機械畢業設計開題報告

機械畢業設計開題報告模板（精選10篇）

　　作為機械設計專業的同學，我們要學會書寫自己專業的開題報告。以下是小編為大家整理好的機械畢業設計開題報告模板，歡迎大家閱讀參考！

　　機械畢業設計開題報告 1

　　1.設計(或研究)的依據與意義

　　十字軸是汽車萬向節上的重要零件，規格品種多，需求量大。目前，國內大多采用開式模鍛和胎模鍛工藝生產，其工藝過程為：制坯→模鍛→切邊。生產的鍛件飛邊大，鍛件加工余量和尺寸公差大，因而材料利用率低;而且工藝環節多，鍛件質量差，生產效率低。

　　相比之下，十字軸冷擠壓成形的具有以下優點：

　　1、提高勞動生產率。用冷擠壓成形工藝代替切削加工制造機械零件，能使生產率大大提高。

　　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ITg---IT8級，表面粗糙度可達Ra O.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行精磨。

　　3、提高零件的力學性能。冷擠壓后金屬的冷加工硬化，以及在零件內部形成合理的纖維流線分布，使零件的強度高于原材料的強度。

　　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.國內外同類設計(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，生產工序多，效率低，材料浪費嚴重，并且切削加工會破壞零件的金屬流線結構。目前國內大多采用熱模鍛方式成形十字軸類零件，加熱時產生氧化、脫碳等缺陷，必然會造成能源的浪費，并且后續的機加工不但浪費大量材料，產品的內在和外觀質量并不理想。

　　采用閉式無飛邊擠壓工藝生產十字軸，鍛件無飛邊，可顯著降低生產成本，提高產品質量和生產效率：

　　(1)不僅能節省飛邊的金屬消耗，還能大大減小或消除敷料，可以節約材料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，扭轉疲勞壽命指標平均提高2~3倍;

　　(3)由于一次性擠壓成型，生產率提高25%。

　　數值模擬技術是CAE的關鍵技術。通過建立相應的數學模型，可以在昂貴費時的模具或附具制造之前，在計算機中對工藝的全過程進行分析，不僅可以通過圖形、數據等方法直觀地得到諸如溫度、應力、載荷等各種信息，而且可預測存在的`缺陷;通過工藝參數對不同方案的對比中總結出規律，進而實現工藝的優化。數值模擬技術在保證工件質量、減少材料消耗、提高生產效率、縮短試制周期等方面顯示出無可比擬的優越性。

　　目前，用于體積成形工藝模擬的商業軟件已有“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，用于分析金屬成形及其相關工業的各種成形工藝和熱處理工藝。DEFORM無需試模就能預測工業實際生產中的金屬流動情況，是降低制造成本，縮短研發周期高效而實用的工具。二十多年來的工業實踐清楚地證明了基于有限元法DEFORM有著卓越的準確性和穩定性，模擬引擎在大金屬流動，行程載荷和產品缺陷預測等方面同實際生產相符保持著令人嘆為觀止的精度。

　　3.課題設計(或研究)的內容

　　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計。

　　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值模擬。

　　4)相關英文資料翻譯。

　　4.設計(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值模擬。

　　4)查閱20篇以上與課題相關的文獻。

　　5)完成12000字的論文。

　　6)翻譯10000個以上英文印刷符號。

　　5.實施計劃

　　04-06周：文獻檢索，開題報告。

　　07-10周：進行工藝分析、繪制模具二維圖及模具三維模型設計。

　　11-13周：進行數值模擬。

　　14-16周：撰寫畢業論文。

　　17周：進行答辯。

　　機械畢業設計開題報告 2

　　一、本課題研究現狀、研究目及意義

　　1.研究現狀：

　　目前，國內對水果分級裝備的研究起步較晚，商品化的水果品質檢測分級設備比較少；但是，隨著機器視覺技術的發展，有越來越多的學者開始對蘋果、柑橘、黃桃等水果的品質特征進行研究，并研制了部分水果檢測分級裝備。由于國內相關技術的不成熟，現有的檢測分級裝置檢測研究對象多為蘋果、芒果、獼猴桃、柑橘等小型水果，而目前針對哈密瓜的分級研究基本上處在理論層面，還沒有應用到實際生產中，仍需要進行繼續深入的研究。目前，哈密瓜的市場需求量在逐年增加，因此迫切需要一種針對哈密瓜大小分級的設備及技術解決當前的問題。

　　2.研究目的與意義：

　　哈密瓜是新疆地區的名優特產，素有“瓜中之王”的美稱，含糖量高，奇香襲人，不僅香甜可口，而且營養成分十分豐富，被譽為“水果皇后”.然而，目前哈密瓜采摘后的檢測方式主要采用人工分揀方法，效率低下，隨意性大，往往帶有人的主觀因素，造成分選不規范，分選精度低；同時分揀時間長，水果腐爛變質及客戶等待時間較長等問題突出，造成資源和時間的雙重浪費，致使經濟效益下降，最終影響了哈密瓜在市場上的競爭力。因此，對哈密瓜進行自動化分級顯得尤為重要。

　　本研究針對目前新疆哈密瓜主要依靠人工在田間地頭進行分級的現狀，設計了一種翻轉式哈密瓜分級裝置。

　　二、本課題研究內容

　　1總體設計

　　1.1總體結構

　　本裝置包括機架、進料口、卸料口、傳送系統、承載水果裝置、控制系統和分級執行裝置。傳送系統包含電動機、同步皮帶、主動鏈輪、從動鏈輪和鏈條輸送帶；控制系統包含對射式激光傳感器、傳感器支撐架、三菱PLC和PLC支撐架；分級執行裝置包含分級執行裝置支撐架、支撐軸、調速電機、凸輪和棘輪。

　　1.2工作原理

　　工作時，電動機帶動傳送系統工作，傳送系統帶動承載水果裝置工作，哈密瓜由進料口進入承載水果裝置。當承載水果裝置通過對射式激光傳感器區域時，哈密瓜觸發對射式激光傳感器，按照所觸發的對射式激光傳感器的對數將哈密瓜分為大、中、小3個等級；對射式激光傳感器將信號傳給三菱PLC,通過預先設置好的程序使三菱PLC控制相應的調速電機轉動，調速電機控制凸輪轉動；凸輪通過轉動使相應的水果托盤翻轉，進而使哈密瓜進入相應的卸料口，實現哈密瓜的分級；拉伸彈簧拉動水果托盤回到初始位置，凸輪繼續轉動至初始位置后通過與棘輪作用停止轉動，等待下一次轉動。

　　2哈密瓜承載裝置設計

　　2.1材料與方法

　　本次試驗材料選用品種為“金皇后（欣源蜜6號）”的成熟哈密瓜樣本，樣本個數為100個，產地為新疆兵團農六師103團哈密瓜種植基地。根據當地瓜農的經驗和哈密瓜的全生育期（85~110天左右），在哈密瓜成熟期對此種哈密瓜進行兩批次采收，每次均采收50個，且采收時間間隔不能超過3天，共得到100組有效試驗數據。

　　2.2水果托盤曲線確定

　　通過對哈密瓜球度的計算，可以看出“金皇后（欣源蜜6號）”品種哈密瓜形狀規則，接近于球形，因此需要設計一種類球形的水果托盤。選取哈密瓜理論平均縱徑做為橢圓的長軸r1,哈密瓜理論平均橫徑做為橢圓的.短軸r2,并選定用于設計水果托盤的曲線。

　　2.3承載水果裝置設計

　　承載水果裝置由轉動軸、減震彈簧、水果托盤支撐座、水果托盤緩沖墊、裝置支撐座、拉伸彈簧和水果托盤組成。其中，裝置支撐座與鏈條長銷軸相聯，減震彈簧固定在水果托盤支撐座和裝置支撐座之間；水果托盤通過轉動軸與水果托盤支撐座聯接，其緩沖墊固定在水果托盤支撐座上，拉伸彈簧用于聯接水果托盤和水果托盤支撐座。承載水果裝置是哈密瓜分級裝置中的關鍵部件，該裝置中水果托盤的主要作用是實現哈密瓜承載傳送和翻轉；減震彈簧和水果托盤緩沖墊主要作用是當哈密瓜由進料口傳送至水果托盤時實現減震和緩沖，避免哈密瓜出現損傷；拉伸彈簧的主要作用是當水果托盤翻轉后將水果托盤拉回原位置。

　　3分級系統設計

　　3.1分級執行裝置設計

　　分級執行裝置由凸輪、棘輪、支撐軸和調速電機組成。其中，支撐軸固定在分級執行裝置支撐架上，棘輪固定在支撐軸上，凸輪繞支撐軸轉動。通過固定在分級執行裝置支撐架上的調速電機帶動凸輪繞支撐軸轉動，凸輪在轉動過程中通過與水果托盤作用，驅動水果托盤翻轉，進而使哈密瓜翻轉并實現哈密瓜的分級；凸輪每次工作后都回到初始位置，通過與棘輪的作用實現凸輪靜止。

　　3.2分級控制系統工作原理

　　分級控制系統由多對對射式光電傳感器、三菱PLC和調速電機組成。首先，通過試驗獲取哈密瓜相關數據建立哈密瓜質量-縱徑數學模型，根據所建立的數學模型確定對射式光電傳感器的安裝位置，并確定哈密瓜經過傳感器時觸發傳感器個數與哈密瓜質量的關系；然后，PLC通過獲取傳感器被觸發個數的信息間接獲取哈密瓜的等級信息，并根據間接獲取的哈密瓜等級信息控制相應的調速電機轉動；調速電機控制凸輪旋轉并驅動水果托盤翻轉，最后完成哈密瓜的分級。

　　三、實施方案：

　　1哈密瓜表面清理及編號。對所采收的哈密瓜使用干毛巾進行表面清洗，用小刀切除果梗，并對哈密瓜進行編號，將編號為1~100的記號紙貼在哈密瓜果梗處。

　　2哈密瓜外形尺寸測量。對已經編號的哈密瓜樣本，使用高度劃線游標卡尺測量哈密瓜樣本縱向長軸的長度a、橫向短軸的兩個長度b和c.其中，短軸的兩個長度b、c測量方式是短軸處相互垂直的兩個位置進行測量，通過公式求出哈密瓜的球度.在測量哈密瓜縱徑時需要人工將哈密瓜豎立，由于豎立過程人工參與，可能存在一定的偏差，故此處均采取多次測量取平均值的方法。每個哈密瓜樣本的尺寸數據測量3次并詳細記錄每次所測量的數據，將每個哈密瓜樣本的3組試驗數據取平均值作為哈密瓜的尺寸數據，并最終以100個哈密瓜的平均橫縱經值做為哈密瓜的理論橫縱經值。

　　四、進度安排：

　　第1-4周實習調研、收集資料；

　　第5周完成開題報告；

　　第6-7周完成總體方案設計；

　　第8-11周完成機械結構、驅動系統、控制系統設計計算；

　　第12-15周繪制裝配機總裝配圖、零件圖；并繪制驅動系統原理圖、控制系統原理圖；

　　第16周整理文檔圖紙完成畢業設計說明書；

　　第17周校對所有設計內容參加畢業設計論文答辯。

　　五、已查閱主要參考文獻

　　[1]朱培逸,王引佳,高玨,等.基于PLC和組態王的水果品質分級系統設計[J].農機化研究,-106.

　　[2]張俊雄,荀一,李偉,等.基于計算機視覺的柑橘自動化分級[J].江蘇大學學報:自然科學版,-103.

　　[3]安愛琴,余澤通,王宏強.基于機器視覺的蘋果大小自動分級方法[J].農機化研究,-166.

　　[4]劉燕德,吳明明,孫旭東,等.黃桃表面缺陷和可溶性固形物光譜同時在線檢測[J].農業工程學報.

　　[5]王運祥,馬本學,賈艷婷,等.采用夾持果梗方法的水果檢測分級機設計[J].食品與機械,-110.

　　[6]葛紀帥,趙春江,黃文倩,等.基于智能稱重的水果分級生產線設計[J].農機化研究,-130.

　　[7]吳曉強,黃云戰,趙永杰.基于運動控制器的蘋果質量分級系統[J].食品與機械,-116.

　　[8]李晶,張東興,劉寶.蘋果分級機輸送與翻轉機構設計[J].農業機械學報,-161.

　　機械畢業設計開題報告 3

　　1、 目的及意義(含國內外的研究現狀分析)

　　本人畢業設計的課題是”鋼坯噴號機行走部件及總體設計”,并和我的一個同學(他課題是“鋼坯噴號機噴號部件設計”)一起努力共同完成鋼坯噴號機的設計。我們的目的是設計一種價格相對便宜，工作性能可靠的鋼坯噴號機來取代用人工方法在鋼坯上寫編號。

　　對鋼坯噴號是鋼鐵制造業必然需要存在的一個環節，這是為了實現質量管理和質量追蹤。我們把生產鋼坯對應的連鑄機號、爐座號、爐號、流序號以及表示鋼坯生產時間的時間編號共同組成每塊鋼坯的唯一編號，適當的寫在鋼坯的表面。這樣就在鋼鐵廠的后續檢驗或在客戶使用過程中，如果發現鋼坯的質量有問題，就可以根據這個編號來追蹤到生產這個鋼坯的連鑄機、爐座、爐號、流序及時間等重要信息，及早的發現并解決生產設備中存在的問題。

　　目前，在國外像日本、美國等一些發達國家已經實現了對鋼坯的自動編號，雖然其輔助設備較多，價格較貴，但大大提高生產的自動化進程和效率。并且鋼坯噴號機具有設備利用率高、位置精度高、可控制性能好等優點。而在國內，除了少數的幾家大型鋼鐵企業(寶鋼、鞍鋼等)引進了自動鋼坯噴號機，大部分的鋼鐵企業仍然處在人工編號的階段。

　　實現鋼坯噴號的機械化和自動化是提高生產效率和降低生產成本的重要途徑之一，鋼坯噴號機無論在國內還是國外都會有很大的市場。一方面因為人工的工藝流程不但浪費了大量的能量，而且打斷了生產的自動化進程，從而致使生產效率降低，生產成本增加。另一方面由于生產鋼坯的車間溫度很高，有強烈的熱輻射，同時還有大量的水蒸氣和粉塵，因此對其中進行人工編號的工人的勞動強度非常大，并且對身體是一種摧殘，容易得職業病。所以無論從那個方面看都急需一種價格相對便宜，工作性能可靠的鋼坯噴號機來代替人工編號。

　　作為一個大學生，畢業設計對我來說是展示我大學四年學習成果的一個機會，也是對我的綜合能力的一個考驗。我本人對“鋼坯噴號機行走部件及總體設計”的課題也非常感興趣，我一定會努力完成這次畢業設計的�？偟膩碚f，鋼坯噴號機對于鋼鐵廠和這次畢業設計對于我都是具有現實意義的。

　　2、基本內容和技術方案

　　本課題是基于機械設計與電子控制結合的.技術來設計鋼坯噴號機。經連連軋的鋼坯規格為160mm*200mm的方形鋼坯，用切割機割成定長，由300mm寬的輸出通道送出。

　　1.基本內容

　　先擬定鋼坯噴號機的總體方案，然后確定鋼坯噴號機行走部件的傳動方案及結構參數，最后畫出鋼坯噴號機行走部件的裝配圖以及零件圖。

　　2.系統技術方案

　　(1)工作過程：啟動機器PLC控制步進電機帶動鋼坯噴號機到相應的位置，按下啟動鍵發送控制信號傳到控制部件(PLC)，控制部件發出控制命令給執行部件(主要是行走部件及噴號部件，行走部件帶動噴頭靠近鋼坯表面，然后噴頭進行噴號)，噴號完成后噴頭上升并清洗號碼牌。再次移動噴號到下一個鋼坯處。

　　(2)要求實現的功能：行走部件功能(噴號機整體左右的移動，噴號部件的上下前后移動，噴頭的左右移動)、噴號部件功能(噴頭噴號，清洗號碼牌，號碼牌的更換)。其中號碼為(0—9)十個數字，號碼可以變化更換。每個號碼大小為35mm*15mm，號碼間距為5mm。

　　(3)實現方案：

　　行走功能的實現：由于在鋼坯上噴號并不需要很精確的定位，所以采用人工控制步進電機的方式移動整體噴號機來粗調。采用液壓缸提供動力來推動噴號部件，并采用行程開關控制電機來實現噴號部件上下移動，下行程開關可以控制噴號部件與鋼坯表面之間的間距和發出信號使噴頭開始噴涂料并向右移動。采用液壓缸推動，滾輪在導架上滾動的方式實現噴好機構的前后移動，并采用行程開關控制電機來實現噴頭的左右移動，右行程開關可以控制噴頭停止噴涂料并回到初始位置和噴號部件向上移動。

　　噴號功能的具體實現方案由和我一組的同學確定。

　　3、進度安排

　　3-4周 認真閱讀和學習有關資料和知識，并翻譯英文文獻

　　5-7周 鋼坯噴號機行走部件的傳動方案及總體設計

　　8-9周 確定鋼坯噴號機行走部件結果參數

　　10-13周 完成鋼坯噴號機行走部件裝配圖及零件工作圖

　　14-15周 準備并進行畢業答辯

　　機械畢業設計開題報告 4

　　論文題目：左接頭鍛造工藝分析與模具設計

　　一、選題意義:

　　1、理論意義:(1)學習模具設計的一般方法，了解和掌握常用模具整體設計、零部件的設計過程和計算方法，培養正確的設計思想和分析問題、解決問題的能力，特別是總體設計和計算的能力。

　　(2)綜合運用熱鍛模課程和其它有關選修課程的理論及生產實踐的知識去分析和解決模具設計問題，并使所學專業知識得到進一步鞏固和深化.

　　(3)通過計算和繪圖，學會運用標準、規范、手冊、圖冊和查閱有關技術資料等，培養模具設計的基本技能

　　(4)可以掌握鍛造工藝，熟悉各種鍛造各種鍛造設備，熟悉掌握計算機操作以及了解DEFORM軟件的應用，并具有機械設計及制造等綜合知識.

　　2、現實意義:隨著科學技術的不斷進步和工業生產的迅速發展，許多新技術，新工藝，新設備，新材料不斷涌現，進一步提高鍛件的性能指標;同時縮短了生產周期，降低了成本，使之在競爭中處于優勢地位。

　　鍛造是一種借助工具或模具在沖擊作用下加工金屬機械零件或零件毛坯的方法。鍛件的最大優勢是韌性高、纖維組織合理，件與件之間性能變化小;鍛件內部質量與加工歷史有關，不會被任何一種金屬加工工藝超過。

　　鍛件的優勢是由于金屬材料通過塑性變形后，消除了內部缺陷，如鍛(焊)合空洞，壓實疏松，打碎碳化物，非金屬夾雜并使之沿變形方向分布，改善或消除成分偏析等，得到了均勻、細小的低倍和高倍組織。而鑄造工藝得到的鍛件，盡管能獲得較準確的尺寸和比鍛件更為復雜的形狀，但難以消除疏松、空洞、成分偏析、非金屬夾雜等缺陷;機械加工方法獲得的零件，尺寸精度較高，表面光滑，但金屬內部流線往往被切斷，容易造成應力腐蝕，承載拉壓交變應力的能力較差。

　　這幾年，我國火車不斷提速，動車、高鐵相繼投入運營，這也代表著以后的發展方向，這要求我們必須保證火車導軌的安全可靠行，為保證高速列車運行的平穩性和旅客的舒適性，高速鐵路的平順性是很重要的指標，國外高速鐵路采用斷面尺寸公差和平直度要求很高的長定尺鋼軌并焊接成超長無縫線路。接頭作為連接導軌的關鍵部件起著至關重要的作用。

　　模具制造技術現代化是模具工業發展的基礎，性能良好的鍛造設備是提高鍛造生產技術水平的基本條件，高精度、高壽命、高效率的鍛模模需要高精度高自動化的鍛造設備相匹配。為了滿足大批量高速生產的需要，目前鍛造設備也由單工位、單功能、低速壓力機朝著多工位、多功能、高速和數控方向發展，加之機械手乃至機器人的大量使用，使鍛造生產效率得到大幅度的提高，各式各樣的鍛造自動線和高速自動壓力機紛紛投入使用。

　　二、課題關鍵問題及難點

　　本課題以鍛造工序的數目確定、預成形設計為重點，對比不同形狀預制坯的成形過程，給出了合理的制坯工序布排和設計，實現了一火鍛造同時，開發了封閉飛邊閉式鍛造預鍛工序，提高了材料利用率。最后，對鍛造過程進行了三維有限元模擬，在40MN熱模鍛壓力機上進行了試驗和試生產，模擬和試驗結果證明鍛造設計符合生產要求。該鍛件形狀復雜，材料分布非常不均勻，其鍛造工序編排和模具設計難度更大。

　　本課題的難點在于應用三維繪圖軟件和deform軟件對其進行應力應變分析，通過軟件規范初設數據并反復進行修改，直到得到最優的設計方案。

　　三、調研報告(或文獻綜述)

　　我國的經濟體制發生了根本的變化，由過去的計劃經濟過度到現在的市場經濟。鍛壓生產雖然生產效率高，節約原材料和機械加工工時;但生產周期較長，成本較高，處于不利的`競爭地位鑄造、焊接、機械加工豆加入了競爭。鍛造生產要跟上當代科學技術的發展，需不斷改進技術，采用新工藝、新技術，進一步提高鍛件的性能指標;同時要縮短生產周期，降低成本，使之在競爭中處于優勢地位。模具的技術水平明顯有了提高，一些國產優質模具的性能已接近國外同類產品的先進水平，但由于我國起步晚，許多模具不得不依賴進口，與發達國家相比差距還非常大。

　　當代科學技術的發展對鍛壓技術本身的完善和發展有著重大的影響，這主要表現在一下幾個方面:

　　1. 對機械零件的性能要求更高，現代交通工具如汽車、飛機、機車的速度越來越高，負荷越來越大。出更換強度更高的材料外，研究和開發新的鍛造技術.挖掘原有材料的潛力也是一條出路。

　　2 .模具計算輔助設計、制造與分析(CAD/CAM/CAE)的研究和應用將極大地提高模具制造效率，提高模具質量，使模具設計與制造技術實現一體化.

　　3. 模具的標準化、商品化、機械化及專業化自動生產。

　　4. 工藝分析計算的現代化，它將與現代數學、計算機技術聯姻，對加工零件進行計算機模擬和有限元分析，達到預測某一工藝方案對零件成形的可能性與成形過程中可能會發生的問題，供設計人員修改和選擇。

　　目前鍛造業面臨的問題大概可以歸納為一下幾個方面:

　　1.裝備水平低，其主要表現是設備老化、精確度低。

　　2.管理體制亟待理順，生產廠點過多，力量分散。

　　3.機械制造廠家封閉式經營生產，是產品缺乏競爭力。

　　4.科學研究投入少，接受新技術新工藝遲緩，其結果導致搞科研也搞生產，生產廠家的問題無人去解決。

　　四、參考文獻

　　【1】姚澤坤主編.鍛造工藝學與模具設計 西北工業大學出版社 2008.6

　　【2】盧秉恒.機械制造技術基礎. 北京: 機械工業出版社,1999.8

　　【3】王先奎.機械制造工藝學. 北京:機械工業出版社,2002

　　【4】吳宗澤.機械零件設計手冊. 北京:機械工業出版社,2004.4

　　【5】鄭家驤.劉永田. 畫法幾何與機械制圖. 內蒙古科技出版社,2002.8

　　【6】鍛壓手冊(設備) 北京:機械工業出版社,2002

　　【7】鍛模設計手冊 北京:機械工業出版社,1991

　　五、研究內容及確定方案各步驟

　　1、研究內容:

　　(1)模具整體方案設計，包括零件的工藝分析、設計繪制鍛件圖、模具類型的確定、確定變形工步及中間坯料尺寸，壓力中心計算、壓力機選擇、計算原坯料尺寸的確定等;

　　(2)模具整裝配圖和模具主要零件的設計;

　　(3)編寫設計畢業論文

　　2、基本設計方案

　　本零件是屬于大型鍛件，首先根據相關尺寸確定其鍛造工步，通過計算/r以及H/d的相關數值， 基本步驟設計如下:

　　1、計算毛坯尺寸

　　2、選擇成型設備及其參數

　　3、用DEFORM模擬軟件進行有限元模擬并分析缺陷并加以改進

　　4、模具工作部分尺寸的計算

　　5、模具的總體設計

　　6、下料

　　7、加熱

　　8、彎曲

　　9、預鍛

　　10、終鍛

　　11、切邊

　　六、進度安排

　　第5-6周畢業實習，撰寫實習報告

　　第7-8周 寫出不少于3000字的文獻綜述;根據參考文獻和課題要求，提出自己擬定的可行方案;

　　第9-10周 寫出開題報告，開題;進行總體設計

　　第11-12周 外文文獻翻譯，完成詳細方案設計

　　第13-14周 完成結構優化設計

　　第15-16周 繪制圖紙，列出論文編寫大綱，設計計算說明書的編寫

　　第17周，整理設計資料，進行畢業答辯

　　機械畢業設計開題報告 5

　　一、擬選定學位論文的題目名稱

　　瀝青攪拌樓的樓架結構分析

　　二、選題的科學意義和應用前景

　　選題的科學意義：

　　大型機器的支撐基礎，承受著由機器的不平衡擾力引起的振動和機器的自重等，如其振動過大，將會影響機器的加工要求或無法正常運轉，甚至損壞機器和影響鄰近的設備、儀器和人員的工作和生活，嚴重的還會危及建筑物的安全。因此動力機器的基礎結構分析具有重要的意義。

　　我國對于動力機器基礎正式研究起于上世紀七十年代，在八十年代主要編制成了國家標準《動力機器基礎設計規范》和《設計手冊》，這對于動力機器基礎設計和分析提供了重要依據和參考。近年來對于動力機器基礎結構的研究，往往集中于對壓縮機、壓力機、運輸機、配料機等機器基礎的設計和結構分析。對于工業上應用的更復雜的設備，像由振動篩、攪拌器等多個動力機器組成的大型瀝青攪拌樓，對于這種往往由多個動力機器組合的大型設備的樓架問題研究的幾乎沒有。另一方面研究人員僅僅采用單一理論計算方法計算擾力值，振動幅值等，計算方法和參數的選擇并不統一，或考慮不夠全面造成結果各不相同或不接近實際。

　　針對以上問題，本文擬考慮多臺設備共同作用時的振動合成，如考慮攪拌機的振動擾力和振動篩的擾力，并考慮如風載、靜載、動載多種載荷情況下樓架的承載和振動情況。同時在理論計算的基礎上，采用有限元分析軟件對樓架進行模態分析，獲得結構的頻率和振型，然后進行分析，根據分析結果優化樓架設計，并再次進行有限元計算，驗證改進方案的可行性。

　　選題的應用前景：

　　瀝青混凝土攪拌設備是瀝青路面機械化施工的關鍵設備，近20年來，我國公路交通事業發展迅猛，公路機械化施工因此獲得巨大進步，特別是對參與高速公路瀝青路面工程建設的企業來說，擁有大型瀝青混凝土攪拌設備已是市場準入條件之一。而其樓架部分是攪拌樓的重要承載機構，其設計首先必須保證機器的特定工作要求，滿足振動和抗振的要求。

　　樓架作為瀝青攪拌樓的支撐基礎，它在各種工況下承受著巨大的載荷。若局部的應力過高會導致結構被破壞，因此需要對樓架結構剛強度和抗振性及穩定性進行分析，避免樓架的破壞同時合理選擇樓架鋼材的截面尺寸等，這樣可以保證瀝青攪拌樓的樓架在滿足安全性的前提下節約材料，因此對企業生產經濟性具有重大意義。

　　企業中瀝青攪拌樓的樓架設計往往利用技術人員的經驗設計，即直接采用特定的結構和尺寸進行生產制造。本文的選題來源于企業，是對現有某型號瀝青攪拌樓的樓架安全性和經濟性進行驗算分析或在進一步優化設計，這樣可以有效地降低設計成本，更具經濟性。

　　選題中由于瀝青攪拌樓的樓架高度較高，所以要考慮多種載荷情況下樓架的承載和振動情況。同時采用有限元軟件進行分析，更好的展現在工作情況下樓架的實際情況，顯現出樓架中的危險部分，可以針對問題對樓架機構進行進一步的改進和完善，優化樓架，為瀝青攪拌樓樓架的設計提供有力的依據。這些對于大型復雜設備的支撐基礎設計都具有一定的參考意義。

　　三、背景科研項目情況簡介

　　此課題來源于工程實際，是以無錫錫通科技集團某瀝青攪拌樓設計為背景展開的。其樓架結構分析是攪拌樓設計工作的重要組成部分。此課題的完成將為企業進行各種型號瀝青攪拌樓的樓架設計提供重要依據。

　　四、學位論文主要研究內容

　　動力機器基礎設計應根據基礎本身質量、剛度的分布、設備的質量和剛度、地基的影響、擾力大小和相位等因素，確定安全可靠、適用、經濟合理和技術先進的方案。

　　本論文是對企業中已有的樓架安全性與經濟性進行分析驗算和優化，樓架的結構和選材已定、不進行研究，本論文對于瀝青攪拌樓的樓架設計提出必須滿足的三個基本要求：

　　(1)具有良好的抗振性;

　　(2)具有足夠的剛強度;

　　(3)穩定性要求。

　　只有滿足了這三個方面的要求才能保證瀝青攪拌樓的正常運行和安全生產。所以在進行瀝青攪拌樓的樓架設計時需要進行動力特性分析以及強度和穩定性的計算。最后就樓架可行性與經濟性進行驗算和優化。

　　1.關于樓架抗振性研究：設計動力機器機架的基本目標是限制其振動幅值和自振頻率，以滿足機器本身和附近設備、儀器的運轉和不影響鄰近工作人員和居民的工作和生活。因此本設計中動力計算時首先要確定機器的擾力作用方向和擾力值及其作用點的位置，然后按瀝青攪拌設備的擾力性質，采用相應的動力計算公式，計算樓架的振動幅值、振動頻率等，使之不超過允許極限值。

　　2.關于樓架剛強度的研究：要使樓架具有良好的動態性能必須保證它具有足夠的靜、動態剛度。靜態剛度是以滿載靜力作用下的靜位移來表征，動態剛度是指其動態特性，是以其系統的滿載自振頻率來表征。對剛度的研究本文從這兩個方面入手分別計算。強度設計的準則是在機器運轉中可能發生的最大載荷的情況下樓架上任何點的應力都不得大于允許應力。強度計算時本文主要進行內力分析、載荷組合、和承載能力的驗算。其中內力分析包括動內力、風載以及各種靜載荷內力的計算。通過這些分析和計算確保瀝青攪拌樓樓架的所有構件在各種可能的載荷工況下都不受到損壞，從而使機組能夠安全地運行。此外還需研究樓架在彎扭組合交變應力作用下的.疲勞強度問題。

　　3.關于樓架桿件穩定性的研究：對于細長的或薄壁的受壓機構及彎-壓結構存在失穩問題，失穩對結構會產生很大的破壞，設計時需要校核。本文研究的瀝青攪拌樓的樓架由于立柱高度大承受的豎直方向的載荷較大，為避免立柱失穩，需要校核計算。研究時由于樓架受力情況復雜，需要對立柱所受外力簡化、近似處理等從而計算出立柱所能承受的臨界壓力。

　　4.關于樓架安全性與經濟性進行驗算和優化：將理論計算結果與有限元軟件運算的結果進行比較，通過對結果的分析來得出結論或進一步的優化，這也是本文的最終目的。

　　五、預期解決的主要問題

　　問題1：如何進行瀝青攪拌樓樓架振動位移的計算問題：

　　以前對機器基礎的設計的方法有兩自由度法和空間多自由度法，在計算機普及以前只能采用兩自由度法。這種方法從基礎中逐一抽出單榀橫向框架，把它們簡化成兩自由度的質量、彈簧體系，然后進行動力分析。這種分析忽略了縱向框架的作用，只能求解單品框架的頻率、振型和動力響應，其精度和空間框架的實測結果相差較大;對于不能分解成平面框架的復雜結構該方法更無能為力�？臻g多自由度體系往往更接近實際的幾何、物理模型，其精度更高，但空間多自由度法計算復雜，需要求解問題較多。

　　本論文擬采用空間多自由度法計算，但利用空間多自由度進行分析時難點主要是：建立計算模型與動力平衡方程并進一步進行動位移的計算。樓架動力計算時將振動位移分成水平振動位移和豎向振動位移的計算：

　　(1)進行水平振動位移計算時，首先建立模型，方法是采用凝聚質量和忽略轉動慣量假定，將所有桿件的質量向兩端的質點集中。體系的附加質量也向質點積聚不考慮橫梁和樓板的變形進行計算。然后運用達朗貝爾原理建立動力平衡方程，利用公式求出所有的水平自振圓頻率和振型，進一步計算各振型的折算質量和載荷，最后求出動位移;

　　(2)進行豎向振動位移計算時，考慮橫梁的變形，把單跨梁的鉸支座改成彈簧支座，建立模型，建立剛度方程，求出自振頻率，最后計算結構動位移。

　　問題2：如何在多種載荷及其組合載荷下進行強度計算的問題：

　　本問題的難度在于涉及的載荷非常多，如工作情況下的動載、設備自重、風載、地震載荷等，應該選取何種情況下的載荷或組合載荷進行強度計算。此外還要研究樓架在彎扭組合交變應力作用下的疲勞強度問題。

　　本文首先將載荷分類：

　　a.永久載荷組合由設備自重、樓架自重組成

　　b.可變載荷由動載荷組成

　　c.偶然組合由風載荷組成。在樓架承載力計算時進行載荷的組合，并取較大值作為控制值：

　　1)基本組合可由永久載荷與可變載荷組合，可變載荷中的各項動力載荷只考慮單向作用;

　　2)偶然組合可由永久載荷，可變載荷及偶然載荷組合。再進行計算時，計算簡圖按下列規定確定：

　　1)柱和頂板橫梁按橫向平面剛架計算，當量載荷考慮豎向和橫向的作用;

　　2)柱和頂板縱梁按縱向平面剛架計算，當量載荷考慮豎向和縱向的作用。計算縱橫梁在水平載荷的作用下產生的彎矩，可近似的假定梁的兩端為固定支座來計算。

　　問題3：對樓架進行有限元分析時如何建模及如何進行模態分析的問題：

　　利用有限元可以進行靜態分析、剛框架結構的地震響應分析和模態分析。

　　在進行有限元分析時首先需要進行有限元軟件的建模，本文在建立瀝青攪拌樓樓架的有限元模型時，不能瀝青攪拌樓樓架及設備的全部導入ANSYS中進行建模，因為那樣可能會導致運算量過大而使軟件無法運行，可根據需要，建立樓架的有限元模型，然后選擇所采用的有限元單元類型，劃分網格，最后對其進行計算分析。采用這樣的方法，建立樓架的有限元模型，可以減少運算量，但必須能夠分析出樓架所達到的最大變形量。

　　對于模態分析，用于確定設計結構或機器部件的振動特性，即結構的固有頻率和振型，它們是承受動態載荷結構設計中的重要參數。模態分析的好處：

　　(1)使結構設計避免共振或以特定頻率進行振動;

　　(2)使工程師可以認識到結構對于不同類型的動力載荷是如何響應的;

　　(3)有助于在其它動力分析中估算求解控制參數進行模態分析需要清楚模態分析的基本理論。

　　本文進行樓架的模態分析的主要分析思路：首先，進行理論分析計算系統的固有頻率，然后在ANSYS中用實體建模的方法建立樓架模型，通過網格劃分和加載求解來得到系統的固有頻率。最后，將理論計算結果與軟件運算的結果進行比較，通過對結果的分析來得出結論。

　　六、開題條件

　　學術條件：本人在經過本科階段和研究生階段的學習，掌握了材料力學、結構力學、高等動力學、機械振動、建筑振動理論及有限元分析理論等多方面的知識，這是論文開展的理論基礎。然后又參考了相關領域的研究成果和實踐狀況，為論文的完成有很大的實際意義。同時還有我的導師和同學都將為我的論文提供指導和幫助，這些都是我完成課題的重要保證。

　　設備條件：分析用計算機與軟件均具備。

　　七、文獻綜述

　　20世紀80年代以來，隨著有限元法和結構優化設計技術的發展，利用有限元方法分析機架或樓架應力、變形分布等情況，來解決其存在的問題，實現優化設計的目的，已在我國有了應用[1]。本課題利用理論計算與有限元相合的方法對瀝青攪拌樓的樓架進行結構分析和優化，解決在實際使用過程中樓架因為強度問題的斷裂和振動破壞，在滿足抗振性、剛強度的要求下減輕樓架的質量，降低成本。

　　動力機器支撐基礎設計一般要求應保證抗振性、剛強度及穩定性。

　　本文正是從這三個方面進行分析進行樓架結構的分析。設計前需要弄清設備的結構和工作原理，文獻[2][3]介紹兩種瀝青攪拌站的基本結構和工作原理。為個人提供了一定的專業知識。由于剛度分析主要考慮變形問題，在進行動力分析時顯然要最終求出樓架的最大的振幅，振動頻率。

　　對于樓架抗振性的研究：抗振性即動力分析，是本文的難點。在進行動力分析時需要知道瀝青攪拌樓的擾力產生來源，及擾力的作用方向和作用點的位置，然后本文在進行樓架的動位移計算時采用了空間多自由度法計算�？臻g多自由度體系往往更接近實際的幾何、物理模型，其精度更高，應用也越來越廣泛。

　　機械畢業設計開題報告 6

　　課題名稱：MK2110數控磨床模擬與床身優化設計

　　課題背景：(標題按小四黑體)

　　隨著全球經濟一體化的形成，整個機床行業的市場競爭必將愈演愈烈。目前，國內機床產品的技術水平還相對落后，就設計方法而言，尚處于經驗、靜態和類比的傳統設計階段，對動力學模擬和結構動態特性考慮得不多，動態優化軟件使用率也相對較低。新產品開發缺少結構動力學建模和優化的動態設計方法，就很難提高機床質量和生產效率【1】。中國的機床制造行業的形勢將變得更為嚴峻，將面臨更為強大的競爭對手，如果我們的機床制造企業還沒有先進的設計制造手段作為技術支撐，仍然抱著傳統的設計方法不放，那么靠什么與對手競爭?如何在國外高檔機床大舉進攻中國市場的嚴峻形勢下，保留住中國機床原有的半壁江山?然而可喜的是，國內己有許多制造企業和科研院所認識到了這一點，高檔機床的設計制造是戰略行業，中國不能在這種行業上受制于人，必須加快先進動態設計技術向具體產品開發的應用轉移。東南大學、天津大學和昆明理工大學等高校在這方面己進行了研究，取得了一定的成果【2】。為此，本畢業設計以MK2110數控磨床的數學模型為基礎，著重對磨床的動力學和床身的結構優化設計進行了細致的研究。(小四宋體)

　　課題內容：

　　1.提出：對于高速磨床來說，磨削精度是影響磨削質量的關鍵因數，而電主軸芯在磨削過程中的運動變形又是影響磨削精度(如表面磨削波紋等)的重要因素。用傳統的剛性體來模擬電主軸芯的運動難以精確地模擬實際工況下變形情況，若不考慮柔性體的影響，將會存在很大的誤差。所以，有必要用柔性體代替剛性體對電主軸芯進行動力學。磨床床身是磨床的重要基礎件，起著支撐工件、工作臺、床頭箱和內圓磨削裝置關鍵部件的作用。它的動態特性和靜態特性直接影響磨床的加工精度和工件的表面粗糙度，關系到磨床是否能安全可靠的工作及整機的使用壽命。因此有必要了解床身結構本身具有的剛度特性和動態特性，對其進行優化設計，以提高磨床整體的動靜態性能。

　　2.解決方法：虛擬樣機技術是在設計階段就對設計的產品進行性能測試，從而使生產出來的產品最大可能的滿足設計目標。通過運用ADAMS軟件對剛性體和柔性體模型整體進行動力學仿真【3】。運用有限元ANSYS軟件對床身進行靜剛度分析和模態分析，通過改變床身內部筋板布局對其進行結構優化。有限元(Finite Element Analysis)的核心思想是結構的離散化，就是將實際結構假想地離散為有限數目的規則單元組合體，實際結構的物理性能可以通過對離散體進行分析，得出滿足工程精度的近似結果來替代對實際結構的分析【4】。

　　3.設計內容：針對該磨床進行力學分析，應用動力學分析軟件ADAMS進行工作狀態下運動學與動力學模擬分析，并應用有限元軟件ANSYS進行靜剛度分析、模態分析和結構優化。其中靜剛度分析主要是研究磨床床身在固定載荷的作用下的變形及應力狀況，這對掌握機床的機械特性大有幫助;其次，床身結構的動態特性是影響磨床產品性能的關鍵因素之一，而研究其動態特性的方法主要是進行模態分析，主要內容是確定磨床床身的震動特性既固有頻率和主振型，它們是承受動載荷的重要參數;最后是通過改變磨床床身內部筋板布局，分析各布局的動靜態特性，進行結構優化。

　　課題意義：

　　建立一個真正反映結構系統動態特性的磨床動力學模型，僅僅是進行結構動態優化設計的先決條件，而不是最終的目的。動態設計的最終目的，是利用系統的動力學模型以期獲得一個具有良好的靜、動態性能機床結構產品設計方案。通過對磨床進行力學分析，應用動力學分析軟件ADAMS進行工作狀態下運動學與動力學模擬分析，通過虛擬試驗和測試，在產品開發階段就可以幫助設計者發現設計缺陷，并提出改進方案。應用有限元分析ANSYS，對床身進行靜力學分析和模態分析，可以通過變形云圖，查看結構的薄弱環節以及結構固有頻率，通過對薄弱環節的分析，提出解決方案，優化結構。

　　文獻綜述

　　國內外研究現狀：

　　目前，磨床的動特性分析主要以有限元法為主，隨著計算機技術的發展，普遍采用通用的工程有限元軟件進行建模、優化與仿真計算，所建的模型由試驗數據進行修正。我國機床工業至今仍與國外存在著技術上的差距，不少國外機床在樣本中標明他們的床身、立柱等基礎件經過了有限元分析，因而具有優異的動、靜剛度、熱變形等性能，但我國的機床樣本中做的很少。不過我國高校、研究所等單位已經擁有了這方面的技術資源。

　　美國Catholic大學GBiabchi等進行了機床的動態設計與控制相結合的研究【5】，Michigan大學的T.Jiang和M.Chiredast在應用有限元法和動態分析的基礎上，利用數學模型來模擬機床結構的聯接形式，建立了機床整機的動力學模型，并對機床結合面聯接件的位置與數量進行了拓撲優化設計【6】。

　　陜西理工學院侯紅玲等在對機械系統進行運動學分析時，將ANSYS與ADAMS兩個軟件結合使用，可以精確模擬整個系統的運動，取得動力學仿真結果。ADAMS軟件是著名的機械系統動力學仿真分析軟件，分析對象主要是剛體，但與ANSYS軟件結合使用可以考慮分析零部件的彈性，同樣ADAMS的分析結果可為ANSYS分析提供相應的邊界條件。這些工作對于支持并加快提升企業的自主技術創新能力具有一定的意義【7】。

　　東南大學的陳新、孫慶鴻在ANSYS軟件上建立高精度內圓磨床M2120A整機結構動力學模型和動力學分析。在建模過程中，分別采用體單元、彈簧—阻尼單元和3D梁單元、三維接觸單元模擬主要零部件、轉子系統和結合部【8-9】，該方法采用有限元法，用商品化軟件進行建模和分析，全部采用軟件中的現有單元，其效率和精度高。

　　湯文成等【10-12】對床身結構的靜、動態特性進行分析和優化設計，通過分析和研究得出改變床身的筋板類型和布局設計是提高床身床身結構的靜、動態特性的有效手段，并且提出了以導軌的振動變形量作為床身結構設計的.主要依據，建立了床身的結構模型，以床身的結構參數為設計變量，各設計變量對床身動態性能貢獻加權作為結構優化設計的目標函數，最后得到最優的床身設計方案，同時在機床的參數化設計等方面進行了有益的嘗試。

　　通過以上的綜述可以看出，應用ADAMS軟件對機床結構動態特性的研究基本以機床單件或部分子結構的組合為對象，從整機的角度建立包括主軸轉子系統在內的整機完整的動力學模型進行研究相對較少，而且運用柔性體理論對磨床整體進行動力學仿真分析也不多見，大部分還是剛性體仿真。另外，對床身進行優化設計時還是局限于改變筋板橫向或徑向數目進行優化設計。

　　參考文獻：

　　1.陳新,高精度內圓磨床結構動力學建模與優化設計研究[D],南京:東南大學博士學位論文,2001

　　2.毛海軍,新一代數控內圓磨床的動力學建模與優化[D],南京:東南大學博士學位論文,2000

　　3.李增剛,ADAMS入門詳解與實例[M],北京:國防工業出版社,2006

　　4.張朝暉,ANSYS11.0結構分析工程應用實例解析(第二版)[M],北京:機械工業出版社,2008.1

　　5.Biabchi.G,Paolucci.F,Towards Virtual Engineer in Machine Tools Design.Annals of the CIRP,1996,45(1):381～384

　　6.Jiang.T,Chirehdast.M.A,System Approach to Structural Topology Optimization:Designing Optimal Connections.Journal of Mechanical Design,1998,(12):619～621

　　7.侯紅玲,基于ADAMS和ANSYS的動力學仿真分析[J],現代機械,2005(4):62～63

　　8.周德廉,陳新,孫慶鴻,高精度內圓磨床整機動力學建模及優化設計.東南學學報.2001,31(2):35～38

　　9.陳新,機床結構的動力學模型建立及其動態優化設計[D],黑龍江:哈爾濱工業大學碩士論文.1987

　　10.湯文成等,機床大件結構的拓撲優化設計[J],東南大學學報,1996(5) :35～38

　　11.湯文成,工程結構分析的現狀與應用的若干問題[J],計算機輔助設計與制造,1996(10):17～19

　　12.湯文成,板厚對機床床身的動靜特性的影響[J],制造技術與機床,1997(3) :28～31

　　研究內容:

　　針對MK2110數控內圓磨床，應用多體動力學分析軟件ADAMS進行工作狀態下剛性體動力學仿真。將電主軸芯柔性化，進行工作狀態下柔性體動力學仿真。應用有限元軟件ANSYS對磨床床身進行靜力學分析、模態分析和結構優化。其中靜力學分析主要是研究磨床床身在最大工作載荷的作用下的變形及應力狀況，這對掌握機床的機械特性大有幫助;另外床身結構的動態特性是影響磨床產品性能的關鍵因素之一，通過模態分析研究其動態特性，確定磨床床身的振動特性和主振型，它們是承受動載荷的重要參數;最后對磨床床身進行結構優化，通過改變床身內部筋板布局，分析各種布局的振動特性和靜態特性，選擇最優的方案。

　　研究計劃：

　　第一周：資料收集與文獻檢索

　　第二周：英文資料翻譯

　　第三周：編寫開題報告

　　第四周：提交開題報告

　　第五周：學習軟件與建立磨床三維建模

　　第六周：學習軟件與建立磨床三維建模

　　第九周：動力學分析

　　第十周：動力學分析

　　第十一周：結構分析

　　第十二周：結構優化分析

　　第十三周：編寫論文

　　第十四周：編寫論文

　　第十五周：編寫論文

　　第十六周：提交論文并完成答辯

　　特色與創新

　　1.利用ADAMS軟件對MK2110磨床進行動力學仿真，絕大多數研究還是主要應用ANSYS作分析。

　　2.運用了先進的三維建模軟件實現對復雜模型的建立，彌補了有限元分析軟件ANSYS建模功能的不足。

　　3.將電主軸芯柔性化，對整體進行動力學仿真。

　　4.針對ANSYS軟件不適合機械動力學分析,ADAMS軟件不適合有限元分析的狀況,將ANSYS和ADAMS兩種分析軟件結合起來對柔性體進行仿真分析。

　　5.在有限元分析過程中綜合運用了靜剛度分析，模態分析等常用分析方法。

　　6.提出新的改變筋板布局的方式，對床身進行優化設計。

　　機械畢業設計開題報告 7

　　一、課題依據及意義

　　帶式輸送機是連續運行的運輸設備，在冶金、采礦、動力、建材等重工業部門及交通運輸部門中主要用來運送大量散狀貨物，如礦石、煤、砂等粉、塊狀物和包裝好的成件物品。由于帶式輸送機有長距離、運量大、連續運輸等特點，其已經成為煤礦最理想的高效連續輸送設備。帶式輸送機運行可靠,易于實現自動化、集中化控制,特別是對高產高效礦井。

　　由于帶式輸送機是一種摩擦驅動以連續方式運輸物料的機械。應用它，可以將物料在一定的輸送線上，從最初的供料點到最終的卸料點間形成一種物料的輸送流程。所以選擇帶式輸送機這種通用機械的設計作為畢業設計的選題，由此能培養我們獨立解決工程實際問題的能力。由于現在對貨物石灰比較常用，所以上行式石灰帶式輸送機的設計還是很有必要的。

　　二、國內外研究概況及發展趨勢(含文獻綜述)

　　1、國外對帶式輸送機的發展研究

　　國外對帶式輸送機得研究包括多方面，比如輸送機起動的優化理論，輸送帶橫向振動理論的發展，橡膠損耗裝置的研究，橡膠損耗裝置的研究，卸料軌跡與料流狀態研究等等。具體研究發展情況幾天如下：

　　最佳理論S—曲線起動 此研究1981年開始于澳大利亞聯邦科學與工業研究組織，優化輸送帶的起動，使瞬時應力最小化。在啟動時，S曲線在輸送帶上產生一個可預測的動態應力。

　　輸送帶振動理論的發展 對正交各向異性薄板理論的研究，對運動的輸送帶出現振動和彎曲現象有了第一次數學解釋，提供了一種準確的方法預測帶式輸送機的回程段振動的能量。得出了4階偏微分方程的解，并被應用于具體的稱為薄板的彈性邊界。得出了一種方法，對鋼絲繩芯輸送帶和織物帶，預測運輸段和回程段帶的振動形式需應用不同的特殊邊界條件。

　　滾動損耗的研究 上世紀末，進行了預測長距離和轉彎輸送機摩擦力的新研究。

　　紐卡斯爾大學研究了物料和輸送帶彎曲的影響，并且發表了許多研究成果。其他人也相繼發表了自己的研究成果，主要體現在對彎曲和有關滾動壓陷損耗的橡膠特點影響的理解以及壓陷損耗有關的復雜情況。

　　動力學分析 有多種方法可以解決輸送帶中彈性應力傳播的問題，包括波動模型、質量—彈簧模型、邊界元素模型和有限元/微分方法。每一種方法都有其數學根據。例如，對于波動模型方法有必要考慮全部應力波的傅立葉成分，而質量—彈簧模型的解決方案取決于產生應力各個模態的幅值，對于有限元模型，當運用大量的運算來模擬應力時若元素邊界錯誤就可能出現問題，并且元素的模數會變成臨界的模數。應用波動模型需要較多的數學基礎，而質量—彈簧模型更易于用速度快、內存大的計算機來處理。

　　1、國內對帶式輸送機的發展研究

　　我國生產制造的帶式輸送機的品種、類型較多。在“八五”期間，通過國家一條龍“日產萬噸綜采設備”項目的實施，帶式輸送機的技術水平有了很大提高，煤礦井下用大功率、長距離帶式輸送機的關鍵技術研究和新產呂開發都取得了很大的進步。如大傾角長距離帶式輸送機成套設備、高產高效工作面順槽可伸縮帶式輸送機等均填補了國內空白，并對帶式輸送機的減低關鍵技術及其主要元部件進行了理論研究和產品開發，研制成功了多種軟起動和制動裝置以及以PLC為核心的可編程電控裝置，驅動系統采用調速型液力偶合器和行星齒輪減速器。目前，我國煤礦井下用帶式輸送機的主要技術特征指標如表2所示。

　　2、國內外帶式輸送機技術的差距

　　差距一：技術性能上的對比

　　我國帶式輸送機的主要性能與參數已不能滿足高產高效礦井的需要，尤其是順槽可伸縮帶式輸送機的關鍵元部件及其功能如自移機尾、高效儲帶與張緊裝置等與國外有著很大差距。 S >(YWu9 從上面國內外帶式輸送機得主要技術指標可以了解到：

　　1. 各種輸送帶式機的最大裝機功率都要遠遠的低于國外的最大裝機功率。

　　2. 帶速 由于受托輥轉速的限制，我國帶式輸送機帶速要比國外低上至少1m/s(我國為4m/s，國外已經達到5m/s以上)。

　　3. 運輸能力 我國帶式輸送機最大運量為3000 t/h，國外已達5500 t/h。

　　4. 工作面順槽運輸長度 我國為3000 m，國外為7300m。

　　5. 最大輸送帶寬度 我國帶式輸送機為1400 mm，國外最大為1830 mm。

　　6. 自移機尾=nr YjxlC~ 如今高效工作需要求輸送機機尾隨著工作面的快速推進而快速自移。而國內自移機尾主要依賴進口，可見差距相差甚遠。

　　7. 高效儲帶與張緊裝置 我國采用封閉式儲帶結構和絞車紅緊為主，張緊小車易脫軌，輸送帶易跑偏，輸送帶伸縮時，托輥小車不自移，需人工推移，檢修麻煩。國外采用結構先進的開放式儲帶裝置和高精度的大扭矩、大行程自動張緊設備，托輥小車能自動隨輸送帶伸縮到位。輸送帶有易跑偏，不會出現脫軌現象。

　　8. 輸送機品種 國內機型品種少，功能單一，使用范圍受限，不能充分的發揮其性能。而且由于我國煤礦的地質條件差異很大，需要在運輸系統里布置新的特殊條件，所以需有待開發專用型的運輸機。

　　差距二：核心技術上的差異

　　1.動態分析與監測技術

　　動態分析與監測技術是長距離、大功率帶式輸送機的.技術關鍵，這種核心技術制約著大型帶式輸送機的發展。對帶式輸送機的研究中，我國在計算方法和設計規范中，使用的是剛性理論來進行分析研究。而實際上輸送帶是粘彈性體，長距離帶式輸送機其輸送帶對驅動裝置的起、制動力的動態響應是一個非常復雜的過程，而不能簡單地用剛體力學來解釋和計算。因此說我國對輸送帶使用了很高的安全系統。

　　已開發了帶式輸送機動態設計方法和應用軟件，在大型輸送機上對輸送機的動張力進行動態分析與動態監測，降低輸送帶的安全系統，大大延長使用壽命，確保了輸送機運行的可靠性，從而使大型帶式輸送機的設計達到了最高水平，并使輸送機的設備成本尤其是輸送帶成本大為降低。

　　2.可控軟起動技術與功率均衡技術

　　我們需要采用軟起動方式來降低輸送機制動張力，尤其是多電機驅動時，對于那種大運量產距離的帶式輸送機。但對軟起動也需有所研究，軟起動分時慢時快起動以減少對電網的沖擊;但又要控制起動加速度0.3～0.1 m/ ，解決承載帶與驅動帶的帶速同步問題及輸送帶涌浪現象，減少對元部件的沖擊。各電機之間的功率平衡也應加以控制，并提高平衡精度。國內解決了長距離帶式輸送機的起動與功率平衡及同步性問題，但其調節精度及可靠性與國外相比還有一定差距。此外，長距離大功率帶式輸送機除了要求一個運煤帶速外，還需要一個驗帶的帶速，調速型液力偶合器雖然實現軟啟動與功率平衡，但還需研制適合長距離的無級液力調速裝置。

　　差距三：控制系統差距

　　1. 驅動方式 我國為調速型液力偶合器和硬齒面減速器，國外傳動方式多樣，如BOSS系統、CST可控傳動系統等，控制精度較高。

　　2. 監控裝置 我國輸送機采用的是中檔可編程序控制器來控制輸送機的啟動、正常運行、停機等工作過程。這種可編程序控制器沒有自動臨近裝置，沒有故障診斷與查詢等。而在國外，采用的是高檔可編程序控制器PLC，開發了先進的程序軟伯與綜合電源繼電器控制技術以及數據采信、處理、存儲、傳輸、故障診斷與查詢等完整自動監控系統。

　　3.輸送機保護裝置 我國的輸送機保護裝置相對于國外來說對于很多方面都是處于一種空白狀態，也就是說國外所設計的保護裝置，我國目前還做不到。比如國外的帶式輸送機除了安裝了輸送帶跑偏、打滑、撕裂、過滿堵塞、自動灑水降塵這些基本等保護裝置外，還開發了很多新型監測裝置，如傳動滾筒、變向滾筒及托輥組的溫度監測系統、煙霧報警及自動消防滅火裝置、纖維織輸送帶縱撕裂及接頭監測系統、防爆電子輸送帶秤自動計量系統等等。我國不但沒有這些開發，而且那些基本保護其可靠性、靈敏性、壽命都較低。

　　差距四：可靠性、壽命上的差距

　　1.輸送帶抗拉強度 我國生產的織物整芯阻燃輸送帶最高為2500 N/mm，國外為3150 N/mm。鋼絲繩芯阻燃輸送帶最高為4000 N/mm，國外為7000 N/mm。

　　2.輸送帶接頭強度 我國輸送帶接頭強度為母帶的50%～65%，國外能夠達到母帶的70%～75%。

　　3. 托輥壽命 我國現有的托輥技術與國外比較，壽命短、速度低、阻力大，而美國等使用的新型注油托輥，其運行阻力小，軸承采用稀油潤滑，大大地提高了托輥的使用壽命，并可作為高速托輥應用于帶式輸送機上，使用面廣，經濟效益顯著。我國輸送機托輥壽命為2萬h，國外托輥壽命5～9萬h，國產托輥壽命僅為國外產品的30%～40%。

　　4. 輸送機減速器壽命 我國輸送機減速器壽命2萬h，國外減速器壽命7萬h。

　　5. 帶式輸送機上下運行時可靠性差。

　　4.現如今帶式輸送機的發展趨勢

　　1. 設備大型化、提高運輸能力 為了適應高產高效集約化生產的需要，帶式輸送機的輸送能力要加大。長距離、高帶速、大運量、大功率是今后發展的必然趨勢，也是高產高效礦井運輸技術的發展方向。

　　2. 提高元部件性能和可靠性 設備開機率的高與低主要取決于元部件的性能和可靠性。除了進一步完善和提高現有元部件的性能和可靠性，還要不斷地開發研究新的技術和元部件，如高性能可控軟起動技術、動態分析與監控技術、高效貯帶裝置、快速自移機尾、高速托輥等，使帶式輸送機的性能得到進一步提

　　3. 擴大功能，一機多用化 拓展運人、運料或雙向運輸等功能，做到一機多用，使其發揮最大的經濟效益。開發特殊型帶式輸送機，如彎曲帶式輸送機、大傾角或垂直提升輸送機等。

　　三、研究內容及實驗方案

　　通用帶式輸送機由輸送帶、托輥、滾筒及驅動、制動、張緊、改向、裝載、卸載、清掃等裝置組成。我此次設計的是上行式石灰帶式輸送機，屬于一種通用 帶式輸送機，主要計算與選擇輸送帶類型，托輥類型，滾筒類型以及張緊裝置。

　　根據使用地點的具體情況、用戶要求或輸送機類型情況，進行輸送機的整體布置。主要包括驅動裝置的形式、數量和安裝位置的確定，拉緊裝置的形式和安裝位置的確定，機頭、機尾布置，裝載位置及形式，清掃裝置的類型及位置的確定等。輸送帶繞經驅動滾筒和尾部改向滾筒形成無極的環形封閉帶。上、下雨股輸送帶分別支承在上托輥和下托輥上。拉緊裝置保證輸送帶正常運轉所需的張緊力。工作時，驅動滾筒通過摩擦力驅動輸送帶運行。物料裝在輸送帶上與輸送帶一同運動。通常利用上股輸送帶運送物料，并在輸送帶繞過機頭滾筒改變方向時卸載。必要時，可利用專門的卸載裝置在輸送機中部任意點進行卸載。

　　四、目標、主要特色及工作進度

　　目標 帶式輸送機得研究以及設計應用中，我們對帶式輸送機的利用要達到效率最大化。帶式輸送機在不斷的發展，其設計理論以及開發成果基本滿足礦工業的需求，我們利用現代化的計算機技術，結合現實地點與理論，設計出更好更有特色的帶式輸送機。帶式輸送機的應用跟廣泛，所以在安全裝置上需要更加的用心，而且根據市場的需求，設計出性能以及質量更能滿意的輸送機。

　　特點 上行式石灰帶式輸送機是一種摩擦驅動以連續方式運輸物料的傳送帶-流水線-傳送帶機械。礦井地面選煤廠及井下主要輸送道中，大部分采用此種輸送機。通過它我們能將物料從最初的供料點運輸到最終的卸料點，其輸送路線適應性強且靈活，線路長度可以短到10米，長到數十千米以上，也可以安裝到小型隧道里，甚至架設在危險地面上課。對于現代化工業企業中，這是一種不可缺少的裝置。

　　工作進度安排

　　1. 查閱相關資料，外文資料翻譯(6000字符以上)，撰寫開題報告 20xx.12.27～20xx.01.21 4周

　　2.運動及動力參數計算 20xx.03.21～20xx.04.03 2周

　　3.總裝圖設計 20xx.04.04～20xx.04.24 3周

　　4 主要零、部件強度及選用計算 20xx.04.25～20xx.05.08 2周

　　5.繪制零、部件圖 20xx.05.09～20xx.05.22 2周

　　6.編寫設計計算說明書(畢業論文) 20xx.05.23～20xx.06.05 2周

　　7.畢業設計審查、畢業答辯 20xx.06.06～20xx.06.23 2周

　　五、參考文獻

　　[1]孫桓等主編.機械原理.北京:高等教育出版社,2001

　　[2]濮良貴等主編.機械設計. 北京:高等教育出版社,2001

　　[3]《運輸機械設計選用手冊》編委會.運輸機械設計選用手冊. 北京: 化學工業出版社.1999

　　[4]范祖堯主編.現代機械設備設計手冊. 北京:機械工業出版社,1996

　　[5]徐灝主編.機械設計手冊(第四版).北京.機械工業出版社.1991

　　機械畢業設計開題報告 8

　　一、畢業設計題目的背景

　　三級圓錐—圓柱齒輪減速器，第一級為錐齒輪減速，第二、三級為圓柱齒輪減速。這種減速器具有結構緊湊、多輸出、傳動效率高、運行平穩、傳動比大、體積小、加工方便、壽命長等優點。因此，隨著我國社會主義建設的飛速發展，國內已有許多單位自行設計和制造了這種減速器，并且已日益廣泛地應用在國防、礦山、冶金、化工、紡織、起重運輸、建筑工程、食品工業和儀表制造等工業部門的機械設備中，今后將會得到更加廣泛的應用。

　　二、主要研究內容及意義

　　本文首先介紹了帶式輸送機傳動裝置的研究背景，通過對參考文獻進行詳細的分析，闡述了齒輪、減速器等的相關內容；在技術路線中，論述齒輪和軸的選擇及其基本參數的選擇和幾何尺寸的計算，兩個主要強度的驗算等在這次設計中所需要考慮的一些技術問題做了介紹；為畢業設計寫作建立了進度表，為以后的設計工作提供了一個指導。最后，給出了一些參考文獻，可以用來查閱相關的資料，給自己的設計帶來方便。

　　本次課題研究設計是大學生涯最后的學習機會，也是最專業的一次鍛煉，它將使我們更加了解實際工作中的問題困難，也使我對專業知識又一次的`全面總結，而且對實際的機械工程設計流程有一個大概的了解，我相信這將對我以后的工作有實質性的幫助。

　　三、實施計劃

　　收集相關資料：20XX年4月10日——4月16日

　　開題準備： 4月17日——4月20日

　　確定設計方案：4月21日——4月28日

　　進行相關設計計算：4月28日——5月8日

　　繪制圖紙：5月9日——5月15日

　　整理材料：5月15日——5月16日

　　編寫設計說明書：5月17日——5月20日

　　準備答辯：

　　四、參考文獻

　　[1] 王昆等 機械設計課程設計 高等教育出版社,1995.

　　[2] 邱宣懷 機械設計第四版 高等教育出版社,1997.

　　[3] 濮良貴 機械設計第七版 高等教育出版社,2000.

　　[4] 任金泉 機械設計課程設計 西安交通大學出版社,2002.

　　[5] 許鎮寧 機械零件 人民教育出版社,1959.

　　[6] 機械工業出版社編委會 機械設計實用手冊 機械工業出版社,2008

　　機械畢業設計開題報告 9

　　一、本課題研究的背景及意義

　　1、背景（課題涉及到的技術國內外研究現狀）

　　逆向工程也稱反求工程或反向工程，是根據已存在的產品或零件原型構造產品或零件的工程設計模型，并在此基礎上對已有的產品進行剖析、理解和改進，是對已有設計的再設計。

　　從廣義講，逆向工程可分以下三類：

　�。�1）實物逆向：它是在已有產品實物的條件下，通過測繪和分折，從而再創造；其中包括功能逆向、性能逆向、方案、結構、材質等多方面的逆向。實物逆向的對象可以是整機、零部件和組件。

　�。�2）軟件逆向：產品樣本、技術文件、設計書、使用說明書、圖紙、有關規范和標準、管理規范和質量保證手冊等均稱為技術軟件。軟件逆向有三類：既有實物，又有全套技術軟件；只有實物而無技術軟件；沒有實物，僅有全套或部分技術軟件。

　�。�3）影像逆向：設計者既無產品實物，也無技術軟件，僅有產品的圖片、廣告介紹或參觀后的印象等，設計者要通過這些影像資料去構思、設計產品，該種逆向稱為影像逆向。

　　目前，國內外有關逆向工程的研究主要集中在幾何形狀的逆向，即重建產品實物的CAD，稱為“實物逆向工程”。

　　逆向工程的數據測量技術是通過特定的測量設備和測量方法獲取產品表面離散點的幾何坐標數據，將產品的幾何形狀數字化。

　　現有的數據采集方法主要分為兩大類：

　�。�1）接觸式數據采集方法接觸式數據采集方法包括使用基于力的擊發原理的觸發式數據采集和連續式掃描數據采集、磁場法、超聲波法。

　�。�2）非接觸式數據采集方法非接觸式數據采集方法主要運用光學原理進行數據的采集，主要包括：激光三角形法、激光測距法、結構光法以及圖像分析法等。

　　逆向工程的數據處理技術是逆向工程的一項重要的技術環節，它決定了后續CAD模型重建過程能否方便、準確地進行。根據測量點的數量，測量數據可以分為一般數據點和海量數據點；根據測量數據的規整性，測量數據又可以分為散亂數據點和規矩數據點；不同的測量系統所得到的測量數據的格式是不一致的，且幾乎所有的測量方式和測量系統都不可避免地存在誤差。因此，在利用測量數據進行CAD重建前必須對測量數據進行處理。數據處理工作主要包括：數據格式的轉化、多視點云的拼合、點云過濾、數據精簡和點云分塊等。

　　逆向模型重建技術在整個逆向工程中，產品的三位幾何模型CAD重建是最關鍵、最復雜的環節。

　　目前使用的造型方法主要有：

　�。�1）曲線擬合造型：用一個多項式的函數通過插值去逼近原始的數據，最終得到足夠光滑的曲面。

　�。�2）曲面片直接擬合造型該方法直接對測量數據點進行曲面片擬合，獲得曲面片經過過渡、混合、連接形成最終的曲面模型。

　�。�3）點數據網格化網絡化實體模型通常是將數據點連接成三角面片，形成多面體實體模型。

　　2、意義

　　隨著計算機技術的發展，CAD技術已成為產品設計人員進行研究開發的重要工具，其中的三維造型技術已被制造業廣泛應用于產品及模具設計、方案評審、自動化加工制造及管理維護各個方面。在實際開發制造過程中，設計人員接收的技術資料可能是各種數據類型的三維模型，但很多時候，卻是從上游廠家得到產品的實物模型。設計人員需要通過一定的途徑，將這些實物信息轉化為CAD模型，這就應用到了逆向工程技術（ReverseEngineering）。

　　逆向工程技術與傳統的正向設計存在很大差別。而逆向工程則是從產品原型出發，進而獲取產品的三維數字模型，使得能夠進一步利用CAD/ACE/CAM以及CIMS等先進技術對其進行處理。不同之處在于設計的起點不同，相應的設計自由度和設計要求也不相同。一般來說，產品逆向工程包括形狀反求、工藝反求和材料反求等幾個方面，在工業領域的實際應用中，主要包括以下幾個內容：

　�。�1）新零件的設計，主要用于產品的改型或彷型設計。

　�。�2）已有零件的復制，再現原產品的設計意圖。

　�。�3）損壞或磨損零件的還原。

　�。�4）數字化模型的檢測，例如檢驗產品的變形分析、焊接質量等，以及進行模型的比較。

　　逆向工程技術為快速設計和制造提供了很好的技術支持，它已經成為制造業信息傳遞的重要而簡潔途徑之一。

　　二、本課題的文獻綜述

　　1、逆向工程

　　1980年始歐美國家許多學校及工業界開始注意逆向工程這塊領域。1990年初期包括臺灣在內，各國學術界團隊大量投入逆向工程的研究并發表成果。逆向工程的硬件最早是運用仿制加工設備，制作出來的成品品質粗糙。后來有接觸式掃瞄設備，運用探針接觸工件取得產品外型。再來進一步開發非接觸式設備，運用照相或激光技術，計算光線反射回來的時間取得距離。

　　逆向工程軟件部分品牌包括Surfacer（Imageware）、ICEM、CopyCAD、RapidForm等。逆向軟件的演進約略可區分為三個階段。十一年前在逆向工程上，只能運用CATIA等CAD/CAM高階曲面系統。市場后來發展出兩套主流產品約在七、八年前技術成熟，廣為業界引用。到最近四年來，發展出不同以往的逆向工程數學邏輯運算，速度快。

　　目前，逆向工程，逆向工程的應用已從單純的技巧性手工操作，發展到采用先進的計算機及測量設備，進行設計、分析、制造等活動，如獲取修模后的模具形狀、分析實物模型、基于現有產品的.創新設計、快速仿形制造等。軟件的逆向工程是分析程序，力圖在比源代碼更高抽象層次上建立程序的表示過程，逆向工程是設計的恢復過程。逆向工程工具可以從已存在的程序中抽取數據結構、體系結構和程序設計信息。

　　2、三維造型：

　　三維造型：CAD的三維造型有三種層次的建立方法，即線框、曲面和實體，也就是分別對應于用一維的線，二維的面和三維的體來構造形體。通過計算機輔助設計建立的立體的、有光的、有色的生動畫面，虛擬逼真地表達大腦中的產品設計效果，比傳統的二維設計更符合人的思維習慣與視覺習慣。三維造型技術從最初的三維CAD已發展到目前專用的基于特征造型的三維軟件，常用軟件有UG、SolidWorks、SolidEdge、MDT、Pro/E、3DSmax等。

　　3、快速成型：

　　快速成型（RP）技術是九十年代發展起來的一項先進制造技術，是為制造業企業新產品開發服務的一項關鍵共性技術，對促進企業產品創新、縮短新產品開發周期、提高產品競爭力有積極的推動作用。自該技術問世以來，已經在發達國家的制造業中得到了廣泛應用，并由此產生一個新興的技術領域。

　　RP技術是在現代CAD/CAM技術、激光技術、計算機數控技術、精密伺服驅動技術以及新材料技術的基礎上集成發展起來的。不同種類的快速成型系統因所用成形材料不同，成形原理和系統特點也各有不同。但是，其基本原理都是一樣的，那就是"分層制造，逐層疊加"，類似于數學上的積分過程。形象地講，快速成形系統就像是一臺"立體打印機"。

　　參考文獻：

　　[1]陳雪芳,孫村華主編.逆向成型與快速成型技術應用【M】.機械工業出版社,2009

　　[2]陳志楊.逆向工程技術--應用及軟件【J】CAD/CAM與制造業信息化,2007(7)

　　[3]金濤,童水光主編.逆向工程技術【M】.機械工業出版社,2003

　　[4]張偉澤.虛擬制造技術【M】.北京:清華大學出版社,2006:75-90

　　[5]夏德偉,張俊生.UGNX4.0中文版機械設計典型范例教程【M】.北京:電子工業出版社,2006:25-64

　　[6]安杰,鄒昱章.UG后處理技術【M】.北京:清華大學出版社,2003:30-80

　　[7]趙彥玲,王從軍等.逆向工程三維點云數據后處理與模型的重建【J】.武漢大學學報(自然科學版),2003,33(5):32-37

　　[8]王秀峰,羅宏杰.快速原型制造技術【M】.北京:中國輕工業出版社,2001:26.43

　　[9]WeiyinMaandPeirenHe.B-splinesurfacelocalupdatingwithunorganizedpoints.Computer-AidedDesign,30(11),pp853-862,1998

　　[10]Ming-ChihHuangandChing-ChihTai.ThePre-ProcessingofDataPointsfor

　　CurveFittinginReverseEngineering【J】.IntJAdvManufTechnol(2000)16,635-642

　　[11]Z.J.Lanskyetc.IndustrialPneumaticControl.NewYork.1986,56-78

　　[12]盛忠起,蔡光起.逆向工程及曲面重置技術【J】.機械設計與制造,2001,28(4):35-38

　　三、課題研究的方法及內容

　　本課題是逆向工程在鼠標設計與制造中的應用，本設計選用UG軟件根據鼠標的點云數據進行鼠標的模型重建并用FDM對其進行快速成型加工的過程，在根據點云逆向設計中，結合設計需要進行了必要的正向設計修正，以得到理想的設計結果。

　　設計內容貫徹數據采集、數據項預處理、文件讀取、邊界提取、曲面重構、實體生成、STL模型重構、快速成型機的操作和注意事項，并對建模過程及STL文件處理做了系統的論述。選用UGNX4.0軟件的UnigraphicsCAD/CAM/CAE系統提供了一個基于過程的產品設計環境，使產品開發從設計到加工真正實現了數據的無縫集成，從而優化了企業的產品設計與制造。由INSIGHT軟件進行的數據切片處理可直接傳送快速成型機，無需進行其他處理。

　　四、研究方案的具體設計

　　1、實體三維數據的獲得——掃描；

　　2、點云處理；

　　3、曲面重構；

　　4、實體建模：

　�。�1）模型分析

　�。�2）曲面造型

　�。�3）實體外形修改

　�。�4）各部件建模

　�。�5）部件的裝配與干涉檢驗

　　5、基于INSIGHT快速成型切片的數據處理；

　　6、快速成型加工操作。

　　五、畢業設計（論文）進度計劃

　　1—2周調研、查閱文獻，完成開題報告

　　3—7周進行鼠標模型點數據的采集和模型的初步構建

　　8周中期檢查與整改

　　9—13周在初步構建的鼠標模型的基礎上進行修改并完成快速成型加工，撰寫畢業設計論文

　　14—15周打印、裝訂、評閱、答辯資格審查

　　16周畢業答辯

　　機械畢業設計開題報告 10

　　課題名稱：LC-20自動電氣控制部分設計

　　一、論文資料的準備

　　1、概述

　　糧食自動稱重系統是采用高精度稱重傳感器、微電腦控制儀表相結合的高技術產品。實現多種工業場合的各種不同物料的稱重包裝�？膳c配料系統、輸送系統、系統等形成一條自動化稱重流水線。稱重傳感器是自動化稱重控制和貿易計量的重要手段，對貿易結算、交通運輸、港口計量和科學研究都起到了重要作用。稱重傳感器具有反應速度快，測量范圍廣、應用面廣、結構簡單、使用操作方便、便于計算機控制等特點。被廣泛應用于交通運輸、港口、機械制造和國防等各個領域

　　2、國內外發展情況

　　50年代中期電子技術的滲入推動了稱重器的發展。60年代初期出現機電結合式電子稱重器以來，經過40多年的不斷改進與完善，我國電子稱重器從最初的機電結合型發展到現在的全電子型和數字智能型。我國電子衡器的技術裝備和檢測試驗手段基本達到國際90年代中期的水平。電子稱重技術從靜態稱重向動態稱重發展：計量方法從模擬測量向數字測量發展;測量特點從單參數測量向多參數測量發展，特別是對快速稱重和動態稱重的研究與應用。但就總體而言，我國電子衡器產品的數量和質量與工業發達國家相比還有較大差距，其主要差距是技術與工藝不夠先進、工藝裝備與測試儀表老化、開發能力不足、產品的品種規格較少、功能不全、穩定性和可靠性較差等。

　　國外發達國家社會化大生產程度較高，糧食生產都在大農場進行。其機械化水平較高，從生產、加工到銷售都實行散裝運輸。糧食散裝運輸車在國外特別是在發達國家已經很盛行，且近年來發展很迅速。我國是糧食生產和消費者大國。據統計，我國糧食產量4億多噸。我國糧食生產較分散，從農戶到糧食收購站，再轉運至倉庫、加工廠、糧店，整個過程都是用麻袋貯運，裝卸靠人抬肩扛。在一些大型倉庫、加工廠也只采用了皮帶運輸機來搬運，機械化程度很低。因此，發展糧食散裝運輸和貯存不僅可節省大量勞力、物力，并且在很大程度上促進糧食生產、運輸、貯存、加工和銷售等的機械化的發展。70年代末80年代初，國內曾嘗試采用糧食散裝貯運和加工，某些地方的糧食加工廠、倉庫、糧店等部門也投入了一些資金，進行糧食散裝的配套設備改裝和更新。但由于長期以來人們一貫使用麻袋裝卸，改變和更新是個比較大的社會性工程，牽涉到糧食生產、加工、貯存、運輸、銷售等許多部門的協調發展。再則，采用糧食散裝運輸車還需要解決糧泄漏和雨淋等問題。因此，從目前來看，短時間內要在糧食行業全面實行糧食散裝貯運尚存在一些困難。但隨著社會化大生產的發展和各行各業現代化程度的提高，在我國糧食生產、加工、貯存、運輸、銷售等環節實行糧食散裝，勢在必行。糧食自動稱重系統的應用，將節約大量的人力物力，提高生產效率。本系統可以實現對散糧的直接運輸，稱量，工作效率得到很大的提高，同時本系統可以通過傳感器對糧食的重量直接測量。本系統可以對糧食重量進行精確稱量，減小了稱量的誤差。

　　3、自動稱重技術發展前景

　　電子稱重器總的發展趨勢是小型化、模塊化、集成化、智能化;其技術性能趨向是速率高、準確度高、穩定性高、可靠性高;其功能趨向是稱重計量的控制信息和非控制信息并重的“智能化”功能;其應用性能趨向于綜合性和組合性。1.小型化體積小、高度低、重量輕。鋼板或鋁板就是秤體的臺面，稱重傳感器既是傳感元件，又是承力支點，極大地減化了秤體結構，不但降低了成本，而且提高了穩定性和可靠性。大型已經采用長方形閉合截面的薄壁型鋼，并聯排隊列焊接成一個整體的竹排式結構的秤體，4個稱重傳感器分別安裝在最外邊兩根薄壁型鋼兩端的切口內，安裝在稱重傳感器承力點上的固定支承就是秤體的承力支點，既減化了承力傳力機構，又節省了秤體高度，這是一種很有發展前途的秤體結構。

　　a.模塊化在實際應用中，根據各行業用戶的需要，選擇標準模塊其中10余種常用的標準規格即可。這種模塊化的分體式結構，不僅提高了產品的通用性、互換性和可靠性，而且也大大地提高了生產效率和產品質量。同時還降低了成本，增強了企業的市場競爭能力。

　　b.集成化對于某些品種和結構的電子衡器，例如小型電子平臺秤、專用秤、便攜式靜動態電子輪軸秤、靜動態電子軌道衡等，都可以實現秤體與稱重傳感器，鋼軌與稱重傳感器，軌道衡秤體與鐵路線路一體化。

　　c.智能化電子稱重器的稱重顯示控制器與電子計算機組合，利用電子計算機的智能來增加稱重顯示控制器的功能。使稱重器在原有功能的基礎上，增加推理、判斷、自診斷、自適應、自組織等功能，這就是當今市場上采用微機化稱重顯示控制器的電子衡器與采用智能化稱重顯示控制器。

　　d.綜合性電子稱重技術的發展規律就是不斷的加強基礎研究并擴大應用，擴展新技術領域，向相鄰學科和行業滲透，綜合各種技術去解決稱重計量、自動控制、信息處理等問題。例如在流量計量專業，如果按照傳統的理論和方法建造一套標準大流量測量系統，價格相當昂貴。如果采用稱重法即質量流量法，只要將重量和時間測量準確，大流量的測量問題就迎刃而解了。

　　e.組合性在工業稱重計量過程或工藝流程中，不少稱重計量系統還要求具有可組合性，即測量范圍等可以任意設定;硬件能夠依據一定的工作條件和環境作某些調整，硬件功能向軟件方向發展;軟件能按一定的程序進行修改和擴展;輸入輸出數據與指令可以使用不同的語言和條形碼，并能與外部的控制和數據處理設備進行通信

　　二、本課題的目的(重點及擬解決的關鍵問題)

　　a.我國是糧食生產和消費者的大國，糧食自動稱重系統實現與配料系統、輸送系統、計量系統等形成一條自動化稱重流水線。改變了原來傳統的麻袋貯運，裝卸靠人抬肩扛的習俗，大大的解放了生產力和節省了大量的物力與人力。

　　b.糧食自動稱重系統是采用高精度的稱重傳感器、微電腦控制儀表相結合的高技術產品在國外特別是發達國家已經很盛行。隨著我國科技實力的增長，大量的外國科技被引入，而發展糧食自動稱重系統不僅促進糧食運輸、加工、儲存和銷售的機械化發展，與國際潮流接軌也符合我國是糧食大國的國情。

　　c.由于我國是一個農業大國，農業是一個支柱產業，每年有大量的糧食需要流通，傳統的稱量方法不僅費時費力，而且在運輸過程中麻袋易磨損并造成大量的物質浪費。傳統稱重運輸成本高且也會浪費糧食。因此本課題就是為了解決上訴問題兒進行的優化設計，實現糧食稱重、打包的自動化。改變傳統的人為稱重避免了糧食泄露、糧食斤數不準的問題。并且當中采用的氣壓傳動避免產生漏油現象，污染糧食。其工作壓力低，使用安全，不污染環境，成本低。

　　d.我的'課題設計是為了實現糧食運送、稱重、打包自動化控制，并且能夠幾個部分可以作為一個整體有緊密的配合。協調和解決糧食物流環節鏈各構成部分存在的問題，促進各構成部分之間的密切銜接，確保糧食物流環節鏈始終處于良性元轉狀態，使糧食物流真正做到快捷，高效。

　　e.實行糧食散裝運輸是個大的社會性工程，首先應更新人們長期以來形成的傳統觀念，大力宣傳糧食散裝運輸的優勢性和重要性，介紹國外糧食散裝運輸的先進技術和管理經驗，激發人們改變我國糧食運輸落后現狀的信心，使我國糧食運輸逐步向現代化邁進。并且結合國外的先進糧食運輸技術和我國糧食運輸的特點，建立起具有中國特色的的糧食運輸體系，促進我國糧食事業的迅猛發展，開創我國糧食自動化的新紀元。

　　f.本畢業設計是對機械電子工程專業學生在畢業前的一次全面訓練，目的在于鞏固和擴大學生在校期間所學的基礎知識和專業知識，訓練學生綜合運用所學知識分析和解決問題的能力通過設計對所學的知識結構進行重新整合，將所學知識與工程實際問題想結合，掌握一定的設計方法體系和手段，積累一定的時間經驗，培養分析問題與解決問題的能力，從而掌握進行科技創新所必需的知識與技能，是培養、鍛煉學生獨立工作能力和創新精神之最佳手段。畢業設計要求每個學生在工作過程中，要獨立思考，刻苦鉆研，有所創造的分析、解決技術問題。通過畢業設計，使學生掌握糧食稱重系統總體及電氣控制系統設計的基本方法，為今后步入工作崗位打下良好的基礎。

　　三、主要內容、研究方法、研究思路

　　(1)設計任務：

　�、倏傮w設計：

　　A.總體方案及總體參數的確定;

　　B.結構型式選擇及參數的確定;

　　C.輸送機的輸送能力與計量漏斗計量能力的匹配計算;

　�、陔姎饪刂葡到y設計：

　　A.電氣控制回路設計(包括手動和自動控制系統)，要求能夠對計量數據進行管理和處理(如數據儲存、累加和打印等);

　　B.電氣元件的選擇計算;

　　C.控制柜結構設計及布線圖設計;

　�、劭刂屏鞒炭驁D及控制柜的三維造型設計：

　　(2)技術參數及要求：

　�、兕~定計量能力：20噸/小時，計量漏斗容重1.5t;

　�、谠O備結構尺寸：≯3800x1800x2300mm;

　�、奂Z食輸送與計量采用分體式結構，設備重量控制在5噸以內;

　�、苡嬃吭O備和輸送裝置都采用拖掛方式轉移場地，設備盡可能輕且操作簡單;

　�、菰O備既能自動操作、又能手動操作;

　�、抻嬃繑祿�可動態顯示，計量結果可以用打印機輸出。

　　(3)設計要求：

　�、僦饕�任務：學生應在指導教師指導下獨立完成給定的設計任務，編寫符合要求的設計說明書，并正確繪制機械與電氣工程圖紙，并繪制有關圖表。

　�、谥�識要求：學生在畢業設計工作中，應綜合運用多學科的理論、知識與技能，分析與解決工程問題。通過學習、研究與實踐，使得理論認識深化、知識領域擴展、專業技能延伸。

　�、勰芰ε囵B要求：學生應學會依據技術課題任務，進行資料的調研、收集、加工與整理和正確使用工具書;培養學生掌握有關工程設計的程序、方法與技術規范，提高工程設計計算、圖紙繪制、編寫技術文件的能力;鍛煉學生分析與解決工程實際問題的能力

　　研究方法：

　　1、文獻研究法：文獻研究法是通過調查文獻來獲得資料從而掌握所要研究問題的一種方法。例如我們可以進入一些文庫查看前人的論文和研究成果。

　　2、調查法：它是有目的、有計劃、有系統地搜集有關研究對象現實狀況或歷史狀況的材料的方法。調查方法是科學研究中常用的基本研究方法。例如我們去搜尋一些關于畢業設計的資料和調查自動稱重系統的歷史發展和未來前景。

　　3、觀察法：觀察法是指研究者根據一定的研究目的、研究提綱或觀察表，用自己的感官和輔助工具去直接觀察被研究對象，從而獲得資料的一種方法。我們參觀了張家口市的糧食基地，直觀的去觀察自動稱重系統的工作流水線。

　　研究思路：首先隨著社會電子稱重技術的高速發展與應用領域的擴大，再對比一下國內外的科技發展，我覺得糧食自動稱重系統這一課題的畢業設計具有很強的實際意義。然后調查糧食自動稱重的現實狀況和歷史狀況初步了解該課題，制定時間表合理安排總體進度和階段性工作內容并通過一系列的研究手段來完成畢業設計的主要內容。最后可以設計出應用于實際的系統。

　　四、總體安排和進度(包括階段性工作內容及完成日期)

　　日期間隔任務

　　20XX.3.28-20XX.4.4總體參數確定及總體設計

　　20XX.4.5-20XX.4.16輸送機的輸送能力與計量漏斗計量能力的匹配計算

　　20XX.4.17-20XX.4.30電氣原理圖及控制系統設計

　　20XX.5.1-20XX.5.17控制柜及面板設計

　　20XX.5.18-20XX.5.30控制柜布線圖設計

　　20XX.6.1-20XX.6.11控制流程圖及控制柜的三維建模

　　20XX.6.12-20XX.6.24準備論文及答辯

　　五、主要參考文獻

　　[I]朱善君等.可編程序控制系統原理、應用、維護.清華大學出版社,1992.3.

　　[II]余雷聲等.電氣控制與PLC應用.機械工業出版社,1996.10.

　　[III]李長安.稱重傳感器并聯電路的選配方法.傳感器技術,1996(3).

　　[IV]宋文敏等.電子稱技術.中國計量出版社,1991.9.

　　[V]張道林，胡敦俊.糧食自動計量輸送系統的設計[J].糧油加工,1994(6)：15-16.

　　[VI]于慶廣.可編程控制器原理及系統設計[M],北京：清華大學出版社.

　　[VII]孟華，楊光偉等一種定量自動稱重控制器的設計與實現儀表技術與傳感器

　　[Ⅷ]程憲平可編程控制器原理與應用.北京：化學工業出版社,2009.8.

　　[Ⅸ]張鈞富傳感器(第三版).北京：機械工業出版社,2001.5.

　　[Ⅹ]馮喜紅棗分級生產線自動稱重系統的設計寧夏工程技術.

　　[Ⅺ]李南，陳奇碳粉糊生產線自動稱重系統的實現機床與液壓,2008，36(12).

　　[Ⅻ]茹秋生，陳耿彪十字型稱重傳感器儀表技術與傳感器.

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