机械毕业设计开题报告

时间：2022-10-06 21:32:11 开题报告我要投稿

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机械毕业设计开题报告

　　机械类专业是工科中的一个大的学科，是理科生选报的热门专业之一，与电气自动化并列为最强工科。也是以后的热门专业。机械类专业需要很好的理科知识外，还需要比较强的绘画能力。总体来讲社会对机械类技术人员的需求量还是很大的，就业率也一直是最高的。下面是YJBYS小编总结的机械毕业设计开题报告，希望对你有用!

机械毕业设计开题报告

　　机械毕业设计开题报告一

　　题目：逆向工程在鼠标设计与制造中的应用

　　一、本课题研究的背景及意义

　　1、背景(课题涉及到的技术国内外研究现状)

　　逆向工程也称反求工程或反向工程，是根据已存在的产品或零件原型构造产品或零件的工程设计模型，并在此基础上对已有的产品进行剖析、理解和改进，是对已有设计的再设计。

　　从广义讲，逆向工程可分以下三类:

　　(1)实物逆向：它是在已有产品实物的条件下，通过测绘和分折，从而再创造;其中包括功能逆向、性能逆向、方案、结构、材质等多方面的逆向。实物逆向的对象可以是整机、零部件和组件。

　　(2)软件逆向：产品样本、技术文件、设计书、使用说明书、图纸、有关规范和标准、管理规范和质量保证手册等均称为技术软件。软件逆向有三类:既有实物，又有全套技术软件;只有实物而无技术软件;没有实物，仅有全套或部分技术软件。

　　(3)影像逆向：设计者既无产品实物，也无技术软件，仅有产品的图片、广告介绍或参观后的印象等，设计者要通过这些影像资料去构思、设计产品，该种逆向称为影像逆向。

　　目前，国内外有关逆向工程的研究主要集中在几何形状的逆向，即重建产品实物的CAD，称为“实物逆向工程”。

　　逆向工程的数据测量技术是通过特定的测量设备和测量方法获取产品表面离散点的几何坐标数据，将产品的几何形状数字化。

　　现有的数据采集方法主要分为两大类:

　　(1)接触式数据采集方法接触式数据采集方法包括使用基于力的击发原理的触发式数据采集和连续式扫描数据采集、磁场法、超声波法。

　　(2)非接触式数据采集方法非接触式数据采集方法主要运用光学原理进行数据的采集，主要包括:激光三角形法、激光测距法、结构光法以及图像分析法等。

　　逆向工程的数据处理技术是逆向工程的一项重要的技术环节，它决定了后续CAD模型重建过程能否方便、准确地进行。根据测量点的数量，测量数据可以分为一般数据点和海量数据点;根据测量数据的规整性，测量数据又可以分为散乱数据点和规矩数据点;不同的测量系统所得到的测量数据的格式是不一致的，且几乎所有的测量方式和测量系统都不可避免地存在误差。因此，在利用测量数据进行CAD重建前必须对测量数据进行处理。数据处理工作主要包括:数据格式的转化、多视点云的拼合、点云过滤、数据精简和点云分块等。

　　逆向模型重建技术在整个逆向工程中，产品的三位几何模型CAD重建是最关键、最复杂的环节。

　　目前使用的造型方法主要有：

　　(1)曲线拟合造型:用一个多项式的函数通过插值去逼近原始的数据，最终得到足够光滑的曲面。

　　(2)曲面片直接拟合造型该方法直接对测量数据点进行曲面片拟合，获得曲面片经过过渡、混合、连接形成最终的曲面模型。

　　(3)点数据网格化网络化实体模型通常是将数据点连接成三角面片，形成多面体实体模型。

　　2、意义

　　随着计算机技术的发展，CAD技术已成为产品设计人员进行研究开发的重要工具，其中的三维造型技术已被制造业广泛应用于产品及模具设计、方案评审、自动化加工制造及管理维护各个方面。在实际开发制造过程中，设计人员接收的技术资料可能是各种数据类型的三维模型，但很多时候，却是从上游厂家得到产品的实物模型。设计人员需要通过一定的途径，将这些实物信息转化为CAD模型，这就应用到了逆向工程技术(Reverse Engineering)。

　　逆向工程技术与传统的正向设计存在很大差别。而逆向工程则是从产品原型出发，进而获取产品的三维数字模型，使得能够进一步利用CAD/ACE/CAM以及CIMS等先进技术对其进行处理。不同之处在于设计的起点不同，相应的设计自由度和设计要求也不相同。一般来说，产品逆向工程包括形状反求、工艺反求和材料反求等几个方面，在工业领域的实际应用中，主要包括以下几个内容：

　　(1)新零件的设计，主要用于产品的改型或彷型设计。

　　(2)已有零件的复制，再现原产品的设计意图。

　　(3)损坏或磨损零件的还原。

　　(4)数字化模型的检测，例如检验产品的变形分析、焊接质量等，以及进行模型的比较。

　　逆向工程技术为快速设计和制造提供了很好的技术支持，它已经成为制造业信息传递的.重要而简洁途径之一。

　　二、本课题的文献综述

　　1、逆向工程

　　1980年始欧美国家许多学校及工业界开始注意逆向工程这块领域。1990年初期包括台湾在内，各国学术界团队大量投入逆向工程的研究并发表成果。逆向工程的硬件最早是运用仿制加工设备，制作出来的成品品质粗糙。后来有接触式扫瞄设备，运用探针接触工件取得产品外型。再来进一步开发非接触式设备，运用照相或激光技术，计算光线反射回来的时间取得距离。

　　逆向工程软件部分品牌包括Surfacer(Imageware)、ICEM、CopyCAD、Rapid Form等。逆向软件的演进约略可区分为三个阶段。十一年前在逆向工程上，只能运用CATIA等CAD/CAM高阶曲面系统。市场后来发展出两套主流产品约在七、八年前技术成熟，广为业界引用。到最近四年来，发展出不同以往的逆向工程数学逻辑运算，速度快。

　　目前，逆向工程，逆向工程的应用已从单纯的技巧性手工操作，发展到采用先进的计算机及测量设备，进行设计、分析、制造等活动，如获取修模后的模具形状、分析实物模型、基于现有产品的创新设计、快速仿形制造等。软件的逆向工程是分析程序，力图在比源代码更高抽象层次上建立程序的表示过程，逆向工程是设计的恢复过程。逆向工程工具可以从已存在的程序中抽取数据结构、体系结构和程序设计信息。

　　2、三维造型：

　　三维造型: CAD的三维造型有三种层次的建立方法，即线框、曲面和实体，也就是分别对应于用一维的线，二维的面和三维的体来构造形体。通过计算机辅助设计建立的立体的、有光的、有色的生动画面，虚拟逼真地表达大脑中的产品设计效果，比传统的二维设计更符合人的思维习惯与视觉习惯。三维造型技术从最初的三维CAD已发展到目前专用的基于特征造型的三维软件，常用软件有UG、SolidWorks、SolidEdge、MDT、Pro/E、3DS max等。

　　3、快速成型：

　　快速成型(RP)技术是九十年代发展起来的一项先进制造技术，是为制造业企业新产品开发服务的一项关键共性技术, 对促进企业产品创新、缩短新产品开发周期、提高产品竞争力有积极的推动作用。自该技术问世以来，已经在发达国家的制造业中得到了广泛应用，并由此产生一个新兴的技术领域。

　　RP技术是在现代CAD/CAM技术、激光技术、计算机数控技术、精密伺服驱动技术以及新材料技术的基础上集成发展起来的。不同种类的快速成型系统因所用成形材料不同，成形原理和系统特点也各有不同。但是，其基本原理都是一样的，那就是"分层制造，逐层叠加"，类似于数学上的积分过程。形象地讲，快速成形系统就像是一台"立体打印机"。

　　参考文献：

　　[1] 陈雪芳，孙村华主编.逆向成型与快速成型技术应用【M】.机械工业出版社，2009

　　[2] 陈志杨.逆向工程技术——应用及软件【J】CAD/CAM与制造业信息化，2007(7)

　　[3] 金涛，童水光主编.逆向工程技术【M】.机械工业出版社，2003

　　[4] 张伟泽.虚拟制造技术【M】.北京：清华大学出版社，2006：75-90

　　[5]夏德伟，张俊生.UG NX 4.0中文版机械设计典型范例教程【M】.北京：电子工业出版社， 2006:25-64

　　[6]安杰，邹昱章.UG后处理技术【M】.北京：清华大学出版社，2003:30-80

　　[7]赵彦玲，王从军等.逆向工程三维点云数据后处理与模型的重建【J】.武汉大学学报(自然科学版)，2003,33(5):32-37

　　[8]王秀峰，罗宏杰.快速原型制造技术【M】.北京：中国轻工业出版社，2001:26.43

　　[9]Weiyin Ma and Peiren He. B-spline surface local updating with unorganized points.Computer-Aided Design,30(11),pp 853-862,1998

　　[10]Ming-Chih Huang and Ching- Chih Tai.The Pre-Processing of Data Points forCurve Fitting in Reverse Engineering【J】.Int J Adv Manuf Technol(2000)16,635-642

　　[11]Z.J.Lansky etc.Industrial Pneumatic Control.New York.1986,56-78

　　[12]盛忠起，蔡光起.逆向工程及曲面重置技术【J】.机械设计与制造，2001,28(4):35-38

　　三、课题研究的方法及内容

　　本课题是逆向工程在鼠标设计与制造中的应用，本设计选用UG软件根据鼠标的点云数据进行鼠标的模型重建并用FDM对其进行快速成型加工的过程，在根据点云逆向设计中，结合设计需要进行了必要的正向设计修正，以得到理想的设计结果。

　　设计内容贯彻数据采集、数据项预处理、文件读取、边界提取、曲面重构、实体生成、STL模型重构、快速成型机的操作和注意事项，并对建模过程及STL文件处理做了系统的论述。选用UG NX4.0软件的Unigraphics CAD/CAM/CAE系统提供了一个基于过程的产品设计环境，使产品开发从设计到加工真正实现了数据的无缝集成，从而优化了企业的产品设计与制造。由INSIGHT软件进行的数据切片处理可直接传送快速成型机，无需进行其他处理。

　　四、研究方案的具体设计

　　1、实体三维数据的获得——扫描;

　　2、点云处理;

　　3、曲面重构;

　　4、实体建模：

　　(1)模型分析

　　(2)曲面造型

　　(3)实体外形修改

　　(4)各部件建模

　　(5)部件的装配与干涉检验

　　5、基于INSIGHT快速成型切片的数据处理;

　　6、快速成型加工操作。

　　五、毕业设计(论文)进度计划

　　1-2周　调研、查阅文献，完成开题报告

　　3-7周进行鼠标模型点数据的采集和模型的初步构建

　　8周　中期检查与整改

　　9-13周　在初步构建的鼠标模型的基础上进行修改并完成快速成型加工，撰写毕业设计论文

　　14-15周打印、装订、评阅、答辩资格审查

　　16周毕业答辩

　　机械毕业设计开题报告二

　　1、课题的目的和意义

　　1课题的目的和意义

　　核桃又名胡桃、羌桃、合桃等，享有“长寿果”之美誉，是理想的滋补食品。所含的脂肪蛋白质量多质优，还含有糖分、多种维生素、钙、磷、镁、钾、锰、路等矿物质，以及躁质、纤维素、戊聚糖等。据分析：500克核桃肉的营养价值，相当于鸡蛋2500克，牛奶4750克或猪肉1500克，可见，核桃的营养值价是相当可观的。

　　随着核桃产量的逐年增加，如何对核桃进行深加工，以提高它的附加值等问题就突现出来。核桃脱壳取仁是核桃深加工的第一步，必须首先解决。核桃剥壳技术的水平，直接影响到核桃的脱壳质量，进而影响到核桃的进一步加工。

　　由于核桃形状不规则、尺寸差异较大、壳仁之间间隙小，壳完全破裂所要求的变形量大。目前国内使用的机械破壳装备由于施力方式不合理，果仁的破碎率较大，脱壳率、整仁率及设备性价等方面满足不了要求。核桃与其他坚果在结构上存在着很大的区别.而且目前国内外对核桃机械特性与破壳机理的研究相对较少(丁正耀等，2010)。用一般的机械挤压方法破壳必将造成大量的碎仁，对于固定挤压间隙的破壳装置来说，挤压间隙是固定的，不同尺寸的核桃都在同一开度内破壳，会出现小尺寸核桃难以破壳而大尺寸核桃仁的破碎率高的现象。因此为了很好的破壳而又保证仁不破碎，就需要：① 挤压间隙与核桃尺寸相适应，有必要在破壳前对核桃进行分级;②合理施力使核桃产生裂纹且变形量小，这是提高核桃破壳机破壳质量的关键因素之一，因此有必要对核桃的施力方式及结果进行有限元受力分析;③裂纹的扩展是核桃完全破壳的基本条件，按核桃正确姿态喂人进行破壳是裂纹扩展的条件，有必要进行破壳前的导向(史建新等，2005)。

　　2、国内外发展现状

　　2.1核桃剥壳技术

　　核桃的一次剥壳率和高露仁率是衡量剥壳取仁机性能的两个重要指标.而影响这两个性能的关键是剥壳方式(吴斌芳等1996)。对于核桃剥壳技术，剥壳机可以代表技术的发展。一般来说核桃破壳取仁有这样几种方法：1、离心碰撞式破壳法2、化学腐蚀法真空破壳取仁法3、超声波破壳法4、定间隙挤压破壳法。第一种方法，碎仁太多，所以应用很少;第二种方法，由于在实际操作中不好控制，仁易受到腐蚀，处理不好还会造成对环境的污染，因此人们不接受;第三，四种方法设备昂贵，破壳成本高，且破壳效果不够理想;第五种方法是一个值得探索的方向(史建新等2001年)。

　　2 .1.1核桃分级装置

　　核桃分级装置是定间隙挤压破壳机的必要装置，对于具有固定间隙的核桃破壳机来说，物料尺寸必须与固定间隙的大小相适应，尺寸大了仁会被挤碎，尺寸小了壳破不开，常见的核桃分级装置有以下几种：

　　(1)锥辊式分级装置

　　(2)圆孔筛分级装置

　　(3)平面振动筛分级装置

　　2.1.2核桃剥壳装置

　　目前,核桃破壳机的种类较少,大多采用定间隙多点挤压破壳。这种破壳方式存在一些不足,高路仁比率与破壳率不能兼顾,所以综合破壳效果不理想(董远德等，2007)。核桃破壳装置是核桃破壳取仁机的核心装置常见的破壳装置有以下几种：

　　(1)对辊窝眼式开口装置

　　(2)双齿盘齿板式破壳装置

　　(3)变形恒定破壳装置

　　(4)内外磨核桃破壳装置

　　(5)圆盘破壳装置

　　(6)弧板滚筒破壳装置

　　(7)核桃锯口破壳装置

　　(8)冲压式破壳装置

　　(9)核桃破壳挖核装置

　　2.1.3壳仁分离装置

　　壳仁分离问题是核桃破壳取仁的难题之一。目前国内尚未见到好的分离方法和分离设备的报道，而国外虽然很好地解决了壳仁分离的问题，但设备成本高，工艺复杂，对于加工能力有限的工厂和个人来说，是很难接受的。以下对现有设备和方法进行简单介绍。

　　2.1.3.1机械法分离壳和仁

　　目前利用机械法分离壳和仁的装置主要有以下三种：

　　(1) 绒辊分离壳仁

　　(2) 带式分离壳仁

　　(3) 轮齿拨壳分离壳仁

　　2.1.3.2磁选法分离壳和仁

　　(1)绒辊分离壳仁

　　(2)带式分离壳仁

　　(3)轮齿拨壳分离壳仁

　　2.1.3.3磁选法分离壳和仁

　　由上述可以看出：核桃剥壳技术随着需求的变化越来越多样化，剥壳技术也越来越多样化。但由于核桃的品种多样化及核桃外形的不规则，导致核桃的剥壳效率仍不能满足人们的需求。

　　2.2有限元分析

　　2.2.1有限元机理

　　有限元法也叫有限单元法(finite element method, FEM)，是随着电子计算机的发展而迅速发展起来的一种弹性力学问题的数值求解方法。有限单元法(FEM)作为一种实用性很强的数值模拟方法，在许多工程分析中得到广泛应用，如固体力学中的位移场和应力场分析、电磁学中的电磁场分析、振动特性分析、传热学中的温度场分析、流体力学中的流场分析等。这些问题的共同点是它们都可以归结为在给定边界条件下求解其控制方程(常微分方程或偏微分方程)的问题。有限单元法的基本思想是将连续的求解区域离散为一组有限个、且按一定方式相互联结在一起的单元(Element )的组合体。由于单元能按不同的联结方式进行组合，且单元本身又可以有不同形状，因此可以模型化几何形状复杂的求解域。

　　在实践中，有限元分析法通常由三个主要步骤组成(David Roylance 2001)：

　　1、预处理：用户需建立物体待分析部分的模型，在此模型中，该部分的几何形状被分割成若干个离散的子区域——或称为“单元”。各单元在一些称为“结点”的离散点上相互连接。这些结点中有的有固定的位移，而其余的有给定的载荷。准备这样的模型可能极其耗费时间，所以商用程序之间的相互竞争就在于：如何用最友好的图形化界面的“预处理模块”，来帮助用户完成这项繁琐乏味的工作。有些预处理模块作为计算机化的画图和设计过程的组成部分，可在先前存在的CAD文件中覆盖网格，因而可以方便地完成有限元分析。

　　2、分析：把预处理模块准备好的数据输入到有限元程序中，从而构成并求解用线性或非线性代数方程表示的系统

　　式中，u 和 f 分别为各结点的位移和作用的外力。矩阵 K 的形式取决于求解问题的类型，本模块将概述桁架与线弹性体应力分析的方法。商用程序可能带有非常大的单元库，不同类型的单元适用于范围广泛的各类问题。有限元法的主要优点之一就是：许多不同类型的问题都可用相同的程序来处理，区别仅在于从单元库中指定适合于不同问题的单元类型。

　　3、后处理：在有限元分析的早期，用户需仔细地研读程序运算后产生的大量数字，即列出的模型内各离散位置处的位移和应力。这种方法容易漏掉重要的趋向与热点，而最新的程序则利用图形显示来帮助用户直接观察运算结果。典型的后处理模块能显示遍布于模型上的彩色等应力线图，以表示不同的应力水平，显示的整个应力场的图像类似于光弹性法或云纹法的实验结果。

　　2.2.2 有限元的应用

　　目前，有限元方法在坚果力学分析领域中应用广泛，为坚果破壳设备的研制提供有效的理论依据。吴斌芳等(1996)应用薄壳理论和断裂理论对绵核桃进行力学分析，并通过试脸验证，得到了绵核桃机械剥壳取仁的重要参数。吴子岳(1995)将核桃壳简化成各项同乡性的均匀厚度的薄球壳，利用薄球壳理论进行应力和形变分析，得出两对法向集中力有利于核桃壳完全均匀破裂的结理论。王灵军等利用有限元方法分析了银杏在各种施力状态下的应力分布进行分析，找出了最佳的施力方向和施力方式，对脱壳设备的研制提供了理论的依据。挛玉振等(1994)通过对松籽壳体工程特性参数的测试和静力有限元计算拿得出有限元计算结果与试验测试结果数据相比误差约为16%。

　　(H.Chen，J.De Baerdemaeker)利用有限元法检测水果的.坚度。把苹果和菠萝建立成为65节点48单元的模型，进而分析水果的坚度。把实验数据绘制成为以杨氏模量为纵坐标，水果坚度为横坐标的曲线图，并且与实验数据进行比较得出结论。谢丽娟等(2006)建立了莲子受静态正压力的有限元分析模型，设定了短轴方向加载集中力、加载均布的线载荷、加载一定区域内的面载荷3种受力工况，对莲子在该3种工况下的应力、应变情况进行分析计算。分析结果表明，最佳脱壳的施力方式是在莲子短轴方向加载沿长轴均布的线载荷，这时莲子的应力、应变分布有一定方向性，有利于裂纹扩展，使莲子有效脱壳，从而为脱壳设备的研制提供了参考依据。

　　针对山核桃果壳完全破裂所需的变形量大于壳仁间隙，用一般的机械挤压方法破壳会造成大量碎仁等问题。利用Pro/E软件建立了山核桃的几何模型。采用有限元分析方法构建了山核桃破壳受力模型，并对山核桃进行了受力机械剥壳取仁的重模拟与分析。根据不同受力方向和不同栽荷下山核桃的应力应变分布情况，确定山核桃壳变形量不大且产生局部裂纹点多、裂纹点易扩展的最佳施力方式，为山核桃破壳取仁设备的研制提供依据(丁正耀等2010年)。

　　曹玉华等(2010)应用有限元分析方法对蓖麻蒴果在压载作用下顶部和中部的应力分布进行分析，建立了蓖麻蒴果几何模型和有限元模型.研究结果表明：蓖麻蒴果果壳破裂的主要原因是由最大拉应力引起果壳破裂。顶部压载荷作用时，最大拉应力的位置在蒴果果柄顶部中缝处,拉应力引起中果皮内面产生裂纹;而中部压载荷作用时，最大拉应力的位置出现在蒴果中果皮中缝的两端，拉应力也引起中果皮四周角靠近直线处的内面产生裂纹。

　　由以上研究可以得出这样的结论：即使是很复杂的应力问题的数值解，现在用有限元分析的常规方法就能得到。相比较普通的处理方法，有限元法有着更加优越的效果。采用有限元方法建立模型，对研究对象进行应力的虚拟研究是可行的。并且能够通过对模型的研究得出相应的研究数据，从而为研究提供合理的数据来供参考。

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