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開題報(bào)告填寫要求
1．開題報(bào)告（含“文獻(xiàn)綜述”）作為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)對學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報(bào)告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見及所在專業(yè)審查后生效；
2．開題報(bào)告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應(yīng)及時(shí)交給指導(dǎo)教師簽署意見；
3．“文獻(xiàn)綜述”應(yīng)按論文的格式成文，并直接書寫（或打印）在本開題報(bào)告第一欄目內(nèi)，學(xué)生寫文獻(xiàn)綜述的參考文獻(xiàn)應(yīng)不少于15篇科技論文的信息量，一般一本參考書最多相當(dāng)于三篇科技論文的信息量（不包括辭典、手冊）；
4．有關(guān)年月日等日期的填寫，應(yīng)當(dāng)按照國標(biāo)GB/T 7408—94《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時(shí)間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書寫。如“2010年3月15日”或“2010-03-15”。
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報(bào) 告
1．結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，每人撰寫
2000字左右的文獻(xiàn)綜述：
文 獻(xiàn) 綜 述
摘要 絲杠測量儀是一種專門用來檢測絲杠周期誤差和螺旋線誤差的高精度測量儀器，被廣泛應(yīng)用于機(jī)械、航天航空、核工業(yè)等領(lǐng)域[1]。早在19世紀(jì)末就發(fā)明了滾珠絲杠副，但很長一段時(shí)間未能實(shí)際應(yīng)用，因?yàn)槠渲圃祀y度太大。世界上第一個(gè)使用滾珠絲杠副的是美國通用汽車公司薩吉諾分廠，它將滾珠絲杠副用于汽車的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)上，我國早在50年代末期便開始研制用于數(shù)控機(jī)床的滾珠絲杠副了。長期以來，我國過于追求對檢測滾珠絲杠副螺距精度的研究，而在滾珠絲杠副綜合性能的研究上相對滯后，致使產(chǎn)品在性能上與國際先進(jìn)水平存在較大的差距，這也是制約我國數(shù)控機(jī)床向更高檔次發(fā)展的主要原因之一。因此，面對新的市場要求，加緊對滾珠絲杠副的新產(chǎn)品開展綜合性能試驗(yàn)研究就顯得尤為重要[2]。
關(guān)鍵詞 滾珠絲杠 絲杠測量儀 主軸箱
1 研究現(xiàn)狀
絲杠測量儀是專門用來檢測絲杠周期誤差和螺旋線誤差的高精度測量儀器。滾珠絲杠副由絲杠、螺帽、循環(huán)系統(tǒng)和鋼珠組成[3]。它的主要功能是將螺旋運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為線性運(yùn)動(dòng)，或?qū)⑴ぞ剞D(zhuǎn)換為反作用力，同時(shí)兼具高精度、可逆性和高效率等特色，被廣泛應(yīng)用于機(jī)械、IT、半導(dǎo)體、醫(yī)療、航天、航空、核工業(yè)等領(lǐng)域[4]。
滾珠絲杠副自1874年在美國獲得專利至今已經(jīng)有100多年的歷史了。世界上第一個(gè)使用滾珠絲杠副的是美國通用汽車公司薩吉諾分廠，它將滾珠絲杠副用于汽車的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)上。1940年，美國開始成批生產(chǎn)用于汽車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的滾珠絲杠副，1943年，滾珠絲杠副開始用于飛機(jī)上[5]。精密螺紋磨床的出現(xiàn)使?jié)L珠絲杠副在精度和性能上產(chǎn)生了較大的飛躍，隨著數(shù)控機(jī)床和各種自動(dòng)化設(shè)備的發(fā)展，促進(jìn)了滾珠絲杠副的研究和生產(chǎn)。從50年代開始，在工業(yè)發(fā)達(dá)的國家中，滾珠絲杠副生產(chǎn)廠家如雨后春筍般迅速出現(xiàn)，例如：美國的WARNER-BEAVER公司、GM-SAGINAW公司；英國的ROTAX公司；日本的NSK公司、TSUBAKI公司等[6]。
1．1 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀
自1964年我國自行研制出第一套滾珠絲杠副以來，隨著產(chǎn)品的應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大及制造水平逐漸提高，滾珠絲杠副制造技術(shù)在經(jīng)歷了起步、發(fā)展、成熟階段之后，現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)入了趕超世界先進(jìn)潮流的階段[7]。
國內(nèi)主要絲杠生產(chǎn)和研究單位，如陜西漢江機(jī)床廠，南京工藝裝備廠，北京機(jī)床研究所，以及山東濟(jì)寧博特精密絲杠制造有限公司等，在不斷探索和研究新產(chǎn)品的同時(shí)也一直在不斷的研究和開發(fā)新型的絲杠測試設(shè)備[8]。
目前，國內(nèi)絲杠生產(chǎn)廠家已經(jīng)制造出了高速度的精密絲杠副。北京機(jī)床研究所生產(chǎn)出的GCBM4016，GCBM4020雙頭高速滾珠絲杠副，線速度超過48m/min。南京工藝裝備制造廠也生產(chǎn)出了陶瓷球高速滾珠絲杠副，線速度36m/min，并出口美國。測試方面，為了對滾珠絲杠副進(jìn)行高速試驗(yàn)，北京機(jī)床所專門研制成功了GSZ2000高速滾珠絲杠副綜合測試裝置。用于測量滾珠絲杠副在高速時(shí)的性能(定位精度、噪聲和溫升)，測量絲杠最大長度為2200mm，工作臺(tái)移動(dòng)速度可達(dá)60m/min以上。該測試裝置配置了日本三菱公司的高分辨率的單軸數(shù)控系統(tǒng)，其中交流伺服電動(dòng)機(jī)的額定功率為2kW，額定轉(zhuǎn)速為3000r/min，電動(dòng)機(jī)端編碼器輸出的脈沖數(shù)為100000/r，采用了德國HEIDENHAIN精密長光柵作為定位精度的測量基準(zhǔn)，其測量分辨率為0．2um；采用6個(gè)PN結(jié)溫度傳感器，分別測量螺母、絲杠、前軸承座、后軸承座、光柵和空氣的溫度，其測量分辨率為0.1℃；采用智能聲級(jí)計(jì)測量滾珠絲杠副噪聲的聲壓級(jí)，其測量分辨率為0．5dB[9]。
山東大學(xué)和濟(jì)寧博特聯(lián)合開發(fā)的BTJS001高速滾珠絲杠測試臺(tái)能測量絲杠的最大長度為2000mm，直徑為20mm-80mm，實(shí)際工作行程小于1800mm，可以完成負(fù)載狀態(tài)下的加速度、速度、定位精度以及滾珠絲杠熱伸長的在線實(shí)時(shí)測量；控制系統(tǒng)采用了日本三菱公司高分辨率的單軸數(shù)控系統(tǒng)，上位機(jī)軟件采用VB6.0編寫，各項(xiàng)測量數(shù)據(jù)經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后，可以實(shí)現(xiàn)硬盤數(shù)據(jù)保存并打印輸出規(guī)范的檢測報(bào)告[10]。
1．2 國外發(fā)展現(xiàn)狀
國外許多絲杠生產(chǎn)廠家如日本THK，NSK從70年代開始研究試驗(yàn)，驅(qū)動(dòng)線速度從20m/min到40m/min，90年代末達(dá)80m/min，而現(xiàn)在最高線速度達(dá)到120m/min，并已成功應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床。根據(jù)最新資料顯示，NSK公司在試驗(yàn)條件下已經(jīng)使?jié)L珠絲杠副的線速度提高到200m/min。歐洲一些發(fā)達(dá)國家也在90年代開始研制高速絲杠，其運(yùn)動(dòng)速度達(dá)到90m/min。
在測量技術(shù)方面，日本NSK公司采用計(jì)算機(jī)對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)判別和處理，它在LMS型3m激光絲杠動(dòng)態(tài)檢測儀上加了一套“導(dǎo)程精度自動(dòng)評(píng)定系統(tǒng)”。它主要完成如下三個(gè)功能：
(1)迅速完成數(shù)據(jù)處理，輸出導(dǎo)程誤差曲線，并根據(jù)JIS或ISO滾珠絲杠標(biāo)準(zhǔn)判斷出精度等級(jí)；
(2)通過對圖形放大、濾波獲得精確數(shù)據(jù)，對誤差進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析；
(3)對導(dǎo)程誤差進(jìn)行諧波分析。
在測量方式上，NSK公司采用動(dòng)態(tài)連續(xù)測量，為了獲得與實(shí)際滾珠絲杠工作狀態(tài)接近的各種性能數(shù)據(jù)，NSK研制了臥式連續(xù)動(dòng)態(tài)預(yù)緊力矩測量機(jī)，安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場。使用時(shí)，可以自動(dòng)的使?jié)L珠絲杠儀在高速狀態(tài)下跑合50個(gè)回合，然后自動(dòng)轉(zhuǎn)入低速狀態(tài)并開始自動(dòng)測量和記錄[11]。
在滾珠絲杠副測量的多功能化方面，聯(lián)邦德國林德納公司研制了GM心導(dǎo)程測量儀，對于各種不同牙型的絲杠，可以同時(shí)完成螺紋中徑、單面導(dǎo)程誤差和雙面導(dǎo)程誤差的測量。并且，能夠?qū)ρb配后的滾珠絲杠副同時(shí)進(jìn)行綜合導(dǎo)程精度和空載預(yù)緊力矩的測量[12]。
隨著現(xiàn)代測試技術(shù)的快速發(fā)展，光電技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)、微處理技術(shù)、圖像顯示技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，智能化技術(shù)、柔性測試、計(jì)算機(jī)輔助測試等也得到了廣泛的發(fā)展及應(yīng)用，絲杠動(dòng)態(tài)測量儀的研究也向高精度、快速化、智能化、模塊化的方向發(fā)展[13]。
2 研究目的及意義
隨著汽車工業(yè)、航空航天業(yè)的發(fā)展對輕合金的高速切削加工越來越重視，加工中心、工業(yè)機(jī)器人、CN鍛壓機(jī)械、FMS及各類數(shù)控機(jī)床和自動(dòng)化機(jī)械的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)速度不斷提高。以加工中心為例，工作臺(tái)的移動(dòng)速度在80年代僅為15m/min～20m/min，90年代中前期為30m/min～50m/min，到了90年代后期國外已達(dá)60m/min～80m/min，并向更高速度推進(jìn)。為適應(yīng)高速切削加工的要求，高性能滾珠絲杠已成為滾珠絲杠副產(chǎn)品發(fā)展的趨勢。所謂高性能就是指在高速度的基礎(chǔ)上，滾珠絲杠副具有較高的精度穩(wěn)定性，達(dá)到高剛性、高負(fù)載、自潤滑、低噪聲、小溫升等性能[14]。
然而滾珠絲杠實(shí)現(xiàn)高性能的過程也面臨一系列的技術(shù)問題，包括如何抑制高速時(shí)的振動(dòng)、噪聲、溫升、溫位移；高速時(shí)的定位精度的變化；循環(huán)反向裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)，以及如何提高滾珠循環(huán)反向的流暢性和可靠性；滾珠螺母結(jié)構(gòu)和滾珠鏈的創(chuàng)新等。因此，要實(shí)現(xiàn)滾珠絲杠副的高性能，需要在滾珠絲杠的設(shè)計(jì)、制造及試驗(yàn)檢測技術(shù)上不斷的創(chuàng)新。國外許多制造滾珠絲杠的公司，除了致力于改革加工工藝外，都把檢測手段的更新?lián)Q代放在重要的地位。并且，經(jīng)過多年的開發(fā)和試驗(yàn)，已經(jīng)形成了一套較為完整的檢測和研究體系[15]。
長期以來，我國過于追求對檢測滾珠絲杠副螺距精度的研究，而在滾珠絲杠副綜合性能的研究上相對滯后，致使產(chǎn)品在性能上與國際先進(jìn)水平存在較大的差距，這也是制約我國數(shù)控機(jī)床向更高檔次發(fā)展的主要原因之一。因此，面對新的市場要求，加緊對滾珠絲杠副的新產(chǎn)品開展綜合性能試驗(yàn)研究就顯得尤為重要[16]。本課題就是要設(shè)計(jì)絲杠測量儀的主軸箱，絲杠測量儀主要用于滾珠絲杠副滾道型面的誤差測量，主軸箱是其主要部件。通過分析機(jī)械運(yùn)動(dòng)的方式和傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的布局，設(shè)計(jì)出合理的主軸箱系統(tǒng)，并使其具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性。
參 考 文 獻(xiàn)
[1] 黃玉美. 機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)[M]. 北京：高等教育出版社, 2008.
[2] 王志民, 張西勇, 歷勇. 滾珠絲杠傳動(dòng)使用與發(fā)展[J]. 機(jī)電工程技術(shù), 2004（33）：
88～89.
[3] 陳建國, 張純亮. 電機(jī)與控制[M]. 西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社, 2006.
[4] 肖正義. 滾珠絲杠副結(jié)構(gòu)與功能發(fā)展動(dòng)態(tài)[J]. 功能部件,2001(9)：100～102.
[5] 梅景登, 焦杰, 滾珠絲杠副綜合導(dǎo)程的微機(jī)動(dòng)態(tài)測量[J]. 機(jī)床, 1993（12）：
23～25.
[6] 潘淑清. 幾何精度規(guī)范學(xué)[M]. 北京：北京理工大學(xué)出版社, 2003.
[7] 陳非凡. 儀器設(shè)計(jì)技術(shù)基礎(chǔ)[M]. 北京：清華大學(xué)出版社, 2007.
[8] 李圣怡等. 精密和超精密機(jī)床設(shè)計(jì)理論與方法[M]. 長沙：國防科技大學(xué)出版社,
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[9] 浦玿邦, 王寶光. 測控儀器設(shè)計(jì)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社, 2001.
[10] Rober.B.Northrop . 測量儀表與測量技術(shù)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社, 2009.
[11] 倪育才. 幾何量測量設(shè)備校準(zhǔn)的不確定度評(píng)定[M]. 北京：中國計(jì)量出版社, 2006.
[12] 杜朝水. 絲杠摩擦力矩動(dòng)態(tài)測量系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析[D]. 南京：南京理工大學(xué)碩士學(xué)
位論文, 2007.
[13] 權(quán)義魯?shù)? 現(xiàn)代實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社, 2006.
[14] 秦樹人. 機(jī)械工程測試原理與技術(shù)[M]. 重慶：重慶大學(xué)出版社, 2002.
[15] 程光仁, 施祖康. 滾珠螺旋傳動(dòng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社, 1987.
[16] 北京航空學(xué)院機(jī)械加工教研室編. 數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)與傳動(dòng)[M]. 國防工業(yè)出版社,
1977.
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報(bào) 告
２．本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）：
（1） 研究內(nèi)容或解決的問題
① 主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；
② 電動(dòng)機(jī)的選擇；
③ 傳動(dòng)比的分配；
④ 帶輪與V帶的設(shè)計(jì)；
⑤ 齒輪和軸的設(shè)計(jì)；
⑥ 箱體的設(shè)計(jì)；
⑦ 主軸箱零件的裝配問題絲杠測量儀的；
⑧ 裝配的工藝性問題；
（2） 擬采用的研究手段
① 通過查找相關(guān)文獻(xiàn)資料，了解國內(nèi)外研究和發(fā)展現(xiàn)狀。
② 分析絲杠測量儀主軸箱系統(tǒng)的特點(diǎn)，進(jìn)行總傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括擬定傳動(dòng)方案，選擇合適的電動(dòng)機(jī)，分配傳動(dòng)比和計(jì)算傳動(dòng)裝置的動(dòng)力參數(shù)等。
③ 根據(jù)主軸箱系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行各部分零件詳細(xì)的設(shè)計(jì)，在此階段會(huì)涉及到齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)，軸的設(shè)計(jì)，軸承的選用等步驟。
④ 在杠測量儀主軸箱的各部分都設(shè)計(jì)完畢后，進(jìn)行總體裝配設(shè)計(jì)，要做到結(jié)構(gòu)合理，并便于裝配與拆卸，即具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性。
⑤ 零件圖繪制，零件圖要按生產(chǎn)要求畫出，圖形、尺寸、技術(shù)要求完整、明晰，注意結(jié)構(gòu)的合理性和和工藝性。注意降低加工成本。各零件在保證剛強(qiáng)度的情況下要考慮減重，關(guān)鍵零件要作剛強(qiáng)度校核。
⑥ 出總裝圖、部件裝配圖。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要注意遵守各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，表達(dá)清楚各部分的工作原理、裝配關(guān)系。保證定位準(zhǔn)確，連接可靠，機(jī)構(gòu)簡練，充分考慮運(yùn)動(dòng)零件的工作可靠性和運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性。
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報(bào) 告
指導(dǎo)教師意見：
1．對“文獻(xiàn)綜述”的評(píng)語：
該同學(xué)在較好理解與分析任務(wù)書的要求后，認(rèn)真搜集相關(guān)資料，對絲杠測量儀的發(fā)展與研究作了分析和歸納，為進(jìn)一步研究打下了良好的基礎(chǔ)。
2．對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設(shè)計(jì)（論文）結(jié)果的預(yù)測：
通過對絲杠測量儀主軸箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算，能在設(shè)計(jì)、繪圖、計(jì)算等方面得到培養(yǎng)。若考慮結(jié)構(gòu)和緊湊性，操作的方便性等因素的話，可以具有較大的展開空間。需通過努力完成課題的設(shè)計(jì)。
指導(dǎo)教師：
年 月 日
所在專業(yè)審查意見：
負(fù)責(zé)人：
年 月 日