毕业设计开题报告

湖南科技大学2011届毕业设计(论文)开题报告题目 高速电主轴的噪声分析与检测技术作者姓名 李铿锵|学号|0753010621|所学专业|机械设计制造及其自动化1、研究的意义，同类研究工作国内外现状、存在问题(列出主要参考文献)课题研究意义：高速加工于20世纪90年代初期进入工业制造领域，是制造工业史上继数控加工之后的又一项重大创新，它不仅可以获得更大的生产效率，而且还可获得很高的加工质量，而高速加工一个最根本最核心的特点和技术就是实现高速的切削速度，因此高速电主轴单元成为高速加工机床核心部件。高速电主轴作为高速机床的核心部件，也是该机床的主要噪声源。电主轴中电磁噪声和机械噪声是不可避免的，它是反映电机设计和制造水平的重要指标，通过对其空载运转下产生的振动与噪声进行性能预测和实验评价，依据噪声来辨别和排除机器故障，不仅能保证生产任务的完成，还可防止事故发生。因此噪声问题是一个具有极强实际意义的问题，许多专家正在进行这方面的工作。国内外研究现状：从二十世纪五、六十年代开始，国外一些研究单位和高效就进行发动机噪声的研究工作［1］。目前为止，抑制机构噪声的方法主要通过两种途径：一种是直接对噪声进行控制，一种是通过控制振动，实现对噪声的控制，前者的提出很自然，是最早使用的，它主要分为被动控制和主动控制两种［2,3,4］。吸声、隔声等被动控制很早就应用在控制的实践中，1934年德国物理学家PaulLueg［5］(1898〜1979)分别向德国、美国提出名为“消除声音振荡过程(ProcessofSilencingSoundOscillation)”，标志着噪声的主动控制研究的开端，有源消声(ActiveNoiseControl)开始被研究。1975年N.Lalor和M.Petyt在SAE上发表了作为噪声源的内燃机机构振动模态。1982年，M.F.Russell在文章中对柴油机噪声控制技术进行了论述。于此同时，一些学校和企业也进行了大量的研究工作，英国的南安普顿大学(Universityofsouthampton)振动噪声研究所于上世纪七十年代在对一些主要内燃机制造公司生产内燃机噪声测试的基础上，提出了预测柴油机A计权声压级的经验公式，随着柴油机降噪工作的开展，英国的里卡多(Ricardo)公司又对该公式进行了修改。高速加工技术作为一个新兴领域，而高速电主轴又是其核心部分，其噪声更是决定了电主轴的性能，反映了电主轴设计和制造水平的重要指标，因此，国内外对电主轴噪声的研究相当积极。MbaD等［6］的研究结果表明，声发射方法比振动分析能更好地检测到元件早期失效，通过分析径向载荷、回转速度与高水平背景噪声对AE检测的可靠性影响，提出了滚动轴承声发射的门槛值,提出用能量均方根值与AE技术来检测轴承、机器的缺陷。MiettinenJ等⑺研究了脂润滑轴承的声发射监测方法，分析了脂中污染物对轴承声发射的影响，结果表明小污染颗粒比大污染颗粒的声发射脉冲数水平高,AE时域分析方法是分析污染物颗粒硬度的合理方法；AE水平不是随污染物增多而线性增加，有时可观测到减少的现象。美国的RorrerRAL等［8］分析了粘滑参数对摩擦振动的影响，结果表明静摩擦系数与动摩擦系数的差是决定噪声的最重要参数，速度的均方根值与静、动摩擦系数差之间有很好的相关性。Perls［9］提出高速电主轴中可能存在的电缆噪声：当电缆收缩、弯曲、被敲击、挤压或扭曲时都产生电荷，因为此时在电介质与外部保护壳或电介质与中间的导体之间都会产生摩擦。SanjayKumarJha［io］提出从噪声辐射点和噪声源入手，使用声学照相机监测到高频噪声辐射点，再通过振动的测量监测到低频的噪声源，对高速电主轴噪声研究奠定了良好的基础。综合国内外噪声研究现状，高速电主轴噪声方面的研究还存在以下4个问题：（1） 电主轴定子与转子的被励磁问题（2） 主轴轴承及润滑、散热和冷却。（3） 电主轴必须经过严格的动平衡。（4） 电主轴的隔振与降噪。2、 研究目标、内容和拟解决的关键问题（根据任务要求进一步具体化）研究目标：对高速电主轴进行噪声检测，分析噪声信号的频谱结构，进一步分析噪声的产生原因和主要噪声源的位置。研究内容：（1） 分析高速电主轴的结构特性。（2） 分析高速电主轴的降噪问题。（3） 根据高速电主轴三维动态噪声检测模型，仿真噪声频谱图，分析噪声产生的原因和噪声源的位置。（4） 通过高速电主轴的噪声仿真实验验证上述结论。关键问题：在高速加工中，高速电主轴作为提供高速切削的主要功能部件，微小的振动都会引起极大的离心力和噪声，损坏机器核心部件，因此对如何有效控制动力机械在工作过程中产生的振动与噪声进行研究，仿真噪声频谱机构图，分析噪声产生的原因和噪声源位置，并尽可能地提出隔振与降噪措施。3、 特色与创新之处建立高速电主轴的噪声检测三维动态图仿真电磁噪声、机械噪声的频谱图，分析各种噪声源4、 拟采取的研究方法、步骤、技术路线研究方法：理论推导、实习参观、实验验证。研究步骤：对高速电主轴的结构特性深入理解，分析它的电磁特性以及机械特性，根据高速电主轴的运动情况以及电磁噪声、机械噪声的传播特征，建立高速电主轴的三维动态模型，确定各部分声源、频率以及对机械工作的影响大小。5、 拟使用的主要仪器设备、试剂和药品计算机计算机绘图软件(如AUTOCAD和PRO/E等)labview仿真分析软件。6、 参考文献韩松涛内燃机的振动噪声控制及现代设计方法研究。天津大学博士学位论文，2003,2〜4,42〜48。陈克安、马远良自适应有源噪声控制.西北工业大学出版社.1993.黄其柏.工程噪声控制学.武汉：华中理工出版社，1999.刘恩泽等.噪声主动控制系统研究概况及发展趋势.噪声与振动控制，1999,Vol，3:1〜6.郑伟光主编汽车发动机构造与维修。机械工业出版社，2002。10〜12。MbaD.Acousticemissionsandmonitoringbearinghealth[J]1TribologyTransactions,2003,46(3):447〜451.MiettinenJ,AndressonP.Acousticemissionofrollingbearinglubricatedwithcontaminatedgrease[J]1Trib.Int,2000(33):777〜787.RorrerRAL,JunejaV.Friction-inducedvibrationandnoiseGenerationofinstrumentpanelmaterialpairs[J].Trib.Int,2002(35):523〜531.Perls,T.A.:J.Appl.Phys.,23(6):674(1952)Jha.SK,ProdeT.ceedingsofThe14tlFISITAconference.London.1972,46-55.注：1、 开题报告是本科生毕业设计（论文）的一个重要组成部分。学生应根据毕业设计（论文）任务书的要求和文献调研结果，在开始撰写论文之前写