空气压缩机开题报告范文(2)

养学生严谨务实工作作风的重要手段，是学生进行毕业设计（论文）的工作方案，是学生进行毕业设计（论文）工作的依据。

2.学生选定毕业设计（论文）题目后，与指导教师进行成分讨论协商，对题意进行较为深入的了解，基本缺点工作过程思路，并根据课题要求查阅、收集文献资料，进行毕业实习（社会调查、现场考察、实验室试验等），在此基础上进行开题报告。

3.课题的目的意义，应说明对某一学科发展的意义以及某些理论研究所带来的经济、社会效益等。

4.文献综述是开题报告的重要组成部分，是在广泛查阅国内外有关文献资料后，对与本人所承担课题研究有关方面已取得的成就及尚存的问题进行简要综述，并提出自己对一些问题的看法。

5.研究内容，要具体写出在哪些方面开展研究，要突出重点，实事求是，所规定的内容经过努力在规定的时间内可以完成。

6.在工作开始前，学生应在指导教师帮助下确定并熟悉研究方法。

7.在研究过程中如要做社会调查、实验或在计算机上进行工作，应详细说明使用的仪器设备、耗材及使用的时间及数量。

8.课题分阶段进度计划，应按研究内容分阶段落实具体时间、地点、工作内容和阶段成果等，以便于有计划开展工作。

9.开题报告应在指导教师指导下进行填写，指导教师不能包办代替。

10.开题报告要按学生所在系规定的方式进行报告，经系主任批准后方可进行下一步的研究（或设计）工作。

石油、矿山、冶金、机械以及国防工业中已成为必不可少的关键设备。但在运 转中发生曲轴裂纹和断裂事故不为鲜见，尤其是曲轴疲劳破坏较多。应用 SolidWorks 对空气压缩机进行动力学仿真与疲劳分析，从而判断是否符合设计 要求、避免疲劳破坏造成的经济损失和人员伤亡，缩短设计周期，节约大量的 试验和生产费用，降低研制成本，在技术上保证新产品的安全性、稳定性和可 靠性，为企业行业带来更大的生产和社会效益。 二、文献综述(分析国内外研究现状、提出问题，找到研究课题的切入点，附 主要参考文献，约 2000 字) : 1、国内外动力学仿真与疲劳分析发展

状况 (1)动力学发展状况 科学技术的飞速发展和学科的相互交叉极大地促进了机械设计行业的发展 和进步，设计的高效化和自动化已经成为今后发展的必然趋势。随着机械产品 性能要求的不断提高和计算机技术的广泛使用，作为机械设计强大支撑技术之 一的动力学仿真技术越来越受到机械设计人员的重视和亲睐。 机械动力学仿真技术是一种建立在机械系统运动学、动力学理论和计算机 实用技术基础山的新技术，涉及建模、运动控制、机构学、运动学和动力学等 方面的内容，主要是利用计算机来模拟机械系统在真实环境下的运动和动力特 性，并根据机械设计要求和仿真结果，修改设计参数直至满足机械性能指标要 求或对整个机械系统进行优化的过程。 通过机械系统的动力学仿真，不但可以对整个机械系统进行运动模拟，以 验证设计方案是否正确合理，运动和力学性能参数是否满足设计要求，运动机 构是否发生干涉等还可以及时发现设计中可能存在的问题，并通过不断改进和 完善，严格保证设计阶段的质量，缩短了机械产品的研制周期，提高了设计成 功率，从而不断提高产品在市场中的竞争力。因此，机械动力学仿真当前已经 成为机械系统运动学和动力学等方面研究的一种重要手段和方法，并在交通、 国防、航空航天以及教学等领域都得到了非常广泛的应用。 (2)疲劳分析发展状况

疲劳破坏现象的出现，始于 19 世纪初叶。产业革命以后，随着蒸汽机车和 机动运载工具的发展，以及机械设备的广泛应用，运动部件的破坏经常发生。 破坏往往发生在零构件的截面突变处，破坏处的名义应力不高，低于材料的抗 拉强度和屈服点。破坏事故的原因一时使工程师们摸不着头脑，直至 1829 年德 国人艾伯持用矿山卷扬机焊接链条进行疲劳试验，破坏事故才被阐明。1839 年， 法国工程师彭赛列首先使用“疲劳”这一术语来描述材料在循环载荷作用下承 载能力逐渐耗尽以致最后突然断裂的现象。 对疲劳现象最先进行系统试验研究的学者是德国人 Wholer(沃勒),他从 1847 年至 1889 年在斯特拉斯堡皇家铁路工作期间， 对金属的疲劳进行了深入系 统的试验研究。1850 年他设计出了第一台疲劳试验机，用来进行机车车轴疲劳 试验，并首次使用金届试样进行了疲劳试验。他在 1871 年发表的论文中，系统 论述了疲劳寿命与循环应力的关系，提出了 S—N 曲线和疲劳极限的概念，确定 了应力幅是疲劳破坏的主要因素，奠定了金属疲劳的基础。因此 Wholer 被公认 是疲劳的奠基人。 20 世纪初叶，开始使用金相显微镜来研究疲劳机制。欧文和汉弗莱 1903

年在单晶铝和多晶铁上发现了循环应力产生的滑移痕迹。他们通过微观研究推 翻了老的结晶理论，指出了疲劳变形是由于与单调变形相类似的滑移所产生。 1901 年拜尔斯透彻研究了循环载荷下应力—应变曲线的变化， 测定了滞后回线， 建立了循环硬化和循环软化的概念，并且进行了多级疲劳试验(程序试验) 。在 此期间，英国人高夫对疲劳机制的了解贡献很大。他研究了多轴疲劳，说明了 弯、扭的复合作用。并在 1924 年发表了一本巨著《金属疲劳》 。 1961 年诺依伯开始用局部应力应变研究疲劳寿命， 提出了诺依伯法则。 1963 年美国人帕里斯在断裂力学方法的基础上，提出了表达裂纹扩展规律的著名关 系式---帕里斯公式，给疲劳研究提供了一个估算裂纹扩展寿命的新方法，在此 基础上发展出了损伤容限设计，从而使断裂力学和疲劳这两门学科逐渐结合起 来。60 年代开始将统计学应用于疲劳试验和疲劳设计，1963 年美国材料与试验 协会的 E9 疲劳委员会发表了《疲劳试验与疲劳数据的统计分析指南》一书。 1971 年威茨在曼森—科芬方程的基础上， 提出了根据应力-应变分析估算疲 劳寿命的一整套方法—局部应力应变疲劳分析法。1974 年美国空军把这种方法 应用到飞机零构件的估算寿命上；美国汽车工程协会也要求各厂家进行产品设

计时，一定要把这种方法纳入设计大纲。1979 年美国杜鲁门飞机公司已正式采 用这种方法来估算零构件的疲劳寿命。在此期间，可靠性理论和损伤容限设计 也都开始在疲劳设计中应用。此外，还开始对腐蚀疲劳和高温疲劳等特殊环境 下的疲劳问题进行了广泛的研究。 我国的疲劳强度分析研究开展很晚。20 世纪 50 年代，才在个别的科研单位 开始展开一些试验研究工作。20 世纪 60 年代初期，几个部属的研究院针对新产 品设计和生产中的问题进行了一些研究试验，虽然零星的解决了一些生产问题， 但由于没有做系统的基础工作，基础不牢，总的来说研究水平不高。1978 年由 第一机械工业部郑州研究所负责，机械工业系统在浙江莫干山召开了全国性的 疲劳问题讨论会。1982 年召开了首届全国疲劳学术会议。以后，全国性的航空 学会、金属学会、力学学会和机械工程学会等也单独或联合地召开了几次全国 性的疲劳学术交流会。这些会议的召开，对我国疲劳工作的开展起了很大的推 动作用。 现在，我国很多科研部门、高等院校和工厂开展了疲劳强度的研究工作。 在疲劳机制、疲劳失效分析、典型零部件的疲劳强度、腐蚀疲劳、接触疲劳、 低周疲劳和表面强化等方面都做了若干工作。总的来说，与发达国

家相比还有 一定差距。 2、空气压缩机动力学仿真和疲劳分析存在的问题以及课题的切入点 在国民经济各部门中特别是在化工、石油、矿山、冶金、机械以及国防工 业中空气压缩机已成为必不可少的关键设备。但在运转中发生曲轴裂纹和断裂 事故不为鲜见，尤其是曲轴疲劳破坏较多。曲轴在回转中受到往复惯性力和离 心力，以及由其所引起的弯矩、扭矩的作用，这些力不仅随曲轴转角变化，也 随负荷变化。因此曲轴在这些力的作用下发生弯曲和扭转变形，产生复杂的交 变应力和引起曲轴的弯曲振动、扭转振动，从而又产生很大的附加应力。曲轴 的形状复杂，截面变化较多，刚性很差，存在严重的应力集中，容易产生疲劳 破坏。应用 SolidWorks 建立单级空气压缩机的三维模型，采用 SolidWorks Motion 模拟空气压缩机的运动，将其运动参数输出，得出曲轴颈部和左右轴承 部分的作用力，该分析的意义在于确定曲轴所受作用力。再通过 SolidWorks

Simulation 的使用，对曲轴受到外力负载所出现的反应，如应力、位移和温度 等，根据该反应可知道曲轴受到外力负载后的状态，进而判断是否符合设计要 求、避免疲劳破坏造成的经济损失和人员伤亡，从而缩短设计周期，节约大量 的试验和生产费用，降低研制成本，在技术上保证新产品的安全性、稳定性和 可靠性，为企业行业带来更大的生产和社会效益。 3、主要参考文献 [1] Silva F.S. Analysis of a Vehicle Crankshaft Failure[J].Engineering Failure Analysis,2003,10(5):605-616. [2]李舜酩.机械疲劳与可靠性设计[M].北京：科学出版社.2006. [3]汪德山.活塞式空压机曲轴断裂的预防措施[J].煤矿机械,1989,(4): 23-25. [4]徐中明,牟笑静,彭旭阳. 基于有限元法的发动机曲轴静强度分析[J]. 重 庆大学学报, 2008,31(9):977-981. [5]权洁 . 基于 SolidWorks 的空气压缩机建模及仿真分析[J].煤矿机 械,2011,(8):56-57. [6] (美)SolidWorks公司著;叶修梓, 陈超祥主编. SolidWorks高级教程 [M]. 北京：机械工业出版社.2007. [7](美)SolidWorks 公司著;叶修梓, 陈超祥主编. SolidWorks Simulation 基础教程[M]. 北京：机械工业出版社.2009. [8](美)SolidWorks 公司著;叶修梓, 陈起祥主编. SolidWorks Simulation 高级教程[M]. 北京：机械工业出版社.2009.

三、课题研究的内容、方法和预期目标： 研究内容： 1、了解动力学仿真和疲劳分析的发展史； 2、掌握 SolidWorks 的三维建模模块、Motion 机构分析模块和 Simulation 仿真模块； 3、设臵主要零部件(曲轴)的材料、所受力载荷及力矩载荷和阻尼，进行

机构动力学仿真，分析结果并对往复活塞式空气压缩机进行改进，可以选择确 定较优的主要零

部件(曲轴)的参数； 4、在完成静态分析的基础上进行曲轴的疲劳分析，由分析结果确定零部件 每个位臵发生疲劳失效的周期数及每个位臵疲劳失效的载荷安全系数； 5、设计结论 研究方法： 通过查阅图书馆文献资料，网上搜集有关基于 SolidWorks 的空气压缩机的 动力学仿真与疲劳分析的论文。 学习并掌握 SolidWorks 的三维建模模块、 Motion 机构分析模块和 Simulation 仿真模块的相关知识，特别是 Motion 机构分析模 块和 Simulation 仿真模块，完成毕业设计。 参考相关的专业设计和论文列出提纲，进一步丰富其内容。请教专业老师 指导设计思路，遇到问题及时解决问题。通过各种途径学习好 SolidWorks 圆满 完成毕业设计。 预期目标： 1、掌握 SolidWorks 在动力学仿真与疲劳分析中的专业基础知识； 2、 顺利完成 Motion 机构分析模块和 Simulation 仿真模块中的零部件分析， 得出结论并加以优化； 3、通过学习对空气压缩机的重要零部件的动力学仿真与疲劳分析，可以拓 展对其他工程机械的重要零部件的动力学仿真与疲劳分析，得出改进方案，节 约大量的试验和生产费用，降低研制成本，在技术上保证新产品的安全性、稳 定性和可靠性，为企业带来更大的生产和社会效益。

四、所需仪器设备、材料情况： 仪器：SolidWorks 软件、个人计算机； 材料：空气压缩机二维图纸、SolidWorks 动力学仿真的相关书籍、机械疲 劳与可靠性的相关书籍。

五、 序号

起止日期

工作内容

阶段成果

课 题 分 阶 段 的 进 度 计 划4 5 6 7 3 2 1

2012.2.192012.3.3 2012.3.42012.3.17 2012.3.182012.3.31 2012.4.12012.4.14 2012.4.152012.4.28 2012.4.292012.5.12 2012.5.132012.5.26 2012.5.272012.6.9

查询整理文献资料，完成毕业设计 开题报告 建立单机活塞式空气压缩机的三维 模型 学习 SolidWorks 的 Motion 机构分 析模块和 Simulation 仿真模块 进行空压机的动力学仿真和疲劳分 析，撰写初稿 完成初稿 按照撰写规范修改毕业设计 修改毕业设计格式、完善内容，全 部完成毕业设计工作

查找 11 篇有关参考文 献，基本完成开题报 告撰写 完成毕业设计技术方 案 基本完成毕业设计提 纲 ，初稿完成 基本完成毕业设计初 稿框架 完成毕业设计初稿 初步规范毕业设计格 式 完成毕业设计所有工 作

8

完成毕业设计所有工 上交毕业设计材料， 打印毕业设计， 作，打印定稿，填写 安排毕业设计答辩事宜 评审意见，上交材料 装袋

(详细填写指导教师意见) 指导 教师 意见 签字： 年 月 日

系主 任意 见 签字(公章) : 年 月 日