参考例_毕业设计开题报告.doc

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1、 高等教育自学考试本科毕业论文开题报告论文题目： 自动加料机控制系统的设计 考生姓名： 武小涛 准考证号： 0 专业层次： 本科 院 （系）： 机械与动力工程学院 指导教师： 段莉 职 称： 讲师 重庆科技学院二O一O年十月二十五日 本课题的目的及意义，国内外研究现状分析目的：研究回转类零件工艺参数的检测、分析与控制，包括接触式参数提取，数据采集及信号处理，参数识别等，研究凸轮形线参数测试仪，重点研究测量平台和参数分析及误差理论。 意义：目前在凸轮检测中，大多采用光学分度头对凸轮进行分度，分度由人工控制。这种测量方法速度慢，精度低，并存在一定的人为误差。而本课题研究全自动凸轮形线参数测量仪，能

2、够很好的降低人为误差。另外，采用以凸轮转角为横坐标、对应升程为纵坐标的方式表达凸轮形线，通过光栅式位移传感器探针测量凸轮升程，保证位移精度达到1微米；通过编码器和步进电机控制凸轮轴的转动，保证角度精度0.1度。因此可以实现全自动化、高精度测量；市场上，虽然少数采用三坐标测量仪器检测，但是三坐标测量仪价格昂贵，因而，在除少数情况下外，一般很少用。因此，根据以上情况及目前企业的实际情况来看，本课题所研究的问题，具有较高的实用性。 目前国内外的研究和发展状况： 凸轮机构是常用机构，应用范围很广。因此，对凸轮工作性能的要求就越来越高，而凸轮工作性能的好坏主要由相关的凸轮形线参数来决定。因此，目前国内外

3、对凸轮参数的测量仪的研究和开发也越来越广泛和深入。下面将对此进行一下简要的介绍。 1、国内主要的一些凸轮测量仪1.1 中外合资广州威而信精密仪器有限责任公司研发的凸轮轴测量仪如图 1所示，为该公司研发的凸轮轴测量仪的实物图。左边为凸轮测量仪器的安装和测量平台，右边为数据采集与处理平台。该厂家研发的这套凸轮轴测量仪器，采用凸轮轴立式安装测量结构。旋转轴由精密气浮主轴与气浮顶尖构成，双气浮直线运动导轨立柱做为直线运动基准，由进口电机驱动；电器部分由高级计算机及进口精密圆光栅传感器、精密光栅位移传感器组成。测量软件采用基于中文版WINDOWS操作系统平台的WILSON测量软件，完成参数输入、测量选择

4、、数据采集、处理及测量数据管理和测量结果打印输出等工。这款测量仪器目前在国内还算是比较先进的，它主要有以下一些优点：（1）立式主机测量结构：凸轮轴垂直安装，避免重力因素影响对测量造成的误差；（2）高精度：机械运动部件和工件的定位（超精密气浮主轴与气浮顶尖、双气浮直线运动导轨立柱）均采用气浮结构，主轴精度高达0.08um；（3）长寿命：主轴、导轨均采用气浮结构，故永不磨损、精度保持长久、仪器精度寿命长达十年以上；（4）数据采集采用世界上最著名的德国海德汉公司的精密光栅传感器（旋转、位移）及其相关技术，准确度高，稳定性好；（5）工作平台和立柱导轨均采用精密花岗岩材料制成，可抑制周围环境的噪声和震动

5、；（6）可放置在企业计量室和生产车间现场使用 图 1 威尔信凸轮轴检测仪装置图 1.2 北京启点恒达测控技术公司研发的凸轮轴测量仪北京启点恒达测控技术开发有限公司目前已开发的凸轮轴测量仪，分为三个系列：（1）计量型凸轮轴、曲轴测量仪（2）在线式凸轮轴测量仪 （3）凸轮轴综合项目测量仪 下面对以上三个系列的凸轮轴测量仪器分别予以介绍。计量型凸轮轴测量仪如图 2所示为其实物图。测量平台底部的夹具和定位装置固定凸轮轴，并通过装在测量平台底座里面的驱动电机驱动被测凸轮轴转动。测头装置可以沿导轨上下移动，从而实现自动化测量。该测量仪的主要特点有：（1） 可实现全自动化测量，避免了人工操作造成人为误差（2

6、） 测量精度高，径向，可达0.1微米。轴向，可达0.1微米 图 2 计量型凸轮轴测量仪 在线式凸轮轴测量仪，其测量平台示意图如图 3所示。 该凸轮轴测量仪的重要特点有：（1） 能够实现在线测量（2） 精度高，轴向精度可大0.1微米（3）测量参数较全面，可测量凸轮的升程曲线、相位角、基圆直径、基圆跳动、桃高（4）采用立式结构，凸轮轴垂直安装，避免重力因素影响对测量造成的误差； 图 3 在线式凸轮轴测量仪 凸轮轴综合项目测量仪如图 4所示，左边为其测量平台，右边为其数据采集及处理平台。 该测量仪是一台比较先进的测量仪器，其的主要特点有：（1）替代传统检具，对除凸轮升程、相位以外的非主要多个项目进行

7、测量。（2） 组合式，根据不同检测项目，由多台仪器组合成为一套测量系列仪器组。（3）高速，与传统检具相比，测量速度提高几倍至几十倍。（4）客观，由于多数测量项目的动作控制、数据采集、数据处理均由计算机完 成，因而，减少了 人为主观因素，使测量更客观准确。（5）可无限保留原始测量数据。 图 4 凸轮轴综合项目测量仪 2、国外主要的一些凸轮测量仪2.1 美国阿德柯尔911凸轮轴检测仪如图 5所示。左边为测量平台，右边为数据采集及处理平台 该测量仪是一套比较先进的测量仪器，其主要特点有：（1）立式结构，凸轮轴垂直安装，避免重力因素影响对测量造成的误差；（2）可实现自动化测量（3）测量精度高 图 5

8、阿德柯尔911凸轮轴检测仪2.2 瑞士TRIMOS 多功能轴类检测仪 如图 6所示，瑞士TRIMOS公司生产的TWINNER多功能轴类测量系统可完成以下测量任务：长度、直径、距离、递增尺寸、槽宽、槽径、中点距离、角度、孔的位置、曲轴和凸轮轴冲程、跳动、基于工件轴线的跳动、圆度、端面跳动、同心度、对称度、平行度、直线度、圆锥角度、最大最小值/差值、交点尺寸等。TWINNER仪器特点：1. 稳定性高（仪器基体都由花岗岩制成），精度高、重复性好、操作简便2.在车间环境下，长度、直径和跳动的测量精度能得到保证3. 一般情况下，仪器不必经常标定4. 更换工件后，无需对仪器进行重新标定5. 导轨直线度好=

9、0.002mm6. 顶针头座和尾座可以自由移动，工件可装夹在任意位置7. 特殊顶针座可选，可安放于两标配顶针座之间，这样可同时装夹两种工件，可同时测量8. 导轨和顶针座间平行度调整方便，在一些情况下（如顶针座受到撞击后）方便调整9. 长度和直径测量模块固定于测量支架上，与导轨垂直度好10. 测力固定，极大的减少了人为误差11.长度和直径测量模块上装有特殊的机电机构，测量时所有测量结果和测量信息(如测量位置)有自动采集提示12.仪器基本上有3个支架，第一个安放可选测量模块，第二个为长度测量系统，第三个为直径和跳动测量系统13.另有各种测头、测量系统可选，例如：孔测头，角度测量系统等，可为客户定做

10、 图 6 TWINNER多功能轴类测量系统 以上简要介绍了一下，目前国内外关于凸轮轴测量仪器产品研发的一些情况，可见目前，凸轮轴测量仪器的发展越来越趋向于全自动化、高精度的要求。本课题的任务、重点内容、实现途径任务：1) 测量平台设计与建立。建立合适的测量模型，设计测量平台，并选用合适的驱动方式和主要附件。2）数据分析及处理算法。完成数据预处理，抑制干扰信号；轮廓线提取及顶点(桃心)准确提取；形线参数及相关误差的分析；及其初步研究安装不对中、空间倾斜的校正方法。 重点内容： 建立合适的测量平台，选择合适的位移传感器和角度传感器（必须保证精度要求），选择合适的电机驱动和精确的定位装置。 数据分析

11、与处理，重点是轮廓线绘制及顶点的准确提取，误差分析和安装校正等。 应用CAXA绘图软件绘制凸轮形线参数测量仪的装配图和相应的零件图实现途径：将任务进行分解细化为测量平台的建立和数据分析处理两大部分，按模块研究设计并总成，达到设计要求。功能实现途径如图7所示。画形线极坐标图提取“桃心”推程误差分析回程误差分析器冲击振动分析器评价建立工作平台选择定位装置选择驱动电机选择位移传感器选择角度传感器测量平台总装图(a) 测量平台建立 (b) 数据处理图7 实现途径技术方案预计可能遇到的困难，提出解决问题的方法和措施本课题工作量比较大，也有一定的难度，预计可能会遇到以下一些困难：1. 测量精度的保证2.

12、工作平台和测量平台的设计解决问题的方法和措施：1 测量精度通过选择合适的传感器，以及测量平台精密的传动精度保证。2测量平台的设计按照系统集成思路，从整体性能指标出发，选择合适部件，设计相应的夹具，建立完整测量平台。完成本课题所需的工作条件（如工具书、计算机、实验、调研等）及解决办法参考文献：1 高丽萍,李郝林.凸轮当量升程误差的测量方法J.仪器仪表学报,2004,25（4）：718-7102 Piegl Les A, TillerWayne. App roximating surfaces of revolution by nonrational Bsp linesJ. IEEE Comput

13、er Graphics and App lications, 2003, 23 (3) : 46 - 513 叶宗茂.发动机凸轮轴形位公差的检测J.计量技术,2004,24(7)：34-374 尹明富,褚金奎,吕传毅. 空间凸轮廓面检测的接触点回归法与误差评定的数学解析J.计量学报,2003,24 (3) :267-2705 李郝林,陈飒,华俭.齿轮成型磨削齿形误差在线测量技术J.计量学报,2005，26(2):125-1276 陈为民,陈卫,陈雍乐.相关计算法在凸轮误差测量中的运用J.仪器仪表学报,2003,26(2):315-3177 黄富贵,傅师伟,张认成. 基于三次样条函数拟合的凸轮升

14、程误差评定方法J. 轻工机械,2004,4:80-848 王安良,杨春信.机械加工表面形貌分形特征的计算方法J.中国机械工程,2002,13(8):714-719同组设计者及分工：无论文工作的进度计划（或工作方案分析）（由指导教师确定）起止时间进度安排备注2010.10.10-10.18选题2010.10.19-10.26完成开题报告2010.10.27-11.10完成目录2010.11.11-11.21搜集资料2010.11.22-12.2确定初稿2010.12.3-12.10论文修改2010.12.11-12.19确定终稿指导教师意见：（对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计结果的预测）指导教师签名: 年 月 日教研室审查意见： 教研室负责人签名: 年 月 日