微进给刀架的设计（机械部分）毕业设计任务书

本  科  毕  业  设  计（论文）任  务  书    题   目：微进给刀架的设计（机械部分）  原始依据：  微驱动技术或称精密驱动技术是实现精密加工和超精密加工的基础条件，也是其中的关键性技术。传统的微驱动装置通常采用精密丝杆 楔块机构、齿轮 -杠杆机构等机械传动式微位移驱动器，由于机械结构总是存在着机械间隙、摩擦力及爬行现象，精度难以满足现在的要求。为此，人们试图摆脱单纯的机械驱动方式，找的新的更好的微驱动方式，利用物性效应和能量转变是当前微驱动器发展的重要方向之一。目前根据物性转变形式的驱动器有压电式、电致伸缩式等 形式。这些器件的研究已经成熟，但是响应速度慢、驱动电压高限制了它们的发展。超磁致伸缩材料是一种新型的高效的磁电 机械能转换材料，相比于传统的压电陶瓷材料、电磁致伸缩材料，它具有饱和磁致伸缩系数大、响应速度快  、能量密度高、能量转换效率高、抗压强度高等优点。 把超磁致伸缩材料引进到微驱动装置中，具有很广阔的发展前景。 西方发达国家对于超磁致伸缩材料的研究已经很久了，甚至已经进入到了应用阶段，正处于生长期，但是距离发展成熟还有很长的一段路要走。 国内对于超磁致伸缩材料的应用研究尚处于萌芽阶段。 因此，超磁致伸缩材料的应 用在国内外市场仍然很有空间。  微位移刀架是微驱动装置的一项重要应用，而将超磁致伸缩材料应用到新型微驱动装置的设计中，有助于精密加工和超精密加工的实现 所以对于基于超磁致伸缩材料的微进给刀架的控制系统的研究很有必要， 它必将有利于推动精密加工及微进给技术的发展，使我国的机械制造业迈入一个新的阶段，拉近我国与发达国家机械产业的差距。  温度控制、位移补偿、位移精度控制是设计超磁致伸缩微进给系统时的关键问题。虽然温度对超磁致伸缩棒工作时的影响比较大，但要使温度恒定，几乎是不可能的。如果不对位移进行补偿，则由于超磁致伸缩 棒发热而使输出精度降低。除此以外，超磁致伸缩刀架的结构决定了它的尺寸、重量和控制系统的复杂程度也是影响驱动器输出性能的关键因素之一。尺寸和重量是超磁致伸缩刀架的重要性能参数，直接影响着它的制造成本和应用场合。   主要内容和要求：  本课题来源于产品对于零件精度的进一步要求，要求能够实现精密加工和超精密加工。  根据新的要求，我们设计的微进给刀架，采用基于新型的稀土超磁致伸缩材料的微进给驱动器，代替了传统的基于压电陶瓷式材料和磁致伸缩材料的微驱动器，能够实现精密加工和超精密加工。  具体要求：  1）要求选择合理的材 料尺寸，确定偏置磁场强度、预应力大小、工作温度。同时对于几何尺寸及参数值进行设计和选择。  2）按要求撰写毕业论文，绘制二维及三维图形。  日程安排：  2014 年 3 月 20 日 2014 年 3 月 27 日  阅读任务书，查阅资料  2014 年 3 月 28 日 2014 年 4 月 11 日  合理的材料尺寸，确定偏置磁场强度、预应力大小、工作温度。  2014 年 4 月 12 日 2014 年 4 月 29 日  设计和选择几何尺寸及参数值  2014 年 4 月 30 日 2014 年 5 月 15 日  绘制 CAD 图形、三维图形  2014 年 5 月 16 日 2014 年 5 月 27 日  撰写毕业设计说明书  2014 年 5 月 28 日 2014 年 5 月 31 日  准备毕业答辩  主要参考文献和书目：  1韩念琛  郭文亮 .电致伸缩材料微位移驱动器特性研究 .太原理工大学学报， 2002,33（ 3）： 324 325,332  2马志新 .基于超磁致伸缩材料微驱动控制系统的研究 D.扬州：扬州大学， 2007.     3刘北城 .稀土超磁致伸缩材料微进给特性研究 D.沈阳：沈阳理工大学机械工程学院， 2013.    4王天忠 .超磁致伸缩材料多场耦合的非线性时变本构理论及其若干应用D.兰州：兰州大 学， 2012 .    5金科 .超磁致伸缩材料多场耦合非线性力学行为的理论研究 D.兰州：兰州大学， 2011.    6刘慧芳 .超磁致伸缩材料力传感执行器关键技术研究 D.大连：大连理工大学， 2011.    7红荣 .超磁致伸缩材料力磁耦合本构关系 D.内蒙古：内蒙古大学， 2011    8赵沛 .超磁致伸缩材料力磁耦合特性实验研究 D.兰州：兰州大学， 2012 9袁惠群 ,李鹤，周硕，闻邦椿 .超磁致伸缩换能器的非线性特性 J.东北大学学报， 2002,23（ 4）： 404-407. 10唐志峰 .超磁致伸缩执行器的基础理论与实验研究 D.浙江：浙江大学，2005 11张旭辉 .超磁致伸缩作动器优化及主动隔振控制研究 D.北京：北京航空航天学院， 2008. 12方岱宁，万永平，冯雪，等 .功能铁磁材料的变形与断裂的研究进展 J.力学进展， 2006,36（ 4）： 485-506 13刘楚辉 .基于超磁致伸缩材料的微位移致动器设计与研究 D.浙江：浙江大学， 2004. 14袁惠群，李成英，周卓 .稀土超磁致伸缩材料应力与电磁耦合特性的实验研究 J.力学与实践， 2000,22（ 1）： 27-30. 15浦军 .稀土超磁致伸缩微位移驱动系统研究 D.浙江：浙江大学， 2004. 16陈占恒 .稀土新材料及其在高技术领域的应用 J.稀土， 2000,21（ 1） :53-57. 17夏成宝 , 葛文军 , 汪定江 , 等 .稀土在军事领域的应用 J.机电产品开发与创新， 2012,23（ 6）： 18-19 18刘红 .新形势下江西稀土企业发展战略研究 D.南昌：南昌大学， 2012. 19梅德庆，浦军，陈子辰 .用于超精密隔振的稀土超磁致伸缩致动器设计J.仪器仪表学报， 2004,25（ 6）： 766-769. 20刘家兵 .改进粒子群算法及其在模糊控制器设计中的应用 D.兰州：兰州大学， 2009.    21尹玲 .机床热误差鲁棒补偿技术研究 D.武汉：华中科技大学， 2011.    22陈贞丰 .几类不确定非线性系统的稳定性与控制研究 D.广东：广东工业大学， 2013.    23谷国迎 .压电陶瓷驱动微位移平台的磁滞补偿控制理论和方法研究 D.上海：上海交通大学机械与动力工程学院， 2012.    24 F.T.Calkins， R.C.Smith， and A.B.Flatau， An Energy-based Hysteresis Model for  Magnetostrictive Transducers， IEEE Trans.Magn， Vol.36， No.2，pp:421-423， 2000.