了满足高速化机械产品的设计质量，动力学分析方法从动态静力分析发展到动力分析和弹性动力分析。例如，汽车的高速化推动了对整车振动和传动系统振动与噪声的研究等。在精密加工领域，机械振动是影响加工质量和表面质量的主要因素之一，严重时会影响系统的稳定性。

研究机械振动是振动利用工程的迫切要求。在许多行业，振动机器和仪器已经用来完成各种不同的工艺过程，如成形、筛分、整形、诊断等。电话机、谐振器、各部门使用的各种类型的振动机、医疗设备中的核磁共振、振动诊断技术等都是对振动原理的实际有利应用。对这些振动现象进行研究,找出其内在规律,并进行有效的利用,则会对社会产生重大的社会效益与经济效益。目前振动利用工程学科取得了一系列研究成果，但仍然需要发展和开拓新的领域。

对机械振动的研究不仅有利于改善人们的生活环境和水平，也有助于提高机械设备的使用寿命，提高生产效率。正因如此，机械振动系统测试实验在生产和科研等多方面都有着十分重要的作用。为了控制振动，将振动给人们带来的危害降至ZUI低，就需要我们了解振动的特性和规律，对振动进行测试和研究。

许多工程实际振动系统够可简化为单自由度振动系统来研究，它是研究复杂振动系统的基础。进行单自由度振动系统测试研究的ZUI终目的就是通过其来研究复杂振动，进行机械或结构的振动分析和振动设计，来控制振动的危害，利用有益的振动，合理利用机械振动特性，创造性地设计动力机械，造福人类，也是为以后的进一步学习研究机械力学奠定良好的基础。因此，研究单自由度振动系统振动具有很大的现实意义和应用前景。

二、国内外机械振动理论的进展概况

(I) 机械振动概述：在机械动力学领域，机械振动理论是一个重要的研究方向，许多研究人员己经进行了大量卓有成效的研究，并有许多成熟的理论技术己经应用到实际中，出现了大量的优秀的振动产品及技术成果。如机械表、光导纤维通信技术、医用CT、振动诊断技术、振动输送机、 振动筛、激振器及振动控制技术等。这些产品及技术主要应用于机械制造、地质、能源化工、核工业、土木建筑、海洋、航空航天、交通运输以及其它领域和各个技术部门。

对机械振动的研究起始于17世纪60年代对钟摆微振动机理的探索。在随后的两个世纪中，梁和板等结构件的振动是力学界研究的热门。20世纪初，人们关心的机械振动问题主要集中在如何避免共振，因次，研究的重点是机械结构的固有频率和振型的确定。在第二次工业革命中，电动机、发电机和汽轮机的出现，高速转子引起的振动问题变得突出起来。20世纪60年代，线性振动基本理论已经建立起来。20世纪30年代，机械振动的研究开始由线性振动发展到非线性振动。20世纪下半叶，非线性振动理论得到飞速发展。到20世纪中叶，线性离散系统的基本理论已经建立起来。20世纪50年代以来，机械振动的研究从规则的振动发展到用概率和统计的方法才能描述其规律的随机振动。

在ZUI近一个时期，科技工作者对许多非线性振动问题进行了深入研究，在定量研究或定性研究方面都提出了一些新的研究方法。特别是在近30年来，对混沌运动现象的揭示及对其展开的研究工作，被认为是当今科学领域的重大发现和重要成就之一。此外，随着自动控制理论和电子计算机技术的发展，也为多自由度系统的计算和非线性振动系统的研究提供了技术基础，许多非线性振动问题可以借助数值计算与数值模拟方法予以解决使得非线性振动问题的解法向前推动了一大步。振动理论和实验技术的发展，使振动分析成为机械设计中的一种重要工具。信号分析方法，尤其是快速傅立叶变换的出现成为现代振动测试、故障诊断技术的基础。现代的振动测试技术是20世纪70年代以后随着信号分析方法的出现而发展起来的。1988年，美国National Instruments公司提出了“软件即仪器”的概念，开启了虚拟仪器研究的先河。20世纪60-70年代专家系统出现，其首要目标就是用于基于振动检测的故障诊断。振动主动控制技术的研究始于20世纪50年代末期，80年代后已经进入蓬勃发展阶段，不仅取得了丰富的理论研究成果，而且成功应用于航天、土木及车辆结构的振动控制领域。

20世纪以来,迅猛发展的航空、航天、机械、车辆、船舶、土木、控制、通讯等工业,促使人们对机械、结构、电路中的振动现象进行深入研究。这使得线性时不变系统的振动理论形成了完整体系,非线性振动理论得到了很大发展,随机振动、流固耦合振动、振动与噪声控制、振动测量与系统建模、转子动力学、包装动力学等一批分支学科从无到有,形成了广大工程师可用来解决问题的振动学。

目前，线性振动理论的研究已经很成熟了，已经建立了完整的理论体系，为非线性振动，甚至是混沌的研究奠定了基础。非线性振动的研究工作已取得许多重要成果，并且已经解决了理论上和工程应用方面的诸多问题。但是还有很多问题还没有彻底解决。需要对其进行更深的研究。

国内振动研究概况：早在战国时期《庄子》就已经明确记载了共振现象。20世纪60年代初期，国内学者张阿舟同研究生联名发表《频率辨》论文，对单自由度粘性阻尼线性系统的各种特性频率：固有频率、自然频率、(位移)振幅共振频率和加速度振幅共振频率作了精辟的分析，从理论上澄清了它们各自的含义和特定的界限。

我国学者陈予恕院士是非线性动力学及其工程应用在中国发展的主要代表。他和加拿大学者W.Langford在1988年提出了C-L方法可求出整个参数空间中的周期解。该方法的理论意义在于：统一了世界文献对非线性参数激励系统似乎矛盾的结果，建立起系统分岔解的拓扑结构和系统参数之间的全面联系，从而突破了非线性振动理论发展的瓶颈。

我国学者朱位秋院士在1998年撰写的专著是当代关于随机振动的代表性著作之一。他关于非线性随机振动的研究构成了一个非线性随机动力学与控制的Hamilton理论体系框架，为解决工程中一系列非线性随机动力学与控制的关键问题提供了一整套全新而有效的理论方法。张广军等通过双稳Duffing 振子的随机共振及其矩方程的分岔之间的关系研究了随机共振的机制。

1999年，我国学者刘世龄、张佑启、陈树辉和徐兆四人提出了“强非线性振动的增量谐波平衡法和推广的摄动方法”。谢建华等建立了两自由度含间隙振动系统对称周期碰撞运动的Poincare映射方程。张天侠等在同步振动系统耦合效应研究中导出了系统形成同步的耦合条件，给出了振动同步系统结构参数设计和选择的工程方法。

(II)单自由度振动系统：任何一个实际的振动系统都是无限复杂的，为了能对之进行分析，一定要加以简化，并在简化的基础上建立合适的力学模型。在简化模型中，振动体的位置或形状只需用一个独立坐标来描述的系统称为单自由度系统。

单自由度系统是ZUI简单、ZUI基本的振动系统。其重要性，一方面在于在很多实际问题都可简化成一个单自由度系统，从而直接利用对这种系统的研究成果来解决问题;另一方面在于它具有一般振动系统的一些基本特性，是多自由度系统和连续系统乃至非线性系统振动理论和方法的基础。在理论分析中，利用它的直观、简单，可以把握振动系统的许多基本性质。

以弹簧一质量系统为力学模型，如图1所示，对研究单自由度系统的振动有着非常普遍的实际意义，因为工程上有许多问题通过简化，用单自由度系统的振动理论就能得到满意的结果。而同时对多自由度系统和连续系统的振动，在特殊坐标系中考察时，显示出与单自由度系统类似的性态。因此，揭示单自由度振动系统的规律、特点，为进一步研究复杂振动系统奠定了基础。

1.单自由度系统的无阻尼自由振动：是以正弦或余弦函数或统称为谐波函数表示的，以其静平衡位置为振动中心的简谐振动。

式(1)就是无阻尼自由振动的微分方程，是二阶常系数线性齐次方程。

系统周期： (2)

系统频率： (3)

系统固有频率： (4)

2.单自由度系统的有阻尼自由振动：在自由振动中，物块除受恢复力的作用外，还受到阻力的作用，振动过程中的阻力通称阻尼。产生阻尼的因素比较多，例如在流体介质中运动时，会产生介质的粘性阻尼(如空气阻尼、油的阻尼)等，总是有能量的散逸，系统不可能持续作等幅的自由振动，而是随着时间的推移振幅将不断减小。这种自由振动叫做有阻尼自由振动。有阻尼自由振动固有频率： 。有阻尼自由振动周期： ，阻尼自由振动的周期大于无阻尼自由振动的周期。

3.单自由度系统的受迫振动：在持续的外部激励作用下所产生的振动称为受迫振动。自由振动成分在阻尼作用下迅速衰减，振动的频率ZUI终取决于激励的频率。受迫振动包含瞬态振动和稳态振动，在振动开始一段时间内所出现的随时间变化的振动，称为瞬态振动。经过短暂时间后，瞬态振动消失。系统从外界不断地获得能量来补偿阻尼所耗散的能量，因而能够作持续的等幅振动，这种振动的频率与激励频率相同，称为稳态振动。

4.单自由度系统的自激振动：自激振动指在非线性振动中，系统只受其本身产生的激励所维持的振动。自激振动系统本身除具有振动元件外,还具有非振荡性的能源、调节环节和反馈环节。因此，不存在外界激励时它也能产生一种稳定的周期振动，维持自激振动的交变力是由运动本身产生的且由反馈和调节环节所控制。自激振动的频率基本上取决于系统的固有特性。自激振动与初始条件无关，其频率等于或接近于系统的固有频率。如飞机飞行过程中机翼的颤振、钟表摆的摆动和琴弦的振动都属于自激振动。

自激振动特征：

(1)振动过程中，存在能量的输入与耗散，因次其为非保守系统;

(2)能源恒定，能量的输入仅受运动状态，即振动系统的位移和速度的调节，因次其不含时间变量，为自治系统;

(3)振动的特征量，如频率和振幅，由系统的物理参数确定，与初始条件无关;

(4)自治的线性系统只能产生衰减自由振动，吴耗散时也只能产生振幅由初始条件确定的等幅自由振动，因次自振系统为非线性系统;

(5)自激振动的稳定性取决于能量的输入与耗散的相互关系。

机械振动主要研究内容及方向

1、机械振动研究的内容及方向

(1)确定系统的固有频率，预防共振的发生。随着机械设备性能的高速重载化和结构、材质的轻型化，导致现代机械的固有频率下降，而激励频率上升。因次，有可能使得机器的运转速度进入或接近机械的“共振区”，引发强烈的共振，从而破坏机械的正常运转状态，所以对高速机械装置均应进行共振验算，避免共振事故的发生。

(2)计算系统的动力响应，以确定机械或结构受到的动载荷或振动的能量水平。传统机械设计方法中，对机械运动分析与载荷计算是建立在刚性假定的基础上，按照静力学或刚体动力学方法进行的分析设计，此种方法面临现代机械轻型高速化趋势的挑战。而现代化机械设计方法正由静态设计向动态设计过度，考虑到机械结构的弹性分析机械振动载荷。

(3)研究平衡、隔振和消振方法，消除振动的影响。现代机器与仪器的重要特征之一就是高速和精密。高速容易导致振动，而精密设备却往往对自身与外界的振动有极为严格的限制。因次，对机械的减振、隔振技术提出了越来越高的要求。所以，隔振设备的设计、选用与配置、减振措施的采用也是机械动力系统研究的任务之一。

(4)研究自激振动及其他不稳定振动产生的原因，从而有效地加以控制。自激振动是一种恒定频率和恒定振幅的周期运动，与其他受周期性外作用激励的振动有本质区别。自激振动是有能源支持的非线性自治系统各个单元相互作用形成的稳态周期运动，是此类系统平衡状态失稳后的一种终极状态，描述其运动规律的数学模型都是非线性自治方程。对自激振动的研究必须解决两个基本问题：如果自激振动是需要的，就要研究如何得到所需频率、功率和波形的振动;如果自激振动是有害的，就要研究如何设法消除它。解决问题的关键在于相位关系和能量平衡。

(5)进行振动诊断，分析事故产生的原因及控制环境噪声。机械故障诊断理论与技术在世界范围内受到学术界和工业界的日益广泛关注。在各种故障诊断技术中，基于振动分析判断机械工作状态、识别故障类型和位置、预测故障趋势的振动诊断方法占据着主导地位。振动诊断涉及两类基本问题，即故障分析与故障诊断。机械故障诊断，就是通过检测、提取、利用机械系统进行运行中所产生的相关信息，识别其技术状态，确定故障的性质，分析故障产生的原因，寻找故障部位，预报故障的发展趋势，并提出相应的对策。

(6)振动技术的利用。作为一种自然现象，振动存在着有利的一面，也存在着有害的一面。对于振动问题的研究，一方面要充分利用振动现象为人类造福，如振动破碎、振动送料等都是振动正向应用的实例;另一方面，要系统分析机械设备止逆阀的振动机理，研究隔振和减振措施。

机械振动存在的理论与技术问题

1、机械振动理论在近年来虽然得到迅速发展，但仍有大量理论与技术问题等待人们去研究和探索：

(1)关于振动理论方面，目前线性振动理论发展较为完备，但非线性振动理论还有许多问题尚需解决。工程上的非线性问题常常采用简化的线性性化处理，或在计算机上进行分段线性化处理。在这方面有待于进一步探索。

(2)乘坐振动力学。一般固定式机械有较为规律的激励，研究较为成熟。为对于交通机械，如汽车、工程机械、舰船等，则受到的外界激励往往是随机激励，需要根据载荷谱来进行分析。因此对于这类机械的整体结构设计，悬架设计、座椅设计以及隔振与减振设计等方面引入随机振动理论，是一个广阔与重大的课题。

(3)计算机应用于动态模拟。动态模拟是在计算机上显示机械在各种参数与条件下的动态性能，从而实现在设计阶段预测与控制机械的动态特性，进而取代样机的中间试验，大大降低机器的成本与试制周期。

(4)振动疲劳机理的研究。许多机械零部件的疲劳破坏是因振动产生的。如何把振动理论与疲劳强度理论结合起来，是一个新的课题。

(5)有关测试技术理论、故障诊断理论，以及实用、有效、廉价的测试、诊断设备与技术研究，距离生产急需尚有相当距离。

(6)流固耦合振动是指流体流过固体时会激发振动，而固体的振动又会反过来影响流场与流态，从而改变振动的形态。工程上这类问题很多，如导线舞动、卡门涡振动、轴承油膜振荡等，在学术上也是一个崭新的分支，是一个急待研究与发展的领域。

三、课题的主要设计内容：

本课题主要设计单自由度振动系统测试，除了实验计算出系统的固有频率，还观察了解自由振动和自激振动的现象和特点，比较它们的不同之处。首先是绪论部分，提出了论文的研究背景和意义，机械振动理论的研究现状，并且对相关的文献进行综述;接着对理论力学ZME-1多功能实验台进行了概述，叙述了理论依据，研究方法等。本次毕业设计的主要任务是：理论力学创新应用多功能实验台单自由度振动系统测试的完整设计及其相关计算以及绘图。主要设计内容如下：

1、理论力学ZME-1多功能实验台单自由度振动系统测试总体设计方案的分析与确定

2、单自由度振动系统测试实验方法的选择与实验装置

3、振动系统力学建模与实验原理

4、实验内容(自由振动和自激振动)及过程指导

5、实验数据分析、计算及总结

6、确定计算单自由度振动系统的刚度及固有频率参数，并完成设计和绘图工作

7、设计总结，外文翻译。

四、拟采用如下研究手段来完成此课题

首先，采用调研法，了解本课题。有计划、有目的通过网上和图书馆收集、阅读有关参考资料;了解国内外有关振动系统研究的ZUI新成果和单自由度振动系统测试的原理、内容等，并对搜集到的大量资料进行分析、综合、比较、归纳，了解单自由度振动系统测试的原理、方法、存在的问题等，听取老师的意见，克服其中的技术问题，理论计算与实验数据比较，并写出开题报告。

综合上述收集到的相关资料、看到的此类实验以及设计任务书的具体要求，制定出初步的整体设计方案。

分析设计方案的优缺点，经指导老师指导后确定ZUI终设计方案。

根据设计任务书提供的主要技术参数及有关资料，设计实验原理方法、实验内容、实验步骤、实验分析，实验数据等主要参数。

完成全部图纸设计绘制和设计说明书的撰写工作，并提供给指导老师审阅。

进一步修改，并ZUI后成文完成全部设计工作，交给指导老师审阅定稿。

课题研究的条件：在我们学校现有的力学实验室，建立高压输电线单自由度振动系统模型，在ZME-1型多功能实验台上测试系统的变形，进而计算出系统的刚度和固有频率。

五、课题研究的理论依据、预期结果

1、理论依据：

1)、建立的高压输电线单自由度振动系统模型。系统在不同砝码下拉下，会产生不同静变形。系统平衡时： 可求出系统等效刚度 (W是模拟高压输电线的半圆形模型的重量， 是系统的静变形)。则由 可计算出系统的固有频率。

2)、对实验室提供的自激振动系统模型的半圆形模型吹以与模型竖向振动方向垂直的气流，在模型后面的气流形成带有间隙漩涡的流线，即不连续的卡门漩涡。当漩涡频率与系统的固有频率接近时，会造成共振，即自激振动。

调整不同电压，可改变转速及风速，造成系统振幅不同，用相应的测量工具可测出转速、风速及振幅。同时还可观察自激振动现象，系统会剧烈振动。

2、预期结果：1)、系统在不同砝码下拉下，会产生不同变形，由此计算出的系统等效刚度，继而可以计算出系统固有频率。2)、随着电压的不同，则风机转速会不同，风速也不同，造成系统振幅亦不同。通过记录风速和振幅，画出振幅与风速间的关系曲线图，可以得到自激振动的振幅与风速之间的关系。可以观察分析自激振动与自由振动和受迫振动的区别。

六、完成课题所需工作条件(如工具书、实验、计算机等)及解决办法

1、工作条件

1)工具书：单自由度振动系统及其测试相关资料及书籍;

2)实验：校内的力学实验室，理论力学ZME-1型多功能实验台。

3)计算机：自己购买

2、解决办法

1)通过网上和校内图书馆获得工具书;

2)实验可以在校内的力学实验室里做，自己购买的计算机。

七、毕业设计(论文)进度计划

本毕业设计的阶段划分与进度安排如下：

第一阶段：第1 周～第2周 知识准备，收集资料，撰写开题报告;

第二阶段：第3 周～第5周 撰写总论，制订毕业设计计划，外文翻译;

第三阶段：第6 周～第7周 拟出初步设计方案，确定总体结构方案设计;

第四阶段：第8 周～第12周 主要的设计计算及绘图;

第六阶段：第13 周 整理撰写说明书;

第七阶段：第14周～第15周 审查并修改说明书，准备答辩;

第八阶段：第16周 上交毕业设计资料及答辩;

八、参考文献

[1]李惠彬.振动理论与工程应用.北京：北京理工大学出版社,20xx(9):1-30.

[2]李有堂.机械系统动力学[M].北京：国防工业出版社，20xx:1-12,52-105.

[3]张海军,曹勤.工程机械动力学[M].北京：国防工业出版社，20xx(4):1-25.

[4]胡准庆.机械振动基础.北京：北京交通大学出版社，20xx(2)：1-48.

[5]刘延柱，陈立群.非线性振动.北京:高等教育出版社,20xx(8)：1-8,126-260.

[6]张策.机械动力学史.北京：高等教育出版社, 20xx(10):9-240.

[7]李有堂.机械振动理论与应用[M].北京：科学出版社，20xx：3-18,45-65，185-264.

[8]闻邦椿，刘树英，陈照波，李鹤.机械振动理论及应用.北京：高等教育出版社，20xx(5)：1-60，294.

[9]李明成，陈建平，陶秋帆.扭转振动实验仪与单自由度系统振动实验.南京：南京航空航天大学航空宇航学院，20xx(4):1.

[10]陈树辉.强非线性振动系统的定量分析方法.北京：科学出版社，20xx:1-5,209-212.

[11] 张斌. 振动基础理论的发展与现状.松辽学刊，1997.7，第3期：91-94.

[12] 张策.机械动力学.2版.北京：高等教育出版社，20xx(1)：4-19.

[13] 郭应征，周志红.理论力学[M].第2版.北京：高等教育出版社，20xx:384-404.

[14]闻邦椿，刘树英，张纯宇.机械振动学.1版.北京：冶金工业出版社，20xx(8)：1-56,183-209

机械开题报告范文 篇4

题目：基于压电陶瓷的机器人抑振系统设计

一、本课题的研究意义、研究现状和发展趋势

1、课题的来源和意义

机器人抑震系统的产生是为了解决因机器人在运动时产生有害震动的问题，为了满足设计师把机械臂设计得更加灵巧，减小机械臂的重量的要求，导致机械臂的刚度减小，挠性增大，机械臂在高速运动时候产生有害而强烈的震动。压电分流阻尼技术可以很好解决这个问题。

基于压电陶瓷的机器人抑震系统设计的核心部分就是压电分流阻尼技术，这个技术的主要元器件包括压电陶瓷、电阻、电感，电阻和电感我们都很熟悉，这里我们着重了解一下压电陶瓷这一电子元器件。

1880年皮埃尔•居里和雅克•居里兄弟发现电气石具有压电效应。1946年美国麻省理工学院绝缘研究室发现，某些材料在机械应力作用下，引起内部正负电荷中心相对位移而发生极化，导致材料两端表面出现符号相反的束缚电荷的现象，称为压电效应。具有这种性能的陶瓷称为压电陶瓷。

设计一种成熟的机器人抑震系统对机器人高效、准确的实现功能具有很大帮助。不能很好地控制机器人的震动，将会给机器人带来很多危害，甚至无法实现功能。比如，空间站第一阶段的装配约需遥控机器人工作 47 小时，其中等待消除残余振动的时间约占总时间的 20%-30%，高速激光切割机器人在运行过程中末段操作器加速度可达 3-5g，而轨迹精度却要求在±0.2mm范围内，航天器的柔性附件在展开过程中诱发的振动可使航天器的姿态失稳，一些系统的展开过程竟达 6-8 小时，需要如此长时间的原因是避免造成大的振动，因此，机器人抑震系统的研究对如何在提高速度，减小机械臂重量的同时保证精度、效率和可靠性十分必要。

2、 课题的研究现状

随着科技日新月异的发展，机器人在生活、生产以及航空航天领域的广泛使用，使得对机器人抑震系统的研究显得十分必要和有意义，机器人抑震系统的核心技术就是压电分流阻尼技术20世纪90年代以来，压电分流阻尼(shuntpiezoelectric

damping)技术在结构振动与噪声控制中的应用越来越引起专业研究者们关注。Hagood等首先提出了压电分流阻尼的概念。该方法的基本原理是通过压电式作动器把振动结构的机械能转换为电能，然后通过分流电路中的电阻把电能消耗掉。

基于压电陶瓷的机器人抑震系统设计之所以被广泛应用于机器人抑震系统中，是因为它有众多其它机器人抑震系统无法比拟的优势，其优点主要集中于以下几点：

1、原理简单明了，易于理解

基于压电陶瓷的机器人抑震系统的核心技术是压电分流阻尼原理，就是利用震动引起压电陶瓷的变形，从而产生电动势，在分流阻尼电路中形成电流而发热，实现了将机械能以热能的形式消耗掉，达到抑震的作用。

2、结构紧凑，占用空间小、无复杂电路

基于压电陶瓷的机器人抑震系统有压电陶瓷和分流阻尼电路两部分组成，压电陶瓷体积非常小，分流阻尼回路主要由导线、电阻和电感三部分组成，电感和电阻主要有串联和并联两种，所以说，整个压电陶瓷分流阻尼系统结构非常紧凑，占用空间也十分小，电路也很简单。

3、自动化程度高

基于压电陶瓷的机器人抑震系统只要设计无误，正确安装在需要抑震的机器上，即可实现抑制震动的功能，在实现抑震的过程中无需人工操作。

4、节能，不需要外接电源

基于压电陶瓷的机器人抑震系统不需要外接电路驱动整个系统，十分节能，其只是将机器震动的机械能转化成热能，以达到抑制震动的目的。

5、工作稳定，反应快

基于压电陶瓷的机器人抑震系统无复杂的电路，而且不需要复杂的软件处理传感器采集的信号，抑制震动是将机械能通过电能转化成热能从而达到抑制震动的目的，这个速度十分迅速。

3、发展趋势

柔性机械臂在震动的过程中不可避免产生弹性震动，对机器人柔性臂的振动抑制成为重要的研究课题，基于压电陶瓷的机器人抑震的方法也在不断地发展和优化，有关发展趋势主要有以下几种：

1、对压电陶瓷布置位置进行优化设计，让压电陶瓷位于柔性臂的不同位置，进行抑制震动实验，分析压电陶瓷在不同位置时候的抑震时间和效果，选取ZUI合理的位置。

2、采用先进的控制器，工程领域广泛使用的PID控制器就是对误差信号进行比例、积分、微分等运算，并将其运算结果作用于受控对象，将压电分流回路与PID控制器相结合，组成抑震效果更好的抑震系统。

3、为了更好地抑制低频震动，采用主动控制方法，主动控制是将作动器和传感器黏结或嵌入柔性机械臂中，并与控制器相连组成智能结构机械臂，在一定的控制规律下，有作动器产生的作用力来抵消机械臂的震动能量。

4、震动控制更加智能，随着科学技术，一种所谓的智能梁被提出，它指内嵌或外贴有分布传感器和分布作动器的柔性机械臂，通过这些材料产生的做动应变来实施震动控制。

二、研究方案及

在机器人逐渐普及的今天，国内外对机器人的研究投入也在迅速增加，对机器人的要求也越来越高，新一代机器人具有高速、重载、高精度、高的灵活性以及结构简单轻便的特点，尤其在机械臂重量方面，为了减轻机械臂的质量和体积，如今在很多场合的机械臂都使用柔性机械臂，相对于刚性机械臂，柔性机械臂的刚度大大减小，这就给机器人在运动过程中带来了振动，为了解决机器人在工作中的的振动问题，国内外都有比较深入地研究，但是，机器人抑振系统的研究绝不是一朝一夕的事情，直到机器人发展到如今地步，关于机器人由于高速运动而带来的振动问题依然值得研究人员去深入研究。

本课题将采用压电分流阻尼技术，把振动的机械能转化成电能，然后通过压电分流阻尼回路以热能的形式消耗掉，已达到抑振的效果，为了更好地达到抑振的效果，我们将把机械臂的结构简化成悬臂梁的模型，采用ANSYS有限元分析软件，对模型的固有频率进行测试，根据测试结果，对分流阻尼回路的电路进行优化设计，使分流阻尼回路能够在不同模态下对机械臂都能有很好的抑制振动的效果。为了更好的设计分流阻尼回路，本文设计了测试系统，该系统测试了基于压电陶瓷的机器人抑振系统在不同频率和激励强度下抑振系统的输出参数。课题难点是对柔性机械臂建模并用ANSYS软件对其进行模态分析，分流阻尼回路的优化设计也是一个难点。对于这两个难点首先ANSYS分析将采用简化模型的方式解决;分流阻尼回路的优化设计将采用加一个负阻抗变换器的方法，使其达到频率自适应的功能。

三、工作计划

第一 二周 完成开题报告

第三周 查找资料。选择方案

第四周 完成方案的选择

第五周 完成前言部分

第六周 进行框架设计，大体计算结果

第七周 选择参考文献，共十五篇，其中英文五篇，并选择一篇翻译

第八周 完成说明书的前半部分(草稿)

第九周 完成说明书的正文部分，并准备中期检查报告

第十周 准备计算及软件分析

第十一周 完成计算

第十二周 熟悉软件

第十三周 完成软件

第十四周 对设计进行完善

第十五周 完成说明书

第十六周 完成后期检查，并进行修缮

第十七周 修改设计中的不足之处，准备答辩

第十八周 进行答辩

三、阅读的主要参考文献

[1] Vladímir Villaverde Huertasa*, Boris Roha-Ilkiv. Vibration Suppression of a Flexible Structure. Procedia Engineering. Slovak University of Technology in Bratisava. 48 ( 20xx ) 233 – 241

[2] Zhang Jianying*, Liu Tun, Zhao Zhiping. Study on Component Synthesis Active Vibration Suppression Method Using Zero-placement Technique. Chinese Journal of Aeronautics . Received 14 August 20xx; accepted 12 December 20xx

[3] Yuvaraja Ma, Senthilkumar Mb. Comparative study on Vibration Characteristics of a Flexible GFRP Composite beam using SMA and PZT Actuators. Procedia Engineering 64 ( 20xx ) 571 – 581

[4] M. Schwankla*, M. Rübnera, R.F. Singera, C. Körnera. Integration of PZT-ceramic modules using hybrid structures in high pressure die casting. aChair of Metals Science and Technology, University of .Erlangen-Nuremberg, Martensstr. 5, 91058 Erlangen, Germany. Procedia Materials Science 2 ( 20xx ) 166 – 172

[5] Qiu Lei, Yuan Shenfang*, Wang Qiang, Sun Yajie, Yang Weiwei. Design and Experiment of PZT Network-based Structural Health Monitoring Scanning System. Received 7 October 20xx; accepted 23 April 20xx

[6] Timothy N. Chang, Member, Roger Kwadzogah, and Reggie J. Caudill Vibration Control of Linear Robots Using a Piezoelectric Actuator. IEEE/ASME TRANSACTIONS ON MECHATRONICS, VOL. 8, NO. 4, DECEMBER 20xx

[7] Kah How Koha, Chengkuo Leea*, Takeshi Kobayashib. A 3-D MEMS VOA using translational attenuation mechanism based on piezoelectric PZT thin film actuators. Procedia Engineering 5 (20xx) 613–616

[8] 董春兵. 基于压电驱动器的柔性臂扭振控制研究`[J].浙江大学工学硕士学位论文.20xx.1

[9] 孙立宁，王洪福,曲东升.柔性臂动力学建模及比较研究[J].压电与声光

[10] 褚 明， 空间柔性机械臂的动力学特性与主动控制研究「D].北京邮电大学博士论文

[11] 詹训慧.分布式压电智能结构的建模与振动控制[D]中国科技大学博士论文,20xx.

[12] 单业涛. 基于模糊控制的 2R 柔性臂压电陶瓷抑振跟踪实验研究[D].北京工业大学工学硕士学位论文

[13] 王洪福. 基于双重驱动的两连杆机器人柔性手臂控制方法研究[D].哈尔滨工业大学博士论文.

[14] 曹青松. 周继惠. 黎

林. 叶

兰. 基于模糊自整定PID算法的压电柔性机械臂振动控制研究[J] 华东交通大学载运工具与装备教育部重点实验室,南昌

[17] 周四新,和青芳. 《Pro/E Wildfire 3.0》[M].电子工业出版社

[18] 韩建海. 《工业机器人》[M].华中科技大学出版社.20xx.1

[19] 孔祥东.王益群. 《控制工程基础》[M]. 机械工业出版社