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三级圆锥—圆柱齿轮减速器，第一级为锥齿轮减速，第二、三级为圆柱齿轮减速。这种减速器具有结构紧凑、多输出、传动效率高、运行平稳、传动比大、体积小、加工方便、寿命长等优点。因此，随着我国社会主义建设的飞速发展，国内已有许多单位自行设计和制造了这种减速器，并且已日益广泛地应用在国防、矿山、冶金、化工、纺织、起重运输、建筑工程、食品工业和仪表制造等工业部门的机械设备中，今后将会得到更加广泛的应用。
二、主要研究内容及意义
本文首先介绍了带式输送机传动装置的研究背景，通过对参考文献进行详细的分析，阐述了齿轮、减速器等的相关内容；在技术路线中，论述齿轮和轴的选择及其基本参数的选择和几何尺寸的计算，两个主要强度的验算等在这次设计中所需要考虑的一些技术问题做了介绍；为毕业设计写作建立了进度表，为以后的设计工作提供了一个指导。最后，给出了一些参考文献，可以用来查阅相关的资料，给自己的设计带来方便。
本次课题研究设计是大学生涯最后的学习机会，也是最专业的一次锻炼，它将使我们更加了解实际工作中的问题困难，也使我对专业知识又一次的全面总结，而且对实际的机械工程设计流程有一个大概的了解，我相信这将对我以后的工作有实质性的帮助。
三、实施计划
收集相关资料：20xx年4月10日——4月16日
开题准备： 4月17日——4月20日
确定设计方案：4月21日——4月28日
进行相关设计计算：4月28日——5月8日
绘制图纸：5月9日——5月15日
整理材料：5月15日——5月16日
编写设计说明书：5月17日——5月20日
准备答辩：
四、参考文献
[1] 王昆等 机械设计课程设计 高等教育出版社,1995。
[2] 邱宣怀 机械设计第四版 高等教育出版社,1997。
[3] 濮良贵 机械设计第七版 高等教育出版社,20xx。
[4] 任金泉 机械设计课程设计 西安交通大学出版社,20xx。
[5] 许镇宁 机械零件 人民教育出版社,1959。
[6] 机械工业出版社编委会 机械设计实用手册 机械工业出版社,20xx
目前，国内对水果分级装备的研究起步较晚，商品化的水果品质检测分级设备比较少；但是，随着机器视觉技术的发展，有越来越多的学者开始对苹果、柑橘、黄桃等水果的品质特征进行研究，并研制了部分水果检测分级装备。由于国内相关技术的不成熟，现有的检测分级装置检测研究对象多为苹果、芒果、猕猴桃、柑橘等小型水果，而目前针对哈密瓜的分级研究基本上处在理论层面，还没有应用到实际生产中，仍需要进行继续深入的研究。目前，哈密瓜的市场需求量在逐年增加，因此迫切需要一种针对哈密瓜大小分级的设备及技术解决当前的问题。
哈密瓜是新疆地区的名优特产，素有“瓜中之王”的美称，含糖量高，奇香袭人，不仅香甜可口，而且营养成分十分丰富，被誉为“水果皇后”.然而，目前哈密瓜采摘后的检测方式主要采用人工分拣方法，效率低下，随意性大，往往带有人的主观因素，造成分选不规范，分选精度低；同时分拣时间长，水果腐烂变质及客户等待时间较长等问题突出，造成资源和时间的双重浪费，致使经济效益下降，最终影响了哈密瓜在市场上的竞争力。因此，对哈密瓜进行自动化分级显得尤为重要。
本研究针对目前新疆哈密瓜主要依靠人工在田间地头进行分级的现状，设计了一种翻转式哈密瓜分级装置。
1.1总体结构
本装置包括机架、进料口、卸料口、传送系统、承载水果装置、控制系统和分级执行装置。传送系统包含电动机、同步皮带、主动链轮、从动链轮和链条输送带；控制系统包含对射式激光传感器、传感器支撑架、三菱plc和plc支撑架；分级执行装置包含分级执行装置支撑架、支撑轴、调速电机、凸轮和棘轮。
1.2工作原理
工作时，电动机带动传送系统工作，传送系统带动承载水果装置工作，哈密瓜由进料口进入承载水果装置。当承载水果装置通过对射式激光传感器区域时，哈密瓜触发对射式激光传感器，按照所触发的对射式激光传感器的对数将哈密瓜分为大、中、小3个等级；对射式激光传感器将信号传给三菱plc,通过预先设置好的程序使三菱plc控制相应的调速电机转动，调速电机控制凸轮转动；凸轮通过转动使相应的水果托盘翻转，进而使哈密瓜进入相应的卸料口，实现哈密瓜的分级；拉伸弹簧拉动水果托盘回到初始位置，凸轮继续转动至初始位置后通过与棘轮作用停止转动，等待下一次转动。
2.1材料与方法
本次试验材料选用品种为“金皇后（欣源蜜6号）”的成熟哈密瓜样本，样本个数为100个，产地为新疆兵团农六师103团哈密瓜种植基地。根据当地瓜农的经验和哈密瓜的全生育期（85~110天左右），在哈密瓜成熟期对此种哈密瓜进行两批次采收，每次均采收50个，且采收时间间隔不能超过3天，共得到100组有效试验数据。
2.2水果托盘曲线确定
通过对哈密瓜球度的计算，可以看出“金皇后（欣源蜜6号）”品种哈密瓜形状规则，接近于球形，因此需要设计一种类球形的水果托盘。选取哈密瓜理论平均纵径做为椭圆的长轴r1,哈密瓜理论平均横径做为椭圆的短轴r2,并选定用于设计水果托盘的曲线。
2.3承载水果装置设计
承载水果装置由转动轴、减震弹簧、水果托盘支撑座、水果托盘缓冲垫、装置支撑座、拉伸弹簧和水果托盘组成。其中，装置支撑座与链条长销轴相联，减震弹簧固定在水果托盘支撑座和装置支撑座之间；水果托盘通过转动轴与水果托盘支撑座联接，其缓冲垫固定在水果托盘支撑座上，拉伸弹簧用于联接水果托盘和水果托盘支撑座。承载水果装置是哈密瓜分级装置中的关键部件，该装置中水果托盘的主要作用是实现哈密瓜承载传送和翻转；减震弹簧和水果托盘缓冲垫主要作用是当哈密瓜由进料口传送至水果托盘时实现减震和缓冲，避免哈密瓜出现损伤；拉伸弹簧的主要作用是当水果托盘翻转后将水果托盘拉回原位置。
3.1分级执行装置设计
带动凸轮绕支撑轴转动，凸轮在转动过程中通过与水果托盘作用，驱动水果托盘翻转，进而使哈密瓜翻转并实现哈密瓜的分级；凸轮每次工作后都回到初始位置，通过与棘轮的作用实现凸轮静止。
3.2分级控制系统工作原理
量的关系；然后，plc通过获取传感器被触发个数的信息间接获取哈密瓜的等级信息，并根据间接获取的哈密瓜等级信息控制相应的调速电机转动；调速电机控制凸轮旋转并驱动水果托盘翻转，最后完成哈密瓜的分级。
1哈密瓜表面清理及编号。对所采收的哈密瓜使用干毛巾进行表面清洗，用小刀切除果梗，并对哈密瓜进行编号，将编号为1~100的记号纸贴在哈密瓜果梗处。
2哈密瓜外形尺寸测量。对已经编号的哈密瓜样本，使用高度划线游标卡尺测量哈密瓜样本纵向长轴的长度a、横向短轴的两个长度b和c.其中，短轴的两个长度b、c测量方式是短轴处相互垂直的两个位置进行测量，通过公式（1）求出哈密瓜的球度.在测量哈密瓜纵径时需要人工将哈密瓜竖立，由于竖立过程人工参与，可能存在一定的偏差，故此处均采取多次测量取平均值的方法。每个哈密瓜样本的尺寸数据测量3次并详细记录每次所测量的数据，将每个哈密瓜样本的3组试验数据取平均值作为哈密瓜的尺寸数据，并最终以100个哈密瓜的平均横纵经值做为哈密瓜的理论横纵经值。
第1-4周实习调研、收集资料；
第5周完成开题报告；
第6-7周完成总体方案设计；
第8-11周完成机械结构、驱动系统、控制系统设计计算；
第16周整理文档图纸完成毕业设计说明书；
第17周校对所有设计内容参加毕业设计论文答辩
[1]朱培逸，王引佳，高珏，等。基于plc和组态王的水果品质分级系统设计[j].农机化研究，-106.
[2]张俊雄，荀一，李伟，等。基于计算机视觉的柑橘自动化分级[j].江苏大学学报：自然科学版，-103.
[3]安爱琴，余泽通，王宏强。基于机器视觉的苹果大小自动分级方法[j].农机化研究，-166.
[4]刘燕德，吴明明，孙旭东，等。黄桃表面缺陷和可溶性固形物光谱同时在线检测[j].农业工程学报，-.
[5]王运祥，马本学，贾艳婷，等。采用夹持果梗方法的水果检测分级机设计[j].食品与机械，-110.
[6]葛纪帅，赵春江，黄文倩，等。基于智能称重的水果分级生产线设计[j].农机化研究，-130.
[7]吴晓强，黄云战，赵永杰。基于运动控制器的苹果质量分级系统[j].食品与机械，-116.
[8]李晶，张东兴，刘宝。苹果分级机输送与翻转机构设计[j].农业机械学报，-161,.
1、本课题的背景及意义
目前，在工程起重机械领域，欧洲、美国和日本处于领先地位。欧洲作为工程起重机的发源地，轮式起重机技术水平最高。该地区的工程起重机械业主要生产全地面起重机、履带式起重机和紧凑型轮胎起重机，也生产少量汽车起重机。其中，全路面起重机、履带起重机以中大吨位为主；紧凑型轮胎起重机则以小吨位为主；汽车起重机一般为通用底盘组装全地面上车，即以改装为主。其产品技术先进、性能高、可靠性高，产品销往全球。
起重机械用来对物料作起重、运输、装卸和安装等作业的机械设备，它可以完成靠人力无法完成的物料搬运工作，减轻人们的体力劳动，提高劳动生产率，在工厂、矿山、车站、港口、建筑工地、仓库、水电站等多个领域部门中得到了广泛的使用，随着生产规模的日益扩大，特别是现代化、专业化的要求，各种专门用途的起重机相继产生，在许多重要的部门中，它不仅是生产过程中的辅助机械，而且已成为生产流水作业线上不可缺少的重要机械设备，它的发展对国民经济建设起着积极的促进作用。起重机械是起升，搬运物料及产品的机械工具。起重机械对于提高工程机械各生产部门的机械化，缩短生产周期和降低生产成本，起着非常重要的作用。
意义：桥式起重机在工厂车间起着非常重要的作用，为了保证它能安全、有效运行，科学的进行故障诊断并有针对性地做好日常维护和保养工作十分必要。据此，我结合起重机的结构及工作原理，归纳出桥式起重机的常见故障及其产生的原因，并提出故障的预防和排除措施。
2、本课题的基本内容及关键问题
本次课题主要内容：
学习起重机的通用结构，重点学习qd20/5双梁桥式起重机的组成机构，日常维护保养，常见故障诊断与解决措施。
关键问题：
认真学习双梁起重机的知识，详细阅读qd20/5双梁起重机的资料，在使用操作过程中，注意收集各种故障现象，学会故障分析的方法，并总结好完成论文。
3、本课题调研情况综述
起重机械用来对物料作起重、运输、装卸和安装等作业的机械设备，它可以完成靠人力无法完成的物料搬运工作，减轻人们的体力劳动，提高劳动生产率，在工厂、矿山、车站、港口、建筑工地、仓库、水电站等多个领域部门中得到了广泛的使用，随着生产规模的日益扩大，特别是现代化、专业化的要求，各种专门用途的起重机相继产生，在许多重要的部门中，它不仅是生产过程中的辅助机械，而且已成为生产流水作业线上不可缺少的重要机械设备，它的发展对国民经济建设起着积极的促进作用。起重机械是起升，搬运物料及产品的机械工具。
目前，在工程起重机械领域，欧洲、美国和日本处于领先地位。欧洲作为工程起重机的发源地，轮式起重机生产技术水平最高。该地区的工程起重机械业主要生产全地面起重机、履带式起重机和紧凑型轮胎起重机，也生产少量汽车起重机。其中，全路面起重机、履带起重机以中大吨位为主；紧凑型轮胎起重机则以小吨位为主；汽车起重机一般为通用底盘组装全地面上车，即以改装为主。其产品技术先进、性能高、可靠性高，产品销往全球。随着我国经济建设步伐的加快，生产和生活各个领域的建设规模的逐年扩大，也促进了施工机械化程度的迅速提高。先进的施工机械已成为加快施工速度，保证工程质量和降低成本的物质保证。
起重机行业也因此得到了很大的发展。为促进社会主义建设事业的发展，提高劳动生产率，充分发挥其中运输机械的作用是具有重要意义的。
双梁桥式起重机是由一个有两根箱形主梁和两根横向端梁构成的双梁桥架，在桥架上运行起重小车，可起吊和水平搬运各类物体，它适用于机械加工和装配车间料场等场合。桥架的结构主要有箱形结构，空腹桁架式结构，偏轨空腹箱形结构及箱形单主梁结构等，中小起重量系列起重机一般采用箱形结构，且为保证起重机稳定，我选择双梁结构作为桥架结构。参考为了操纵和维护的需要，在传动侧走台的下面装有司机室。司机室有敞开式和封闭式两种，一般工作环境的室内采用敞开式的司机室，在露天或高温等恶劣环境中使用封闭式的司机室。
4、本课题的方案论证
对qd20/5双梁桥式起重机的结构进行详细分析，介绍各个部件的结构及作用，介绍日常使用中的维护保养。通过举例，列举出常见的故障现象及解决故障的方法及措施。
带式输送机是连续运行的运输设备，在冶金、采矿、动力、建材等重工业部门及交通运输部门中主要用来运送大量散状货物，如矿石、煤、砂等粉、块状物和包装好的成件物品。由于带式输送机有长距离、运量大、连续运输等特点，其已经成为煤矿最理想的高效连续输送设备。带式输送机运行可靠,易于实现自动化、集中化控制,特别是对高产高效矿井。
由于带式输送机是一种摩擦驱动以连续方式运输物料的机械。应用它，可以将物料在一定的输送线上，从最初的供料点到最终的卸料点间形成一种物料的输送流程。所以选择带式输送机这种通用机械的设计作为毕业设计的选题，由此能培养我们独立解决工程实际问题的能力。由于现在对货物石灰比较常用，所以上行式石灰带式输送机的设计还是很有必要的。
1、国外对带式输送机的发展研究
国外对带式输送机得研究包括多方面，比如输送机起动的优化理论，输送带横向振动理论的发展，橡胶损耗装置的研究，橡胶损耗装置的研究，卸料轨迹与料流状态研究等等。具体研究发展情况几天如下：
最佳理论s—曲线起动此研究1981年开始于澳大利亚联邦科学与工业研究组织，优化输送带的起动，使瞬时应力最小化。在启动时，s曲线在输送带上产生一个可预测的动态应力。
输送带振动理论的发展对正交各向异性薄板理论的研究，对运动的输送带出现振动和弯曲现象有了第一次数学解释，提供了一种准确的方法预测带式输送机的回程段振动的能量。得出了4阶偏微分方程的解，并被应用于具体的称为薄板的弹性边界。得出了一种方法，对钢丝绳芯输送带和织物带，预测运输段和回程段带的振动形式需应用不同的特殊边界条件。
滚动损耗的研究上世纪末，进行了预测长距离和转弯输送机摩擦力的新研究。
纽卡斯尔大学研究了物料和输送带弯曲的影响，并且发表了许多研究成果。其他人也相继发表了自己的研究成果，主要体现在对弯曲和有关滚动压陷损耗的橡胶特点影响的理解以及压陷损耗有关的复杂情况。
动力学分析有多种方法可以解决输送带中弹性应力传播的问题，包括波动模型、质量—弹簧模型、边界元素模型和有限元/微分方法。每一种方法都有其数学根据。例如，对于波动模型方法有必要考虑全部应力波的傅立叶成分，而质量—弹簧模型的解决方案取决于产生应力各个模态的幅值，对于有限元模型，当运用大量的运算来模拟应力时若元素边界错误就可能出现问题，并且元素的模数会变成临界的模数。应用波动模型需要较多的数学基础，而质量—弹簧模型更易于用速度快、内存大的计算机来处理。
1、国内对带式输送机的发展研究
我国生产制造的带式输送机的品种、类型较多。在“八五”期间，通过国家一条龙“日产万吨综采设备”项目的实施，带式输送机的技术水平有了很大提高，煤矿井下用大功率、长距离带式输送机的关键技术研究和新产吕开发都取得了很大的进步。如大倾角长距离带式输送机成套设备、高产高效工作面顺槽可伸缩带式输送机等均填补了国内空白，并对带式输送机的减低关键技术及其主要元部件进行了理论研究和产品开发，研制成功了多种软起动和制动装置以及以plc为核心的可编程电控装置，驱动系统采用调速型液力偶合器和行星齿轮减速器。目前，我国煤矿井下用带式输送机的主要技术特征指标如表2所示。
2、国内外带式输送机技术的差距
差距一：技术性能上的对比
我国带式输送机的主要性能与参数已不能满足高产高效矿井的需要，尤其是顺槽可伸缩带式输送机的关键元部件及其功能如自移机尾、高效储带与张紧装置等与国外有着很大差距。|s_(ywu9从上面国内外带式输送机得主要技术指标可以了解到：
1.各种输送带式机的最大装机功率都要远远的低于国外的最大装机功率。
2.带速由于受托辊转速的限制，我国带式输送机带速要比国外低上至少1m/。
3.运输能力我国带式输送机最大运量为3000t/h，国外已达5500t/h。
4.工作面顺槽运输长度我国为3000m，国外为7300m。
5.最大输送带宽度我国带式输送机为1400mm，国外最大为1830mm。
6.自移机尾=nr_yjxlc~如今高效工作需要求输送机机尾随着工作面的快速推进而快速自移。而国内自移机尾主要依赖进口，可见差距相差甚远。
7.高效储带与张紧装置我国采用封闭式储带结构和绞车红紧为主，张紧小车易脱轨，输送带易跑偏，输送带伸缩时，托辊小车不自移，需人工推移，检修麻烦。国外采用结构先进的开放式储带装置和高精度的大扭矩、大行程自动张紧设备，托辊小车能自动随输送带伸缩到位。输送带有易跑偏，不会出现脱轨现象。
8.输送机品种国内机型品种少，功能单一，使用范围受限，不能充分的发挥其性能。而且由于我国煤矿的地质条件差异很大，需要在运输系统里布置新的特殊条件，所以需有待开发专用型的运输机。
差距二：核心技术上的差异
1.动态分析与监测技术
动态分析与监测技术是长距离、大功率带式输送机的技术关键，这种核心技术制约着大型带式输送机的发展。对带式输送机的研究中，我国在计算方法和设计规范中，使用的是刚性理论来进行分析研究。而实际上输送带是粘弹性体，长距离带式输送机其输送带对驱动装置的起、制动力的动态响应是一个非常复杂的过程，而不能简单地用刚体力学来解释和计算。因此说我国对输送带使用了很高的安全系统。
已开发了带式输送机动态设计方法和应用软件，在大型输送机上对输送机的动张力进行动态分析与动态监测，降低输送带的安全系统，大大延长使用寿命，确保了输送机运行的可靠性，从而使大型带式输送机的设计达到了最高水平，并使输送机的设备成本尤其是输送带成本大为降低。
2.可控软起动技术与功率均衡技术
我们需要采用软起动方式来降低输送机制动张力，尤其是多电机驱动时，对于那种大运量产距离的带式输送机。但对软起动也需有所研究，软起动分时慢时快起动以减少对电网的冲击;但又要控制起动加速度0.3～0.1m/，解决承载带与驱动带的带速同步问题及输送带涌浪现象，减少对元部件的冲击。各电机之间的功率平衡也应加以控制，并提高平衡精度。国内解决了长距离带式输送机的起动与功率平衡及同步性问题，但其调节精度及可靠性与国外相比还有一定差距。此外，长距离大功率带式输送机除了要求一个运煤带速外，还需要一个验带的带速，调速型液力偶合器虽然实现软启动与功率平衡，但还需研制适合长距离的无级液力调速装置。
差距三：控制系统差距
1.驱动方式我国为调速型液力偶合器和硬齿面减速器，国外传动方式多样，如boss系统、cst可控传动系统等，控制精度较高。
2.监控装置我国输送机采用的是中档可编程序控制器来控制输送机的启动、正常运行、停机等工作过程。这种可编程序控制器没有自动临近装置，没有故障诊断与查询等。而在国外，采用的是高档可编程序控制器plc，开发了先进的程序软伯与综合电源继电器控制技术以及数据采信、处理、存储、传输、故障诊断与查询等完整自动监控系统。
3.输送机保护装置我国的输送机保护装置相对于国外来说对于很多方面都是处于一种空白状态，也就是说国外所设计的保护装置，我国目前还做不到。比如国外的带式输送机除了安装了输送带跑偏、打滑、撕裂、过满堵塞、自动洒水降尘这些基本等保护装置外，还开发了很多新型监测装置，如传动滚筒、变向滚筒及托辊组的温度监测系统、烟雾报警及自动消防灭火装置、纤维织输送带纵撕裂及接头监测系统、防爆电子输送带秤自动计量系统等等。我国不但没有这些开发，而且那些基本保护其可靠性、灵敏性、寿命都较低。
差距四：可靠性、寿命上的差距
1.输送带抗拉强度我国生产的织物整芯阻燃输送带最高为2500n/mm，国外为3150n/mm。钢丝绳芯阻燃输送带最高为4000n/mm，国外为7000n/mm。
2.输送带接头强度我国输送带接头强度为母带的50%～65%，国外能够达到母带的70%～75%。
3.托辊寿命我国现有的托辊技术与国外比较，寿命短、速度低、阻力大，而美国等使用的新型注油托辊，其运行阻力小，轴承采用稀油润滑，大大地提高了托辊的使用寿命，并可作为高速托辊应用于带式输送机上，使用面广，经济效益显著。我国输送机托辊寿命为2万h，国外托辊寿命5～9万h，国产托辊寿命仅为国外产品的30%～40%。
4.输送机减速器寿命我国输送机减速器寿命2万h，国外减速器寿命7万h。
5.带式输送机上下运行时可靠性差。
4.现如今带式输送机的发展趋势
1.设备大型化、提高运输能力为了适应高产高效集约化生产的需要，带式输送机的输送能力要加大。长距离、高带速、大运量、大功率是今后发展的必然趋势，也是高产高效矿井运输技术的发展方向。
3.扩大功能，一机多用化拓展运人、运料或双向运输等功能，做到一机多用，使其发挥最大的经济效益。开发特殊型带式输送机，如弯曲带式输送机、大倾角或垂直提升输送机等。
通用带式输送机由输送带、托辊、滚筒及驱动、制动、张紧、改向、装载、卸载、清扫等装置组成。我此次设计的是上行式石灰带式输送机，属于一种通用带式输送机，主要计算与选择输送带类型，托辊类型，滚筒类型以及张紧装置。
根据使用地点的具体情况、用户要求或输送机类型情况，进行输送机的整体布置。主要包括驱动装置的形式、数量和安装位置的确定，拉紧装置的形式和安装位置的确定，机头、机尾布置，装载位置及形式，清扫装置的类型及位置的确定等。输送带绕经驱动滚筒和尾部改向滚筒形成无极的环形封闭带。上、下雨股输送带分别支承在上托辊和下托辊上。拉紧装置保证输送带正常运转所需的张紧力。工作时，驱动滚筒通过摩擦力驱动输送带运行。物料装在输送带上与输送带一同运动。通常利用上股输送带运送物料，并在输送带绕过机头滚筒改变方向时卸载。必要时，可利用专门的卸载装置在输送机中部任意点进行卸载。
目标带式输送机得研究以及设计应用中，我们对带式输送机的利用要达到效率最大化。带式输送机在不断的发展，其设计理论以及开发成果基本满足矿工业的需求，我们利用现代化的计算机技术，结合现实地点与理论，设计出更好更有特色的带式输送机。带式输送机的应用跟广泛，所以在安全装置上需要更加的用心，而且根据市场的需求，设计出性能以及质量更能满意的输送机。
特点上行式石灰带式输送机是一种摩擦驱动以连续方式运输物料的传送带-流水线-传送带机械。矿井地面选煤厂及井下主要输送道中，大部分采用此种输送机。通过它我们能将物料从最初的供料点运输到最终的卸料点，其输送路线适应性强且灵活，线路长度可以短到10米，长到数十千米以上，也可以安装到小型隧道里，甚至架设在危险地面上课。对于现代化工业企业中，这是一种不可缺少的装置。
2.运动及动力参数计算20xx.03.21～20xx.04.032周
3.总装图设计20xx.04.04～20xx.04.243周
4主要零、部件强度及选用计算20xx.04.25～20xx.05.082周
5.绘制零、部件图20xx.05.09～20xx.05.222周
6.编写设计计算说明书(毕业论文)20xx.05.23～20xx.06.052周
7.毕业设计审查、毕业答辩20xx.06.06～20xx.06.232周
[1]孙桓等主编.机械原理.北京:高等教育出版社，20xx
[2]濮良贵等主编.机械设计.北京:高等教育出版社，20xx
[3]《运输机械设计选用手册》编委会.运输机械设计选用手册.北京:化学工业出版社.
[4]范祖尧主编.现代机械设备设计手册.北京:机械工业出版社，
[5]徐灏主编.机械设计手册(第四版).北京.机械工业出版社.1991
1、目的及意义(含国内外的研究现状)
精密和超精密加工时发展尖端技术的基础，是衡量一个国家科学技术水平的重要标志。我国从‘“九五”规划开始，已将其列为关键技术之一。精密、超精密加工技术是包括精密微加工、精密测量和精密控制的一门综合学科，而精密微致动技术是其中的关键。
目前超精密加工中所使用的刀具大多采用基于压电陶瓷材料(pzt)的致动元件，其输出功率低，且必须采取有限措施防止冲击力和高驱动电压造成的击穿短路等问题。因此采用超磁致伸缩材料制成的超磁致伸缩驱动器(gma)成为近年来研究微致动技术的热点。它的发展，势必促进微致动技术在微机电系统(mems)和超精密加工、半导体生产、光学加工等领域的应用。
国外在超磁致伸缩致动器(gma)的研究方面取得了很多理论及应用成果，日本用直径6mm的超磁致伸缩棒制备了精密机床工具伺服装置,其每平方毫米面积闪的驱动力为588n，是压电材料(pzt)的20倍，加工单晶硅晶面的平均粗糙度为1.9nm。美国etrema公司开发的大行程精密terfenol-d致动器应用在活塞非圆加工机床上，最大行程为640μm(最大动态行程350μm)，位移精度达2%±1.1μm，最大输出力为2670n。另一超磁致伸缩驱动器的应用领域是微型马达，包括直线马达和旋转马达，etter教授研制的超磁致伸缩蠕动型直线马达，可产生1000n的驱动力，极限速率为20mm/s;h等利用超磁致伸缩材料开发的转动式步进马达扭矩输出达12.2n·m，精度达800微弧度。在流体控制领域，瑞典abb公司设计了一个用gmm棒作为驱动原件的燃料注入系统，该系统能实现对燃料的精密、瞬时控制，使燃料充分燃烧，减小污染，它在飞机和汽车等内燃机中已得到应用。
国内在磁致伸缩致动器(gma)的研究方面起步较晚，夏春林等用超磁致材料制作了用于压力气动阀的驱动元件;浙江大学开发研制了活塞异型销孔的制造系统，成功的解决了异型销孔的制造难题;甘肃天星开发了商用化的超磁致伸缩智能振动时效装置;长江工程地球物理勘测研究院开发了井间声波发射换能器等稀土超磁致伸缩智能振动时效装置;武汉理工大学智能制造与控制研究所研制开发了超精密超磁致微动执行器。
然而，超磁致致动器工作时，驱动线圈的发热及超磁致伸缩棒的涡流与迟滞损耗均导致超磁致伸缩棒温度的升高。而温度的上升将导致超磁致伸缩棒的热变形，严重影响致动器的输出位移精度。因此，在超磁致伸缩致动器的设计中，必须采取措施消除或抑制由温升带来的不利影响。
本毕业设计的旨在对某微进给刀架中执行元件超磁致伸缩致动器的温度特性分析并对其，以尽量消除或抑制温升对超磁致致动器性能带来的不利影响，使其具有更好的工作性能和更高的输出位移精度，进一步推广它在精密加工、超精密加工领域中的应用，提升我国机电产品的综合竞争力。
主要参考文献：
[1]贾振元，王福吉，郭东明.功能材料驱动的微执行器及其关键技术[j].机械工程学报，20xx，39(11)：61~67。
[3]o:academicpress,20xx。
[4]郭东明，杨兴，贾振元等.超磁致伸执行器在机电工程中的应用研究现状钢.中国机械工程.20xx,12(6):724~727。
[5]杨大智.智能材料与智能系统钢.天津：天津大学出版社.20xx。
2、基本内容和技术方案
本毕业设计对给定的微进给刀架中超磁致致动器在给定驱动电流并恒温水冷条件下进行热分析，通过对超磁致致动器进行有限元分析与仿真，研究超磁致伸缩棒表面的温度场与热变形。根据分析结果，对超磁致致动器进行结构上的优化，提高其工作性能。
论文的主要内容包括：
第一章：绪论。介绍本毕业设计的研究意义和研究内容，综述超磁致伸缩材料的物理特性、应用及超磁致致动器的优势，阐述超磁致伸缩致动器的应用研究现状及主要类型,在此基础上提出本文的研究内容。
第二章：超磁致致动器的发热影响分析。列出所有导致超磁致伸缩棒发热的因素,从理论上分析超磁致伸缩棒温度升高对致动器输出精度的影响,总结常用的超磁致致动器的温控方法以及其适用场合。
第三章：超磁致致动器的热分析理论论以及软件仿真。介绍有限元热分析的基本理论和步骤。在abaqus环境下建立当前微进给刀架中致动器的三维模型,并对超磁致致动器施加的驱动电流以及恒温水冷的温度下，对超磁致致动器几何模型施加的约束以及边界条件，网格划分等步骤后，经软件计算分析得到在该工况下超磁致致动器中超磁致伸缩棒表面的温度场。
第四章：超磁致致动器结构优化。根据前面所得出的有限元分析结果，介绍针对该超磁致致动器的结构优化方案以及为什么要采取该方案，确定最终的驱动器结构参数和所采用材料的热属性参数。对优化后的致动器施加相同的条件，利用软件进行有限元分析，得到优化后致动器中超磁致伸缩棒表面温度场。将优化前后的有限元分析结果进行得出对比，得出结论，以证明优化的有效性和正确性。
第五章：总结与展望。概括毕业论文的主要研究成果，并展望了今后需进一步开展的工作。
毕业设计的技术路线主要包括：
(1)超磁致驱动装置的三维建模。分析微进给平台的图纸，在有限元分析软件abaqus环境中建立微进给刀架中超磁致驱动装置的的三维模型。
(2)基于abaqus的超磁致致动器的温度特性分析。在有限元分析软件abaqus环境下，建立好超磁致致动器的有限元模型后，对几何模型进行网格划分并施加相应的约束以及边界条件，对超磁致致动器施加设定的驱动电流以及25℃的恒温水冷条件，利用软件进行有限元分析，得到超磁致伸缩棒表面的温度场和热变形量，分析温升对超磁致致动器输出精度的影响。
(3)超磁致致动器的结构优化。根据前面所得的有限元分析结果，对超磁致致动器进行结构上的优化，改善超磁致伸缩棒的温度场分布均匀度以减小热变形误差。初步设想主要从两方面进行优化：一，对超磁致致动器的线圈发热进行分析，得出线圈发热模型，根据模型对线圈进行结构优化改善超磁致伸缩棒的温度场分布情况：二，将超磁致伸缩棒与线圈间套筒的材料换成相变材料，利用其相变过程中吸收潜热，温度维持不变的特性，抑制线圈发热对超磁致伸缩棒的影响，总体采用相变加水冷组合温控的技术方案。
(4)对比对优化后的超磁致致动器在abaqus环境中施加相同的驱动电流及恒温水冷的条件，进行有限元热分析，得到优化后的致动器中超磁致伸缩棒表面的温度场。将优化前后的有限元分析结果进行对比，得出结论，证明优化的有效性和正确性。
3、进度安排
(1)第1-3周：毕业实习，完成实习报告。
(2)第4-5周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需的有限元分析软件abaqus。确定方案，完成开题报告。
(3)第6-8周：学习软件有限元分析软件abaqus，完成超磁致致动器的三维建模与仿真。
(4)第9-10周：在abaqus环境下完成超磁致致动器在给定驱动电流条件下的热分析，并针对分析结果对超磁致致动器进行结构上的优化，对比优化前后的热分析结果。
(6)第13周：修改、完善并打印毕业设计论文，提交毕业论文准备论文答辩。
(7)第15周：制作答辩幻灯片，进行毕业设计答辩。