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安徽建筑工业学院机械与电气工程系本科毕业设计(论文)开题报告课题:超声振动磨削机构的建模与仿真专业:机械设计制造及其自动化班级:06城建机械(1)班学生姓名:学号:指导教师:填表日期:2010年3月14日安徽建筑工业学院机械与电气工程系二○○九年二月制表说明抓好毕业设计(论文)的开题报告是保证毕业设计(论文)质量的一个重要环节。为了加强对毕业设计(论文)的过程管理,规范业设计(论文)的开题报告,特印发此表。2.毕业生一般应在毕业设计前期准备过程中,通过文献调研,主动跟指导教师讨论,完成毕业设计(论文)的开题报告。3.此表经过指导教师和有关人员签字后,一份由指导教师保存,一份交系教务办公室,一份上交教务处。4.毕业生在毕业设计(论文)答辩时,必须提交这份毕业设计(论文)开题报告。一简表学生简况姓名性别男出生年月1987.08入学时间学号06290070104专业机械设计制造及其自动化班级06城建机械(1)班毕业设计︵论文︶课题名称超声振动磨削机构的建模与仿真课题来源自拟类型1.工程设计(实践)2.理论研究3.实验研究4.计算机软件设计5.综合类√设计内容和意义摘要超声振动磨削加工是当前的一项特种加工技术。该加工技术对于加工陶瓷、高强度复合材料等硬脆材料具有独到的优势。本课题主要设计一个超声振动磨削机构,可以直接装配到机床上直接使用,可以通过这种机构直接在车床上进行超声振动珩磨。传统加工方法难度大,质量差,特种加工业应运而生。超声波加工机床具有体积大、成本高的缺陷,还有加工的尺寸受到限制。为此,本文提出了一种新型超声振动磨削机构。该新型结构可以作为一种机床附件,具有体积小、结构简单、成本低、可加工大型工件的优点,这对超声波加工以及机床的发展具有十分重要的意义。二选题依据1超声振动磨削机构概述超声振动磨削机构中的声学系统包括有:超声波发生器、换能器、变幅机构和珩磨头。超声波发生器是将220V或380V的交流电变成有一定功率输出的超声频电信号,即把电信号转变成超声频电信号;而超声频电信号通过换能器的作用把其转换成机械信号,机械信号通过变幅杆的变幅作用把振幅或速度放大传递给珩磨头进行超声振动珩磨2.国内外主要参考文献(列出作者、论文名称、期刊名称、出版年月)。[1].胡传忻《特种加工手册》北京工业大学出版社2001[2].刘晋春《特种加工》机械工业出版2000[3].范国良《超声加工概况和米来展望》电加工1994[4].刘浏《发展数控超声波加工中心的设想》机电产品开发与创新2002[5].刘殿通《超声磨削加工机床及其电源的研制》天津大学2001[6].戴向国《旋转超声加工机床的研究》中国机械工程2003[7].刘金华《超声磨削加工机及其模块化设计研究》天津大学2001[8].马九荣《机械工程手册(第八卷)》机械工业出版社1996[9].张建华《精密与特种加工技术》机械工业出版社2003[10].张其馨《超声发生器频率跟踪的控制》电加工1996[11].朱训生《新型多功能超声发生器的研制》机械工程师1999[12].陈思忠《我国功率超声技术近况与应用进展》声学技术2002[13].骆嘉龄《超声波换能器的研究动向》试验技术与试验机1993[14].祝锡晶《大功率超声换能器的研制》电加工与模具2001[15].朱武《大功率高Q值超声振动系统频率自动跟踪》自动化技术2000[16].LorenzoParrini,Newtechnologyforthedesignofadvancedultrasonictransducersforhigh-powerapplicationsultrasonic2003[17]网络资源[18]闫艳燕,赵波,刘俊利,超声振动车削组合系统的共振分析,工具技术,2004,38(11):58-60[19]左鹤声,机械阻抗方法及应用,北京:机械工业出版社,1987[20]RobertItschner,etl,Glass.RemoteMonitoringofEmbeddedSystemsinPowerEngineering[J].IEEE,InternetComputing,1998,2(3).[21]邝朴生,蒋文科,刘刚,等.设备诊断工程[M].北京:中国农业科技出版社,1997.[22]王文利,段宝岩,刘晖.设备远程监测诊断系统[J].机电一体化,1999(6):19—21.[23]钟秉林,黄仁.机械故障诊断学[M].北京:机械工业出版社,1997:1—9,80—92.[24]易良榘.简易振动诊断[M].北京:机械工业出版社,2002.[25]何正嘉.机械故障诊断案例选编[M].西安:西安交通大学出版社,1991.[26]叶荣学,孙伟,林赫,等.机械设备状态维修方式的研究与选择[J].中国电力,1998,31(12):63—65.[27]陈克兴,李川奇.设备状态监测与故障诊断技术[M].北京:科技文献出版社,1991三研究内容1、对超声加工机床进行分析,通过和普通机床的比较,研究一种新的结构,使其可以安装在普通机床上可以进行超声振动磨削加工。2、变幅杆是超声波机床振动系统的重要组成部分,本文将从声学角度和波动方程角度来探讨机床进给系统的设计问题。3、对变幅杆进行结构分析和动力学分析。4、为满足不同用户的要求,以超声电源功率250W的、磨削头结构为基型产品,对其进行系列化设计。5.对超声振动磨削机构进行三维建模6、对本课题的内容做出总结和展望。四研究方案拟采用的研究方法,技术路线,实验方案的可行性分析。超声珩磨加工机构主要包括超声发生器、换能器、变幅杆和珩磨头。利用超声波发生器把能量供给换能器一定的超声频电流及磁化用直流电流,在换能器线圈内产生交变的超声频磁场和恒定的磁化磁场,使换能器产生同频的纵向机械振动能,同时传递给变幅杆,并将振动放大到预定值,推动谐振到杆进行振动磨削。换能器、变幅杆、珩磨头均与发生器输出的超声电频率处于谐振状态,形成一个谐振系统,其固定点都应该在位移节点上。超声发生器是将工频交流点转为有一定功率输出的超声波振荡,以提供工具作往复运动和磨除被加工材料所需要的能量。其基本要求是:输出功率和频率在一定范围内连续可调,工作可靠。最好具有对共振频率自动跟踪和自动微调的功能,此外要求结构简单,价格便宜,体积小等。换能器是将高频电振荡换成机械振动。目前可采用2种方法:1、压电效应换能器:其特点是压电晶片材料来源较广,电声效率高,但机械强度比磁致伸缩换能器低,单位面积辐射功率小,易老化,影响工作寿命。用于中、小功率超声加工机,工作中一般要采用强制风冷。2、磁致伸缩换能器:其特点是长度能随着所处磁场的强度或伸或缩,通常用于大、中功率加工机。由于温度升高时磁致伸缩效应减弱,需要用强制水冷。以上2中换能器可根据功率选择。变幅杆是超声振动珩磨机构中的重要组成部分,从声学角度和波动方程角度来探讨变幅杆的设计。变幅杆是将换能器获得的超声振动的振幅加以放大,以得到超声加工所需要的振幅,其特点是根据截面越小,其能量越大,振动振幅也大。在选择变幅杆的时候可以根据放大倍数的需要而选择杆型。例如:锥形杆的振幅放大为5到10倍制造比较容易;指数形杆的放大倍数10到20倍使用性能稳定,但制造麻烦;阶梯形杆的放大比是20倍以上,制造容易,但当手负载阻力时振幅减小严重,而且粗细过度出易产生应力集中而疲劳折断。因此可根据以上情况合理选择变幅杆。要看所设计的机构能否正常运行即达到所需要的放大振幅,可以通过一个小实验论证:在油石上涂抹一层水膜,再把机构打开使其工作,我们就会看见水膜会出现雾化现象,这说明被放大的振幅能够达到所需要的大小。五毕业设计(论文)进程安排及实习安排序号设计(论文)各阶段名称日期1熟悉课题、查阅资料1-2周2毕业实习3-5周3超声振动加工机理分析6周4超声振动磨削机构中关键零部件设计、三维建模7-13周5可行性分析报告14周6撰写毕业论文15-17周

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