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畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告
題 目: 長(zhǎng)度尺寸測(cè)量裝置設(shè)計(jì)
學(xué) 院: 應(yīng)用技術(shù)學(xué)院
專 業(yè): 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
學(xué)生姓名: 陳志剛 學(xué) 號(hào): 200513090205
指導(dǎo)老師: 譚季秋
2009年 03 月 14 日
開題報(bào)告填寫要求
1.開題報(bào)告(含“文獻(xiàn)綜述”)作為畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)答辯委員會(huì)對(duì)學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報(bào)告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下,由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)工作前期內(nèi)完成,經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見及所在專業(yè)審查后生效。
2.開題報(bào)告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按此電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式(可從教務(wù)處網(wǎng)頁上下載)打印,禁止打印在其它紙上后剪貼,完成后應(yīng)及時(shí)交給指導(dǎo)教師簽署意見。
3.“文獻(xiàn)綜述”應(yīng)按論文的格式成文,并直接書寫(或打印)在本開題報(bào)告第一欄目?jī)?nèi),學(xué)生寫文獻(xiàn)綜述的參考文獻(xiàn)應(yīng)不少于10篇(不包括辭典、手冊(cè)),其中至少應(yīng)包括1篇外文資料;對(duì)于重要的參考文獻(xiàn)應(yīng)附原件復(fù)印件,作為附件裝訂在開題報(bào)告的最后。
4.統(tǒng)一用A4紙,并裝訂單獨(dú)成冊(cè),隨《畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說明書》等資料裝入文件袋中。
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)(論 文)開 題 報(bào) 告
1.文獻(xiàn)綜述:結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)課題情況,根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料,每人撰寫2500字以上的文獻(xiàn)綜述,文后應(yīng)列出所查閱的文獻(xiàn)資料。
1 機(jī)電一體化
現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,極大地推動(dòng)了不同學(xué)科的交叉和滲透,導(dǎo)致了工程領(lǐng)域的技術(shù)革命與改造。在機(jī)械工程領(lǐng)域,由于微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展及其向機(jī)械工業(yè)的滲透所形成的機(jī)電一體化使機(jī)械工業(yè)的技術(shù)改造,產(chǎn)品機(jī)構(gòu),功能與構(gòu)成,生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化。使工業(yè)生產(chǎn)有“機(jī)械電氣化”邁入“機(jī)電一體化”為特征的發(fā)展階段。
1.1機(jī)電一體化的發(fā)展史
20世紀(jì)60年代以來,人們自覺不自覺地利用電子技術(shù)的初步成果,來完善機(jī)械產(chǎn)品的性能后,刺激了機(jī)械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合,再后來計(jì)算機(jī)技術(shù),控制技術(shù),通信技術(shù)的發(fā)展,為機(jī)電一體化的發(fā)展更進(jìn)一步奠定了技術(shù)基礎(chǔ),大約到20世紀(jì)80年代末期世界范圍內(nèi)得到比較廣泛的承認(rèn):機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品得到了極大發(fā)展,各國(guó)均開始對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品給予很大的關(guān)注和支持,20世紀(jì)90年代后期開始了機(jī)電一體化技術(shù)向智能化方向邁向的新階段機(jī)電一體化進(jìn)入深入發(fā)展時(shí)期。一方面,光學(xué)通信技術(shù)等進(jìn)入了機(jī)電一體化,微細(xì)加工技術(shù)也在機(jī)電一體化中嶄露頭腳,出現(xiàn)了光機(jī)電一體化和微機(jī)電一體化等新分支,另一方面對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)的建模設(shè)計(jì),分析和集成方法,機(jī)電一體化的科學(xué)體系和發(fā)展趨勢(shì)都進(jìn)行深入研究。
我國(guó)是從20世紀(jì)80年代初才開始在這方面研究和應(yīng)用。許多大專院校,研究機(jī)構(gòu)及一些大中形企業(yè)對(duì)這一技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用做了大量的工作,取得了一定成果,但與歐美,日本等先進(jìn)國(guó)家相比仍有相當(dāng)大差距。機(jī)電一體化是集機(jī)械,電子,光學(xué),控制,計(jì)算機(jī),信息等多學(xué)科的交叉綜合。它的發(fā)展和進(jìn)步依賴并促進(jìn)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。
機(jī)電一體化發(fā)展至今也成為一門有著自身體系的新型學(xué)科,隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,還將被賦予新的內(nèi)容。
1.2 機(jī)電一體化的內(nèi)容
1) 機(jī)電一體化技術(shù)是從系統(tǒng)工程觀點(diǎn)出發(fā),應(yīng)用機(jī)械,電子等有關(guān)技術(shù),使機(jī)械,電子有機(jī)結(jié)合,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)或產(chǎn)品整體最優(yōu)的綜合性技術(shù)。機(jī)電一體化技術(shù)主要包括技術(shù)原理和使用機(jī)電一體化產(chǎn)品(或系統(tǒng))得以實(shí)現(xiàn)使用和發(fā)展的技術(shù)。機(jī)電一體化技術(shù)是一個(gè)技術(shù)群的總稱。
2) 機(jī)電一體化系統(tǒng)(或產(chǎn)品)由若干具有特定功能的機(jī)械和電子要素組成的有機(jī)整體,具有滿足人的使用功能,機(jī)電一體化系統(tǒng)(或產(chǎn)品)主要是指機(jī)械系統(tǒng)(或部件)與微電子系統(tǒng)(或部件)相互置換和有機(jī)結(jié)合,從而賦予新的功能和性能的新一代產(chǎn)品,有良好的人機(jī)協(xié)作關(guān)系。一個(gè)機(jī)電一體化的系統(tǒng)主要有機(jī)械裝置,執(zhí)行裝置,動(dòng)力源,傳感器,計(jì)算機(jī)5個(gè)要素構(gòu)成。
3) 機(jī)電一體化工程是機(jī)械工程和電子工程的綜合集成,即給定機(jī)電一體化系統(tǒng)(或產(chǎn)品)“目的功能”與“規(guī)格”后,機(jī)電一體化技術(shù)人員利用機(jī)電一體化技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì),制造的過程體系。機(jī)電一體化工程是系統(tǒng)工程在機(jī)電一體化系統(tǒng)(或產(chǎn)品)中的具體應(yīng)用。
4) 機(jī)電一體化思想體現(xiàn)了“系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理”和“綜合集成技巧”。系統(tǒng)工程,控制論和信息論是機(jī)電一體化技術(shù)的方法論。從某種意義上講,機(jī)電一體化思想相當(dāng)于“一體化”思想。它帶來了諸如光電機(jī)一體化,機(jī)電液一體化,科工貿(mào)一體化,人機(jī)一體化等技術(shù)及其產(chǎn)品。
1.3 機(jī)電一體化的優(yōu)點(diǎn)
機(jī)電一體化是指機(jī)構(gòu)的主要功能,動(dòng)力功能,信息處理功能和控制功能上引進(jìn)電子技術(shù),將機(jī)械裝置與電子化設(shè)計(jì)及軟件結(jié)合起來所構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱,其涵蓋“技術(shù)”和“產(chǎn)品”兩個(gè)方面,是基于上述群體技術(shù)有機(jī)融合的一種綜合技術(shù),而不是機(jī)械技術(shù),微電子技術(shù)以及其它新技術(shù)的簡(jiǎn)單組合,拼湊,這是機(jī)電一體化與機(jī)械+電氣形成的機(jī)械電氣化在概念上的根本區(qū)別,機(jī)械工程技術(shù)由純機(jī)械發(fā)展到機(jī)械電氣化,仍屬傳統(tǒng)機(jī)械,其主要功能依然是代替和放大的能力,但是發(fā)展到機(jī)電一體化后,其中的微電子裝置除可取代某些機(jī)械部件的原有功能外,還能賦予許多新的功能,如自動(dòng)檢測(cè),自動(dòng)處理信息,自動(dòng)顯示記錄,自動(dòng)調(diào)節(jié)與控制,自動(dòng)診斷與保護(hù)等,即機(jī)電一體化產(chǎn)品不僅是人的手與肢體的延伸,還是人的感官與頭腦的延伸。機(jī)電一體化與機(jī)械電氣化在功能上的本質(zhì)區(qū)別是智能化,機(jī)電一體化產(chǎn)品的典型例子有,數(shù)控加工中心,機(jī)器人以及具有檢測(cè)控制性能的數(shù)碼相機(jī)等??傊粋€(gè)機(jī)電一體化的系統(tǒng)主要由機(jī)械裝置,執(zhí)行裝置,動(dòng)力源,傳感器,計(jì)算機(jī)這五個(gè)要素構(gòu)成。歸納如下:
1) 具有記憶,運(yùn)籌,控制,信息處理等功能,從而達(dá)到產(chǎn)品的高性能,多功能和智能化;
2) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化。使產(chǎn)品向著輕 薄 細(xì) 巧的方向迅速發(fā)展,易采用標(biāo)準(zhǔn)化,模塊化的方法進(jìn)行設(shè)計(jì),制造;
3) 可以根據(jù)負(fù)荷及運(yùn)行情況進(jìn)行調(diào)整與控制,具有節(jié)能的特點(diǎn);
4) 具有自動(dòng)監(jiān)視,診斷功能及其某些智能使安全可靠性大幅度提高。
2 數(shù)控機(jī)床
數(shù)控機(jī)床是數(shù)字控制機(jī)床的簡(jiǎn)稱,是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動(dòng)化機(jī)床。該控制系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號(hào)指令規(guī)定的程序,并將其譯碼,從而使機(jī)床動(dòng)作并加工零件。數(shù)控機(jī)床的控制單元:數(shù)控機(jī)床的操作和監(jiān)控全部在這個(gè)數(shù)控單元中完成,它是數(shù)控機(jī)床的大腦。
2.1 與普通機(jī)床相比,數(shù)控機(jī)床有如下特點(diǎn):
●加工精度高,具有穩(wěn)定的加工質(zhì)量;
●可進(jìn)行多坐標(biāo)的聯(lián)動(dòng),能加工形狀復(fù)雜的零件;
●加工零件改變時(shí),一般只需要更改數(shù)控程序,可節(jié)省生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間;
●機(jī)床本身的精度高、剛性大,可選擇有利的加工用量,生產(chǎn)率高 (一般為普通機(jī)床的3~5倍);
●機(jī)床自動(dòng)化程度高,可以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度;
●對(duì)操作人員的素質(zhì)要求較高,對(duì)維修人員的技術(shù)要求更高。
2.2 數(shù)控機(jī)床一般由下列幾個(gè)部分組成:
●主機(jī),他是數(shù)控機(jī)床的主題,包括機(jī)床身、立柱、主軸、進(jìn)給機(jī)構(gòu)等機(jī)械部件。他是用于完成各種切削加工的機(jī)械部件。
●數(shù)控裝置,是數(shù)控機(jī)床的核心,包括硬件(印刷電路板、CRT顯示器、鍵盒、紙帶閱讀機(jī)等)以及相應(yīng)的軟件,用于輸入數(shù)字化的零件程序,并完成輸入信息的存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)的變換、插補(bǔ)運(yùn)算以及實(shí)現(xiàn)各種控制功能。
●驅(qū)動(dòng)裝置,他是數(shù)控機(jī)床執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)部件,包括主軸驅(qū)動(dòng)單元、進(jìn)給單元、主軸電機(jī)及進(jìn)給電機(jī)等。他在數(shù)控裝置的控制下通過電氣或電液伺服系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)主軸和進(jìn)給驅(qū)動(dòng)。當(dāng)幾個(gè)進(jìn)給聯(lián)動(dòng)時(shí),可以完成定位、直線、平面曲線和空間曲線的加工。
●輔助裝置,指數(shù)控機(jī)床的一些必要的配套部件,用以保證數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行,如冷卻、排屑、潤(rùn)滑、照明、監(jiān)測(cè)等。它包括液壓和氣動(dòng)裝置、排屑裝置、交換工作臺(tái)、數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)和數(shù)控分度頭,還包括刀具及監(jiān)控檢測(cè)裝置等。
●編程及其他附屬設(shè)備,可用來在機(jī)外進(jìn)行零件的程序編制、存儲(chǔ)等。
自從1952年美國(guó)麻省理工學(xué)院研制出世界上第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床以來,數(shù)控機(jī)床在制造工業(yè),特別是在汽車、航空航天、以及軍事工業(yè)中被廣泛地應(yīng)用,數(shù)控技術(shù)無論在硬件和軟件方面,都有飛速發(fā)展。
3 伺服控制系統(tǒng)
3.1 概述
用來精確地跟隨或復(fù)現(xiàn)某個(gè)過程的反饋控制系統(tǒng)。又稱隨動(dòng)系統(tǒng)。在很多情況下,伺服系統(tǒng)專指被控制量(系統(tǒng)的輸出量)是機(jī)械位移或位移速度、加速度的反饋控制系統(tǒng),其作用是使輸出的機(jī)械位移(或轉(zhuǎn)角)準(zhǔn)確地跟蹤輸入的位移(或轉(zhuǎn)角)。伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成和其他形式的反饋控制系統(tǒng)沒有原則上的區(qū)別。
伺服控制系統(tǒng)最初用于船舶的自動(dòng)駕駛、火炮控制和指揮儀中,后來逐漸推廣到很多領(lǐng)域,特別是自動(dòng)車床、天線位置控制、導(dǎo)彈和飛船的制導(dǎo)等。采用伺服系統(tǒng)主要是為了達(dá)到下面幾個(gè)目的:①以小功率指令信號(hào)去控制大功率負(fù)載?;鹋诳刂坪痛婵刂凭褪堑湫偷睦?。②在沒有機(jī)械連接的情況下,由輸入軸控制位于遠(yuǎn)處的輸出軸,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距同步傳動(dòng)。③使輸出機(jī)械位移精確地跟蹤電信號(hào),如記錄和指示儀表等。
衡量伺服控制系統(tǒng)性能的主要指標(biāo)有頻帶寬度和精度。頻帶寬度簡(jiǎn)稱帶寬,由系統(tǒng)頻率響應(yīng)特性來規(guī)定,反映伺服系統(tǒng)的跟蹤的快速性。帶寬越大,快速性越好。伺服系統(tǒng)的帶寬主要受控制對(duì)象和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的慣性的限制。慣性越大,帶寬越窄。一般伺服系統(tǒng)的帶寬小于15赫,大型設(shè)備伺服系統(tǒng)的帶寬則在1~2赫以下。自20世紀(jì)70年代以來,由于發(fā)展了力矩電機(jī)及高靈敏度測(cè)速機(jī),使伺服系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了直接驅(qū)動(dòng),革除或減小了齒隙和彈性變形等非線性因素,使帶寬達(dá)到50赫,并成功應(yīng)用在遠(yuǎn)程導(dǎo)彈、人造衛(wèi)星、精密指揮儀等場(chǎng)所。伺服系統(tǒng)的精度主要決定于所用的測(cè)量元件的精度。因此,在伺服系統(tǒng)中必須采用高精度的測(cè)量元件,如精密電位器、自整角機(jī)和旋轉(zhuǎn)變壓器等。此外,也可采取附加措施來提高系統(tǒng)的精度,例如將測(cè)量元件(如自整角機(jī))的測(cè)量軸通過減速器與轉(zhuǎn)軸相連,使轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)角得到放大,來提高相對(duì)測(cè)量精度。采用這種方案的伺服系統(tǒng)稱為精測(cè)粗測(cè)系統(tǒng)或雙通道系統(tǒng)。通過減速器與轉(zhuǎn)軸嚙合的測(cè)角線路稱精讀數(shù)通道,直接取自轉(zhuǎn)軸的測(cè)角線路稱粗讀數(shù)通道。
伺服控制系統(tǒng)按所用驅(qū)動(dòng)元件的類型可分為機(jī)電伺服系統(tǒng)、液壓伺服系統(tǒng)和氣動(dòng)伺服系統(tǒng)。
3.2 伺服控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成
機(jī)電一體化的伺服控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),類型繁多,但從自動(dòng)控制理論的角度來分析,伺服控制系統(tǒng)一般包括控制器,被控對(duì)象,執(zhí)行環(huán)節(jié),檢測(cè)環(huán)節(jié),比較環(huán)節(jié)等五部分
1)比較環(huán)節(jié);
比較環(huán)節(jié)是將輸入的指令信號(hào)與系統(tǒng)的反饋信號(hào)進(jìn)行比較,以獲得輸出與輸入間的偏差信號(hào)的環(huán)節(jié),通常由專門的電路或計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn).
2)控制器;
控制器通常是計(jì)算機(jī)或PID控制電路,其主要任務(wù)是對(duì)比較元件輸出的偏差信號(hào)進(jìn)行變換處理,以控制執(zhí)行元件按要求動(dòng)作.
3)執(zhí)行環(huán)節(jié);
執(zhí)行環(huán)節(jié)的作用是按控制信號(hào)的要求,將輸入的各種形式的能量轉(zhuǎn)化成機(jī)械能,驅(qū)動(dòng)被控對(duì)象工作.機(jī)電一體化系統(tǒng)中的執(zhí)行元件一般指各種電機(jī)或液壓,氣動(dòng)伺服機(jī)構(gòu)等.
4)被控對(duì)象;機(jī)械參數(shù)量包括位移,速度,加速度,力,和力矩為被控對(duì)象。
5)檢測(cè)環(huán)節(jié);
檢測(cè)環(huán)節(jié)是指能夠?qū)敵鲞M(jìn)行測(cè)量并轉(zhuǎn)換成比較環(huán)節(jié)所需要的量綱的裝置,一般包括傳感器和轉(zhuǎn)換電路.
3.3 伺服控制系統(tǒng)的分
伺服系統(tǒng)的分類方法很多,常見的分類方法有以下三種.
1)按被控量參數(shù)特性分類.
2)按驅(qū)動(dòng)元件的類型分類.
3)按控制原理分類.
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畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)(論 文)開 題 報(bào) 告
2.開題報(bào)告:一、課題的目的與意義;二、課題發(fā)展現(xiàn)狀和前景展望;三、課題主要內(nèi)容和要求;四、研究方法、步驟和措施
開 題 報(bào) 告
一、課題的目的與意義
二、課題發(fā)展現(xiàn)狀和前景展望
機(jī)電一體化的概念機(jī)電一體化是指在機(jī)構(gòu)的主功能、動(dòng)力功能、信息處理功能和控制功能上引進(jìn)電子技術(shù),將機(jī)械裝置與電子化設(shè)計(jì)及軟件結(jié)合起來所構(gòu)成的系統(tǒng)的總和。它涵蓋了“技術(shù)”“產(chǎn)品”兩個(gè)方面。只是機(jī)電一體化技術(shù)是基于機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、傳感測(cè)控技術(shù)、電子電力技術(shù)、接口技術(shù)、信息變換技術(shù)等有機(jī)融合的一種綜合技術(shù),而不是機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)以及其它新技術(shù)的簡(jiǎn)單組合、拼湊,這是機(jī)電一體化與機(jī)械、電氣形成的機(jī)械電氣化在概念上的根本區(qū)別。
三、課題主要內(nèi)容和要求
1、主要內(nèi)容:
1)總體方案設(shè)計(jì):明確設(shè)計(jì)任務(wù),確定總體結(jié)構(gòu)方案。畫出系統(tǒng)框圖。
2)伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì):驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)計(jì)算,電機(jī)選擇。
3)機(jī)械傳動(dòng)部分設(shè)計(jì):繪制總裝圖。零件校核計(jì)算及主要零件圖。
4)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì):硬件電路原理圖(帶數(shù)顯)。
5)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì):主要軟件設(shè)計(jì)。機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)可靠性分析。
6)編寫設(shè)計(jì)說明書。
2、要求:
簡(jiǎn)易測(cè)量裝置是計(jì)算機(jī)數(shù)控(CNC)機(jī)床系統(tǒng)的配套設(shè)備。主要用于測(cè)量零件的外長(zhǎng)度尺寸和內(nèi)長(zhǎng)度尺寸。
1)測(cè)量范圍0~100mm。
2)測(cè)量誤差不大于0.01mm。
3)測(cè)量裝置帶數(shù)字顯示。
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)(論 文)開 題 報(bào) 告
指導(dǎo)教師意見:
1.對(duì)“文獻(xiàn)綜述”的評(píng)語:
2.對(duì)本課題的深度、廣度及工作量的意見和對(duì)設(shè)計(jì)(論文)結(jié)果的預(yù)測(cè):
指導(dǎo)教師:
年 月 日
所在專業(yè)審查意見:
負(fù)責(zé)人:
年 月 日