畢業(yè)設(shè)計開題報告范例
畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)容和意義
課題背景：(標(biāo)題按小四黑體)
隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化的形成，整個機(jī)床行業(yè)的市場競爭必將愈演愈烈。目前，國內(nèi)機(jī)床產(chǎn)品的技術(shù)水平還相對落后，就設(shè)計方法而言，尚處于經(jīng)驗(yàn)、靜態(tài)和類比的傳統(tǒng)設(shè)計階段，對動力學(xué)模擬和結(jié)構(gòu)動態(tài)特性考慮得不多，動態(tài)優(yōu)化軟件使用率也相對較低。新產(chǎn)品開發(fā)缺少結(jié)構(gòu)動力學(xué)建模和優(yōu)化的動態(tài)設(shè)計方法，就很難提高機(jī)床質(zhì)量和生產(chǎn)效率【1】。中國的機(jī)床制造行業(yè)的形勢將變得更為嚴(yán)峻，將面臨更為強(qiáng)大的競爭對手，如果我們的機(jī)床制造企業(yè)還沒有先進(jìn)的設(shè)計制造手段作為技術(shù)支撐，仍然抱著傳統(tǒng)的設(shè)計方法不放，那么靠什么與對手進(jìn)行競爭?如何在國外高檔機(jī)床大舉進(jìn)攻中國市場的嚴(yán)峻形勢下，保留住中國機(jī)床原有的半壁江山?然而可喜的是，國內(nèi)己有許多制造企業(yè)和科研院所認(rèn)識到了這一點(diǎn)，高檔機(jī)床的設(shè)計制造是戰(zhàn)略行業(yè)，中國不能在這種行業(yè)上受制于人，必須加快先進(jìn)動態(tài)設(shè)計技術(shù)向具體產(chǎn)品開發(fā)的應(yīng)用轉(zhuǎn)移。東南大學(xué)、天津大學(xué)和昆明理工大學(xué)等高校在這方面己進(jìn)行了研究，取得了一定的成果【2】。為此，本畢業(yè)設(shè)計以MK2110數(shù)控磨床的數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，著重對磨床的動力學(xué)和床身的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計進(jìn)行了細(xì)致的研究。(小四宋體)
課題內(nèi)容：
1.提出：對于高速磨床來說，磨削精度是影響磨削質(zhì)量的關(guān)鍵因數(shù)，而電主軸芯在磨削過程中的運(yùn)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(tǒng)的剛性體來模擬電主軸芯的運(yùn)動難以精確地模擬實(shí)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(jìn)行動
力學(xué)分析。磨床床身是磨床的重要基礎(chǔ)件，起著支撐工件、工作臺、床頭箱和內(nèi)圓磨削裝置關(guān)鍵部件的作用。它的動態(tài)特性和靜態(tài)特性直接影響磨床的加工精度和工件的表面粗糙度，關(guān)系到磨床是否能安全可靠的工作及整機(jī)的使用壽命。因此有必要了解床身結(jié)構(gòu)本身具有的剛度特性和動態(tài)特性，對其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，以提高磨床整體的動靜態(tài)性能。
2.解決方法：虛擬樣機(jī)技術(shù)是在設(shè)計階段就對設(shè)計的產(chǎn)品進(jìn)行性能測試，從而使生產(chǎn)出來的產(chǎn)品最大可能的滿足設(shè)計目標(biāo)。通過運(yùn)用ADAMS軟件對剛性體和柔性體模型整體進(jìn)行動力學(xué)仿真【3】。運(yùn)用有限元ANSYS軟件對床身進(jìn)行靜剛度分析和模態(tài)分析，通過改變床身內(nèi)部筋板布局對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。有限元(Finite Element Analysis)的核心思想是結(jié)構(gòu)的離散化，就是將實(shí)際結(jié)構(gòu)假想地離散為有限數(shù)目的規(guī)則單元組合體，實(shí)際結(jié)構(gòu)的物理性能可以通過對離散體進(jìn)行分析，得出滿足工程精度的近似結(jié)果來替代對實(shí)際結(jié)構(gòu)的分析【4】。
3.設(shè)計內(nèi)容：針對該磨床進(jìn)行力學(xué)分析，應(yīng)用動力學(xué)分析軟件ADAMS進(jìn)行工作狀態(tài)下運(yùn)動學(xué)與動力學(xué)模擬分析，并應(yīng)用有限元軟件ANSYS進(jìn)行靜剛度分析、模態(tài)分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)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(yīng)力狀況，這對掌握機(jī)床的機(jī)械特性大有幫助;其次，床身結(jié)構(gòu)的動態(tài)特性是影響磨床產(chǎn)品性能的關(guān)鍵因素之一，而研究其動態(tài)特性的方法主要是進(jìn)行模態(tài)分析，主要內(nèi)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(shù);最后是通過改變磨床床身內(nèi)部筋板布局，分析各布局的動靜態(tài)特性，進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。
課題意義：
建立一個真正反映結(jié)構(gòu)系統(tǒng)動態(tài)特性的磨床動力學(xué)模型，僅僅是進(jìn)行結(jié)構(gòu)動態(tài)優(yōu)化設(shè)計的先決條件，而不是最終的目的。動態(tài)設(shè)計的最終目的，是利用系統(tǒng)的動力學(xué)模型以期獲得一個具有良好的靜、動態(tài)性能機(jī)床結(jié)構(gòu)產(chǎn)品設(shè)計方案。通過對磨床進(jìn)行力學(xué)分析，應(yīng)用動力學(xué)分析軟件ADAMS進(jìn)行工作狀態(tài)下運(yùn)動學(xué)與動力學(xué)模擬分析，通過虛擬試驗(yàn)和測試，在產(chǎn)品開發(fā)階段就可以幫助設(shè)計者發(fā)現(xiàn)設(shè)計缺陷，并提出改進(jìn)方案。應(yīng)用有限元分析ANSYS，對床身進(jìn)行靜力學(xué)分析和模態(tài)分析，可以通過變形云圖，查看結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)以及結(jié)構(gòu)固有頻率，通過對薄弱環(huán)節(jié)的分析，提出解決方案，優(yōu)化結(jié)構(gòu)。
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