【文章內(nèi)容簡介】 摩擦的存在增加了驅(qū)動部件的功率損耗，降低了運(yùn)動精度和使用壽命，增加了運(yùn)動噪聲和發(fā)熱，甚至可能使精密部件變形，限制了機(jī)床控制精度的提高。由于摩擦與運(yùn)動速度間存在非線性關(guān)系，特別是在低速微進(jìn)給情況下，這種非線性關(guān)系難以把握，可能產(chǎn)生所謂的尺蠖運(yùn)動方式或混沌不清的極限環(huán)現(xiàn)象，嚴(yán)重破壞了對微進(jìn)給、高精度、高響應(yīng)能力的進(jìn)給性能要求。為此，把消除或減少摩擦的不良影響，作為提高機(jī)床技術(shù)水平的努力方向之一。該課題提出的將磁懸浮技術(shù)應(yīng)用到數(shù)控機(jī)床加工中，即可以做到消除移動部件與靜止導(dǎo)軌之間存在的摩擦及其不良影響。對提高我國機(jī)床工業(yè)水平及趕上或超過國際先進(jìn)水平具有重大意義，且社會應(yīng)用前景廣闊。機(jī)床正向高速度、高精度及高度自動化方向發(fā)展。但在高速切削和高速磨削加工場合，受摩擦磨損的影響，傳統(tǒng)的滾動軸承的壽命一般比較短，而磁懸浮軸承可以克服這方面的不足，磁懸浮軸承具有的高速、高精度、長壽命等突出優(yōu)點(diǎn)，將逐漸帶領(lǐng)機(jī)電行業(yè)走向一個沒有摩擦、沒有損耗、沒有限速的嶄新境界。超高速切削是一種用比普通切削速度高得多的速度對零件進(jìn)行加工的先進(jìn)制造技術(shù)，它以高加工速度、高加工精度為主要特征，有非常高的生產(chǎn)效率，磁懸浮軸承由于具有轉(zhuǎn)速高、無磨損、無潤滑、可靠性好和動態(tài)特性可調(diào)等突出優(yōu)點(diǎn)，而被應(yīng)用于超高速主軸系統(tǒng)中。要實(shí)現(xiàn)高速切削，必須要解決許多關(guān)鍵技術(shù)，其中最主要的就是高速切削主軸系統(tǒng)，而選擇合理的軸承型式對實(shí)現(xiàn)其高轉(zhuǎn)速至關(guān)重要。其中，磁懸浮軸承是高速切削主軸最理想的支承型式之一。磁懸浮軸承可以滿足超高速切削技術(shù)對超高速主軸提出的性能要求。但它與普通滑動或滾動軸承的本質(zhì)區(qū)別在于，系統(tǒng)開環(huán)不穩(wěn)定，需要實(shí)施主動控制，而這恰恰使得磁懸浮軸承具有動特性可控的優(yōu)點(diǎn)磁懸浮軸承是一個復(fù)雜的機(jī)電磁一體化產(chǎn)品，對其精確的分析研究是一項(xiàng)相當(dāng)困難的工作，如果用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證則會碰到諸如經(jīng)費(fèi)大、周期長等困難，在目前國內(nèi)情況下不能采取國外以試驗(yàn)為主的研究方法，主要從理論上進(jìn)行研究，利用計(jì)算機(jī)軟件對磁懸浮控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真是一種獲得磁懸浮系統(tǒng)有關(guān)特征簡便而有效的方法。這就是本課題的研究目的和意義。2本課題國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀磁懸浮軸承的應(yīng)用與發(fā)展可以說是傳統(tǒng)支承技術(shù)的革命。由于具有無機(jī)械接觸和可實(shí)現(xiàn)主動控制兩個顯著的優(yōu)點(diǎn)，主動磁懸浮軸承技術(shù)從一開始就引起了人們的重視。磁懸浮軸承的研究最早可追溯到1937年，Holmes和Beams利用交流諧振電路實(shí)現(xiàn)了對鋼球的39。懸浮。自1988年起，國際上每兩年舉行一屆磁懸浮軸承國際會議，交流和研討該領(lǐng)域的最新研究成果；1990年瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院提出了柔性轉(zhuǎn)子的研究問題，；。近十年，瑞士、美國、日本等國家研制的電磁懸浮軸承性能指標(biāo)已經(jīng)很高，并且已成功應(yīng)用于透平機(jī)械、離心機(jī)、真空泵、機(jī)床主軸等旋轉(zhuǎn)機(jī)械中，電磁懸浮軸承技術(shù)在航空航天、計(jì)算機(jī)制造、醫(yī)療衛(wèi)生及電子束平版印刷等領(lǐng)域中也得到了廣泛的應(yīng)用。縱觀20xx年在洛桑和托里諾召開的第10界國際磁軸承研討會，磁軸承主要應(yīng)用研究為磁軸承在高速發(fā)動機(jī)、核高溫反應(yīng)堆（HTR10GT）、人造心臟和回轉(zhuǎn)儀等方面。國內(nèi)在磁懸浮軸承技術(shù)方面的研究起步較晚，對磁懸浮軸承的研究起步于80年代初。1983年上海微電機(jī)研究所采用徑向被動、軸向主動的混合型磁懸浮研制了我國第一臺全懸浮磁力軸承樣機(jī)；1988年哈爾濱工業(yè)大學(xué)的陳易新等提出了磁力軸承結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的理論和方法，建立了主動磁力軸承機(jī)床主軸控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，這是首次對主動磁力軸承全懸浮機(jī)床主軸從結(jié)構(gòu)到控制進(jìn)行的系統(tǒng)研究；19，上海大學(xué)開發(fā)了磁力軸承控制器（600W）用于150m制氧透平膨脹機(jī)的控制；20xx年清華大學(xué)與無錫開源機(jī)床集團(tuán)有限公司合作，實(shí)現(xiàn)了內(nèi)圓磨床磁力軸承電主軸的工廠應(yīng)用實(shí)驗(yàn)。目前，國內(nèi)清華大學(xué)、西安交通大學(xué)、國防科技大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、南京航空航天大學(xué)等等都在開展磁懸浮軸承方面的研究。20xx年清華大學(xué)朱潤生等對主動磁懸浮軸承主軸進(jìn)行磨削試驗(yàn)，當(dāng)轉(zhuǎn)速60000r／min、法向磨削力100N左右時，精度達(dá)到小于8m的水平，精磨磨削效率基本達(dá)到工業(yè)應(yīng)用水平。20xx年6月，南京航空航天大學(xué)磁懸浮應(yīng)用技術(shù)研究所研制的磁懸浮干燥機(jī)的性能指標(biāo)已通過江蘇省技術(shù)鑒定，向工業(yè)應(yīng)用邁出了可喜的一步。20xx年“濟(jì)南磁懸浮工程技術(shù)研究中心”研制的磁懸浮軸承主軸設(shè)備，在濟(jì)南第四機(jī)床廠做磨削試驗(yàn)，成功磨制出一個內(nèi)圓孔工件，這是我國第一個用磁懸浮軸承主軸加工的工件。此項(xiàng)技術(shù)填補(bǔ)了國內(nèi)空白。近幾年來，由于微電子技術(shù)、信號處理技術(shù)和現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，磁懸浮軸承的研究也取得了巨大進(jìn)展。從總體上看，磁懸浮軸承技術(shù)正向以下幾個方向發(fā)展：(1)理論分析更注重系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子動力學(xué)分析，更多地運(yùn)用非線性理論對主動磁懸浮轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的平衡點(diǎn)和穩(wěn)定性進(jìn)行分析；更注重建立系統(tǒng)的非線性耦合模型以求得更好的性能。(2)注重系統(tǒng)的整體優(yōu)化設(shè)計(jì)，不斷提高其可靠性和經(jīng)濟(jì)性，以期獲得磁懸浮軸承更加廣泛的應(yīng)用前景。(3)控制器的實(shí)現(xiàn)越來越多的采用數(shù)字控制。為達(dá)到更高的性能要求，控制器的數(shù)字化、智能化、集成化成為必然的發(fā)展趨勢。由于數(shù)字控制器的靈活性，各種現(xiàn)代控制理論的控制算法均在磁懸浮軸承上得到嘗試。(4)發(fā)展了多種新型磁懸浮軸承如：無傳感器磁懸浮軸承、無軸承電機(jī)超導(dǎo)磁懸浮軸承、高溫磁懸浮軸承。此外，磁懸浮機(jī)床主軸在各方面也有較大的發(fā)展空間如：高潔凈鋼材Z鋼和EP鋼的引入；陶瓷滾動體，重量比鋼球輕40%；潤滑技術(shù)的開發(fā)，對于高速切削液的主軸，油液和油霧潤滑能有效防止切削液進(jìn)入主軸；保持架的開發(fā)，聚合物保持架具有重量，自潤滑及低摩擦系數(shù)的特點(diǎn)從應(yīng)用的角度看，磁懸浮軸承的潛力尚未得到的發(fā)掘，而它本身也未達(dá)到替代其它軸承的水平，設(shè)計(jì)理論，控制方法等都有待研究和解決。3課題的研究目標(biāo)與研究內(nèi)容控制器是主動控制磁懸浮軸承研究的核心，因此正確選擇控制方案和控制器參數(shù)，是磁懸浮軸承能夠正常工作和發(fā)揮其優(yōu)良性能的前提。該課題主要研究單自由度磁懸浮系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)簡單，性能評判相對容易、研究周期短，并且可以擴(kuò)展到多自由度磁懸浮系統(tǒng)的研究。針對磁懸浮主軸系統(tǒng)的非線性以及在控制方面的特點(diǎn)，該課題探索出提高系統(tǒng)總體性能和動態(tài)穩(wěn)定性的有效控制策略。（1）闡述課題的研究背景與意義，對國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的研究狀況進(jìn)行綜述。（2）對磁懸浮機(jī)床主軸的動力學(xué)模型進(jìn)行分析，并將其數(shù)值化、離散、解耦和降階等，為后續(xù)研究機(jī)械專業(yè)開題報(bào)告5選題的目的和意義:液壓破碎錘已經(jīng)成為液壓挖掘機(jī)的一個重要作業(yè)工具，它能在挖掘建筑物基礎(chǔ)的作用中更有效地清理浮動的石塊和巖石縫隙中的泥土?？梢詰?yīng)用在比較惡劣的作業(yè)環(huán)境，應(yīng)用場合廣。也有人將液壓破碎錘安裝在挖掘裝載機(jī)(又稱兩頭忙)或輪式裝載機(jī)上進(jìn)行破碎作業(yè)。我國液壓破碎錘市場飛速發(fā)展的良好機(jī)遇，國產(chǎn)液壓破碎錘企業(yè)迅速崛起，國產(chǎn)品牌市場占有率不斷提高。液壓破碎錘的優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、故障少、維護(hù)方便、成本較低、沖擊能量較大。因此用戶可同時降低使用和維護(hù)兩方面成本。國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及市場分析：，又叫做液壓破碎器、液壓碎石器、液壓錘或液壓鎬等。而我國國家標(biāo)準(zhǔn)的術(shù)語稱之為液壓沖擊破碎器(hydraulicimpactbreaker)。名稱五花八門是由于國際上暫時還沒對液壓破碎錘制定一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)在液壓破碎錘市場十分興旺，韓國、日本、德國、美國、芬蘭、意大利等國的多種型號液壓破碎器充斥我國市場，現(xiàn)在國內(nèi)市場主要銷售的品牌有韓國組裝(水山、工兵、韓宇、東光、雙牛、猛士等)，日本組裝(古河、甲南、東空等)。我國液壓破碎錘市場目前尚處于快速成長期，國產(chǎn)品牌主要有驚天、力博士、邁科、長液等。目前國內(nèi)外對液壓破碎錘的技術(shù)研究主要是采用最優(yōu)化設(shè)計(jì)理念，加大活塞和缸體行程，采用活塞和釬桿同樣大的直徑，使破碎錘與主機(jī)匹配效果最佳，合理利用最高的輸出能量，增加沖擊能量。節(jié)約能源，達(dá)到工作效率最高。使用高質(zhì)量材質(zhì)特殊精密工藝加工制造，降低其使用成本。盡最大力度讓液壓破碎錘結(jié)構(gòu)簡單、故障少、維護(hù)方便。延長使用壽命。并總結(jié)液壓破碎錘常發(fā)生的故障與原因，進(jìn)行改進(jìn)與創(chuàng)新，降低成本。選題研究的內(nèi)容：對液壓破碎錘一個綜合的了解。（產(chǎn)品種類、各種型號及參數(shù)、產(chǎn)品的應(yīng)用場合、產(chǎn)品的使用等。）根據(jù)實(shí)際使用情況分析液壓破碎錘經(jīng)常發(fā)生的故障與維護(hù)。液壓破碎錘的保養(yǎng)與檢查。液壓破碎錘的改進(jìn)與提高使用性能的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。選題研究的技術(shù)路線、研究方法和要解決的主要問題： 研究技術(shù)路線：首先，了解本論題的研究狀況，形成文獻(xiàn)綜述和開題報(bào)告。其次，進(jìn)一步搜集閱讀資料并研讀文本和現(xiàn)場產(chǎn)品的考察，做好相關(guān)的記錄，形成論題提綱。第三，深入研究，寫成初稿。最后，反復(fù)修改，完成定稿。 研究方法： 運(yùn)用文獻(xiàn)閱讀法與比較法、網(wǎng)絡(luò)信息收集與閱讀、對實(shí)習(xí)公司的液壓破碎錘產(chǎn)品的零件進(jìn)行分析法、在液壓破碎錘產(chǎn)品的應(yīng)用場合進(jìn)行維護(hù)及收集信息等方法進(jìn)行研究。