课程名称：机械手设计
专业：机械制造与自动化
班级：机制专101
学号：xxx
学生姓名：xx
1、课题来源
目前在我国的许多中小型汽车生产以及轻工业生产中，往往流水线上的作业工作还需要人工上下料，既费时费力，又影响效率。而随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用，机器人的研制和生产已成为高技术领域内迅速发展起来的一门新兴技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。机械手能代替人类完成危险、重复枯燥的工作，减轻人类劳动强度，提高劳动生产力。机械手是在自动化生产过程中使用的一种具有抓取和移动工件功能的自动化装置，它是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。机械手越来越广泛的得到应用，在机械行业中它可用于零部件组装，加工工件的搬运、装卸，特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更普遍。
近年来，机械手已发展成为柔性制造系统FMS和柔性制造单元FMC中一个重要组成部分。把机床设备和机械手共同构成一个柔性加工系统或柔性制造单元，它适应于中、小批量生产，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，而且适性很强。当工件变更时，柔性生产系统很容易改变，有利于企业不断更新适销对路的品种，提高产品质量，更好地适应市场竞争的需要。而目前我国的工业机器人技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离，应用规模和产业化水平低，机械手的研究和开发直接影响到我国自动化生产水平的提高，从经济上、技术上考虑都是十分必要的。为此，我们把设计制作输送线上助力搬运机械手作为我们研究的课题。
2、研究的目的、意义
课题研究的目的
现代汽车制造工厂的生产流水线，尤其是主要工艺的焊接生产线，大多采用了气动机械手。车身在每个工序的移动；车身外壳被真空吸盘吸起和放下，在指定工位的夹紧和定位；点焊机焊头的快速接近、减速软着陆后的变压控制点焊，都采用了各种特殊功能的气动机械手高频率的点焊、力控的准确性及完成整个工序过程的高度自动化，堪称是最有代表性的气动机械手应用之一。现在的机械手大多采用液压传动，液压传动存在以下几个缺点：
(1)液压传动在工作过程中常有较多的能量损失(摩擦损失、泄露损失等)；液压传动易泄漏，不仅污染工作场地，限制其应用范围，可能引起失火事故，而且影响执行部分的运动平稳性及正确性。
(2)工作时受温度变化影响较大。油温变化时，液体粘度变化，引起运动特性变化。
(3)因液压脉动和液体中混入空气，易产生噪声。
(4)为了减少泄漏，液压元件的制造工艺水平要求较高，故价格较高；且使用维护需要较高技术水平。
鉴于以上这些缺陷，本机械手拟采用气压传动，气动技术有以下优点：
(1)介质提取和处理方便。气压传动工作压力较低，工作介质提取容易，而后排入大气，处理方便，一般不需设置回收管道和容器：介质清洁，管道不易堵塞，不存在介质变质及补充的问题.
(2)阻力损失和泄漏较小，在压缩空气的输送过程中，阻力损失较小(一般仅为油路的千分之一)，空气便于集中供应和远距离输送。外泄漏不会像液压传动那样，造成压力明显降低和严重污染。
(3)动作迅速，反应灵敏。气动系统一般只需要即可建立起所需的压力和速度。气动系统也能实现过载保护，便于自动控制。
(4)能源可储存。压缩空气可存贮在储气罐中，因此，发生突然断电等情况时，机器及其工艺流程不致突然中断。
(5)工作环境适应性好。在易燃、易爆、多尘埃、强磁、强辐射、振动等恶劣环境中，气压传动与控制系统比机械、电器及液压系统优越，而且不会因温度变化影响传动及控制性能。
(6)成本低廉。由于气动系统工作压力较低，因此降低了气动元、辅件的材质和加工精度要求，制造容易，成本较低。
传统观点认为：由于气体具有可压缩性，因此，在气动伺服系统中要实现高精度定位比较困难(尤其在高速情况下，似乎更难想象)。此外气源工作压力较低，抓举力较小。虽然气动技术作为机器人中的驱动功能已有部分被工业界所接受，
而且对于不太复杂的机械手，用气动元件组成的控制系统己被接受，但由于气动机器人这一体系己经取得的一系列重要进展过去介绍得不够，因此在工业自动化领域里，对气动机械手、气动机器人的实用性和前景存在不少疑虑。
课题研究的意义
在机械工业中，应用机械手的意义可以概括如下：
一、以提高生产过程中的自动化程度应用机械手有利于实现材料的传送、工件的装卸、刀具的更换以及机器的装配等的自动化的程度，从而可以提高劳动生产率和降低生产成本。
二、以改善劳动条件，避免人身事故在高温、高压、低温、低压、有灰尘、噪声、臭味、有放射性或有其他毒性污染以及工作空间狭窄的场合中，用人手直接操作是有危险或根本不可能的，而应用机械手即可部分或全部代替人安全的完成作业，使劳动条件得以改善。在一些简单、重复，特别是较笨重的操作中，以机械手代替人进行工作，可以避免由于操作疲劳或疏忽而造成的人身事故。
三、可以减轻人力，并便于有节奏的生产应用机械手代替人进行工作，这是直接减少人力的一个侧面，同时由于应用机械手可以连续的工作，这是减少人力的另一个侧面。因此，在自动化机床的综合加工自动线上，目前几乎都没有机械手，以减少人力和更准确的控制生产的节拍，便于有节奏的进行工作生产。综上所述，有效的应用机械手，是发展机械工业的必然趋势。
3、国内外研究现状和发展趋势
国内的研究现状
工业机械手最早应用在汽车制造工业，常用于焊接、喷漆、上下料和搬运。工业机械手延伸和扩大了人的手足和大脑功能，它可替代人从事危险、有害、有毒、低温和高温等恶劣环境中工作：代替人完成繁重、单调重复劳动，提高劳动生产率，保证产品质量。目前主要应用与制造业中，特别是电器制造、汽车制造、塑料加工、通用机械制造及金属加工等工业。工业机械手与数控加工中心，自动搬运小车与自动检测系统可组成柔性制造系统和计算机集成制造系统，实现生产自动化。随着生产的发展，功能和性能的不断改善和提高，机械手的应用领域日益扩大。
我国的工业机械手发展主要是逐步扩大其应用范围。在应用专业机械手的同时，相应的发展通用机械手，研制出示教式机械手、计算机控制机械手和组合式机械手等。可以将机械手各运动构件，如伸缩、摆动、升降、横移、俯仰等机构，设计成典型的通用机构，以便根据不同的作业要求，选用不用的典型机构，组装成各种用途的机械手，即便于设计制造，又便于跟换工件，扩大了应用范围。目前国内机械手主要用于机床加工、锻造。热处理等方面，数量、品种、性能方面都不能满足工业生产发展的需要。所以，在国内主要是逐步扩大应用范围，重点发展铸造、热处理方面的机械手，以减轻劳动强度，改善作业条件，在应用专业机械手的同时，相应的发展通用机械手，有条件的要研制示教式机械手、计算机控制机械手和组合机械手等。同时要提高速度，减少冲击，正确定位，以便更好的发挥机械手的作用。此外还应大力研究伺服型、记忆再现型，以及具有触觉、视觉等性能的机械手，并考虑与计算机连用，逐步成为整个机械制造系统中的一个基本单元。
国外研究现状
国外机械手在机械制造行业中应用较多，发展也很快。目前主要用于机床、横锻压力机的上下料，以及点焊、喷漆等作业，它可按照事先指定的作业程序来完成规定的操作。国外机械手的发展趋势是大力研制具有某种智能的机械手。使它具有一定的传感能力，能反馈外界条件的变化，作相应的变更。如发生少许偏差时候，即能更正并自行检测，重点是研究视觉功能和触觉功能。目前已经取得一定的成绩。
发展趋势
目前世界高端工业机械手均具有高精化，高速化，多轴化，轻量化等的发展趋势。定位精度可以满足微米及亚微米级要求，运行速度可以达到3M/S，良新产品可以达到6轴，负载2KG的产品系统总重已突破100KG。更重要的是将机械手、柔性制造系统和柔性制造单元相互结合，从而根本改变目前机械制造系统的人工操作状态。同时，随着机械手的小型化和微型化，其应用领域将会突破传统的机械领域，从而向着电子信息、生物技术、生命科学及航空航天等高端行业发展。
4.发展前景及方向
重复高精度
精度是指机器人、机械手到达指定点的精确程度，它与驱动器的分辨率以及反馈装置有关。重复精度是指如果动作重复多次，机械手到达同样位置的精确程度。重复精度比精度更重要，如果一个机器人定位不够精确，通常会显示一个固定的误差，这个误差是可以预测的，因此可以通过编程予以校正。重复精度限定的是一个随机误差的范围，它通过一定次数地重复运行机器人来测定。随着微电子技术和现代控制技术的发展，以及气动伺服技术走出实验室和气动伺服定位系统的成套化。气动机械手的重复精度将越来越高，它的应用领域也将更广阔，如
矿产是我们国家经济发展及人民生活的重要资源，目前主要的开采形式为地下开采，现在很多采矿工程的安全事故频发，社会影响恶劣。
因此，采矿企业要高度重视革新开采技术和施工安全管理。首先，开采企业要根据矿区的地质地形情况来设计开采计划，不同的矿产采取不同的开采方法选择合适的开采技术，提高开采施工人员的技术水平和安全意识，选用先进的设施设备，完善安全管理措施，严格执行各种规章制度，保障采矿工程的安全开采生产。
目前我国主要是硬顶板开采技术、露天开采技术和缓斜层开采技术等，我们要努力的完善这些技术和发展新的技术。同时在施工过程中培训开采人员的专业水平，提高安全生产级别，开发更好的设备设施设备，使企业的安全生产水平更上一层楼，促进我国的矿产开采工程稳定健康的发展。
参考文献
[1]左文鹏.采矿工程中的采矿技术与施工安全探讨[J].山东工业技术,2016,10:110.
[2]曹庆远.采矿工程中的采矿技术与施工安全探讨[J].黑龙江科技信息,2016,21:141.
[3]阎炜.采矿工程中的采矿技术与施工安全探讨[J].机械管理开发,2016,12:126-127.
加强采矿工程安全思想意识
采矿工程的风险性一般比别的行业要高，很多的采矿企业为了获取高利润过分追求采矿速度，安全设施建设不到位，这种以牺牲员工安全和利益的企业极易引发重大安全事故。因此，开矿企业是必须要加强企业安全管理的。企业的负责人首先自己要提高安全管理意识，培训工作人员的安全生产意识，在工作生产中管理者和工作人员要遵守安全规范，注意施工安全。还可以组织学习安全生产知识，总结其他矿区发生的安全事故的经验和教训，认识到发生矿区安全事故的严重性，加强矿区安全管理。
努力做好矿区安全预防工作
开矿企业必须采取有效的矿区安全预防制度工作，预防工作做得好就能使安全事故发生的概率小很多，从而达到阻止人员伤亡和减少经济损失。一般的安全事故可以分为通风不好、瓦斯爆炸、顶板塌陷等几种，矿区的技术工作人员可以根据矿区现场的实际开采情况来预见可能会发生的事故来采取积极有效的防护措施，做好防尘、防火灾、防止大帽顶的危险。除了研究矿山性质预防井下塌陷，还要做好矿区安全设计工作来防止设备发生故障，经常检修，如果设备部分故障要能以最快的速度恢复使用，努力使设备故障的损失最小化。积极有效的预防工作能最大程度的减少安全事故的发生。
加强矿区安全技术规程的执行力度
矿区开矿工程过程中都必须要有安全技术规范来约束。作业安全技术措施规程等条款不能生搬硬套别的规程制度，要根据不同工程的实际情况来制定作业规程、安全技术措施等，各种规程制度要全面具体细化来达到使用效率和使用效果。不同的施工工程流程也不同。打个比方，掘进作业规程就要在开工前完成审批，尤其地质方面的问题。采矿企业必须要采取积极有效的措施来全面贯彻执行安全技术规程。在开工生产前要组织员工学习安全生产规章制度，必须要考试合格签字上岗。开采前技术人员和工作人员进入开采现场进行安全测试，近距离的把握现场的实际情况，发现如有不妥的地方及时改进，消除安全隐患。
加强安全管理的力度和检查监督的力度
采矿工程由于地质方面的原因或者人为的.安全措施不到位的原因是一个风险性非常高的职业，而我们只要制定严格的安全制度规程和安全技术规范来进行严格的安全管理，是可以人为控制的减少安全事故的发生的。因此，必须要严格的监督与检查安全管理措施，对于不自觉的员工要增加强制性的措施来监督管理。经常检查开采设备、员工着装等，发现问题马上整改，对不遵守规章制度的员工要进行一定的惩罚措施来提高员工的积极主动性。另外，可以建立安全评价体系便于发现生产施工和管理体系中的问题，快速整改。此外，建立员工安全考核制度来增强员工的安全生产意识。还要提高安全生产级别更加保障采矿工程的安全开采生产。
一、农机试验鉴定发展规律探讨
1.农机试验鉴定必须适应农业机械化发展需求
农机试验鉴定活动最根本的目的是促进农业机械化的发展。从辩证的角度来看，农业机械化的发展也给试验鉴定提出相应的要求，在预示试验鉴定发展方向的同时，促进农机试验鉴定能力的提高，而试验鉴定在不断的发展过程中，一定程度上促进和制约着农业机械化的发展。目前，农机化快速发展的需求与相对滞后的农机试验鉴定能力之间的矛盾逐步显现。试验鉴定机构应在农机化发展需求的牵引下，做好试验鉴定发展规划，努力加强试验鉴定能力建设，开拓试验鉴定新方法，尽量减小试验鉴定能力不足给农机装备及农业机械化发展带来的不利影响。
2.农机试验鉴定发展必须源于实践探索
农机试验鉴定工作本身的实践性很强，其发展方向决不能凭空臆断，而应在大量实践探索活动的基础上，选择适合我国国情和农业机械化发展特点的发展道路。从关注农机产品安全和性能到对产品先进性、可靠性、适应性、安全性评价的转变，部级推广鉴定“五统一”的实施，部级鉴定能力认定工作的开展……所有这些，都是实践探索的成果。从农机试验鉴定的发展历程来看，离开实践探索活动，试验鉴定的发展就成了无源之水、无根之木。实践探索活动可以淘汰那些不合时宜的试验鉴定方式和思想，推动农机试验鉴定向着更加统一、规范、科学的方向发展。3.农机试验鉴定发展必须依靠科学技术进步农机试验鉴定是一项技术密集型工作，涉及到多个学科的理论和技术，专业领域范围广，工程应用性强。科学技术是第一生产力的特性，昭示了科学技术进步对农机试验鉴定发展的推动作用。比如，计量与测试技术、统计技术、计算机软件技术的发展，使农机试验鉴定活动中广泛应用的测控能力和试验数据处理分析能力有了很大提高。科学技术进步在改善农机试验鉴定能力的同时，还能丰富试验鉴定的手段和方法，促进试验鉴定思想理论和技术理论的进一步升华。
二、强化农机试验鉴定工作的途径和建议
目前，农机试验鉴定已经成为提升农机化发展质量的重要抓手，成为促进农业机械化科学发展和安全发展的重要基础。在初步探讨农机试验鉴定发展规律的基础上，提出以下强化农机试验鉴定工作的意见建议。
1.强化公益属性，明确农机试验鉴定机构发展定位
《农业机械试验鉴定办法》明确将“不以盈利为目的”作为农机鉴定机构应当具备的条件之一，目的就是保证试验鉴定结论不受研制单位或其他利益集团的影响，确保公正性，真正服务好企业，推动支持企业技术和产品创新；真正服务好农民，替农民把好产品质量关，确保农民能用上质量合格、性能优良的产品；真正服务好行政，真正把好产品、好技术推荐给行政，纳入到支持推广范围。在事业单位分类和改革的新形势下，只有进一步强化农机试验鉴定机构公益属性，明确发展定位，才能进一步加强和发挥农机试验鉴定工作质量把关作用，真正为农机化主管部门提供技术支撑保障，确保国家强农惠农富农政策有效实施、财政资金有效使用，促进全国农机质量保障体系良性发展。
2.加强技术理论研究，创新试验鉴定模式
随着科学技术的进步和改革开放的扩大，不少新型农机和国外农机不断投入市场，这些产品的适用性和可靠性对农民影响很大。农机试验鉴定在质量把关的同时，也肩负着引领新产品、新技术进步的任务。为适应农业发展和新农村建设需求，要着眼提高农机试验与鉴定的综合能力，加强试验鉴定理论技术，特别是农机先进性、适用性、安全性、可靠性评价方法的创新研究，为解决评价指标选取、试验设计和试验结果综合评定等关键问题提供理论技术支持；要加强对现有试验鉴定模式的分析总结，改进试验鉴定方法，提升试验鉴定手段，推进模式转变，提高试验效能，使试验鉴定适应时代发展需求。
3.加强系统规划，推进试验鉴定能力建设
农机试验鉴定发展离不开需求牵引和技术推动。加强试验鉴定基础设施和试验技术手段建设，首先要根据农业机械化发展需要，做好农机试验鉴定体系规划，强加整体意识，积极争取支持，统筹开展鉴定检测软硬件设施建设。一方面，要突出区域重点，加大试验场区与设施设备建设力度，建立特色实验室，提高鉴定检测能力；另一方面，要加强试验信息平台建设，实现功能互补、信息互通、资源相互利用。
4.强化监督管理，推进试验鉴定工作规范化
农机推广鉴定工作事关企业及用户的切身利益，事关国家购机补贴政策的顺利实施，涉及面广，社会关注度高。要进一步加强质量管理体系与组织管理体系建设，提高内部管理规范化；着力完善廉政风险防控机制，落实好推广鉴定工作信息反馈制度，提高试验鉴定人员责任意识、全局意识和风险意识，做到依法、科学、规范、廉洁；加强督促检查，严格责任追究，维护好试验鉴定科学、公平、公正的权威形象，推动我国的农业机械化“全面、全程、高质、高效”发展。
国外采矿工程专业发展现状。针对世界范围内采矿工业的需求变化和状况，国外采矿工程专业一直在不断转变与调整，并在工业化和信息化的过程中不断进行探索与改革，取得了一些成果。综合来看，澳大利亚采矿工程专业实力强劲，教育形式多样，教学实力很强，设置了多种学位和课程，涵盖了采矿工业所需专业所有领域和层次。德国采矿工程专业设置面较宽，采矿工程专业学生不仅要学习矿物开采，还要学习经济管理、矿山建设等知识，此外，学生还要进行几个月的实践活动，培养实践操作能力，积累工作经验。美国、加拿大采矿工程专业课时较少，强调综合人才的培养，学生可以随意支配自由时间，有针对性地提升自我能力。
我国采矿工程专业发展现状。我国设置有采矿工程专业的高等院校在不断的发展过程中对专业设置、教育培养模式和教学内容等进行了一系列的改革，中南大学的采矿专业已经拓宽为采矿与岩土工程，实现了人才的双向流动，为国家培养了一大批复合型学士、硕士和博士，在改革过程中，实验室利用率不断提高，教师的专业知识和科研领域得到拓展，为采矿工程学科的发展提供了有利条件。中国矿业大学的采矿工程专业在本科前三年采取大班教学，大四时划分为地下开采、露天开采、通风与安全及工业工程四个方向。国内设置有采矿工程专业的高等院校在近些年的改革中，结合自身教学基础和人才需求特点，扩大了专业范围，增加了授课门数，进行了人才培养模式以及教学内容改革的有益探索。
针对采矿工程中采矿技术的分析
目前来说，我们国家的采矿技术也十分的多元化，根据采矿周围的环境特点来选取需要使用哪种类型的采矿技术。采矿施工的具体模式也和采矿技术有着直接的联系。例如说当前国内使用最多的采矿技术就是长壁开采技术，这种技术最大弊端就是只能在煤矿开采中使用，如果要是将其技术用在其他矿场上，就会影响其开采的质量和工作效率。
采矿技术有一定的风险
就目前的采矿行业的形式来讲，井下开采的施工方式使用的最为广泛，应该严格按照采矿技术的相关标准进行开采。假如使用采矿技术与采矿工程不符合标准就很容易引起重大安全事故的发生，造成严重的社会影响。
更新采矿技术
因为采矿这个行业有一定的风险性，所以就要求定期更新和完善采矿技术。目前在我国高科技快速的发展下，采矿技术受到了一定的影响。采矿企业必须高度重视采矿技术的应用，引用高科技技术型人才，培训员工的生产技术从而提高采矿工程的工作效率。
一、选题背景及依据(简述国内外研究现状、生产需求状况，说明选题目的、意义，列出主要参考文献)
随着我国经济繁荣发展，尤其是房地产业的火爆，带动了运输业的繁荣。同时也对运输效率提出了更高要求。以往的人工装卸已经不能满足行业的发展。更高效省力的汽车自卸系统越来越普遍被使用。为中国经济的繁荣做出了突出贡献。
自卸系统的动力提供以液压为主。应为液压系统稳定高效方便实用。现在我们就来探讨汽车自卸机构的液压设计。
汽车自卸机构可使车厢后倾和侧倾，以便完成自卸动作。屯位较小的车用液压缸直接顶起即可。5～15t的重型汽车除有顶升液压缸外，尚有进行杠杆力放大系统。
汽车自卸机构详细原理见设计说明书。
二、主要研究(设计)内容、研究(设计)思想及工作方法或工作流程
课题研究载重4T的汽车自卸机构液压整体设计
系统受力分析
液压缸液压泵等系统部件设计
零件图及系统总图
系统稳定性校核与检验
三、毕业设计工作进度安排
3月10日～3月24日开题阶段。
提出总体设计方案及草图，填写开题报告。
3月25日～4月13日设计初稿阶段。
完成总体设计图、部件图、零件图。
4月14日～4月28日中期工作阶段。
完善设计图纸，编写毕业设计说明书，中期检查。
4月29日～5月20日毕业设计整改。
图纸修改、设计说明书修改、定稿，材料复查。
指导教师意见
选题符合专业培养目标，体现毕业设计基本要求，并有一定的实际应用价值。该生对课题查阅了一定的技术文献，学习态度端正，总体设计方案正确，研究思路较清晰，进度安排合理，研究方案设计得当。
指导教师签字：xxx
20xx年xx月x日
1、目的及意义(含国内外的研究现状)
精密和超精密加工时发展尖端技术的基础，是衡量一个国家科学技术水平的重要标志。我国从‘“九五”规划开始，已将其列为关键技术之一。精密、超精密加工技术是包括精密微加工、精密测量和精密控制的一门综合学科，而精密微致动技术是其中的关键。
目前超精密加工中所使用的刀具大多采用基于压电陶瓷材料(PZT)的致动元件，其输出功率低，且必须采取有限措施防止冲击力和高驱动电压造成的击穿短路等问题。因此采用超磁致伸缩材料制成的超磁致伸缩驱动器(GMA)成为近年来研究微致动技术的热点。它的发展，势必促进微致动技术在微机电系统(MEMS)和超精密加工、半导体生产、光学加工等领域的应用。
国外在超磁致伸缩致动器(GMA)的研究方面取得了很多理论及应用成果，日本用直径6mm的超磁致伸缩棒制备了精密机床工具伺服装置,其每平方毫米面积闪的驱动力为588N，是压电材料(PZT)的20倍，加工单晶硅晶面的平均粗糙度为。美国Etrema公司开发的大行程精密Terfenol-D致动器应用在活塞非圆加工机床上，最大行程为640μm(最大动态行程350μm)，位移精度达2%±μm，最大输出力为2670N。另一超磁致伸缩驱动器的应用领域是微型马达，包括直线马达和旋转马达，德国教授研制的超磁致伸缩蠕动型直线马达，可产生1000N的驱动力，极限速率为20mm/s；美国的等利用超磁致伸缩材料开发的转动式步进马达扭矩输出达·m，精度达800微弧度。在流体控制领域，瑞典ABB公司设计了一个用GMM棒作为驱动原件的燃料注入系统，该系统能实现对燃料的精密、瞬时控制，使燃料充分燃烧，减小污染，它在飞机和汽车等内燃机中已得到应用。
国内在磁致伸缩致动器(GMA)的研究方面起步较晚，夏春林等(1999年)用超磁致材料制作了用于压力气动阀的驱动元件；浙江大学开发研制了活塞异型销孔的制造系统，成功的解决了异型销孔的制造难题；甘肃天星开发了商用化的超磁致伸缩智能振动时效装置；长江工程地球物理勘测研究院开发了井间声波发射换能器等稀土超磁致伸缩智能振动时效装置；武汉理工大学智能制造与控制研究所研制开发了超精密超磁致微动执行器。
然而，超磁致致动器工作时，驱动线圈的发热及超磁致伸缩棒的涡流与迟滞损耗均导致超磁致伸缩棒温度的升高。而温度的上升将导致超磁致伸缩棒的热变形，严重影响致动器的输出位移精度。因此，在超磁致伸缩致动器的设计中，必须采取措施消除或抑制由温升带来的不利影响。
本毕业设计的旨在对某微进给刀架中执行元件超磁致伸缩致动器的温度特性分析并对其，以尽量消除或抑制温升对超磁致致动器性能带来的不利影响，使其具有更好的工作性能和更高的输出位移精度，进一步推广它在精密加工、超精密加工领域中的应用，提升我国机电产品的综合竞争力。
2、基本内容和技术方案
本毕业设计对给定的微进给刀架中超磁致致动器在给定驱动电流并恒温水冷条件下进行热分析，通过对超磁致致动器进行有限元分析与仿真，研究超磁致伸缩棒表面的温度场与热变形。根据分析结果，对超磁致致动器进行结构上的优化，提高其工作性能。
论文的主要内容包括：
第一章：绪论。介绍本毕业设计的研究意义和研究内容，综述超磁致伸缩材料的物理特性、应用及超磁致致动器的优势，阐述超磁致伸缩致动器的应用研究现状及主要类型,在此基础上提出本文的研究内容。
第二章：超磁致致动器的发热影响分析。列出所有导致超磁致伸缩棒发热的因素,从理论上分析超磁致伸缩棒温度升高对致动器输出精度的影响,总结常用的超磁致致动器的温控方法以及其适用场合。
第三章：超磁致致动器的热分析理论论以及软件仿真。介绍有限元热分析的基本理论和步骤。在Abaqus环境下建立当前微进给刀架中致动器的三维模型,并对超磁致致动器施加的驱动电流以及恒温水冷的温度下，对超磁致致动器几何模型施加的约束以及边界条件，网格划分等步骤后，经软件计算分析得到在该工况下超磁致致动器中超磁致伸缩棒表面的温度场。
第四章：超磁致致动器结构优化。根据前面所得出的有限元分析结果，介绍针对该超磁致致动器的结构优化方案以及为什么要采取该方案，确定最终的驱动器结构参数和所采用材料的热属性参数。对优化后的致动器施加相同的条件，利用软件进行有限元分析，得到优化后致动器中超磁致伸缩棒表面温度场。将优化前后的有限元分析结果进行得出对比，得出结论，以证明优化的有效性和正确性。
第五章：总结与展望。概括毕业论文的主要研究成果，并展望了今后需进一步开展的工作。
毕业设计的技术路线主要包括：
(1)超磁致驱动装置的三维建模。分析微进给平台的图纸，在有限元分析软件Abaqus环境中建立微进给刀架中超磁致驱动装置的的三维模型。
(2)基于Abaqus的超磁致致动器的温度特性分析。在有限元分析软件Abaqus环境下，建立好超磁致致动器的有限元模型后，对几何模型进行网格划分并施加相应的约束以及边界条件，对超磁致致动器施加设定的驱动电流以及25℃的恒温水冷条件，利用软件进行有限元分析，得到超磁致伸缩棒表面的温度场和热变形量，分析温升对超磁致致动器输出精度的影响。
(3)超磁致致动器的结构优化。根据前面所得的有限元分析结果，对超磁致致动器进行结构上的优化，改善超磁致伸缩棒的温度场分布均匀度以减小热变形误差。初步设想主要从两方面进行优化：
一、对超磁致致动器的线圈发热进行分析，得出线圈发热模型，根据模型对线圈进行结构优化改善超磁致伸缩棒的温度场分布情况；
二、将超磁致伸缩棒与线圈间套筒的材料换成相变材料，利用其相变过程中吸收潜热，温度维持不变的特性，抑制线圈发热对超磁致伸缩棒的影响，总体采用相变加水冷组合温控的技术方案。
(4)对比对优化后的超磁致致动器在Abaqus环境中施加相同的驱动电流及恒温水冷的条件，进行有限元热分析，得到优化后的致动器中超磁致伸缩棒表面的温度场。将优化前后的有限元分析结果进行对比，得出结论，证明优化的有效性和正确性。
3、进度安排
(1)第1-3周：毕业实习，完成实习报告。
(2)第4-5周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需的有限元分析软件Abaqus。确定方案，完成开题报告。
(3)第6-8周：学习软件有限元分析软件Abaqus，完成超磁致致动器的三维建模与仿真。
(4)第9-10周：在Abaqus环境下完成超磁致致动器在给定驱动电流条件下的热分析，并针对分析结果对超磁致致动器进行结构上的优化，对比优化前后的热分析结果。
(5)第11-12周：根据分析结果，撰写毕业论文。
(6)第13周：修改、完善并打印毕业设计论文，提交毕业论文准备论文答辩。
(7)第15周：制作答辩幻灯片，进行毕业设计答辩。
