精密机械（精选十篇）
精密机械 篇1
台中地区为台湾机械业最重要的发展据点, 机械业是台中地区比重最高的主要产业, 被称作台湾机械业大本营。为推进机械产业持续发展, 2006年台中市选择台中工业区南面124.78公顷土地建设“台中市精密机械科技创新园区”, 希望通过远瞻宏观的思维, 为台湾机械工业发展提供先进规划、完善软硬件设施, 并结合人文、科技、创新元素的投资园区。
台中市精密机械科技创新园区地理位置优越, 东距台中市中心区约4公里, 西行15公里可达台中港, 北距中部科学园区台中基地及台中工业区仅8公里。园区交通十分便利, 行驶4公里即可到达高铁乌日站, 距离台中机场仅10公里。公路方面距中山高南屯交流道1公里, 距台中都会区二号外环道仅1.5公里, 4公里处即到达中二高龙井交流道。
园区是结合生产、生活、研发、信息、工商服务及休闲娱乐功能于一体的全方位知识型复合园区;产业主轴以具有技术提升转型潜能及足以与中科构成产业链的机械业为主, 将扮演与中科高科技产业链结的创新机械发展园地, 未来借由强而有力的精密机械产业联盟基地的建立及其与中科分工体系与支持网络的建构, 将孕育台湾中部地区新高科技产业聚落, 并建构中部地区精密机械产业发展橱窗, 强化整体机械产业的国际竞争优势。
精密机械设计基础试题 篇2
1 螺纹和螺旋传动的线数一般不少于10的原因
2带传动中一般把松边放在上边的原因
3带传动中带类型的选择是根据什么因素决定的
4带传动中问带的角度与带轮的角度那个大
5滑动轴承的问题失效形式，看成什么状态
6动力粘度的单位及其物理意义
7滚动轴承中正常工作条件应校核什么，静止或摆动的应校核什么(11年的简答题)
二简答题
1 根据螺纹牙型的不同分析普通螺纹，矩形螺纹，梯形螺纹自锁性能和传动效率的差别
2带传动中基本额定功率的.意义及其影响因素
3关于齿轮的布置问题，有两个图，一个是把齿轮布置在靠近转矩输入端，一个是把齿轮布置在远离转矩输入端，问那个合理及其原因
4据图推导齿轮的齿根弯曲应力的校核公式及分析各个参数的物理意义
三
(今年没考自由度计算的问题) 考的是一个分析杆件受力的题，利用每个杆件所受的力必交于一点，以及转动副处总反力的特点可解决问题
四
一个曲柄摇杆机构，已知曲柄，连杆，和摇杆的尺寸，且要求传动角不小于45度，求支架的长度
五
凸轮机构
1)求基圆的表达式以及在图上画出基圆
2)在图上画出所示位置的机构转角，从动件位移，压力角
3)求从动件的速度
六 齿轮问题
不是太难，其中要求的有
1)求大齿轮的某个参数(忘了，不难)
2)分度圆齿厚，齿顶高压力角
3)已知实际啮合线的长度求重合度(不要用公式求，用定义求简单)
4)问齿轮传动能不能连续传动(有3可得到重合度大于1，因此能连续传动)
七 轮系问题
一个定轴轮系和周转轮系的结合体，求传动比
最后一级为涡轮蜗杆传动，一直蜗杆为右旋，标出涡轮的转向(输入端的转向已知)
八机械原理最后那一部分功和功率部分的题目
是一个牛头刨床机构，有急回特性，通过摆动导杆机构保证的，而摆动倒杆机构的曲柄与一个齿轮固连，记为齿轮3，齿轮3和齿轮2’啮合，齿轮2’和齿轮2一体的，齿轮2和齿轮1啮合，动力有齿轮1输入，题目已知轴1的平均角速度，摆动倒杆机构空行程的角度是120度，工作行程的消耗功率，空回行程的消耗功率
求1)以齿轮3为等效构件时，若把飞轮装在轴3上，求飞轮的等效转动惯量
2)若把飞轮装在轴一上，求等效转动惯量
3)求机构的平均功率
八
机械设计综合题
有一个图画的是角接触球轴承的双支点单向固定的形式，题目告诉了轴承的型号，值得注意的是告诉了接触角的型号AC，而下边的解题要用到接触角，如果忘了是25度的话，就后悔死了，题目给了，15,25,40的三组参数，要自己从里边选参数解题，题目还已知两个轴承所受的径向力，作用在轴上的轴向力，轴承盖有六个普通螺栓连接，已知预紧力为1500N，一直螺栓的许用载荷
1)问螺栓强度是否满足(先求派生轴向力，再求每个轴承的轴向力，发现轴承2的轴向力大于轴承1的，因此只计算2那边的就可以)
2)若把预紧力降为500N，问是否合理(此时求残余预紧力会发现小于0，因此不合适)
3)求轴承一得当量动载荷
九作图题
1，要求画出一端固定，一段游动的轴承配置方式，要求用深沟球轴承，中间传动可以省略(注意固定端内外圈都要固定，外侧外圈应该用轴承盖固定，外侧内圈应用圆螺母加止动垫圈，内侧外圈可以用箱体，也可以用孔用弹性挡圈，内侧内圈可以用轴肩;游动端只固定内圈，可以用轴肩和轴用弹性挡圈)
轴承的这几种配置方式应该是比较重要的，最近几年一直在考
精密机械 篇3
【关键词】精密机械 教学产业园 管理体制
教学产业园是整合政府、院校、企业等三方资源，构建立体化职业教育育人环境，形成产、学、研、服务一体化的教学企业平台载体。精密机械教学产业园就是其中的一类，它利用一定数量的精密机械类教学企业实体运作来推动自身的发展和资源配置。为有效保障精密机械教学产业园中校企合作的良性运行，首先要探索研究精密机械教学产业园的管理体制。精密机械教学产业园管理体制是精密机械教学产业园管理的机构设置、权限划分、运行方式等方面的体系和制度的总称。
一、精密机械教学产业园管理机构构建
学校在原机电工程系建制的基础上，建立由地方政府相关部门主导、行业指导、企业充分参与、学校为主体的精密机械教学产业园管理委员会（以下简称“管委会”），协调各自的活动，监督各自的行为，有效维护各方的利益，提升资源共享的效能，保障精密机械教学产业园的良性运行。管委会是精密机械教学产业园区的管控与促进系统，主要职责有：对园区的建设发展进行决策、管理与运行，通过实施优惠政策吸引企业入驻园区，制定管理制度，协调各利益主体的利益点，搭建合作平台，促进校企共同培养高技能人才，实现校企双赢。
管委会分为决策层、园区运作层和专家顾问层三个层次。决策层的主要职责是负责对园区建设和发展中的重大问题进行决策，制定相应的政策、法规，积极组织政府、行业、企业、社会等各方面的资金，建立专项基金制度，制定合理的资金管理和使用政策，利用行业和部门的优势，制定校企合作相关的制度和办法，为教学产业园的运行发展提供适宜、宽松的政策、资金和交流环境；园区运作层：由学院领导和机电系领导班子及部分精密机械类企业领导共同组成一套班子，负责园区的开发、经营和管理，即完成校企一体的技能型和技术型人才培养过程、培训实施细则制定，技术项目研发服务等工作。专家顾问层：高层次的决策咨询机构，由业内专家和管委会代表组成，其主要职能是为教学产业园区的发展提供咨询服务。[1]根据以上三个层次，管委会下设管委会理事会、常务理事会、秘书处、指导委员会，其结构见图1。
二、精密机械教学产业园管理体系设计思路
在精密机械教学产业园区创建初期，组织政、行、企、校、研五个园区主体成立“精密机械教学产业园区规划建设决策团队”，主要承担园区建设的规划协调、政策制定、建设方案审核、资金管理等职能。设置“园区规划建设决策办公室”，作为统筹、组织和管理教学产业园区建设发展的一个决策管理机构，集成管理精密机械教学产业园建设工作，协调各相关部门的工作。当精密机械教学产业园区基本建成，由管委会全面负责教学产业园区的综合事务管理、企业引进、人才引进、政策争取、校企互动、技术服务、教学活动、安全环保等工作。
精密机械教学产业园的管理模式是：政府在当地高职院校周边划出一块园区，托管给具有管理、资金和教学基础等优势的高职院校，协同高职院校组建管委会，全权委托管委会管理操作精密机械教学产业园建设，包括精密机械教学产业园区发展定位、入驻企业选择、基础和公共设施建设、研发、生产、教学、实训和服务等管理工作。
至于管理体制创新设计的内容，管委会无法主动从法律、国家政策层面破解体制障碍，但可以从校企合作的角度创新管理体制设计，包括：一从相对宏观的管委会层面设计管理体制；二从相对中观的学院层面设计“院园共建”管理体制；三从相对微观的二级院（系）层面设计校企多种合作形式的管理体制。[2]
三、精密机械教学产业园管理体制的实现路径
论证《精密机械教学产业园功能布局及企业氛围建设方案》，根据当地产业链的情况，确定精密机械教学产业园的定位及功能，并在精密机械教学产业园中建立教学产业园办公区、研发试验区、生产区、技术服务区等功能区域，每个区域根据其产业特点和企业特点布置相应的企业文化氛围。方案须经校外专家和行业协会、相关企业代表及精密机械教学产业园工作小组等集体论证，经过论证的方案提交精密机械教学产业园管委会理事会。
根据精密机械教学产业园的管理功能，将各管理人员及部门职责进行明确和细化，使精密机械教学产业园发挥类似于实体产业园的功能。确定管委会及下级部门的办公地点，各部门进驻并开展产业园建设、教学安排、指导建立精密机械教学产业园中的自建企业运行。
按照区域的功能定位，整合学院各实训室的设备设施，完善各区域内的公共基础设施，规划区域内的企业功能和拟引进企业的方向，完成自建企业、共建企业的建设，功能区域形成后的企业文化建设将进一步跟进。不同的区域实现不同的教学功能，各企业根据区域特点和学院文化建设的要求，建设具有企业特色的、有正向能量的企业文化氛围。
建立精密机械教学产业园管委会章程，制定制度，规范成员的合作行为，以增强精密机械教学产业园管委会的管理能力，提升精密机械教学产业园的管理水平。
建立精密机械教学产业园成效评价办法。为规范精密机械教学产业园的运营行为，维护政、校、行、企的利益，要通过行业标准，制定人才培养质量标准，对园区的教学活动与教学效果进行评价监控，并采取一定矫正措施，形成一个有布置、有执行、有检查、有反馈、有总结的循环往复的管理回路。
【注释】
[1]蒋慧，王慧.城市创意产业园的规划建设及运作机制探讨[J].城市发展研究，2008（2）：6-12.
[2]吉文林，杭瑞友.创新校企合作体制机制的顶层设计——以理事会推动江苏现代畜牧业校企合作示范区建设为例[J].继续教育研究，2012（11）：53-56.
*本文为2014年江苏高校哲学社会科学研究基金指导项目“精密机械教学产业园建设及运行机制的研究”（编号2014SJD595）研究成果之一。
（作者单位：江苏省苏州健雄职业技术学院）
【摘 要】精密机械教学产业园是整合政府、院校、企业等三方资源，根据精密机械专业群建设要求引进企业群，形成的产、学、研、服务一体化的教学企业平台载体。实现精密机械教学产业园中校企合作的良性运行，要探索研究精密机械教学产业园的管理体制，包括机构设置、权限划分、运行方式等方面的体系和制度，增强校企合作的深度、广度与稳固性。
【关键词】精密机械 教学产业园 管理体制
教学产业园是整合政府、院校、企业等三方资源，构建立体化职业教育育人环境，形成产、学、研、服务一体化的教学企业平台载体。精密机械教学产业园就是其中的一类，它利用一定数量的精密机械类教学企业实体运作来推动自身的发展和资源配置。为有效保障精密机械教学产业园中校企合作的良性运行，首先要探索研究精密机械教学产业园的管理体制。精密机械教学产业园管理体制是精密机械教学产业园管理的机构设置、权限划分、运行方式等方面的体系和制度的总称。
一、精密机械教学产业园管理机构构建
学校在原机电工程系建制的基础上，建立由地方政府相关部门主导、行业指导、企业充分参与、学校为主体的精密机械教学产业园管理委员会（以下简称“管委会”），协调各自的活动，监督各自的行为，有效维护各方的利益，提升资源共享的效能，保障精密机械教学产业园的良性运行。管委会是精密机械教学产业园区的管控与促进系统，主要职责有：对园区的建设发展进行决策、管理与运行，通过实施优惠政策吸引企业入驻园区，制定管理制度，协调各利益主体的利益点，搭建合作平台，促进校企共同培养高技能人才，实现校企双赢。
管委会分为决策层、园区运作层和专家顾问层三个层次。决策层的主要职责是负责对园区建设和发展中的重大问题进行决策，制定相应的政策、法规，积极组织政府、行业、企业、社会等各方面的资金，建立专项基金制度，制定合理的资金管理和使用政策，利用行业和部门的优势，制定校企合作相关的制度和办法，为教学产业园的运行发展提供适宜、宽松的政策、资金和交流环境；园区运作层：由学院领导和机电系领导班子及部分精密机械类企业领导共同组成一套班子，负责园区的开发、经营和管理，即完成校企一体的技能型和技术型人才培养过程、培训实施细则制定，技术项目研发服务等工作。专家顾问层：高层次的决策咨询机构，由业内专家和管委会代表组成，其主要职能是为教学产业园区的发展提供咨询服务。[1]根据以上三个层次，管委会下设管委会理事会、常务理事会、秘书处、指导委员会，其结构见图1。
二、精密机械教学产业园管理体系设计思路
在精密机械教学产业园区创建初期，组织政、行、企、校、研五个园区主体成立“精密机械教学产业园区规划建设决策团队”，主要承担园区建设的规划协调、政策制定、建设方案审核、资金管理等职能。设置“园区规划建设决策办公室”，作为统筹、组织和管理教学产业园区建设发展的一个决策管理机构，集成管理精密机械教学产业园建设工作，协调各相关部门的工作。当精密机械教学产业园区基本建成，由管委会全面负责教学产业园区的综合事务管理、企业引进、人才引进、政策争取、校企互动、技术服务、教学活动、安全环保等工作。
精密机械教学产业园的管理模式是：政府在当地高职院校周边划出一块园区，托管给具有管理、资金和教学基础等优势的高职院校，协同高职院校组建管委会，全权委托管委会管理操作精密机械教学产业园建设，包括精密机械教学产业园区发展定位、入驻企业选择、基础和公共设施建设、研发、生产、教学、实训和服务等管理工作。
至于管理体制创新设计的内容，管委会无法主动从法律、国家政策层面破解体制障碍，但可以从校企合作的角度创新管理体制设计，包括：一从相对宏观的管委会层面设计管理体制；二从相对中观的学院层面设计“院园共建”管理体制；三从相对微观的二级院（系）层面设计校企多种合作形式的管理体制。[2]
三、精密机械教学产业园管理体制的实现路径
论证《精密机械教学产业园功能布局及企业氛围建设方案》，根据当地产业链的情况，确定精密机械教学产业园的定位及功能，并在精密机械教学产业园中建立教学产业园办公区、研发试验区、生产区、技术服务区等功能区域，每个区域根据其产业特点和企业特点布置相应的企业文化氛围。方案须经校外专家和行业协会、相关企业代表及精密机械教学产业园工作小组等集体论证，经过论证的方案提交精密机械教学产业园管委会理事会。
根据精密机械教学产业园的管理功能，将各管理人员及部门职责进行明确和细化，使精密机械教学产业园发挥类似于实体产业园的功能。确定管委会及下级部门的办公地点，各部门进驻并开展产业园建设、教学安排、指导建立精密机械教学产业园中的自建企业运行。
按照区域的功能定位，整合学院各实训室的设备设施，完善各区域内的公共基础设施，规划区域内的企业功能和拟引进企业的方向，完成自建企业、共建企业的建设，功能区域形成后的企业文化建设将进一步跟进。不同的区域实现不同的教学功能，各企业根据区域特点和学院文化建设的要求，建设具有企业特色的、有正向能量的企业文化氛围。
建立精密机械教学产业园管委会章程，制定制度，规范成员的合作行为，以增强精密机械教学产业园管委会的管理能力，提升精密机械教学产业园的管理水平。
建立精密机械教学产业园成效评价办法。为规范精密机械教学产业园的运营行为，维护政、校、行、企的利益，要通过行业标准，制定人才培养质量标准，对园区的教学活动与教学效果进行评价监控，并采取一定矫正措施，形成一个有布置、有执行、有检查、有反馈、有总结的循环往复的管理回路。
【注释】
[1]蒋慧，王慧.城市创意产业园的规划建设及运作机制探讨[J].城市发展研究，2008（2）：6-12.
[2]吉文林，杭瑞友.创新校企合作体制机制的顶层设计——以理事会推动江苏现代畜牧业校企合作示范区建设为例[J].继续教育研究，2012（11）：53-56.
*本文为2014年江苏高校哲学社会科学研究基金指导项目“精密机械教学产业园建设及运行机制的研究”（编号2014SJD595）研究成果之一。
（作者单位：江苏省苏州健雄职业技术学院）
【摘 要】精密机械教学产业园是整合政府、院校、企业等三方资源，根据精密机械专业群建设要求引进企业群，形成的产、学、研、服务一体化的教学企业平台载体。实现精密机械教学产业园中校企合作的良性运行，要探索研究精密机械教学产业园的管理体制，包括机构设置、权限划分、运行方式等方面的体系和制度，增强校企合作的深度、广度与稳固性。
【关键词】精密机械 教学产业园 管理体制
教学产业园是整合政府、院校、企业等三方资源，构建立体化职业教育育人环境，形成产、学、研、服务一体化的教学企业平台载体。精密机械教学产业园就是其中的一类，它利用一定数量的精密机械类教学企业实体运作来推动自身的发展和资源配置。为有效保障精密机械教学产业园中校企合作的良性运行，首先要探索研究精密机械教学产业园的管理体制。精密机械教学产业园管理体制是精密机械教学产业园管理的机构设置、权限划分、运行方式等方面的体系和制度的总称。
一、精密机械教学产业园管理机构构建
学校在原机电工程系建制的基础上，建立由地方政府相关部门主导、行业指导、企业充分参与、学校为主体的精密机械教学产业园管理委员会（以下简称“管委会”），协调各自的活动，监督各自的行为，有效维护各方的利益，提升资源共享的效能，保障精密机械教学产业园的良性运行。管委会是精密机械教学产业园区的管控与促进系统，主要职责有：对园区的建设发展进行决策、管理与运行，通过实施优惠政策吸引企业入驻园区，制定管理制度，协调各利益主体的利益点，搭建合作平台，促进校企共同培养高技能人才，实现校企双赢。
管委会分为决策层、园区运作层和专家顾问层三个层次。决策层的主要职责是负责对园区建设和发展中的重大问题进行决策，制定相应的政策、法规，积极组织政府、行业、企业、社会等各方面的资金，建立专项基金制度，制定合理的资金管理和使用政策，利用行业和部门的优势，制定校企合作相关的制度和办法，为教学产业园的运行发展提供适宜、宽松的政策、资金和交流环境；园区运作层：由学院领导和机电系领导班子及部分精密机械类企业领导共同组成一套班子，负责园区的开发、经营和管理，即完成校企一体的技能型和技术型人才培养过程、培训实施细则制定，技术项目研发服务等工作。专家顾问层：高层次的决策咨询机构，由业内专家和管委会代表组成，其主要职能是为教学产业园区的发展提供咨询服务。[1]根据以上三个层次，管委会下设管委会理事会、常务理事会、秘书处、指导委员会，其结构见图1。
二、精密机械教学产业园管理体系设计思路
在精密机械教学产业园区创建初期，组织政、行、企、校、研五个园区主体成立“精密机械教学产业园区规划建设决策团队”，主要承担园区建设的规划协调、政策制定、建设方案审核、资金管理等职能。设置“园区规划建设决策办公室”，作为统筹、组织和管理教学产业园区建设发展的一个决策管理机构，集成管理精密机械教学产业园建设工作，协调各相关部门的工作。当精密机械教学产业园区基本建成，由管委会全面负责教学产业园区的综合事务管理、企业引进、人才引进、政策争取、校企互动、技术服务、教学活动、安全环保等工作。
精密机械教学产业园的管理模式是：政府在当地高职院校周边划出一块园区，托管给具有管理、资金和教学基础等优势的高职院校，协同高职院校组建管委会，全权委托管委会管理操作精密机械教学产业园建设，包括精密机械教学产业园区发展定位、入驻企业选择、基础和公共设施建设、研发、生产、教学、实训和服务等管理工作。
至于管理体制创新设计的内容，管委会无法主动从法律、国家政策层面破解体制障碍，但可以从校企合作的角度创新管理体制设计，包括：一从相对宏观的管委会层面设计管理体制；二从相对中观的学院层面设计“院园共建”管理体制；三从相对微观的二级院（系）层面设计校企多种合作形式的管理体制。[2]
三、精密机械教学产业园管理体制的实现路径
论证《精密机械教学产业园功能布局及企业氛围建设方案》，根据当地产业链的情况，确定精密机械教学产业园的定位及功能，并在精密机械教学产业园中建立教学产业园办公区、研发试验区、生产区、技术服务区等功能区域，每个区域根据其产业特点和企业特点布置相应的企业文化氛围。方案须经校外专家和行业协会、相关企业代表及精密机械教学产业园工作小组等集体论证，经过论证的方案提交精密机械教学产业园管委会理事会。
根据精密机械教学产业园的管理功能，将各管理人员及部门职责进行明确和细化，使精密机械教学产业园发挥类似于实体产业园的功能。确定管委会及下级部门的办公地点，各部门进驻并开展产业园建设、教学安排、指导建立精密机械教学产业园中的自建企业运行。
按照区域的功能定位，整合学院各实训室的设备设施，完善各区域内的公共基础设施，规划区域内的企业功能和拟引进企业的方向，完成自建企业、共建企业的建设，功能区域形成后的企业文化建设将进一步跟进。不同的区域实现不同的教学功能，各企业根据区域特点和学院文化建设的要求，建设具有企业特色的、有正向能量的企业文化氛围。
建立精密机械教学产业园管委会章程，制定制度，规范成员的合作行为，以增强精密机械教学产业园管委会的管理能力，提升精密机械教学产业园的管理水平。
建立精密机械教学产业园成效评价办法。为规范精密机械教学产业园的运营行为，维护政、校、行、企的利益，要通过行业标准，制定人才培养质量标准，对园区的教学活动与教学效果进行评价监控，并采取一定矫正措施，形成一个有布置、有执行、有检查、有反馈、有总结的循环往复的管理回路。
【注释】
[1]蒋慧，王慧.城市创意产业园的规划建设及运作机制探讨[J].城市发展研究，2008（2）：6-12.
[2]吉文林，杭瑞友.创新校企合作体制机制的顶层设计——以理事会推动江苏现代畜牧业校企合作示范区建设为例[J].继续教育研究，2012（11）：53-56.
*本文为2014年江苏高校哲学社会科学研究基金指导项目“精密机械教学产业园建设及运行机制的研究”（编号2014SJD595）研究成果之一。
超精密机械结构多目标拓扑优化设计 篇4
优化设计能够提高结构性能,满足结构轻量
化要求,缩短研发周期,降低成本和能量损耗,在某些行业已成为生产过程中必须且至关重要的环节[1]。随着超精密制造、测量和航天工业等的发展,机械结构逐渐向刚柔兼备、复杂多样的方向发展,且性能要求也越来越高。特别是具有纳米级精度要求的IC装备工件台的运动结构,必须实现轻量化,以满足极高的动态响应和运动稳定性要求;必须调整其基频或前几阶低频,远离动荷载频率范围,以满足其固有频率、振型的动态特性;还必须满足足够的强度、刚度等静态特性,以保证结构系统具有良好的动态性能、工作状态和足够的稳定裕度等[2,3]。传统优化设计方法已不能满足超精密结构设计的要求。发达国家都极其重视超精密技术及其相关技术的研发,并对其中涉及的关键技术予以保密或者保护[4,5]。
拓扑优化是结构优化设计的高级形式,尤其是多目标拓扑优化设计,能够有效地减轻结构质量,提高结构的动态性能、可靠性和精度,是超精密领域关键技术之一[6,7]。但拓扑优化是新兴的、极富挑战的结构优化设计领域,目前还处于初级研究阶段。ANSYS是融结构、电场、磁场等分析于一体的大型通用有限元分析软件,在机械、航空航天等众多领域都有广泛应用,但其拓扑优化工具不能直接用于同时考虑静、动特性要求的多目标结构拓扑优化设计。目前,多目标优化方法自身的不足及实际应用中的诸多困难,都阻碍着其在超精密结构设计中的应用[8]。
本文在已有研究成果的基础上,对多目标优化方法进行了研究,提出了一种易于工程实现的多目标结构拓扑优化方法,并将其应用于超精密工件台某关键件的结构优化设计中,以满足超精密工件台结构设计的极高性能要求,降低超精密工件台系统的研发难度。
1 多目标结构拓扑优化理论方法
多目标优化又称多性能优化或矢量优化[9,10]。目前,该设计方法还不够完善,也没有统一的分类标准。从众多研究资料来看,多目标优化方法可分为两大类:一类是把多目标问题转化为一个或一系列单目标问题,将其优化结果作为多目标优化问题的一个解;另一类是直接求非劣解,然后从中选择较好的解作为最优解。
多目标优化设计方法具体可分为主要目标法、统一目标法、功效系数法、目标分层法4种[11,12]。其中,目标分层法的基本思想是将多目标优化问题的所有目标函数按其重要程度排列,然后求出第一重要目标的最优解集合,再在此集合中求第二重要目标的最优解集合,依次对各个目标函数求最优解,直至把所有目标求完为止,则满足最后一个目标的最优解就是该多目标优化的优化解。因该方法具有编程容易、实现方便、可灵活组合的优点,故本文采用目标分层法对多目标拓扑优化理论方法进行研究。
1.1 多目标优化设计数学模型
多目标优化设计的数学模型可表述如下:
F(X)=min(F1(X),F2(X),…,Fm(X))
s.t. ai≤xi≤bii=1,2,…,n
gj(X)≤0 j=1,2,…,l
hk(X)=0 k=1,2,…,p;p<n
X=(x1,x2,…,xn)T
式中,F(X)为目标函数;F1(X)、F2(X)、…、Fm(X)为多目标中的各分目标;X为设计变量,X∈D,D为约束可行域;ai、bi分别为第i个设计变量xi的下限和上限;n为设计变量的个数;l为非上下限不等式约束的个数;p为非上下限等式约束的个数。
1.2 多目标结构拓扑优化算法
根据目标分层法的基本思想,借鉴相对成熟和完善的单目标优化方法、ANSYS的结构分析及其求解算法模块,在充分吸取已有研究成果的基础上,提出一种基于目标分层、渐进综合的多目标结构拓扑优化方法,采用层层分解的策略,把多目标优化问题转化为易于在计算机和工程中实现的单目标优化问题,在单目标优化算法的基础上实现结构的多目标拓扑优化设计,以满足工程实际的多目标结构拓扑优化需求。具体方法为:在满足约束条件下,先让结构满足最重要的优化目标,再在此搜索空间让结构满足次重要的优化目标,依此类推,使结构在优化过程中逐渐趋于同时满足工程结构要求的多个优化目标。多目标结构拓扑优化算法流程如图1所示。
1.3 多目标拓扑优化的实现
通过对多目标结构拓扑优化方法和ANSYS进行分析研究,将多目标优化算法与结构有限元分析方法相结合,利用ANSYS的成熟功能和算法及其开放的APDL参数化设计语言进行二次开发,以实现结构的多目标拓扑优化设计。即首先以结构最重要的目标为优化目标,运用ANSYS的拓扑优化模块进行拓扑寻优,并存储寻优结果;然后再以结构次重要的目标为优化目标,在上次求得的优化域内进行拓扑寻优;依此类推,可实现结构的多目标拓扑优化设计,并输出最终结构优化设计结果。
在程序实现过程中,以多目标算法为主程序,即利用APDL的程序语言与宏技术组织管理ANSYS有限元的结构分析命令,实现多目标结构拓扑优化算法,并利用ANSYS的功能模块,实现初始设计区域的建模、分网、加载、求解以及处理结果的显示。
2 多目标结构拓扑优化设计
超精密工件台是超精密装备的核心部件,某关键运动件的质量是影响其静动特性的最主要因素,如自振频率对其运动特性及测控环节等有很大影响,结构刚度对其定位和运动精度有着严重影响。该运动件结构设计的要求是:质量越轻越好,自振频率越大越好,且在工作状态下,即满载荷时结构最大变形不许超过0.2μm。结构材料的弹性模量E=69GPa,泊松比μ=0.3,两侧为气浮轴承面,承受的作用力为p1=15kN,底面承受的预载磁力为p2=5000N,其初始设计截面尺寸及二维受力情况如图2所示。
该关键运动件传统优化设计的结构如图3所示,质量为2.6kg,第七阶模态自振频率为1495Hz。
由该关键运动件的结构设计要求可知,其结构设计须同时满足质量、刚度和频率等要求。多目标结构拓扑优化设计能够更好地满足其结构系统在工作中始终保持良好的动态性能与工作状态,并具有足够的刚度和稳定裕度。
2.1 多目标拓扑优化设计模型
一般来说,结构质量越小,能够节省的材料越多,因此,结构轻量化始终是工程设计的追求目标。但从结构动态性能来讲,结构质量是影响结构动态振动频率的重要因素,结构质量与其动态性能可能是复杂的非线性关系,有时甚至相互矛盾。因此,在某些情况下,结构质量太小时其性能并非最好。结合多目标结构拓扑优化及ANSYS拓扑优化的理论方法,经综合分析,选择该关键件各单元的密度ρ作为设计变量,其结构质量作为第一优化目标,自振频率作为次优化目标,结构刚度作为约束条件,对本超精密工件台结构进行多目标拓扑优化设计。
以结构质量为优化目标的优化函数为
式中,Vi为第i个单元的体积;ρi为第i个单元的密度,其值取结构材料密度的0~1倍;n为拓扑变量总数。
动态振动频率的拓扑优化是将前几阶重要频率的最大化作为目标函数。以动态振动频率为优化目标的优化函数如下:
式中,F2(ρ)为一足够大的数值与平均频率之差;λ0为一足够大的数;s为给定的参数,用来调整目标函数;λi为第i阶特征频率;wi为第i阶频率的权重系数;f为需要优化的低阶频率的阶次。
本文用平均频率定义一光滑的频率优化目标函数。由于低阶模态的贡献在公式(2)中已被考虑,因此在优化过程中,能够克服优化时频率目标函数出现的振荡现象[13]。综上,该关键件结构的多目标拓扑优化设计模型为
式中,ui为第i个单元的受力变形位移;u*为允许的最大位移。
为了防止计算中单元刚度矩阵奇异,ρ的下限值不取0,而是取一个极小量,即密度的0.0001倍。
2.2 多目标拓扑优化收敛准则
本文选择两次目标函数的变化量作为多目标结构拓扑优化设计的收敛准则,即如果目标函数的变化量达到给定的阈值,则结构优化过程终止。优化收敛准则可表述如下:
式中,ε为一给定的阈值。
2.3 优化设计结果
在变形位移约束下,以结构质量和自振频率为优化目标进行该关键件结构的多目标优化设计,其初始设计区域可划分为4240个单元,经过40次迭代运算,优化设计结果如图4所示。
显然,该优化结果不能直接用于实际生产制造,经面向制造的光顺处理,得到可用于制造的结构如图5所示。将其模型导入ANSYS进行结构分析,可得其结构质量为2.135kg,第七阶模态自振模态频率为1554Hz,最大变形位移为0.19μm,均符合设计要求,满足其结构设计极高的静动性能要求。
3 多目标结构拓扑优化验证及分析
为验证和分析该多目标结构拓扑优化设计方法的效能,本文利用ANSYS软件的拓扑优化工具对该关键件进行了单目标的结构优化设计。
3.1 以频率为目标的拓扑优化设计
以频率最大化为优化目标,以质量为约束条件,其优化模型如下:
式中,V为优化后的体积;V*为允许的最大优化体积。
为防止计算中单元刚度矩阵奇异,ρ的下限值取结构材料密度的0.0001倍。
本文以频率最大化为优化目标,利用ANSYS拓扑优化工具对该关键件的结构进行拓扑优化设计,取V*=0.6V0,V0是结构优化前的体积。经过40次迭代得到拓扑优化结果,再对此结果进行面向制造的光顺处理,得到可用于制造的结构如图6所示。经ANSYS分析,其结构质量为2.603kg,第七阶模态自振模态频率为1625Hz。
3.2 以刚度为目标的拓扑优化设计
刚度最大化可等效为柔度最小化。以柔度最小为优化目标,以质量为约束条件的优化模型为
式中,U为位移矩阵;K为结构的总刚度矩阵;ki为第i个单元节点的刚度向量;ui为第i个单元节点受力变形位移向量。
同样地,ρ的下限值取结构材料密度的0.0001倍。
本文以柔度最小化为优化目标,利用ANSYS拓扑优化工具对该关键件的结构进行拓扑优化设计,取ω*=1400Hz,V*=0.6V0。经过40次迭代可得到拓扑优化结果,经光顺处理,最终得到可用于制造的结构如图7所示。经ANSYS分析,其结构质量为1.95kg,第七阶模态自振模态频率为1427Hz。
3.3 结构优化设计结果分析
为验证多目标拓扑优化方法的效能,将经过最终处理的、能够用于制造的优化设计结果重新在ANSYS下进行结构的静动性能分析,上述几种优化设计结构的主要性能指标对比如表1所示。
由表1可知:在满足结构设计约束的条件下,以频率为目标的结构拓扑优化设计方法与传统优化设计方法相比,在保持质量不变的前提下,将该关键件的自振模态频率提高了8.7%;以刚度为
目标的结构拓扑优化设计方法与传统优化设计方法相比,在保持其频率基本不变的前提下(频率降低了68Hz),将其质量减轻了25%;而以质量和频率为目标的多目标结构拓扑优化设计方法与传统优化设计方法相比,能够在将其质量减轻18%的前提下,将其频率提高4%。显然,结构拓扑优化,特别是多目标结构拓扑优化能够更好地满足工程实际需求。
此外,多目标拓扑优化过程中曾出现奇异现象(即求解中断),使求解过程无法继续。为避免奇异现象发生,对结构质量目标的最优解集给出一定的宽容量,使其能在满足结构质量目标的“较大”范围内求满足结构频率目标的最优值,以避免求解过程的奇异现象。
4 结束语
将多目标结构拓扑优化方法应用于超精密工件台某关键件的结构优化设计中,得到了同时满足质量和频率要求的结构优化设计方案。仿真验证结果表明:该方法能够有效地提高结构的静动性能,满足超精密工件台运动结构的静动特性要求,降低超精密装备系统的研发难度,为超精密结构工程设计提供了一种有效、可靠的设计方法。其优点是:①原理简单、易于编程和工程实现;②各子循环模块既可自成体系,又可灵活组合,能够满足不同结构优化设计要求;③能够提高产品设计质量、缩短产品研发周期。缺点是:①带有一定的主观性;②优化过程可能出现奇异现象,使求解过程无法进行,必要时应进行适当的“宽容处理”。该方法为现代工程结构的多目标优化设计和改进提供了理论依据和方法,还可为企业生产提供一定的指导,具有较强的实用性和广阔的工程应用前景。
机械振动和机械波·机械波·教案 篇5
一、教学目标
1．在物理知识方面的要求：(1)明确机械波的产生条件；
(2)掌握机械波的形成过程及波动传播过程的特征；(3)了解机械波的种类极其传播特征；
(4)掌握描述机械波的物理量(包括波长、频率、波速)。
2．要重视观察演示实验，对波的产生条件及形成过程有全面的理解，同时要求学生仔细分析课本的插图。
3．在教学过程中教与学双方要重视引导和自觉培养正确的思想方法。
二、重点、难点分析
1．重点是机械波的形成过程及描述； 2．难点是机械波的形成过程及描述。
三、教具
1．演示绳波的形成的长绳； 2．横波、纵波演示仪； 3．描述波的形成过程的挂图。
四、主要教学过程
(一)引入新课 我们学习过的机械振动是描述单个质点的运动形式，这一节课我们来学习由大量质点构成的弹性媒质的整体的一种运动形式——机械波。
(二)教学过程设计 1．机械波的产生条件
例子——水波：向平静的水面投一小石子或用小树枝不断地点水，会看到水面上一圈圈起伏不平的波纹逐渐向四周传播出去，形成水波。
演示——绳波：用手握住绳子的一端上下抖动，就会看到凸凹相间的波向绳的另一端传播出去，形成绳波。
以上两种波都可以叫做机械波。
(1)机械波的概念：机械振动在介质中的传播就形成机械波(2)机械波的产生条件：振源和介质。
振源——产生机械振动的物质，如在绳波中的手的不停抖动就是振源。
介质——传播振动的媒质，如绳子、水。
2．机械波的形成过程
(1)介质模型：把介质看成由无数个质点弹性连接而成，可以想象为(图1所示)(2)机械波的形成过程：
由于相邻质点的力的作用，当介质中某一质点发生振动时，就会带动周围的质点振动起来，从而使振动向远处传播。例如：
图2表示绳上一列波的形成过程。图中1到18各小点代表绳上的一排质点，质点间有弹力联系着。图中的第一行表示在开始时刻(t＝0)各质点的位置，这时所有质点都处在平衡位置。其中第一个质点受到外力作用将开始在垂直方向上做简谐运动，设振动周期为T，则第二行表示经过T/4时各质点的位置，这时质点1已达到最大位移，正开始向下运动；质点2的振动较质点1落后一些，仍向上运动；质点3更落后一些，此时振动刚传到了质点4。第三行表示经过T/2时各质点的位置，这时质点1又回到平衡位置，并继续向下运动，质点4刚到达最大位移处，此时振动传到了质点7。依次推论，第四、五、六行分别表示了经过3T/
4、T和5T/4后的各质点的位置，并分别显示了各个对应时刻所有质点所排列成的波形。
3．对机械波概念的理解
(1)机械波是构成介质的无数质点的一种共同运动形式；
(2)当介质发生振动时，各个质点在各自的平衡位置附近往复运动，质点本身并不随波迁移，机械波向外传播的只是机械振动的形式(演示横波演示器)；
(3)波是传播能量的一种方式。4．波的种类
按波的传播方向和质点的振动方向可以将波分为两类：横波和纵波。(1)横波
定义：质点的振动方向与波的传播方向垂直。
波形特点：凸凹相间的波纹(观察横波演示器)，又叫起伏波。如图3波形所示。
(2)纵波
定义：质点的振动方向与波的传播方向在一条直线上。
波形特点：疏密相间的波形，又叫疏密波。如图4波形所示。
例：声波是纵波，其中：振源——声带；
介质——空气、固体、液体。
地震波既有横波又有纵波。
水波既不是横波也不是纵波，叫做水纹波。
5．描述机械波的物理量(1)波长 定义：沿着波的传播方向，两个相邻的在振动过程中对平衡位置的位移总是相等的质点间的距离。
单位：米 符号：λ
演示：观察演示仪器，从中可以看出：
①在横波中波长等于相邻两个波峰或波谷之间的距离；
在纵波中波长等于相邻两个密部或疏部的中央之间的距离。
②质点振动一个周期，振动形式在介质中传播的距离恰好等于一个波长，即：振动在一个周期里在介质中传播的距离等于一个波长。
(2)波速
定义：波的传播快慢，其大小由介质的性质决定的，在不同的介质中速度并不相同。
单位：米/秒 符号：v 表达式：v＝λ/T(3)频率质点振动的周期又叫做波的周期(T)；质点振动的频率又叫做波的频率(f)。波的振动周期和频率只与振源有关，与媒质无关。
6．思考题
不同机械的机械效率 篇6
1.竖直方向匀速提升物体
例1 江南科技馆有一种神奇的装置，如图1所示.借助该装置，小明仅用150N的拉力就提起了重量为600N的摩托车.问：此过程中该装置的机械效率为多少？
分析 该装置可看做滑轮组，由图可知承担物重的绳子股数n=5，则s=5h；
已知摩托车重和拉力大小，根据公式W有用
=Gh可求做的有用功，利用W总=Fs求总功，有用功与总功的比值就是滑轮组的机械效率.
解答 从图上可以看出，承担物重的绳子股数n=5，则s=5h，该装置的机械效率：
η=■=■=80%.
点评 本题考查了变形滑轮组的机械效率的计算，是基于图形进行动态思考，分析清楚承担物重的绳子股数（直接从动滑轮上引出的绳子股数），题目就能迎刃而解.
2.水平方向匀速拉动物体
例2 用如图2所示机械拉着重500N的物体在水平地面上匀速运动2m，物体受到的摩擦力为120N，绳子的水平拉力为50N，求：
（1）对物体做的有用功；
（2）拉力做的总功；
（3）滑轮组的机械效率.
分析 （1）物体沿水平方向运动时，克服物体与地面间的摩擦力所做的是有用功.已知摩擦力和物体运动的距离，利用W有用
=fl计算有用功.
（2）已知物体运动的距离和作用在动滑轮上的绳子股数，可以得到绳子拉过的长度；已知绳子拉过的长度和拉力，利用W总
=Fs得到总功.
（3）已知有用功和总功，两者之比为机械效率.
解答 （1）对物体做的有用功：
W有用=fl=120N×2m=240J.
（2）绳子拉过的长度：
s=3l=3×2m=6m，
拉力做的总功：
W总=Fs=50N×6m=300J.
（3）滑轮组的机械效率：
η=■=■=80%.
答 （1）对物体做的有用功为240J.（2）拉力做的总功为300J.（3）滑轮组的机械效率为80%.
点评 物体在水平方向运动时，动力克服的是摩擦力，所以对摩擦力做的是有用功，机械效率的大小与物重无关.
二、斜面的机械效率
例3 如图3所示为倾角30°的固定斜面，方明同学用平行于斜面500N的推力将重力为700N的物体在5s时间内匀速推高1m.（g取10N/kg）求：斜面的机械效率？
分析 本题是一个斜面问题，由图可知当物体被推高1m时，物体在斜面上移动的距离s=2h=2m.
已知物体的重力和拉力的大小，根据公式W有用=Gh可求做的有用功，利用W总
=Fs求总功，有用功与总功的比值就是滑轮组的机械效率.
解答 从图上可以看出，物体被推高的高度h=1m，则s=2h=2m，
该装置的机械效率：η=■=■
=■=■=70%.
答 该斜面的机械效率为70%.
点评 本题考查了斜面的机械效率的计算，关键是把G、h、F、s这些物理量理清楚，正确运用斜面机械效率的公式.
【拓展】斜面对物体的摩擦力大小？
分析 额外功W额=fs，总功W总=Fs，
如果f=F，那么就意味着W额=W总，W有用
=0.机械效率η=0，所以f≠F.
那么如何去求f呢？
我们知道W额=fs，那么f=W额/s，
利用W额=W总-W有用，
即可求得f.
解答 W有用=Gh=700N×1m=700J，
s=2h=2×1m=2m，
W总=Fs=500N×2m=1000J，
W额=W总-W有用=1000J-700J=300J，
f=■=■=150N.
答 斜面对物体的摩擦力大小为150N.
点评 在斜面上匀速运动的物体的摩擦力不等于牵引力，而是通过先计算额外功再来求解摩擦力.
三、杠杆的机械效率
例4 如图4所示，在杠杆的中点挂一质量为20kg的物体，某人在端点用125N向上的力将该物体匀速提高了0.5m.则此人对物体做功的机械效率为多少？
分析 被提升物体的重力：
G=mg=200N.
物体升高的距离h1=0.5m，动力F
=125N，但动力作用点升高的距离h2未知.
由图知，物体升高的距离h1=AB，
又△AOB∽△A′OB′，
故AB∶A′B′=AO∶A′O=1∶2，
A′B′=2AB=2×0.5m=1m，
则η=■=■=■=80%.
答 人对物体做功的机械效率为80%.
有关机械精密制造技术分析 篇7
现代制造行业是衡量一个国家经济水平的重要指标, 机械精密制造技术作为现代制造行业的一个重要技术受到国家的重视。精密技术的发展和应用, 对于促进整个机械制造业的加工精度与技术水平而言具有重要意义, 长远角度来看甚至能够提升机械产品的性能、竞争力。近些年, 我国机械制造行业也取得一定进步和发展, 在这种情况下, 我国机械制造行业更需要精密制造工艺和精密加工技术, 以确保现代机械制造行业快速、健康地发展。基于此, 本文对有关机械精密制造技术进行研究和探讨, 不足之处, 敬请指正。
2 机械精密制造技术的技术内涵
精密加工的划分界限是相对而言的, 因为生产技术是处于不断发展的过程中, 因此具体数值方面也不固定。现阶段, 有权威对精密加工的范畴进行界定, 加工精度为1μm ~0.1μm的加工技术, 此外还有精度更高的超精密加工。机械精密制造技术具体包括微细加工、超微细加工、光整加工以及精整加工等技术, 其中微细加工、超微细加工可以理解为对尺寸比较微小的零部件进行加工, 其精度可以用尺寸的绝对值进行表示;光整加工具体属于减少表面粗糙度, 提升表面层力学机械性质的方法, 比如研磨、珩磨等;精整加工是在光整加工的基础上, 增加了促进加工精度提升的一种加工方法。机械精密制造技术具有如下几个特点:相互关联性、系统性以及全球化特征。
3 机械精密制造技术分析
3.1 超精密定位技术
超精密定位技术是机械精密制造技术中的关键技术, 包括精密定位、对准等都需要精密定位技术发挥作用。该系统具体包括位移机构、检测设备以及控制系统, 具体运作原理是位移机构让工作台在指定路线运动, 检测设备能够对运动数据进行收集和反馈, 控制系统利用反馈数据和目标数据进行对比, 然后发送控制信号给位移机构, 以准确控制其运动情况。目前, 超精密定位技术中最常见的是三维超精密定位系统, 是在其基础上形成的, 具有三套或者更多执行机构和传感机构, 能够利用三轴联动实现精确定位。三维超精密定位系统选择的是直线电机和压电陶瓷的一种直线驱动方案, 从技术层面而言比较成熟, 能够尽可能地对其开发程序进行简化, 现阶段国内大多数超精密定位系统选择的都是这种驱动方式。
3.2 精密位置检测技术
精密位置检测技术是机械精密制造技术的重要手段, 能够利用误差补偿来促进加工精度的提升。精密位置检测技术的精确度将会对工作台定位精度产生直接的影响。根据位移特点, 具体包括线位移和角位移, 前者是沿着直线移动, 后者是沿着固定点转动。现阶段, 可以进行纳米计量的方法包括非光学、光学两种, 非光学比如说电感测微法等可以达到一定的测量分辨率, 然而测量范围不足, 需要其他仪器进行校准;光学方法包括X射线干涉法等, 系统复杂、价格较贵。现阶段, 在精密定位系统中应用广泛的纳米级分辨率传感器包括激光干涉仪、电容位移传感器以及光栅尺等, 量程上进行分析, 激光干涉仪、光栅尺的测量精度要更高一些;测量方式进行分析, 激光干涉仪和电容传感器能够完成非接触式测量任务;使用角度方面进行分析, 激光干涉仪系统结构比较复杂, 而且价格昂贵, 一般应用于精密仪器调试等情况;光栅尺仅可以对一个方向的直线运动进行测量, 优点在于安装简便、价格合适, 因此广泛应用于精密制造技术的位置反馈设备;电容传感器由于配置不同, 通道和电容探头数量不定, 能够进行多路同时反馈数据信息, 而且操作简便, 价格便宜, 大多应用于微动仪器的位置反馈, 实用性好。
3.3 二级定位技术
精密定位技术仅仅是实现了装置单自由度分辨率问题, 但是针对装置而言, 行程越大, 精度越低。一般而言, 精密定位平台的定位精度是行程的1/1000, 尤其是纳米级定位精度, 运动行程属于微米量级。如果是大行程内, 确保纳米级精度, 一方面要为系统专门配备一定的高分辨率位移传感器, 也就是双频激光干涉、光栅尺;另一方面, 也能够选择二级定位的方式, 分别对大行程、高精度两个指标逐一解决。
3.4 误差补偿技术
工作台的空间误差属于其自身产生的误差, 具体是由位移控制系统产生的误差及组成坐标运动的支撑结构系统的误差。广义上讲, 空间误差包括生产制造引发的尺寸误差和几何误差;静态弹性变形而产生的原始误差;热态误差产生的各个零部件之间相对位置的调整。针对精密定位工作台而言, 载荷不会太大, 工作大多是在恒温超洁净间内。
3.5 超精密研磨技术
举例而言, 加工和其表面粗糙度大约为1~2m m即为符合。利用原子级研磨抛光硅片, 如果是常规方法, 比如磨削、抛光等无法达到这个要求。在这种情况下, 必须利用新原理、新方法, 超精密研磨技术此方法有很大的优势, 并得到了广泛应用。
3.6 精密切削技术
目前来说, 一般是采用直接切削的方法, 这种方法生产的产品精度、表面粗糙度很难符合现代机械制造的要求。所以, 针对机器、工件及其他因素产生的影响必须要进行规避。要提高机床的加工精度, 首先要确保机床具备一定的刚度和硬度, 以保证机床不会由于温度提升而出现形变, 同时要具备一定的抗振性能。要想达到以上目的, 一般有两种方案, 一个是提升机床主轴转速, 因此现阶段精密加工机床的转速甚至能够达到每分钟几万转;第二种就是其他先进技术的应用, 比如上文中提到的精密定位技术和精密控制技术等。
4 结语
综上所述, 精密制造技术对于我国整个机械制造行业的发展具有至关重要的作用, 所以我们必须充分认识到机械精密制造技术的重要性, 努力创新现代机械精密加工技术, 促进精密加工技术的提升, 使其可以更好地为社会主义制造业服务。
摘要：社会经济的快速发展, 促使了机械制造行业的进步。现阶段, 传统的机械制造技术已经无法满足现代机械制造的需求, 所以机械精密制造技术至关重要。基于此, 本文对机械精密制造技术的技术内涵进行分析, 对机械精密制造技术进行探讨, 以期对机械制造行业的发展起到一定的促进作用。
关键词：机械,精密制造技术,现代,关键技术
参考文献
[1]黄芳.浅谈机械制造工艺[J].科技资讯, 2012.
[2]王岐.浅析机械制造工艺与设备[J].科技致富向导, 2013.
[3]周金锋.现代机械制造工艺的特点及发展探讨[J].科技致富向导, 2014.
精密超精密加工技术综述 篇8
精密超精密加工技术的使用, 是指对现有材料加工特性基础上, 所采取的精度更高的技术。所以, 精密超精密加工技术, 也是一种不断创新和衍生的概念。
就当前加工环境来看, 最早产生该技术应是上世纪50年代, 由于对工业生产要求的提升, 新型加工技术逐渐引入到工业事业。进入90年代末期, 一些特殊产业开始广泛使用精密加工, 并将精度控制在0.1-1ym之间。而随着科技的发展, 0.1ym已经无法满足更高精度的需求, 故而产生了相对“极致”的超精密加工技术。
1 国外发展状况
精密超精密加工技术理念源自国外。从世界各国产品特征可以发现, 该技术早期主要应用在美国、英国和日本。
美国的精密加工技术, 源自于航天事业发展的需求, 并于50年代末, 创造出金刚石刀具切割。而此时得到广泛瞩目的“SPDT技术”, 在目前仍旧是精密加工重要手段之一, 原因在于其只能够实现0.025vm的极限。而由于金刚石器械的实现, 美国的军工业、精密仪器生产工业, 开始纷纷寻求精度更高的方式。1984年, 美国LLL实验室, 在金刚石刀具的基础上研发, 希望借助金刚石原材料, 研发出精度更高的切割技术。在美国能源部的帮助下, LLL实验室通过计算机控制的方式, 创造出DTM-3型切割床, 这是当时人类社会所能够实现精度最大的大型切割仪器, 并将误差控制在28am。在1984年, LLL实验室通过之前的研究成果, 再次将加工车床升级, 并大幅度提升加工精度, 最终获得LODTM型车床。虽然历经了三十余年的发展, 但该型号的超精密切割机床, 仍旧是人类世界所能够实现精度最高的仪器之一。
英国在精密超精机技术的研究上, 并没有延续美国使用金刚石的方式。而英国得到发展的主要因素, 在于其CUPE研究所作为举世闻名的精密超精密技术研究的组织。随着CUPE得到关注, 市场资金不断融入, 使其得到了充足的支持, 并创造了Nanocentre中心。中心的成立, 让欧洲地区对超精度切割、打磨的需求, 不在需要远渡大西洋, 仅在英国便能够实现精度较高的超精度处理。
日本虽然在精密超精密技术的起步较晚。但是, 其精密器械加工, 并不弱于美、英等国家。甚至到如今, 日本已经成为精密超精密技术顶尖国家之一。而不同的是, 日本此类技术不仅服务于军事、航空等领域, 包括大部分民用产品, 也多采取精密超精密技术加工。这也使得日本同类产品的销量, 可以在全世界范围内遥遥领先。
2 国内发展状况
不可否认, 我国精密超精密技术的研发和使用, 与发达国家之间仍旧存在着巨大的差异。但是, 从航天航空、军事武器等方面进步速度来看。可以表明, 中国的精密超精密技术应用, 已经初步达到世界前列。
国内此类技术的应用, 始于上世纪70年代, 并于80年代出现了达到世界水准的加工成果。但由于此时国内更注重的是经济发展, 技术的革新和创造遭到民众忽视。进入80年代后期, 北京机床研究所逐渐出现在民众视野。其生产的精密轴承和车床, 开始用于民间工业生产。例如JCS-027、JCS-035等车床, 均满足了国际上对超精密加工的标准。而该组织所研发的NAM-800车床, 已经成为航天航空和竣工的主要机床型号;哈尔滨工业大学 (哈工大) 在精密超精密技术的研究, 也为国家此类技术领域发展做出巨大贡献。
哈工大以美国的金刚石切割理念为基础, 不断转变金刚石的切割特性, 借此创造以金刚石为原材料的新型技术, 最终推出金刚石微砂轮技术等新型技术模式, 并达到世界超精密加工技术的标准;清华大学作为我国理科第一学府, 促进人类发展的研究同样不会甘落于人后。其微位移工作台、磁盘加工等方面的成果, 均在理论层面上超出国际水准。
更为重要的是, 清华大学拥有丰富的商业经验, 随着研究成果的出现, 大量合作项目同步执行, 为我国精密超精密的发展做出前所未有的贡献。
除此外, 国防科大、北京理工等院校, 在精密超精密技术的研究, 也是促进我国此类技术不断发展的重要助力。
3 结语
精密超精密技术是我国实现整体经济发展的必要助力。因此, 社会各界应当对此类技术更多的关注, 并促进相关领域的研究, 以使我国能够在精密超精密领域, 逐渐占据世界顶尖行列。而本文研究除了客观的阐述该技术外, 更希望能够以其发展历史, 对同业研究学者有所启发。
摘要：人类发展主要因素在于科技的创新性革命。新型科技不断出现, 为人类创造出生活、工作、学习的全新体验。然而, 科学技术的发展, 也正悄然改变着生产技术。诸如对制造工艺所以提出的更高要求等。所以, 本文从精密超精密加工技术角度出发, 综合分析该技术对人类发展所起到的作用, 以期能够借助本文的研究和阐释, 帮助读者更加客观的了解精密超精密加工技术。
关键词：精密加工,超精密加工
参考文献
[1]袁巨龙, 王志伟, 文东辉.超精密加工现状综述[J].机械工程学报, 2007 (01) .
[2]吴云锋, 陈洁.精密超精密加工技术综述[J].新技术新工艺, 2007 (06) .
[3]简金辉, 焦锋.超精密加工技术研究现状及发展趋势[J].机械研究与应用, 2009 (02) .
工程机械导航精密制造前行 篇9
工程机械行业是我国机械行业中增长最快的子行业。2000年～2010年, 该行业收入增长了8倍, 基本完成了进口替代, 同时在出口方面有飞速的增长, 涌现出一批如三一重工等具有国际竞争力的行业巨头。
工程机械行业爆发性增长的原因有:一是巨大的本土需求。我国已经成为世界上最大的工程机械消费国, 城镇化西进、民生工程等持续推动该行业快速增长;二是成本优势。我国拥有相对低廉的人力成本, 可以以低成本聘用众多工程师和生产工人, 对于工程机械这样一个以劳动密集型加技术密集型为特征的行业而言, 低成本人力资源是获得全球性竞争优势的重要因素, 我国的产品价格一般仅为国外同类产品的60%, 性价比优势突出;三是技术后发优势。我国的工程机械行业从早期的低端起步, 逐渐占领高端市场, 先后研发出具有世界一流水平的起重机和装载机等;四是垂直一体化。控制上游零部件以降低成本和外购费用波动风险, 增加核心环节的研发能力。由于前述理由, 我国厂商具有巨大的成本优势, 故只要攻克了一个领域就能抢占该领域的份额。三一重工的挖掘机在过去五年内市场份额从1%升至12%, 抢占了小松、斗山、日立、卡特彼勒等外资品牌的市场。
比较精密制造行业和工程机械行业, 可以看到许多类似之处:在需求方面, 我国逐渐成为世界上最大的通讯、消费电子、光电产品、汽车的消费国和生产国;在成本方面, 我国也拥有许多精密制造方面的人才, 结合低廉的加工成本可让我国精密制造行业赢在起跑线上;在技术方面, 像得润、立讯等企业通过在研发上的不懈投入已经在许多产品上有了质的突破, 达到行业一流水平, 结合成本优势将会使中国精密制造厂商迅速占领全球市场;垂直一体化方面, 本土资本市场将助企业加速整合。
精密机械 篇10
机械制图技术在机械制造领域是一门基础性的技术, 对机械制造有着十分重要的作用。同时, 由于计算机技术的不断发展, CAD制图技术也得到了广泛地应用。将CAD技术与机械制图技术有机结合在一起, 不仅可以提高机械制图的效率, 还可提高制图的准确性。本文将对机械CAD技术与机械制图技术的有机结合展开探讨。
1 机械制图与机械CAD的关系
在机械制图中主要采用的是手工绘图的方式, 绘图主体为图纸, 用到的绘图工具主要包括:尺子、圆规、铅笔等。而机械CAD是一款主要用于绘图设计的图形处理软件, 该计算机绘图软件不仅可以设计空间三维立体图形, 而且还具有尺寸测量、多角度浏览显示等辅助功能。手工绘图是机械制图的核心、而CAD技术是手工绘图的改进和完善。因此机械制图是机械CAD技术的基础与核心, 机械CAD技术离不开机械制图技术的支撑。
(1) 机械制图知识是机械CAD技术的基础支撑。CAD是一款图形设计与处理软件, 要求操作者具有良好的基本绘图知识, 而手工绘图则是绘图知识的基础, 只有培养良好的绘图习惯和有效的空间思维能力, 才能更好地运用CAD绘图软件进行机械制图。若没有基础扎实的绘图知识, 即使采用CAD进行制图, 也无法制作出合格优秀的机械图纸。
(2) 机械CAD可有效提高机械制图的效率。传统的机械制图主要采用手工绘图的方式, 不仅耗时耗力, 而且还容易存在绘图尺寸不准确等问题。而利用机械CAD技术则可有效提高制图效率, 机械CAD具有强大的图形设计和编辑功能, 且设计的图样标准、准确。而且CAD可演示二维图形向三位空间的动态转换过程, 十分形象。因此, 可以认为机械CAD技术的有效应用是机械制图技术的升级和改进。
2 机械制图与机械CAD的有机结合分析
2.1 机械CAD原理方法与机械制图的结合
机械制图主要内容为机械绘图原理、方法以及相关的投影变换理论, 要培养良好的机械制图能力, 首先需要培养良好的空间想象力, 以及复杂图形的分析能力。CAD为一款计算机辅助制图软件, 相当于把传统的手工制图搬到了计算机中进行。同时, CAD制图软件具有非常丰富的制图工具, 而且还可极大地提高绘图的准确性和效率。CAD技术具有许多优点, 例如可实现三维模型的绘制。CAD是以机械制图的基本原理和方法为基础的, 因此在机械CAD制图中必须形成一套以机械制图技术为基础的更加完善的制图标准。两者的几何必须实现制图原理和方法的统一结合, 从而提高制图的标准性和统一性。
2.2 机械制图及其机械CAD模式的协调
在机械制造领域, 机械制图模块的应用是一个重要的步骤。绘图者掌握机械图的绘制原理和读取技巧后, 才可满足当下机械制图的需要, 这对绘图者的专业素质提出了更高的要求。在机械制图过程中, 为了保证机械产品的设计质量, 要求制图者必须保证图纸的标准性和准确性。这就要求我们在进行机械制图时改进传统的机械设计模式, 并对CAD软件进行更新, 确保其满足设计需求。
机械制图模块与CAD制图软件是紧密联系在一起的。机械CAD是专业的计算机图形辅助设计软件, 可绘制各种标准的机械图样。与传统的手工制图相比, CAD的绘图体系更加丰富和全面, 其绘图方式更加快捷和方便, 可极大提高制图效率。将两种模式进行协调与结合, 可优化机械制图的综合效益, 提高机械制图的质量和效率。
2.3 机械CAD与机械制图协调模块的优化
机械CAD制图融合了机械制图的原理、方法以及相关的制图技巧, 从而保证制图的标准性。这就要求了机械CAD与机械制图在内容上应当保持协调一致。绘图者也应该掌握良好的绘图技巧, 不断提高自身的绘图素质。绘图者应当坚持不断的学习, 提升自己的绘图水平, 而企业也应当开展相关的定期培训, 确保机械制图的质量。在机械CAD与机械制图模块中, 绘图者应当协调好软件的实用性规律, 切实提高制图工作效率。机械制图单位应当为制图人员配备良好的制图环境, 确保提高工作质量和效率。机械CAD制图要求绘图者具有良好的空间想象力和图形分析能力, 因此机械制图单位应当优化制图队伍的专业素质, 不断提高制图效率和质量。
2.4 机械制图的培养方式与机械CAD结合
在机械制图能力的培养过程中, 通常会使用挂图与教学模式相结合的方法, 从而更好地培养制图者的空间想象力和图形分析能力, 从而让大家熟练掌握图形的分析技巧和绘图原理。然而该培养方式效率低下, 无法取得有效的教学效果。而配合机械CAD的模式进行制图教学, 则可有效节约手工制图演示的时间。机械CAD可形象地演示各种机械图形的制图原理和步骤, 同时丰富的图形编辑功能和三维图形设置功能可有效培养空间想象能力, 并培养制图者的读图能力。
3 结语
综述所述, 机械CAD与机械制图的有机结合不仅可以提高机械制图的的工作效率, 还可有效提升机械产品的设计质量, 降低机械制图的成本, 从而有效促进机械设计技术的的发展和进步。
摘要：目前我国的科学技术得到了长足的发展, 在机械设计与制造领域, 机械CAD与机械制图技术的有机融合, 在很大程度上改善了机械产品的设计质量, 从而使得机械制造技术得到了进一步的提升。本文简要论述了机械CAD技术与机械制图技术两者之间的关系, 进而探讨了两者的有机结合在机械制造中的应用。
关键词：机械CAD,机械制图,结合应用
参考文献
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