机械专业毕业论文开题报告

1、机械专业毕业论文开题报告篇一 一、选题背景 在世界范围内，领先的信息技术和高速铁路技术促进了 铁路行业的快速发展。许多发达国家在世界铁路市场占据着 重要地位，主要表现在客货快运网络化、安全装备系统化、 行车指挥自动化、市场营销信息化、货运重载化、客运高速 化等方面。目前，很多国家把铁路的快速发展作为实现可持 续发展、保护生态环境、经济增长的重要战略选择。高速铁 路发展已经成为一个国家象征铁路发展水平的重要参照，而 铁路发展的趋势就是高速铁路客运安全高效运营。为了满足 对我国客运、 社会发展和国家经济增长的需求， 所以在 2020 年之前目标建成以中国各一线城市和各省会为主要节点覆 盖全国的铁路

2、系统， 规划超过数万公里的铁路客运网。 到时， 将会有超过数千列的动车组最高时速为 300 公里。要实现这 样一个大规模的计划就需要解决动车组的高效性、可靠性和 安全性。我国在 XX 年从国外购买了数百列高速动车组，成 功从发达国家引进了关于动车组的先进技术，再此基础上经 过研究和创新，使得我国经过了数次的铁路列车大提速，并 把这次从国外购买的列车编组运行，成为我国客运的主力车 型。因为这是我国第一次全面从国外引进动车组先进技术， 因此缺乏实际操作和管理经验，为了使我国创新的动车组高 效可靠的运行，必须建立一套科学合理的动车组监测维修的机制。而且，我国在动车组的研究相对较晚，所以在动车组 的监

3、测和维修方面缺乏全面的管理经验。动车组不仅比传统的铁路车辆结构有很大的不同，在运 行速度方面也是超过了传统列车，与此同时要求更好的安全 性和更高的运行效率。所以对于我国提出的铁路快速发展战 略在动车组运营和维修管理方面提出了更高的要求。但是， 无论动车组技术多先进，动车组运行时的故障始终是会出现 的，所以出现故障之后确定动车组维修方式是重中之重，维 修方式分为定期维修、预防性事后维修、可靠性维修和状态 维修等。这些维修方式都是在一些先进产品和先进列车技术 背景下产生的，并在特定的时期发挥了不可替代的作用，不 过随着社会科学技术的快速发展，特别是信息技术更新迅速， 根据动车组的信息技术和操作监测

4、技术，实现动车组的状态 维修是不可避免的，也是必需的。状态维修就是根据动车设 备运行的实时状态为依据通过设备健康状况监测和诊断，在 最佳时机来确定设备是否需要维修。状态维修就是利用现有 先进的技术来进行维修的方式，目标就是延长动车组运行时 间、延长设备的寿命、提咼设备的可用系数和可靠性、提咼 设备的性能、降低维修成本、提高经济效益。动车组管理局 和维修所通过动车组实时产生的数据与正常数据进行对比， 如果出现异常现象进行分析，制定故障解决措施。并且通过 这些异常数据导致的故障，设备制造商可以分析动车组设备 在运行中的疲劳度和使用寿命，以及里程、速度、运行环境 和运行时间等因素对设备的影响，并在此

5、基础上为设备找到 更好的材料和提高设备生产的工艺。然而，状态维修依然面 临的突出问题表现为以下两点：一个是高误报率。经常发生 由于实施状态监测技术的不成熟，设备是正常运行的，但警 报监测系统出现报警的现象 ; 第二个是动车组昂贵的关键部 件不能够充分使用，这些关键部件仍然有一段可靠运行的时 间，但是按照分析预测必须更换， 这样就造成了极大的浪费 所以能够准确预测出关键部件的运行时间是减少设备维修 成本和有效维护的关键。状态维修涉及到的关键技术之一就 是动车组设备失效时间的预测，对于预测设备失效时间的准 确性在动车组维修决策中起着不可替代的指导作用，所以一 直以来受到了广泛的研究和关注。如果关键

6、部件的失效时间 可以准确给出时，就可以确定动车组关键部件的检修时间间 隔，也可以方便进行以可靠性为中心的维修方式。并且根据 状态维修制定出的设备维修方式主要依赖于设备实时的状 态，而不是按照既定的计划去实施，这样就需要确定设备从 正常运行到出现故障的发展趋势。二、研究目的和意义 动车组中的每一个关键部件都是保陣动车组安全运行 必不可少的一部分，这些关键部件的可靠性直接影响着动车 组的高效和安全，所以动车组关键部件的可靠性和管理是动 车组维护中的一个突出问题、提高动车组关键部件的可靠性 和实现以可靠性为中心的维修策略，对确保铁路运输的安全、 提高安全性、保证高质量的服务、提高经济效益、减低维护

7、成本具有重要的意义，也是铁路快速发展的迫切需要。动车 组运维中两个重要的活动是故障处理和维护，也是动车组综 合管理活动的重要组成部分，监测故障、分析故障、跟踪故 障、预测故障不仅是动车组的科学维护，还可以为动车组确 定合适的维修策略。动车组的故障处理和维护是动车组面向 跨时代发展的重要内容” 。由于大量的动车组投入运行，随 之产生了大量有价值的信息，怎样将这些运行状态信息和故 障数据转化为动车组实施状态维修所需的资源，实现动车组 关键部件的故障分析和故障预测，然后解决我国铁路信息化 确定维修策略这个重要问题。动车组状态维修的核心技术正 是解决这个问题的关键所在。状态维修的主要特征包括如下： 1

8、. 在机械设备正常运行时，实时获取设备的异常状态 ;2. 获 取设备的实时状态后，制定计划进行检测和维修 ;3. 状态维 修注重实时性，通过先进的器材和技术确保了实时监测的可 行性 ;4. 在获取实时数据后，对这些数据进行分析，确定故 障的设备以达到部分维修节约维修成本。在铁路领域引入状 态维修，分析动车组设备的故障并预测，从而确定动车组关 键部件的失效时间进而确定维修策略，具有重要的现实意义。三、本文研究涉及的主要理论之前以蒸汽机为代表的工业革命，蒸汽机的维修都是出 现故障以后再采取具体维修方法，这种维修属于故障检修或 是事后维修。再发展为以电力设备为代表的产业革命，由于 电力设备的重要性，

9、不能在设备出现故障后再进行维修，所 以需要提前对设备进行维修以使设备可以一直正常运行，这 种检修的方式称为预防性检修，由于这种检修的优势明显， 随着技术的发展以及对安全程度的不同要求，在预防性检修 的基础上又出现了若干种检修方式，例如，在故障出现之前 的一段时间进行检查和维修的定期维修。之后出现了比较流 行的状态维修，也称为预知性维修。状态检修就是以设备实 时运行的状态为重要参考，依靠先进的仪器和设备实时获取 监测设备状态，判断设备的健康情况。状态维修是现在最先 进的维修策略，在机械设备运用状态维修可以提高设备的可 用系数和可靠性、增长运营的时间、减少设备维护的成本、 增加经济效益、提高设备的

10、整体性能。以上所提到的几种检 修方式并没有具体的区别。事后维修又称为故障性维修或是修复性维修，是在设备 出现故障之后，按照维修要求对设备进行维修，使设备可以 正常运行的状态。事后维修中，在时间上也分为延时维修和 及时维修，有些故障出现后不影响设备的安全仍可以使用， 需要延时维修，加大监控强度。定期维修是根据设备的使用 时间作为参考，达到设备及其关键部件的使用寿命时，这是 提前判断进行预防性维修的方式，主要就是提前判断设备可 以运行的具体时间极值。采用这种维修方式是简单方便的， 容易掌握控制维修的时间，提前安排维修的计划，在管理上 工作任务明确、简单。不足之处在于设备的寿命分布计算不 准确，设备

11、一定要有损耗的变化过程。还有，定期维修换取 一些设备时会影响其他设备的可靠性。状态维修是依据设备 以及其关键部件的实时状态来进行维修的方式。设备的维修 时间是不确定的，也不要求设备的规模和组装程度，现在利 用监控器、传感器等先进的技术设备基础上确定最佳的维修 时机。优点是减小操作误差和工作量、提高维修的高效性、 充分使设备发挥出最佳性能。缺点是相关费用较多、所用到 的设备较贵重和危险、参与维修人员的综合素质要求高。在 具体实际的设备维修项目中，选择最佳的维修方式是关键点。 选择维修方式时应该考虑故障产生的后果、安全性和经济性。 综合以上所述的维修方式可以得出维修方式只分为预防性 维修和非预防性

12、维修。在以信息技术快速发展的第四次产业革命，机械设备的 维修幵始向预知性维修发展，主要就是检测设备的状态和诊 断设备的故障。通过采用数据检测技术和诊断故障技术，在 设备故障发生之前或避免巨大的效益损失之前，有目的、有 计划地进行一定的维修，所以被称作以状态为基础的检修。状态维修是预防性维修，提前在故障和损失发生之前进行检 修，也是可靠性维修，确保设备能够安全运行，所以状态维 修也是预知性维修，是预防性维修和可靠性维修两种方法的 结合。状态维修的概念简单定义如下：根据实时监测得到的 设备实时状态，通过状态监测技术和诊断分析技术合理制定 维修计划的一种检修方式。状态维修就是根据设备的实时工 作产生

13、的数据，而不是以前以设备工作的数据为参照，依据 先进的状态监测技术、失效预测技术、可靠性评估技术确定 故障的发生和运行时间。对关键部件故障的发展趋势、严重 程度等条件进行判断，在关键部件的性能下降到产生损失的 情况下进行的维修。设备从开始正常运行都会经过一个阶段 直到设备发生故障，在这个故障发生的过程中可分两个区域 为潜在故障和功能故障。潜在故障就是设备在发生功能故障 之前，但是这个阶段设备是可以运行的只是一些实时参数显 示不正常，例如动车某车厢闹片厚度即将达到临界值，暂时 可以起到刹车的作用。功能故障就是设备己经不能正常工作， 完不成设定的任务，例如动车动力装置温度过热，这样发展 下去会导致

14、动力装置失效。潜在故陣发生的示意图可以用 P-F(Potentialfailure-Functionfailure) 曲线图来表不如 图 2-2 所不，此图显不了设备从设备故障萌芽期到潜在故障 发生检测得到的点 P,然后从潜在故障点 P到功能性障碍设 备不能工作得到的点 F 的一个连续过程。在图 2-2 整个发展 的过程中，如果从 P 点一直到 F 点发生之前可以发现潜在故 障，那么动车组就会采取措施来预防和避免故陣旳发生，防 止发生严重的后果。四、本文研究的主要内容 本课题依托于“十二五”国家科技计划项目复杂产品 全生命周期监测与服务支持系统 、项目动车组车载信息 综合分析应用系统及项目青岛

15、四方车载信息综合应用管 理系统。研究状态维修的状态监测和设备失效预测等关键 技术，并把这些技术应用到动车组的实际运营中，论文主要 讨论了国内外状态维修的研究现状，并分析了实现状态维修 中的数据监测和关键部件失效预测的主要关键技术。论文通 过对动车组状态维修理论为指导，实时监测和显示动车组的 相关数据，并且以失效预测技术为基础，利用概率统计分析 方法和可靠性理论，研究动车组关键零部件故障规律，建立 动车组关键零部件的失效概率分布模型，完成动车组的故障 管理和维修管理，实现动车组的状态维修，提高动车组及其 关键部件的使用寿命，改进动车段的维修理论和维修工艺， 并为关键部件的维修决策提供依据，达到优

16、化资金投入，降 低动车组事故发生几率的目的。根据实施项目的实际经验， 通过将动车组结合状态维修进行研究，如何获取动车组运行 的实时数据和关键部件失效预测这两个关键技术就是本文 的研究重点， 本文的主要研究工作： (1) 通过釆集实时信息， 对动车组运行的实时状态进行监测，实时得到各关键部件的 参数值，将这些实时数据与正常值对比，了解和掌握动车运 行时的真实状态，为下一步分析动车组关键部件的失效预测 做准备。 (2) 建立动车组关键部件失效预测模型，将历史正 常数据和采集的实时数据进行分析预测，出现故障信息及时 做好报警处理，对可能出现的故障加以提前诊断。本文主要 对动车组状态维修的关键技术进行

17、研究，实施基于状态的维 修，根据设备的实时运行数据进行维修，主要包括的内容有 三个方面：状态监测、故障诊断预测和设备维修，机械设备 的故障在发生之前会有一定的征兆，状态数据参数和正常数 据会出现一系列的变化。通过先进的仪器和技术实时监控设 备的状态数据，采集到的数据参数能够反映出设备的故障状 态。故障诊断和预测是综合分析己经采集到的实时状态信息， 根据概率论理论、专家处理系统和信号处理技术的发展建立 的失效概率模型对设备进行失效预测。设备维修是前两个阶 段状态监测和故障诊断预测的最终目的。根据第二个阶段建 立的设备预测模型可以得到设备还可以运行的剩余时间，结 合设备的初始使用计划，剩余运行时间

18、能不能够支持设备完 成下一个计划任务，来确定对设备进行实时维修或是更换新 的设备.五、写作提纲致谢 5-6摘要 6-7ABSTRACT7 1 引言 10-17 研究背景 10-11 研究意义 11-13 国内外研究现状 13-15 国外研究现状 13-14 国内研究现状 14-15 主要研究内容 15-16 论文组织结构 16-17 2 状态维修的概述 17-25 设备检修方式 17-18 传统检修体制弊端 18-19 状态检修的产生和定义 19-20 状态检修的基本原则 20-21 状态检修的巨大效益 21-22 状态检修的关键技术 22-24 状态监测 23 分析诊断 23-24 本章小结

19、 24-2525-413 动车组实时状态数据的监测和显示 数据流动过程 26-28数据采集和处理 28-34 状态信息实时采集 29-30 信息实时采集 30数据分析与处理 30-32 无线设备通信 32-34 接收数据分析 34-36 接收数据显示 36-40 本章小结 40-4149-504 动车组关键部件失效预测 41-53 疲劳寿命的确定方法 42-45 经济寿命的确定方法 45-46 失效预测的确定方法 46-50 累计失效概率与可靠度的关系 47 失效分布曲线函数与可靠度关系 47-48 定义动车组的失效概率 48-49 确定动车组关键部件初始失效时间序列 计算实例结果 50-52

20、 本章小结 52-535 总结和展望 53-56总结 53-54展望 54-56参考文献 56-59篇二1、目的及意义 （ 含国内外的研究现状分析 ）精密加工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（G

21、MA）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 。 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640卩m（最大动态行程350卩m）,位移精度达 2%±卩m 最大输出力为 2670N。另一

22、 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，德国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 ;美国的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 （1999 年） 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

23、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进行优化

24、，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：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 . 机械工程学报， XX，39(11) ： 6167.哈尔滨工业大学博实精密测控有限责任公司 . 微驱动 应用领域概述 .http:/bs/11/Goran of Giant Magnetostrictive Diego:Academic Press,XX.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 .

25、 中国机械工程 .XX,12(6):724727.杨大智 . 智能材料与智能系统钢 . 天津：天津大学出版 社.XX.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

26、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