計(jì)算機(jī)專業(yè)論文(設(shè)計(jì))開題報(bào)告

計(jì)算機(jī)專業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開題報(bào)告精細(xì)加工和超精細(xì)加工時(shí)開展尖端技術(shù)的根底，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。精細(xì)、超精細(xì)加工技術(shù)是包括精細(xì)微加工、精細(xì)測量和精細(xì)控制的一門綜合學(xué)科，而精細(xì)微致動(dòng)技術(shù)是其中的關(guān)鍵。目前超精細(xì)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)。它的開展，勢必促進(jìn)微致動(dòng)技術(shù)在微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)和超精細(xì)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細(xì)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)的大行程精細(xì)Terfenol-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)燃料的精細(xì)、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)了超精細(xì)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)展優(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)一步推廣它在精細(xì)加工、超精細(xì)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。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)展熱分析，通過對(duì)超磁致致動(dòng)器進(jìn)展有限元分析與仿真，研究超磁致伸縮棒外表的溫度場與熱變形。根據(jù)分析結(jié)果，對(duì)超磁致致動(dòng)器進(jìn)展構(gòu)造上的優(yōu)化，提高其工作性能。(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)展網(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)展有限元分析，得到超磁致伸縮棒外表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)器的構(gòu)造優(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)展構(gòu)造上的優(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)展優(yōu)化：一，對(duì)超磁致致動(dòng)器的線圈發(fā)熱進(jìn)展分析，得出線圈發(fā)熱模型，根據(jù)模型對(duì)線圈進(jìn)展構(gòu)造優(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)比照對(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)展有限元熱分析，得到優(yōu)化后的致動(dòng)器中超磁致伸縮棒外表的溫度場。將優(yōu)化前后的有限元分析結(jié)果進(jìn)展比照，得出結(jié)論，證明優(yōu)化的有效性和正確性。(1)第1-3周：畢業(yè)實(shí)習(xí)，完成實(shí)習(xí)報(bào)告。(2)第4-5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。(3)第6-8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9-10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)展構(gòu)造上的優(yōu)化，比照優(yōu)化前后的熱分析結(jié)果。(5)第11-12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。(7)第15周：制作辯論幻燈片，進(jìn)展畢業(yè)設(shè)計(jì)辯論。[1]賈振元，王福吉，郭東明.功能材料驅(qū)動(dòng)的微執(zhí)行器及其關(guān)鍵技術(shù)[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào)，xx，39(11)：61~67.[2]哈爾濱工業(yè)大學(xué)博實(shí)精細(xì)測控有限責(zé)任公司.微驅(qū)動(dòng)應(yīng)用領(lǐng)域概述[EB/OL].[xx-11-25].[3]GoranEngdahl.HandbookofGiantMagostrictiveMaterials.SaDieg