微進(jìn)給刀架的設(shè)計（機(jī)械部分）畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書

本  科  畢  業(yè)  設(shè)  計（論文）任  務(wù)  書    題   目：微進(jìn)給刀架的設(shè)計（機(jī)械部分）  原始依據(jù)：  微驅(qū)動技術(shù)或稱精密驅(qū)動技術(shù)是實現(xiàn)精密加工和超精密加工的基礎(chǔ)條件，也是其中的關(guān)鍵性技術(shù)。傳統(tǒng)的微驅(qū)動裝置通常采用精密絲桿 楔塊機(jī)構(gòu)、齒輪 -杠桿機(jī)構(gòu)等機(jī)械傳動式微位移驅(qū)動器，由于機(jī)械結(jié)構(gòu)總是存在著機(jī)械間隙、摩擦力及爬行現(xiàn)象，精度難以滿足現(xiàn)在的要求。為此，人們試圖擺脫單純的機(jī)械驅(qū)動方式，找的新的更好的微驅(qū)動方式，利用物性效應(yīng)和能量轉(zhuǎn)變是當(dāng)前微驅(qū)動器發(fā)展的重要方向之一。目前根據(jù)物性轉(zhuǎn)變形式的驅(qū)動器有壓電式、電致伸縮式等 形式。這些器件的研究已經(jīng)成熟，但是響應(yīng)速度慢、驅(qū)動電壓高限制了它們的發(fā)展。超磁致伸縮材料是一種新型的高效的磁電 機(jī)械能轉(zhuǎn)換材料，相比于傳統(tǒng)的壓電陶瓷材料、電磁致伸縮材料，它具有飽和磁致伸縮系數(shù)大、響應(yīng)速度快  、能量密度高、能量轉(zhuǎn)換效率高、抗壓強(qiáng)度高等優(yōu)點。 把超磁致伸縮材料引進(jìn)到微驅(qū)動裝置中，具有很廣闊的發(fā)展前景。 西方發(fā)達(dá)國家對于超磁致伸縮材料的研究已經(jīng)很久了，甚至已經(jīng)進(jìn)入到了應(yīng)用階段，正處于生長期，但是距離發(fā)展成熟還有很長的一段路要走。 國內(nèi)對于超磁致伸縮材料的應(yīng)用研究尚處于萌芽階段。 因此，超磁致伸縮材料的應(yīng) 用在國內(nèi)外市場仍然很有空間。  微位移刀架是微驅(qū)動裝置的一項重要應(yīng)用，而將超磁致伸縮材料應(yīng)用到新型微驅(qū)動裝置的設(shè)計中，有助于精密加工和超精密加工的實現(xiàn) 所以對于基于超磁致伸縮材料的微進(jìn)給刀架的控制系統(tǒng)的研究很有必要， 它必將有利于推動精密加工及微進(jìn)給技術(shù)的發(fā)展，使我國的機(jī)械制造業(yè)邁入一個新的階段，拉近我國與發(fā)達(dá)國家機(jī)械產(chǎn)業(yè)的差距。  溫度控制、位移補(bǔ)償、位移精度控制是設(shè)計超磁致伸縮微進(jìn)給系統(tǒng)時的關(guān)鍵問題。雖然溫度對超磁致伸縮棒工作時的影響比較大，但要使溫度恒定，幾乎是不可能的。如果不對位移進(jìn)行補(bǔ)償，則由于超磁致伸縮 棒發(fā)熱而使輸出精度降低。除此以外，超磁致伸縮刀架的結(jié)構(gòu)決定了它的尺寸、重量和控制系統(tǒng)的復(fù)雜程度也是影響驅(qū)動器輸出性能的關(guān)鍵因素之一。尺寸和重量是超磁致伸縮刀架的重要性能參數(shù)，直接影響著它的制造成本和應(yīng)用場合。   主要內(nèi)容和要求：  本課題來源于產(chǎn)品對于零件精度的進(jìn)一步要求，要求能夠?qū)崿F(xiàn)精密加工和超精密加工。  根據(jù)新的要求，我們設(shè)計的微進(jìn)給刀架，采用基于新型的稀土超磁致伸縮材料的微進(jìn)給驅(qū)動器，代替了傳統(tǒng)的基于壓電陶瓷式材料和磁致伸縮材料的微驅(qū)動器，能夠?qū)崿F(xiàn)精密加工和超精密加工。  具體要求：  1）要求選擇合理的材 料尺寸，確定偏置磁場強(qiáng)度、預(yù)應(yīng)力大小、工作溫度。同時對于幾何尺寸及參數(shù)值進(jìn)行設(shè)計和選擇。  2）按要求撰寫畢業(yè)論文，繪制二維及三維圖形。  日程安排：  2014 年 3 月 20 日 2014 年 3 月 27 日  閱讀任務(wù)書，查閱資料  2014 年 3 月 28 日 2014 年 4 月 11 日  合理的材料尺寸，確定偏置磁場強(qiáng)度、預(yù)應(yīng)力大小、工作溫度。  2014 年 4 月 12 日 2014 年 4 月 29 日  設(shè)計和選擇幾何尺寸及參數(shù)值  2014 年 4 月 30 日 2014 年 5 月 15 日  繪制 CAD 圖形、三維圖形  2014 年 5 月 16 日 2014 年 5 月 27 日  撰寫畢業(yè)設(shè)計說明書  2014 年 5 月 28 日 2014 年 5 月 31 日  準(zhǔn)備畢業(yè)答辯  主要參考文獻(xiàn)和書目：  1韓念琛  郭文亮 .電致伸縮材料微位移驅(qū)動器特性研究 .太原理工大學(xué)學(xué)報， 2002,33（ 3）： 324 325,332  2馬志新 .基于超磁致伸縮材料微驅(qū)動控制系統(tǒng)的研究 D.揚(yáng)州：揚(yáng)州大學(xué)， 2007.     3劉北城 .稀土超磁致伸縮材料微進(jìn)給特性研究 D.沈陽：沈陽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院， 2013.    4王天忠 .超磁致伸縮材料多場耦合的非線性時變本構(gòu)理論及其若干應(yīng)用D.蘭州：蘭州大 學(xué)， 2012 .    5金科 .超磁致伸縮材料多場耦合非線性力學(xué)行為的理論研究 D.蘭州：蘭州大學(xué)， 2011.    6劉慧芳 .超磁致伸縮材料力傳感執(zhí)行器關(guān)鍵技術(shù)研究 D.大連：大連理工大學(xué)， 2011.    7紅榮 .超磁致伸縮材料力磁耦合本構(gòu)關(guān)系 D.內(nèi)蒙古：內(nèi)蒙古大學(xué)， 2011    8趙沛 .超磁致伸縮材料力磁耦合特性實驗研究 D.蘭州：蘭州大學(xué)， 2012 9袁惠群 ,李鶴，周碩，聞邦椿 .超磁致伸縮換能器的非線性特性 J.東北大學(xué)學(xué)報， 2002,23（ 4）： 404-407. 10唐志峰 .超磁致伸縮執(zhí)行器的基礎(chǔ)理論與實驗研究 D.浙江：浙江大學(xué)，2005 11張旭輝 .超磁致伸縮作動器優(yōu)化及主動隔振控制研究 D.北京：北京航空航天學(xué)院， 2008. 12方岱寧，萬永平，馮雪，等 .功能鐵磁材料的變形與斷裂的研究進(jìn)展 J.力學(xué)進(jìn)展， 2006,36（ 4）： 485-506 13劉楚輝 .基于超磁致伸縮材料的微位移致動器設(shè)計與研究 D.浙江：浙江大學(xué)， 2004. 14袁惠群，李成英，周卓 .稀土超磁致伸縮材料應(yīng)力與電磁耦合特性的實驗研究 J.力學(xué)與實踐， 2000,22（ 1）： 27-30. 15浦軍 .稀土超磁致伸縮微位移驅(qū)動系統(tǒng)研究 D.浙江：浙江大學(xué)， 2004. 16陳占恒 .稀土新材料及其在高技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用 J.稀土， 2000,21（ 1） :53-57. 17夏成寶 , 葛文軍 , 汪定江 , 等 .稀土在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用 J.機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新， 2012,23（ 6）： 18-19 18劉紅 .新形勢下江西稀土企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究 D.南昌：南昌大學(xué)， 2012. 19梅德慶，浦軍，陳子辰 .用于超精密隔振的稀土超磁致伸縮致動器設(shè)計J.儀器儀表學(xué)報， 2004,25（ 6）： 766-769. 20劉家兵 .改進(jìn)粒子群算法及其在模糊控制器設(shè)計中的應(yīng)用 D.蘭州：蘭州大學(xué)， 2009.    21尹玲 .機(jī)床熱誤差魯棒補(bǔ)償技術(shù)研究 D.武漢：華中科技大學(xué)， 2011.    22陳貞豐 .幾類不確定非線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性與控制研究 D.廣東：廣東工業(yè)大學(xué)， 2013.    23谷國迎 .壓電陶瓷驅(qū)動微位移平臺的磁滯補(bǔ)償控制理論和方法研究 D.上海：上海交通大學(xué)機(jī)械與動力工程學(xué)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.