横截面积为1平方厘米的海水水柱单位长度的电导称“海水电导率”。是电导测量海水盐度的一种方法。海水的电导率随海水温度、压力和盐度的改变而变化,在相同温度和压力下,相同离子组成的海水的电导率仅与盐度有关,如能求出这一关系式,便可根据电导率的大小求出盐度值。为方便起见常采用“相对电导率”,即在同一温度和一个标准大气压的条件下,某一水样的电导率与盐度精确地为35‰的海水的电导率之比海水的电导率(电阻率的倒数)通常用符号σ表示,一般在3-5欧/米。温度17℃时,标准海水的电导率为4.54-4.81欧/米,是铜的10-7倍、玻璃的1012倍。海水的电导率比一般的湖水、河水的大千倍以上。1964年Weyl建立了海水电导率σ与盐度(氯化物浓度Cl‰)及温度τ=25°-t℃(t℃为海水的摄氏温度)关系的经验公式: logσ=-0.42373+0.892logCl(‰)-10-4τ〔88.3+0.55τ+0.107τ2-Cl(‰)(0.145-0.002τ+0.0002τ2)〕。其中,Cl(‰)的变化范围在17‰-20‰,tC的变化范围在0-25℃,都在1大气压下。导体的电流密度j和外加电场强度E成正比,jocE,即j=σE,其中σ为比例常数,σ=j/E,即每单位电场强度的电流密度。
毕业论文中写“国内外研究现状”:
首先要把收集和阅读过的与所写毕业论文选题有关的专著和论文中的主要观点归类整理,并从中选择最具有代表性的作者。在写毕业论文时,对这些主要观点进行概要阐述,并指明具有代表性的作者和其发表观点的年份。还要分别国内外研究现状评述研究的不足之处,即还有哪方面没有涉及,是否有研究空白,或者研究不深入,还有哪些理论问题没有解决,或者在研究方法上还有什么缺陷,需要进一步研究。 三、写国内外研究现状应注意的问题 二是要反映最新研究成果。 三是不要写得太少。如果只写一小段,那就说明你没有看多少材料。 四是如果没有与毕业论文选题直接相关的文献,就选择一些与毕业论文选题比较靠近的内容来写。
扩展资料:通过写国内外研究现状,可以考察学生是不是阅读了大量的相关文献。 在写之前,同学们要先把收集和阅读过的与所写毕业论文选题有关的专著和论文中的主要观点归类整理,并从中选择最具有代表性的作者。在写毕业论文时,对这些主要观点进行概要阐述,并指明具有代表性的作者和其发表观点的年份。还要分别国内外研究现状评述研究的不足之处,即还有哪方面没有涉及,是否有研究空白,或者研究不深入,还有哪些理论问题没有解决,或者在研究方法上还有什么缺陷,需要进一步研究。 三、写国内外研究现状应注意的问题 二是要反映最新研究成果。 三是不要写得太少。如果只写一小段,那就说明你没有看多少材料。 四是如果没有与毕业论文选题直接相关的文献,就选择一些与毕业论文选题比较靠近的内容来写。
通过写国内外研究现状,可以考察学生是不是阅读了大量的相关文献。 在写之前,同学们要先把收集和阅读过的与所写毕业论文选题有关的专著和论文中的主要观点归类整理,并从中选择最具有代表性的作者。在写毕业论文时,对这些主要观点进行概要阐述,并指明具有代表性的作者和其发表观点的年份。还要分别国内外研究现状评述研究的不足之处,即还有哪方面没有涉及,是否有研究空白,或者研究不深入,还有哪些理论问题没有解决,或者在研究方法上还有什么缺陷,需要进一步研究。 三、写国内外研究现状应注意的问题 二是要反映最新研究成果。 三是不要写得太少。如果只写一小段,那就说明你没有看多少材料。 四是如果没有与毕业论文选题直接相关的文献,就选择一些与毕业论文选题比较靠近的内容来写。
摘要:由于水资源是与人类生存和国民经济发展密切相关的自然资源,特别是近年来由于水资源短缺引发的各种问题,长期以来对有关专家学者对水资源管理极为关注,积累了大量的文献资料,水资源管理学产生与发展具有深厚的基础.积极推进和发展水资源管理学,对于水资源可持续利用与管理具有深远的历史和现实意义。 关键词:水资源 管理 进展 我国水资源存在主要问题是短缺、污染和灾害,水资源管理在解决这些问题中具有举足轻重的地位。建立水资源管理学具有重要的理论和实践意义。水资源管理学是管理水资源知识体系,以水资源为管理对象,探讨水资源高效利用保护的各种措施规律,实现水资源可持续利用。水资源管理学研究内容包括水资源数量管理、质量管理、法律管理、权属管理、行政管理、规划管理、配置管理、经济管理、投资管理、风险管理、技术管理、工程管理、数字化管理、国际水资源管理、安全管理等等。 1、 水资源管理学内涵 加强水资源管理成为有关水资源领域出现最为频繁的词汇。但究竟什么是水资源管理,目前学术界尚未统一,《中国大百科全书》在不同的卷中,对水资源管理有不同的解释。综观传统的水资源管理概念,有以下特点:首先,从整体上来看,他们都是以水资源开发作为主线,“保护”处于被动的地位;其次,视野相对狭窄,大多数概念只局限于水资源本身,缺乏复合系统下对水资源的综合认识,以水论水;第三,缺乏生态环境的和水资源高效利用的内涵。基于此,作者认为,水资源管理就是为了满足人类水资源需求及维护良好的生态环境所采取的一系列措施的总和。 水资源管理学是从学科角度对水资源管理进行系统研究的科学,是水资源管理知识体系,是建立在水文学、水资源学、管理学等诸多学科基础之上的新的交叉性综合性学科。通过水资源管理学的研究,可以为提高水资源利用率和利用效率,保障水资源安全,通过水资源可持续利用支撑国民经济健康发展提供理论和实践基础。 2、水资源管理学研究内容 水资源管理学研究对象很明确,就是围绕水资源持续高效利用的而展开的一系列管理活动。目前,水资源危机在世界范围内蔓延,水资源危机的出现和加剧与人类在经济活动中缺乏对水资源的有效保护和管理有着重要的关系。水资源是社会经济发展的重要自然资源,人类的绝大多数经济活动都要涉及水资源。可持续发展是当前和未来人类社会与经济发展的基本战略目标。关于可持续发展的定义和解释多种多样,但都基本围绕着 “满足目前需要但不破坏未来发展需求的能力”这一核心思想。实现社会的可持续发展的一个重要内容就是实现水资源等自然资源的可持续利用。在人类追求可持续发展目标的前提下,实现水资源的可持续利用要求人类必须正视干旱洪涝灾害、水资源短缺、水环境污染等诸多与水资源相关的问题,这给水资源管理学提出了新挑战和难得的机遇。传统的水资源管理活动无法应对挑战。实现可持续的水资源利用目标必须改变传统的水资源管理活动,必须以可持续发展的、系统的和综合的观点构建全新的现代水资源管理体系,这成为水资源管理学研究的主要研究内容。 具体地说,水资源管理学的研究内容至少应包括以下几个方面: 水资源数量管理和质量管理、水资源法律管理、水资源权属管理、水资源行政管理、 水资源规划管理、 水资源配置管理、 水资源经济管理、 水资源投资管理、 水资源风险管理、 水资源利用技术管理、水资源工程管理、 水资源数字化管理、 国际水资源管理、水资源综合管理、水资源安全管理和水资源数字化管理等等。
(一)美国百年地下水开发利用史的启示
美国是开展地下水可持续利用性研究比较早的国家。早在1883年美国学者Chamber⁃lin即出版了《自流井》,首次论述了自流井的成井条件和开发理论。1897年Iowa州地质调查局Norton在《Iowa自流井》报告中首次使用“含水层”理念。Todd于1900年提出,过多的自流井将导致自流水量衰减。1923年Meinzer出版了《美国地下水形成与理论探讨》和《地下水文学概要》,系统地总结了水文地质学的研究工作和理论进展,同时首次对全国地下水资源进行了定性评估,阐述了美国地下水发生、补给、排泄、径流、数量、质量、开发利用等各个方面(陈美贞,2006;陈仁升等,2003)。1935年Theis提出非稳定流理论,使许多实际问题得到较好解决。
在地下水开发方面,人们开始意识到地下水资源是有限的。20世纪30年代Tolman及同事发现了地下水开采所引发的海水入侵和地面沉降现象。20世纪60年代中期,以州为单位先后进行了各州地下水资源调查和均衡法地下水资源评价。1963年McGuinness总结了各州及地区地下水资源评价研究成果。
1977年美国发生了特大干旱,1978年美国地质调查局(USGS)启动了“区域水系统分析项目(RASA)”,历时近20年,调查和研究了全国28个以流域为单元的水系统,采用三维有限差分地下水流数值模型,模拟地下水开发前后地下水动态变化,并于1990~2000年期间编制出版了各个水系统的地下水图集(比例尺为1:250万~1:10万)。
目前,美国的地下水开采量占总用水量的 20.7%。其中,98.3% 的家庭用水、57.4%的牲畜用水和41.5%的灌溉用水都依赖于开采地下水源供给,而且对生态环境的改善和保护意识也越来越强烈。为此,美国正在开展新一轮“地下水资源计划”(GWRP),研究重点已从过去的以州为单位转向整个水系统、水文系统和生态环境系统,从过去偏重地下水的资源供给功能转向地下水的资源功能、生态功能和地质环境功能综合调查评价研究,强调地下水可持续利用性研究。
近百年来美国地下水开发利用史表明,经济社会发展对地下水开发利用理念及其生态-地质环境功能研究具有重大推动作用。在19世纪以前,地下水仅是经济社会发展中一种补充性资源,在水资源中地表水的开发利用研究占主导地位。进入20世纪60年代,地下水成为经济社会发展愈来愈依赖的基础资源,特别是在持续干旱年份,地下水的开发利用得到空前的重视,同时含水层疏干、依赖地下水维持的生态系统急剧退化、地面沉降和海咸水入侵等环境问题日趋显现。据USGS统计,在美国公共供水中,地下水的比重从1950年的26%增到2000年的37%。80年代,地下水保护问题受到重视,美国联邦政府制定了提高污水排放标准和提高用水效率的多项保护法规,到2000年亩均灌水量比1950年减少了30%。在《2000~2010年美国地质调查局地质部科学战略》和《1998~2008年水资源部发展战略》中,突出了地下水的可用性和可持续性研究,包括城市化和市郊化对地下水影响调查、海岸带土地利用和人口增长对地下水影响调查和地下水-地表水相互作用研究。
(二)国内地下水评价研究动态
从20世纪50年代以来,地质矿产部和有关部门在全国范围内开展了大量的地下水及其环境地质问题调查评价工作,包括区域水文地质、供水水文地质、环境水文地质、地下水资源评价与新技术和新方法应用。经过50多年来的水文地质工作,基本查明了我国地下水资源的区域分布规律,并且把西北和华北的地下水勘察研究作为一项主要战略任务做了大量工作,实现了各种信息的采集、处理、存储、传输和交换,并开始把地下水作为水圈、岩石圈的组成部分和重要环境因子,开展地球表层四大圈层相互关系及大陆水循环与全球变化研究,把地下水融入“全球一体化”的大环境中思考,利用大剖面、同位素等研究地下水循环方式,极大地改变着地下水评价的传统思维与方式,尤其是近几年信息技术的发展,加快了对地下水评价的速度。
50多年的地下水评价工作,具有如下特点:①体现国家意志、服从国家目标,成为地下水评价的宗旨;②发挥水文地质工作优势,体现地下水区域性、基础性评价服务于国家建设;③取得的丰富资料和经验,奠定了地下水评价方法研究的基础。自20世纪70年代以来,由于应用数学和地下水动力学的相互渗透,以及电算技术的推广和应用,丰富并突破了传统水文地质学的内容,使地下水评价从定性研究发展到定量研究的新阶段。地下水资源评价的基本理论,从稳定流发展到非稳定流,从二维流发展到三维流,从一般均衡法和比拟法,发展到解析法和有限单元或有限差分数值法及相关分析法。地下水质量评价从单项评价发展到综合评价,从一般数理统计方法发展到聚类、神经网络和灰色系统评价方法。
20世纪80年代后期,地下水资源评价工作开始把主要目标转向管理模型的研究,涉及与地下水开发活动有关的自然环境、社会环境和技术经济环境等各方面问题。
但是,面对21世纪可持续发展的要求,地下水评价工作存在不同程度的不适应新问题。始于20世纪80年代的第一轮全国地下水资源评价,是基于以消耗资源、牺牲环境作为代价的发展过程,在评价指导思想、评价理念和评价方法诸方面,都存在历史的局限性,急需按新的要求进行完善和发展。例如由于受当时认识能力和技术水平的局限,对地下水系统的资源、环境和生态属性功能的基本认识和评价方式中,有关可持续发展思想和水循环理念体现不足,静态思维比较突出。
1.地下水资源分类与概念演变
20世纪50~60年代,我国在地下水资源评价方面普遍采用前苏联的“四大储存量”的概念,即动储存量、静储存量、调节储存量和开采储存量。在欧美一些国家也都使用过这些概念(曲焕林等,1991)。经过水文地质工作者的多年实践,普遍感到应用“四大储存量”的概念评价地下水资源存在许多缺陷(陈雨荪,1982;刘光亚,1982;王强忠等,1982),现在已基本停止使用。
在20世纪70年代提出了“三种水量”的概念,即补给量、储存量、允许开采量,并于1989年纳入国家标准(GBJ27-88)。但是随着实践和理论的发展,其局限性和理论缺陷逐渐暴露出来(徐恒力等,2001)。方案中沿袭以含水层(或水源地)为评价单元的思维模式,没有体现地下水资源整体性和系统性;补给量和储存量的时空概念含糊,容易造成水量重复计算;允许开采量仅仅是一种笼统的提法,在实践中难以操作等。
20世纪80年代“资源”的概念逐渐为人们所接受,欧美、日本等国家和地区先后采用了地下水资源的概念,陆续出现了“潜在可更新资源”(Potential Renewable Resource)、“实际可更新资源”(Actual Renewable Resource)、“可用更新资源”(Available Renewable Resource)、“安全开采量”(Safe Yield)、“可持续开采量”(Sustainable Yield)和“实际可持续开采量”(Practical Sustained Yield)等。
我国学者王大纯教授(1995)等人,从地下水资源自然属性出发,将地下水资源划分为“补给资源”和“储存资源”两类。“补给资源”被定义为“含水系统可以恢复再生的水量”。将含水系统的多年平均补给量作为补给资源量,单位为m3/a。“储存资源”被定义为“含水系统在地质历史时期积累保存下来的水量”。将含水系统多年平均低水位以下的重力水体积作为储存资源量,单位为m3。
陈梦熊院士等1983年提出的、后经过不断调整和补充(2002)的地下水资源分类,也具有广泛代表性。在该分类中,将地下水资源分为“天然资源”和“可采资源”。“天然资源”被定义为“在一个完整的水文地质单元(地下水系统)内,地下水在天然条件下通过各种途径,直接或间接地接受大气降水或地表水入渗补给而形成的具有一定水化学特征、可资利用并按水文周期呈现规律变化的多年平均补给量”,一般可用区域内各项补给量的总和或排泄量的总和来表征。“可采资源”被定义为“在经济技术条件合理、开采过程中不发生水质恶化或其他不良地质现象(如地面沉降、地面塌陷等),并对生态平衡不致造成不利影响的情况下,有保证的可供开采的地下水资源”。
2.地下水资源评价方法研究现状
达西(Darcy)定律和水量均衡是地下水资源数量评价的理论基础,由此产生了两种评价方法,即“地下水系统水量均衡法”和“地下水系统水动力学法”。
“地下水系统水量均衡法”是直接利用质量均衡原理,通过建立地下水系统的补给量、排泄量和储变量之间水量关系,确定地下水资源数量。“地下水系统水量均衡法”既可用于区域地下水资源的水量计算,又可用于局域地下水资源的水量计算;既可估算地下水系统的补给和排泄的总量,又可计算地下水系统的各单项量,是地下水资源评价中最常用的一种基本方法,也是一种比较可靠的方法。
“地下水系统水动力学法”是根据达西定律和水量均衡原理,建立描述地下水运动规律的微分方程,通过求解微分方程,实现对地下水系统水量状态评价。
按照微分方程的解法,划分为“解析法”和“数值法”。解析法是根据地下水井流理论进行地下水量评价,主要适用于均衡区范围较小、水文地质条件简单的均质含水系统。在20世纪50年代之前,解析法在地下水资源评价中发挥了重要作用,迄今仍然是地下水资源评价中确定水文地质参数的主要方法。但是当把解析法应用于大范围水系统时,由于实际的水文地质条件远较解析法所假设的条件要复杂得多,其局限性就暴露了出来(薛禹群等,1986)。
为了解决随地下水开采规模进一步扩大所出现的问题,在20世纪50~60年代,兴起物理模拟(电模拟和砂槽模拟等)技术,但是仍不能很好地解决复杂水文地质条件下区域地下水资源评价所面临的问题。计算机技术和数值计算在地下水资源评价中的应用推广,使一些复杂地下水流模拟成为可能,而且开始考虑含水介质的非均质性和各向异性,对复杂的越流系统和具有不规则形状的各类边界条件,以及多相流和双重介质等问题也开展了深入的研究,在概念模型中更多地保留了实体系统的自然特性。由于数值法既可用于大区域地下水资源评价,又可用于局部的水源地评价;既可处理复杂的水文地质问题,又具有较高的计算精度,因此,逐渐成为地下水资源评价的重要方法,并因其更易实现系统分析的目标而被广泛应用于地下水资源评价和管理工作中。
在地下水资源评价中,常用的方法还有水文分析法、相关分析法、水文地质比拟法等。“水文分析法”是仿照陆地水文学的测流分析,计算地下水补给量的一种方法,主要应用于地下水补给量全部转化为地下水泄流的地区,如岩溶管道流区、全排型岩溶大泉的岩溶水系统或基岩山区裂隙水系统等其他方法难以应用的地区,主要有地下径流模数法和基流分割法。“水文地质比拟法”,常用于实际资料缺乏的地区,主要根据水文地质条件的相似性,用区域内局部地段或相似条件的其他地区的实际资料比拟到全区或研究区进行地下水资源评价,多数用于可采资源的估计。该方法是研究区缺乏资料情况下不得已的选择,其评价结果的精确性较差。“相关分析法”是一种统计学方法,主要用于区域水文地质勘探试验资料不足,但是地下水动态资料较多的地区,应用这种方法进行外推时其可靠性很难保证。“开采试验法”,在地下水的非补给期(枯水期),按接近取水工程设计的开采条件,进行较长时间的抽水实验,然后根据抽水量、水位降深动态或开采条件下的水量均衡方程求解出水源地枯季补给量,并以此作为水源地的允许开采量。该方法主要用于水源地允许开采量的评价,在区域地下水资源评价中主要用该方法求取参数。
纵观国内外地下水评价成果,最常用的方法是“地下水系统水量均衡法”和“数值法”。美国1977年开展的“区域水系统分析计划”(简称RASAP,1978~1995年期间)联合运用数值法和均衡法对全国25个主要地下水系统水资源进行了评价(USGS,1998)。在2000年开始的新一轮地下水资源评价(Ground-water Resources Program)中,仍然以数值法为主(USGS,2001)。欧盟各国联合开展的区域地下水资源评价中,水量均衡法是主要方法(Fried,1982;Rees and Cole,1997)。此外,亚洲、非洲一些国家也大多采用水量均衡法和数值法进行区域地下水资源评价(Leslie B.Smith and Kadri Külm,2002;Shahin,1989;Lloyd,1990;Ulf Thorweihe and Manfred Heinl,2002)。我国在20世纪80年代开展的第一轮全国地下水资源评价中,均衡法和数值法也是主要评价方法。
随着数学地质的发展,最近在国内外地下水评价中出现了一些新的理论方法,如随机理论和神经网络(Kitanidis,1985;Bates,1992;Gelhar,1993;Brannan,1993;杨金忠等,2000),但是这些方法还处于理论探索之中,目前还难以广泛实际应用。
3.地下水质量评价研究现状
我国在早期的地下水质量评价中一般借用外国学者设计的评价模式,如内梅罗(Nemerow N.L.)指数法等。但是在应用过程中,逐渐发现这些评价模式在理论上和实践上的不足,于是我国地下水质量评价工作者,根据自己实践的经验和实际情况,提出了许多适合不同用途的水质量评价方法。如20世纪60年代开始用“环境质量综合指数”定量地表示环境质量状况,发展至今已提出许多种计算综合指数的数学模式,这些模式对环境质量的划分一度起了积极的作用。
早期全国性地下水质量评价,尚无“国家地下水水质标准”,主要依据国家建委和卫生部批准试行的“生活饮用水卫生标准”(TJ20-76),并参考世界卫生组织(WHO)1958年公布的“饮用水水质标准”,个别评价参数考虑地方“饮用水水质标准”。评价方法主要采用指数法、多项参数法和模糊数学法等。在现今的全国地下水质量评价中,虽然在评价项目选定、分类和污染等级划分等方面有所变动,但是其思路和技术方法均沿袭了这一格局。
20世纪80年代以来,随着计算机技术的高速发展和广泛应用,模糊数学、灰色聚类和神经网络等方法在地下水质量评价中广泛应用,且随着方法的改进,人们也越来越重视评价结果的合理性。但是由于影响地下水质量的因素较多,以至各评价方法都存在一些局限性。例如综合污染指标法的“硬性分级划分”,灰色和模糊系统需要设计若干不同的效用函数(灰色系统的白化函数、模糊数学的隶属函数等),以及人为地给定各评价指标的权重(或权函数)等,这些效用函数和指标权重的给定难免不带主观性,造成评价方法难以通用,增加了应用的困难和人为臆断因素对结论的影响。在地下水质量评价方法中,普遍存在“参数权重”问题,例如指数法把各个水质参数等同,模型法在参数选取和参数权重设定中存在较大的主观性。目前,迅速发展的人工神经网络评价方法,拓宽了地下水质量评价方法的视野。
4.地下水脆弱性评价研究现状
自1968年Margat首次提出“地下水脆弱性”这一术语后,虽然经过几十年的发展,但是至今国内外对“地下水脆弱性”概念仍然没有统一的定义,许多学者根据自己所考虑的因素从不同的角度给“地下水脆弱性”以不同的定义。
以1987年为限,“地下水脆弱性”概念的发展过程可划分两个阶段。在1987年以前,有关地下水脆弱性的概念多是从水文地质本身的内部要素这一角度来定义的。1970年Margat与Albiet提出的地下水脆弱性是指在自然条件下污染源从地表渗透与扩散到地下水面的可能性。Olmer与Rezac则认为地下水脆弱性是地下水可能遭受危害的程度,这种危害程度由自然条件决定,而与现有污染源无关。Vrana提出地下水脆弱性是影响污染物进入含水层的地表与地下条件的复杂性。1983年Villumsen等定义地下水脆弱性是指应用中或废弃于地表的化学物质对地下水的危害性。1987年“土壤与地下水脆弱性国际会议”揭开了“地下水脆弱性”研究新阶段的序幕。多数学者主张在定义地下水脆弱性时应考虑含水层本身的易污染性和人类活动与污染源的影响。有的学者提出地下水脆弱性是地下水质量对现在或将来有害于其使用价值的敏感性。
地下水系统脆弱性已经被广泛认同的是指这个系统对来自外部(天然与人类活动)从时间和空间上影响它的状态及性质的处理能力。1991年美国审计署应用“水文地质脆弱性”来表达含水层在自然条件下的易污染性,而用“总脆弱性”来表达含水层在人类活动影响下的易污染性。美国国家科学研究委员会于1993年提出地下水脆弱性是污染物到达最上层含水层之上某特定位置的倾向性与可能性,并将地下水脆弱性分为两类:一类是本质脆弱性,即不考虑人类活动和污染源而只考虑水文地质内部因素的脆弱性;另一类是特殊脆弱性,即地下水对某一特定污染源或污染群体或人类活动的脆弱性。欧洲、北美和澳大利亚等地区,在地下水污染防治工作中,已经以污染治理为重点转变为以防止污染为重点,开展了地下水环境脆弱性评价,并编制了评价图册。
至今国内尚没有明确的“地下水脆弱性”的定义,定义多引用外文资料,多是从水文地质本身内部要素角度出发,针对局部城市或水源地,包括“环境生态脆弱区地下水开发模式及系列编图”工作,研究地下水本质脆弱性,常以“地下水的易污染性”、“污染潜力”、“防污性能”等来代替“地下水脆弱性”这一术语。
5.存在问题
新中国成立以来,地下水评价工作为保障国家经济社会发展的需求提供了重要支撑。但是,从地下水可持续利用角度考虑,地下水评价工作尚存在如下问题:
1)以往的工作,偏重地下水赋存条件的研究,对地下含水层结构和地下水补、径、排条件研究程度有待深入。作为地下水赋存空间的地下水系统结构和地下水动态,是地下水资源评价的基础。
2)地下水与环境保护密切相关,是环境保护的重要制约因素。以往对地下水质量、环境和生态属性功能评价重视不够。
3)地下水资源可持续利用程度及趋势预测研究缺乏深度,不能适应国民经济对地下水前瞻性要求。
4)由于大量的水利工程修建,改变了地表水、地下水循环条件,出现了不少新的水环境问题,特别是地下水补给条件的改变,使得有些地区地下水补给减少,生态环境不断恶化。因此,在新的地下水评价中急需考虑这些变化的影响。
(三)地下水功能评价与区划研究现状
1998年许志荣在《水文地质工程地质》(第五期)上发表了“地下水功能区划分初探”,提出了开展地下水功能区划的必要性。1999年史瑞青等在《工程勘察》(第一期)上介绍了“灰色聚类分析在地下水区划中应用”的技巧。2001年费为进等在《地下水》(第四期)上发表了“快速灰色分级聚类法在地下水功能区划中应用”,提出灰色分级聚类法是地下水功能区划的一种简明方法。这一时期的地下水功能研究都是从地下水资源合理利用角度出发,基于传统地下水资源评价理念。
2002年中国地质调查局水环部从生态、地质环境保护角度,作为约束条件,提出开展“地下水功能评价专题研究”,由中国地质科学院水文地质环境地质研究所张光辉研究员主持开展有关地下水功能理念、评价理论与方法探索性研究,于2003年提出了地下水功能评价基本框架和评价指标体系。2004年6月该项目组完成了“地下水的资源功能、生态功能和地质环境功能评价的科学体系”构建和论证,包括基本理念、评价理论、评价指标体系和评价关键技术等,编制了“地下水功能评价与区划技术”,编入中国地质调查局《全国地下水资源及其环境问题调查评价技术要求系列》(二、三)中,并先后在兰州、武汉、石家庄、北京、沈阳和呼和浩特主办“地下水功能评价与区划”技术骨干培训班,在我国西北、华北和东北地区全面推广应用。2004年唐克旺等在《水资源保护》(第五期)上发表了“地下水功能区划分浅谈”,介绍了水利部门进行地下水功能区划的基本思路。2005年水利部下发了《关于开展全国地下水功能区划定工作的通知》。2006年张光辉等在《水文地质工程地质》(第四期)上发表了“区域地下水功能及可持续利用性评价理论与方法”一文,全面阐述了地下水功能评价理论和方法;黄鹏飞等在《中国环境管理》(2006年第二期)上发表了“层次分析法在民勤绿洲地下水功能评价中应用”,介绍了地下水的资源功能、生态功能和地质环境功能状况。2007年罗育池等在《中国农村水利水电》(第九期)上发表了“基于MapGIS的河南省浅层地下水功能评价与区划”;吕红等在《水文》(2007年第三期)上发表了“山东省地下水功能区划初探”,指出地下水功能区划是政府行使管理职能的重要基础;闫成云等在《水文地质工程地质》(2007年第三、四期)上发表了“疏勒河流域中下游盆地地下水功能评价与区划”,引用大量实例阐述了地下水功能评价与区划的实际效用。2007年范伟完成了“吉林省平原区地下水功能评价”硕士学位论文。张光辉等在《地质通报》(2008年第六期)上论证了地下水功能评价与地下水可持续开采量的关系。
(四)地下水开发利用研究现状与趋势
地下水开发利用研究总的趋势是学科内涵不断拓展、生态-地质环境保护优先、安全保障能力建设为重点、与经济社会和谐可持续发展是根本。
1)资源和环境、生态并重,已成为地下水开发利用研究的主题。地下水可持续利用既要保障社会稳定的水供给,又不能牺牲生态-地质环境效益,同时不影响未来长远的水资源利用。恢复由于人类影响而退化的地下水功能、地下水疏干区定量跟踪和调控、增强地下水含水层获得补给途径和机制、地表水与地下水联合调蓄和协调开发、地下水利用和分配的社会-经济规律及管理模式等是当前重要的研究课题。
2)地球表层系统的水文地质过程研究,已成为现代地下水科学演化的重要专题。土壤、包气带、浅层地下水、湿地与湖泊、绿洲、河流和农业用地等,与地下水可持续利用性研究密切相关。包气带是介于潜水面和地表之间的多孔介质,化学风化、有机质分解、氮素固定等其他化学物质循环过程均发生在包气带,也是地下水补给、污染物向地下水运移的必经之路。包气带中所发生的物理、化学和生物过程与水文地质学、土壤学、生态学和环境学关联性愈来愈紧密(甘肃地调院,2007)。
3)建立高效的地下水动态监测、状况调查和突发应急机制,经济社会发展的需求愈来愈迫切。1996年国际水文计划工作组将“可持续水资源利用”定义为“支承从现在到未来社会及其福利要求,而不破坏他们赖以生存的水文循环及生态系统完整性的水的管理和使用”。要求在水资源规划、开发和管理中,寻求经济发展、环境保护和人类社会福利之间的最佳联系与协调,强调未来变化、社会福利、水文循环、生态系统保护的完整性,使“未来遗憾可能性达到最小”。2000年在美国召开的“水资源综合管理研讨会”上,达成一个共识:流域统一管理是防止土地退化、保护淡水资源与生物多样性、实现水资源可持续利用的必然抉择。
4)可持续性(Sustainability)是当今地下水开发利用中最为人们关注的核心。它指地下水时空上能够连续下去。Serageldin and Steer将“可持续性”概化为“可持续性弱”、“可持续性适度”、“可持续性强”和“可持续性过强”。“可持续性弱”不关心局部、只关心整体;“可持续性适度”主要以维持系统的整体性为目的,但也适当关照其组分;“可持续性强”要求保持系统组分的良好状态,同时也关照到系统整体,各组分不可互相替换,而且根据某些理解,即使是在组分内部,可替换性也是受到限制的;“可持续性过强”就是保持系统的所有要素完好无损且无任何损耗。
4 结束语 由于水资源是与人类生存和国民经济发展密切相关的自然资源,特别是近年来由于水资源短缺引发的各种问题,长期以来对有关专家学者对水资源管理极为关注,积累了大量的文献资料,水资源管理学产生与发展具有深厚的基础。水资源管理学是水资源管理的知识体系,是建立在众多学科之上的交叉性综合性学科。积极推进和发展水资源管理学,对于水资源可持续利用与管理具有深远的历史和现实意义。参考文献 姜文来,唐曲,雷波,水资源管理学导论,北京:化学工业出版社,2004 姜文来,初论水资源管理学,中国水利,2004(3); 赵宝璋,水资源管理,北京:水利电力出版社,1994; 吴季松, 现代水资源管理概论, 北京:中国水利水电出版社,2002; 林洪孝,水资源管理理论与实践,北京:中国水利水电出版社,2003; 左其亭 陈曦,面向可持续发展的水资源规划与管理,北京:中国水利水电出版社,2003; 冯尚友,水资源可持续利用与管理导论,北京:科学出版社,2000;
水文预报对于水库调度、洪水控制、发电、灌溉等工作至关重要,是相关部门和管理者进行决策时的重要依据。因此作出准确的水文预报就显得尤为重要,为了提高水文预报特别是中长期水文预报的精度和可靠度,人们从不同方向并结合相应的学科知识,对中长期水文预报提出了许多方法。这些方法大致可分为传统方法和新方法两大类,前者主要有成因分析和水文统计方法,后者主要包括人工神经网络、灰色系统分析、模糊数学模型等方法。现分述如下: 1.1 成因分析① 由前期大气环流形势预测后期水文情况大气降水是河川径流的主要水源,而降水又与大气环流有着密切的联系。一个流域或地区发生旱涝是与大气环流联系在一起的。因此分析研究大气环流与水文要素之间的关系一直是水文气象工作者深入探讨的课题。大气环流具有全球性的特点,因此主要采用北半球500百帕月平均形势图或能反映主要环流指数和环流特征量作为依据。根据水文情势和环流的历史资料,概括出旱涝年前期环流特征的模式,由前期环流特征作为后群期水文情况的定性预测;或在月平均形势图上找出与预报对象关系显著的地区和时段,从中挑选物理意义明确、统计贡献显著的因子,用逐步回归或其他多元分析方法与预报对象建立方程,据此作出定量预报。② 根据前期海温分布特征进行预报海温的异常分布具有范围广、厚度大、持续时间长等特点,它往往是大气环流异常的先兆,能为长期水文预报提供信息。根据历史资料概括出旱涝年前期海温分布的模式后,可由前期海温分布特征对后期水文状况作出定性预估;或考虑时间与空间上的连续性,在关键海域和关键时段内挑选若干地点的海温作为预报因子,并与预报对象建立回归方程,进行定量预报。③ 利用太阳活动的某些信息进行预报主要利用太阳黑子相对数来反映太阳活动的强弱,根据太阳黑子数11年周期的位相或分析黑子数的变化与江河水量变化之间的对应关系,定量预测后期可能发生的旱涝。例如刘清仁以太阳黑子活动为中心,以长期和超长期水文预报为目标,用数理统计分析方法,分析了太阳黑子和厄尔尼诺事件对松花江流域水文影响特征及其水旱灾害发生的基本规律,揭示了降水量按磁周期呈丰、枯水变化的规律。1.2 水文统计方法水文统计方法是通过水文资料的统计分析进行概率预测。可分为两大类:一类是分析水文要素自身随时间变化的统计规律,然后用这种规律进行预报,如历史演变法、时间序列分析法等;另一类是用多元回归分析法,建立预报方案,进行预报。目前应用较广的水文统计预报方法主要有多元回归分析与时间序列两大类。① 多元回归分析回归分析是流量中长期预报中应用最早、最广的方法的之一,其应用于径流的历史可以追溯到早期的降雨径流相关图方法,20世纪60年代以后随计算机技术的发展而迅速普及。回归分析至今仍是流量预报实际工作中的一种重要手段。常用的方法主要有逐步回归、聚类分析、主成分分析等。回归分析的主要优点在于简单、易于实现。存在的主要问题有如何合理选择因子个数,解决拟合效果与预报效果不一致的矛盾;由于预报值是取各个因子数据的均值,难以预报出极大或极小值的水文现象。为了克服这些问题,主要是在选用预报站前期流量、上游站前期流量、集水流域降水量、土壤湿度、积雪量、气温等作为最常用的预报因子外,还将一些=对流量过程的长期变化规律起控制作用的影响因子作为预报因子,包括太阳辐射、太阳黑子数、地震场、地温场等地球物理量,海洋表面温度、ENSO指数等海洋物理量,气压高度场、大气环流指数等大气物理量。由于上述很多因子会有助于提高长期预报精度。这方面的研究成果很多,比如,有研究表明地震场、地温场与年流量均有较大相关性;许多研究成果表明ENSO事件与河流流量变化有关,这种关系可用于进行长期流量预报。② 时间序列分析时间序列分析是应用水文要素的观测记录,寻找其自身的演变规律进行预报。在流量过程预报中用到的时间序列模型很多,按模型中包含的时间序列的数目,可分为两大类:单变量模型与多变量模型。单变量模型以回自归滑动平均(ARMA)模型及其衍生类型最常用。自回归(AR)模型是ARMA模型的一种特殊类型,在年、月径流量模拟和预报中使用较广,如卢华友采用三阶自回归模型AR(3)对丹江口水库年径流进行预报。但ARMA模型是建立在时间序列平稳的假设的基础之上的,而时间尺度小于年的流量(如月、旬流量)通常具有很强的季节性,并非平稳序列,因此直接使用ARMA模式一般不合适。模拟和预报这种季节性序列的模型主要有三种:一、用季节性ARIMA模型(简称SARIMA);(二)、除季节性ARMA模型,即先除去原流量序列中的季节性均值与方差,再对除季节性序列拟合ARMA模型;(三)、周期ARMA模型(简称PARMA模型),包括PAP模型。这三种模型在流量中长期预报中都很常用。近年来,河流流量过程的长记忆特性研究受到关注。具有长记忆性特性的随机过程可以用分数阶差分自回归滑动平均(ARFIMA)模型较好地描述,如Montanari等用ARFIMA模型进行尼罗河阿斯旺月流量过程的模拟与预报;Ooms等将PARMA模型与ARFIMA模型相结合,提出用周期长记忆模型(PARFIMA,Periodic ARFIMA)拟合月流量过程;王文采用包括ARFIMA模型在内的多种时间序列模型进行黄河上游唐乃亥站未来10天的逐日平均流量预报。如果考虑外部输入因素的影响,可以构建多变量时间序列模型,最常用的是含外部变量的自回归滑动平均(ARMAX)模型或传递函数噪声(TFN)模型。例如,Awadallahl等以不同海区的海温作为外部输入变量建立TFN模型,进行尼罗河夏季径流量的预报。由于考虑了外部影响因素,利用了更多的预报信息,TFN模型的预报精度一般高于单变量的ARIMA类模型的预报精度。例如,Thompstone等对1/4月流量过程建立了除季节性ARMA模型、周期自回归(PAR)模型、考虑降水与溶雪输入的TFN模型及一个概念性模型进行预报试验,结果表明TFN模型精度优于其他模型。如果流量过程显著受某种外部因素干扰而呈现异常波动,则可以采用干扰模型来模拟这种干扰,它可以看作是TFN模型的一种特殊类型。Kuo等在AR(1)模型的基础上,考虑台风因素的影响,建立干扰模型来模拟这种干扰,它可以看作是TFN模型的一种特殊类型。Kuo等在AR(1)模型的基础上,考虑台风因素的影响,建立干扰模型进行台湾淡水河的10天平均流量的预报和模型。流量过程时间序列预报模型还可以根据模型是否具有线性结构分为线性模型和非线性模型。前面提到的ARMA,TFA等模型可以视为线性模型。今年来,水文系统的非线性模型研究越来越受到关注,相应地非线性模型的应用实例也增多。门限自回归模型(TAR)是中长期流量过程预报中常用的一种非线性时间序列模型。前面提到的很常用的PARMA及PAR模型实际上可以视为TAR模型的一种特殊类型,它们以季节为门限值,对不同季节分别建立线性模型。如果考虑外部因素的影响,TAR可以扩展为门限回归模型,因其可以描述为树形结构,也被部分研究者称为模型树模型,这种方法有应用于实时降雨径流预报的实例,在中长期预报中也会很有应用价值。 2.1 人工神经网络人工神经网络(ANN)是基于连接学说构造的智能仿生模型,是由大量神经元组成的非线性动力学系统,具有并行分布处理、自组织、自适应、自学习和容错性等特点。20世纪90年代以来,人工神经网络在水文预报中的应用逐渐增多,是近20年来最广为关注的一种非线性预报方法,已被广泛应用于实时中长期水文预报中。最常用于径流预报的ANN类型为采用误差后向传播(BP)算法的多层感知器(MLP)神经网络(也称为BP网络),广泛应用于年、月径流量或平均流量的预报。Birikundavyi等用MLP网络进行未来1~7天的流量预报;Zealand等采用MLP网络进行未来1~4周期的流量预报;Markus、Jain、Kisi等用MLP网络模型进行月流量预报研究。径向量函数(RBF)神经网络也被不少研究者用于月平均流量预报。此外,为了更好地拟合流量过程的非线性特征,可以采用模块化神经网络进行流量的中长期预报。采用ANN模型进行预报时最重要的是确定哪些数据作为输入,采用什么类型的神经网络以及相应的网格结构。关于如何确定ANN输入变量,有两个问题需要考虑:一是当训练数据长度较短,无法覆盖序列的全部可能范围时,即无法覆盖水文预测中的不确定性信息时,如何提高ANN对可能出现的极端情况的预报能力。为解决这一问题,Cigizoglu在用MLP模型进行月平均流量预报时,先用AR模型生成模拟序列,以此增加训练数据量,提高预报精度。二是在进行多步预报时,如何解决ANN模型的气象输入数据。理想的选择是采用气象预报数据,但是,也有研究者采用历史气象数据作为ANN模型的输入进行多步预报。2.2 灰色系统理论1982年邓聚龙创立了灰色系统理论,认为水资源系统可以当作灰色系统看待。最常用的描述灰色系统模型的数学模型为GM(1,1),G代表Grey(灰色),M代表Model(模型),GM(1,1)指1阶、1个变量的线性常微分方程模型。它在径流预报、灾害预测中有不少应用实例。夏军提出了用灰关联模式识别的方法进行中长期径流预测。此后有研究者将此类模型应用于年、月径流预测。灰色系统理论由于其模型特点,比较适合具有指数增长趋势的问题,对于其他变化趋势,则有时拟合灰度较大,导致精度难以提高。且灰色系统理论体系尚不完善,正处于发展阶段,它在中长期水文预报中的应用是属于尝试和探索性质的。2.3 模糊数学理论在水文领域应用模糊数学进行预测的方法有两类,一类是模糊模式识别预测法,另一类是模糊逻辑法。模糊模式识别预测法的基本思路是:以对历史样本模式的模糊聚类为基础,计算待测状态的类别特征值,从而根据预报值与类别特征值之间的回归方程进行预报。该方法将水文成因分析、统计分析、模糊集分析有机地结合起来,为提高中长期预报特征的精度提供了一条新途径。模糊逻辑方法可以描述变量之间不十分明确的因果关系。根据变量之间的模糊逻辑关系,可以建立模糊逻辑模型(或称为模糊专家系统)进行流量预报,例如Zhu、Mahabir等采用模糊逻模型进行长期流量预报。
如果写文献综述,有好多资料可以参考。DC/AC变换器中包含逆变器,这已经是一种很成熟的产品。人们将其用在汽车、室外销售电器的演示上,可以将铅酸蓄电池的直流能源转换为交流电源。人们常用的变换器有:Buck变换器(常用降压变换器)、另一种基于线性功放技术的DC/AC变换器。该DC/AC变换器主要由控制电路和线性功率放大电路构成。采用二阶有源滤波技术、稳幅技术及线性功放技术,实现输入500Hz方波信号到输出。另一种低频方波输出的零电压DC/AC变换器,它结合了BuckDC/DC变换器和半桥DC/AC变换器的特点,合二为一,负载侧输出为低频方波信号。单级DCAC软开关变换器电路结合了BUCKDCDC变换器和全桥DCAC逆变器的特点。
太阳能光伏电源毕业论文设计标签: 太阳能电池逆变器毕业论文校园目录摘要... 1ABSTRACT. 21 绪论.... 32太阳能光伏电源系统的原理及组成... 42.1太阳能电池方阵... 42.1.1太阳能电池的工作原理... 52.1.2 太阳能电池的种类及区别... 52.1.3太阳能电池组件... 52.2 充放电控制器.... 62.2.1充放电控制器的功能... 72.2.2 充放电控制器的分类... 72.2.3 充放电控制器的工作原理... 82.3蓄电池组... 92.3.1太阳能光伏电源系统对蓄电池组的要求.... 92.3.2铅酸蓄电池组的结构.... 102.3.3铅酸蓄电池组的工作原理... 102.4直流-交流逆变器.... 112.4.1逆变器的分类... 112.4.2太阳能光伏电源系统对逆变器的要求... 122.4.3逆变器的主要性能指标... 122.4.4逆变器的功率转换电路的比较... 143太阳能光伏电源系统的设计原理及其影响因素... 163.1太阳能光伏电源系统的设计原理... 173.1.1太阳能光伏电源系统的软件设计... 173.1.2太阳能光伏电源系统的硬件设计... 193.2太阳能光伏电源系统的影响因素... 204 总结... 21致谢...参考文献...摘要光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件,再配合上蓄电池组,充放电控制器,逆变器等部件就形成了光伏发电装置。本文首先介绍了太阳能光伏电源系统的原理及其组成,初步了解了光生伏打效应原理及其模块组成,然后进一步研究各功能模块的工作原理及其在系统中的作用,最后根据理论研究成果,利用硬件和软件相结合的方法设计出太阳能光伏电源系统,以及研究系统的影响因素。关键词:光生伏特效应;太阳能电池组件;蓄电池组;充放电控制器;逆变器Topic:The Design of Photovoltaic PowerAbstractPhotovoltaic power generation is a technology of being energy directly into electrical energy on semiconductor photo-voltaic effect .The key components of this technology is the solar cell. Solar cells in series can be formed after the package to protect a large area of solar cells, together with the battery, charge and discharge controller, inverter and other components to form a photovoltaic device. This paper introduces the principle of solar photovoltaic power system and its components, a preliminary understanding of the principle of photovoltaic effect and its modules, and then further study the working principle of each functional module and its role in the system, the final results of theoretical studies based the use of hardware and software combination designed a solar photovoltaic power systems, and study the impact of system factors.Keywords : photo-voltaic effect; Solar cells; batteries; charge and discharge controller;inverter.1 绪论人类社会进入21世纪,正面临着化石燃料短缺和生态环境污染的严重局面。廉价的石油时代已经结束,逐步改变能源消费结,大力发展可再生能源,走可持续发展的道路,已逐渐成为人们的共识。太阳能光伏发电具有独特的优点,近年来正在飞速发展。太阳能电池的产量年增长率在40%以上,已成为发展最迅速的高新技术产业之一,其应用规模和领域也在不断扩大,从原来只在偏远无电地区和特殊用电场合使用,发展到城市并网系统和大型光伏电站。尽管目前太阳能光伏发电在能源结构中所占比例还微不足道,但是随着社会的发展和技术的进步,其份额将会逐步增加,可以预期,到21世纪末,太阳能发电将成为世界能源供应的主体,一个光辉的太阳能时代将到来。我国的光伏产业发展极不平衡,2007年太阳能电池的产量已经超过日本和欧洲而居世界第一,然而光伏应用市场的发展却非常缓慢,光伏累计安装量大约只占世界的1%,应用技术水平与国外相比还有相当大的差距。光伏产品与一般机电产品不同,必须很据负载的要求和当地的气象、地理条件来决定系统的配置,由于目前光伏发电成本较高,所以应进行优化设计,以达到可靠性和经济性的最佳结合,最大限度的发挥光伏电源的作用。为了提高太阳能的转换效率,获取更多的有效能源,满足人类的能源供应,世界各国在研究太阳能光伏系统中都投入了大量的人力与物力。我国对太阳能光伏电源系统的研究还处于世界低等水平,产品的性能还有待提高,为迎接未来能源短缺带来的严峻挑战,我们应该加大对太阳能光伏系统的研究,以满足人类未来对能源的需求。本文从理论出发,阐述了太阳能光伏电源的原理及其组成结构;结合科研实际,应用硬件和软件结合的方法,设计了简易的太阳能光伏电源模拟系统。根据这个简易系统研究分析了太阳能光伏电源的影响因素,合理优化了系统的配置,以提高系统的性能,最终提高了太阳能的转换效率。
深海技术是各国竞相发展的技术 。利用潜水器,人类可以到海洋的各种深度进行观察和作业。法国的阿基米德号和美国阿尔文号深潜器,可以进行海底采样、水中观察测定以及拍摄录像、照相和打捞。美国制造的的里亚斯特号潜水器,于1960年在太平洋马里亚纳海沟下潜到11000多米深处,创造了世界潜水最深纪录。美国的格洛玛·挑战者号深海钻探船,性能优异、技术设置先进、是深海先进钻探技术的代表。它的动力定位设置可使该船在6000多米的深海,不用抛锚,而由船载计算机自动调节和固定船位,使船只始终保持在钻孔上方钻探活动允许的范围内。它的再进钻孔装置,可将钻探过程中磨损的钻头提到船上更换新钻头,再将钻头钻管放入原钻孔,而且百发百中。它的液压活塞取心装置,可以取得数百米长的未扰动岩心,最长一次取得岩心575米。使恢复几千万年以来的海洋环境和气候得以实现。深海锰结核和多金属软泥是深海底表层矿产中最有开采前景的。开采深海锰结核的关键是研制出低成本、高效率的采矿装置。目前以链斗式、水泵式和气压式3种采矿装置最有希望。其中链斗式采矿装置已由日本在4000米的水深区进行试采并获成功 。联邦德国已经研制成功一种开采红海多金属软泥的装备。
下潜到离地心最近的地方,征服“挑战者”深渊!中国“奋斗者”号载人潜水器正在马里亚纳海沟进行万米级海试。要把载人潜水器和潜航员送入海底,需要解决一个问题——压强。其实,压强这个知识点在初中物理课里就曾学习过。这节课,我们就来帮大家回顾一下。压强是物体所受压力的大小与受力面积之比用公式表示就是P=F/S压强的单位是帕斯卡(简称帕)符号是Pa这些知识其实在初中物理课就曾学习过而这个知识点的应用其实在生活中随处可见↓↓↓为什么同一个人用同样的力道用高跟鞋踩就会那么痛呢?重量不变,仅仅改变了受力面积承受的力就会有天翻地覆的变化这就是著名的“帕斯卡公式”△布莱士·帕斯卡小小鞋根 力大无穷根据公式受力面积越小,承受的力就越大这个公式最奇妙的地方在于只要改变受力方式一个人造成的力甚至可以远远大于他的重量!哪怕是一个柔弱的女孩子也能造成等同于2000个中学生的力不信?咱们来算算假设一个女生非常苗条体重只有50kg(大约500N)鞋跟的面积约为0.0005平方米两者相除约等于1000000N每平方米这就是被高跟鞋踩时承受的压强什么概念呢?大概就是2000个普通中学生叠罗汉均匀压在1平方米的地板上!这,就是一个50公斤的女生施加的力万米级海试的一大难题就是要想办法对抗这强大的压强
1.答案示例:如果把画线的句子放在这一段末尾,其一,就不符合先说明“载人潜水器”的构造组成,后说明其“工作原理”的说明顺序;其二,就使文中的“两个配重块”和“一个压水舱”缺少了必要的交代。2.答案示例:结论一:海洋是一个巨大的资源宝库,有很大的开发潜力。结论二:我国海洋安全存在着危机,我们必须加快深海载人潜水器的研究,为祖国提供强有力的资源和安全保障。(意对即可)
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机械专业毕业论文开题报告范文(精选6篇)
在生活中,报告与我们愈发关系密切,要注意报告在写作时具有一定的格式。那么什么样的报告才是有效的呢?下面是我整理的机械专业毕业论文开题报告范文,欢迎阅读,希望大家能够喜欢。
论文题目:
MC无机械手换刀刀库毕业设计开题报告
本课题的研究内容
本论文是开发设计出一种体积小、结构紧凑、价格较低、生产周期短的小型立式加工中心无机械手换刀刀库。主要完成以下工作:
1、调研一个加工中心,了解其无机械手换刀刀装置和结构。
2、参照调研的加工中心,进行刀库布局总体设计。画出机床总体布置图和刀库总装配图,要有方案分析,不能照抄现有机床。
3、设计该刀库的一个重要部分,如刀库的转位机构(包括定位装置,刀具的夹紧装置等),画出该部件的装配图和主要零件(如壳体、蜗轮、蜗杆等3张以上工作图。
4、撰写设计说明书。
本课题研究的实施方案、进度安排
本课题采取的研究方法为:
(1)理论分析,参照调研的加工中心,进行刀库布局总体设计。
进度安排:
2009.3.16-3.20 收集相关的毕业课题资料。
2009.3.23-3.27 完成开题报告。
2009.3.30-4.17 完成毕业设计方案的制定、设计及计算。
2009.4.20-5.15 完成刀库的设计
2009.5.18-5.29 完成毕业设计说明书。
2009.6.01-6.08 毕业设计答辩。
主要参考文献
[1] 廉元国,张永洪. 加工中心设计与应用 [M]. 北京:机械工业出版社,1995.3
[2] 惠延波,沙杰.加工中心的数控编程与操作技术 [M]. 北京:机械工业出版社2000.12
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[9] 成大先.机械设计手册第四版第 2 卷[M]. 北京:化学工业出版社,2001.11
[10] 成大先.机械设计手册第四版第 3 卷[M]. 北京:化学工业出版社,2001.11
1 课题提出的背景与研究意义
1.1 课题研究背景
在数控机床移动式加工中移动部件和静止导轨之间存在着摩擦,这种摩擦的存在增加了驱动部件的功率损耗,降低了运动精度和使用寿命,增加了运动噪声和发热,甚至可能使精密部件变形,限制了机床控制精度的提高。由于摩擦与运动速度间存在非线性关系,特别是在低速微进给情况下,这种非线性关系难以把握,可能产生所谓的尺蠖运动方式或混沌不清的极限环现象,严重破坏了对微进给、高精度、高响应能力的进给性能要求。为此,把消除或减少摩擦的不良影响,作为提高机床技术水平的努力方向之一。该课题提出的将磁悬浮技术应用到数控机床加工中,即可以做到消除移动部件与静止导轨之间存在的摩擦及其不良影响。对提高我国机床工业水平及赶上或超过国际先进水平具有重大意义,且社会应用前景广阔。
1.2课题研究的意义
机床正向高速度、高精度及高度自动化方向发展。但在高速切削和高速磨削加工场合,受摩擦磨损的影响,传统的滚动轴承的寿命一般比较短,而磁悬浮轴承可以克服这方面的不足,磁悬浮轴承具有的高速、高精度、长寿命等突出优点,将逐渐带领机电行业走向一个没有摩擦、没有损耗、没有限速的崭新境界。超高速切削是一种用比普通切削速度高得多的速度对零件进行加工的先进制造技术,它以高加工速度、高加工精度为主要特征,有非常高的生产效率,磁悬浮轴承由于具有转速高、无磨损、无润滑、可靠性好和动态特性可调等突出优点,而被应用于超高速主轴系统中。要实现高速切削,必须要解决许多关键技术,其中最主要的就是高速切削主轴系统,而选择合理的轴承型式对实现其高转速至关重要。其中,磁悬浮轴承是高速切削主轴最理想的支承型式之一。磁悬浮轴承可以满足超高速切削技术对超高速主轴提出的性能要求。但它与普通滑动或滚动轴承的本质区别在于,系统开环不稳定,需要实施主动控制,而这恰恰使得磁悬浮轴承具有动特性可控的优点磁悬浮轴承是一个复杂的机电磁一体化产品,对其精确的分析研究是一项相当困难的工作,如果用实验验证则会碰到诸如经费大、周期长等困难,在目前国内情况下不能采取国外以试验为主的研究方法,主要从理论上进行研究,利用计算机软件对磁悬浮控制系统进行仿真是一种获得磁悬浮系统有关特征简便而有效的方法。这就是本课题的研究目的和意义。
2 本课题国内外的研究现状
磁悬浮轴承的应用与发展可以说是传统支承技术的革命。由于具有无机械接触和可实现主动控制两个显著的优点,主动磁悬浮轴承技术从一开始就引起了人们的重视。磁悬浮轴承的研究最早可追溯到1937年,Holmes和Beams利用交流谐振电路实现了对钢球的悬浮。自1988年起,国际上每两年举行一届磁悬浮轴承国际会议,交流和研讨该领域的最新研究成果;1990年瑞士联邦理工学院提出了柔性转子的研究问题,同年G.Schweitzer教授提出了数字控制问题;1998年瑞士联邦理工学院的R.Vuillemin和B.Aeschlimann等人提出了无传感器磁悬浮轴承。近十年,瑞士、美国、日本等国家研制的电磁悬浮轴承性能指标已经很高,并且已成功应用于透平机械、离心机、真空泵、机床主轴等旋转机械中,电磁悬浮轴承技术在航空航天、计算机制造、医疗卫生及电子束平版印刷等领域中也得到了广泛的应用。纵观2006年在洛桑和托里诺召开的第10界国际磁轴承研讨会,磁轴承主要应用研究为磁轴承在高速发动机、核高温反应堆(HTR-10GT)、人造心脏和回转仪等方面。国内在磁悬浮轴承技术方面的研究起步较晚,对磁悬浮轴承的研究起步于80年代初。
1983年上海微电机研究所采用径向被动、轴向主动的混合型磁悬浮研制了我国第一台全悬浮磁力轴承样机;1988年哈尔滨工业大学的陈易新等提出了磁力轴承结构优化设计的理论和方法,建立了主动磁力轴承机床主轴控制系统数学模型,这是首次对主动磁力轴承全悬浮机床主轴从结构到控制进行的系统研究;1998年,上海大学开发了磁力轴承控制器(600W)用于150m制氧透平膨胀机的控制;2000年清华大学与无锡开源机床集团有限公司合作,实现了内圆磨床磁力轴承电主轴的'工厂应用实验。目前,国内清华大学、西安交通大学、国防科技大学、哈尔滨工业大学、南京航空航天大学等等都在开展磁悬浮轴承方面的研究。2002年清华大学朱润生等对主动磁悬浮轴承主轴进行磨削试验,当转速60000r/min、法向磨削力100N左右时,精度达到小于8m的水平,精磨磨削效率基本达到工业应用水平。2003年6月,南京航空航天大学磁悬浮应用技术研究所研制的磁悬浮干燥机的性能指标已通过江苏省技术鉴定,向工业应用迈出了可喜的一步。2005年“济南磁悬浮工程技术研究中心”研制的磁悬浮轴承主轴设备,在济南第四机床厂做磨削试验,成功磨制出一个内圆孔工件,这是我国第一个用磁悬浮轴承主轴加工的工件。此项技术填补了国内空白。近几年来,由于微电子技术、信号处理技术和现代控制理论的发展,磁悬浮轴承的研究也取得了巨大进展。
从总体上看,磁悬浮轴承技术正向以下几个方向发展:
(1)理论分析更注重系统的转子动力学分析,更多地运用非线性理论对主动
磁悬浮转子系统的平衡点和稳定性进行分析;更注重建立系统的非线性耦合模型以求得更好的性能。
(2)注重系统的整体优化设计,不断提高其可靠性和经济性,以期获得磁悬浮轴承更加广泛的应用前景。
(3)控制器的实现越来越多的采用数字控制。为达到更高的性能要求,控制器的数字化、智能化、集成化成为必然的发展趋势。由于数字控制器的灵活性,各种现代控制理论的控制算法均在磁悬浮轴承上得到尝试。
(4)发展了多种新型磁悬浮轴承如:无传感器磁悬浮轴承、无轴承电机超导磁悬浮轴承、高温磁悬浮轴承。此外,磁悬浮机床主轴在各方面也有较大的发展空间如:高洁净钢材Z钢和EP钢的引入;陶瓷滚动体,重量比钢球轻40%;润滑技术的开发,对于高速切削液的主轴,油液和油雾润滑能有效防止切削液进入主轴;保持架的开发,聚合物保持架具有重量,自润滑及低摩擦系数的特点从应用的角度看,磁悬浮轴承的潜力尚未得到的发掘,而它本身也未达到替代其它轴承的水平,设计理论,控制方法等都有待研究和解决。
3 课题的研究目标与研究内容
3.1 研究目标
控制器是主动控制磁悬浮轴承研究的核心,因此正确选择控制方案和控制器参数,是磁悬浮轴承能够正常工作和发挥其优良性能的前提。该课题主要研究单自由度磁悬浮系统,其结构简单,性能评判相对容易、研究周期短,并且可以扩展到多自由度磁悬浮系统的研究。针对磁悬浮主轴系统的非线性以及在控制方面的特点,该课题探索出提高系统总体性能和动态稳定性的有效控制策略。
3.2 主要研究内容
(1)阐述课题的研究背景与意义,对国内外相关领域的研究状况进行综述。
(2)对磁悬浮机床主轴的动力学模型进行分析,并将其数值化、离散、解耦和降阶等,为后续研究
1、 目的及意义(含国内外的研究现状分析)
本人毕业设计的课题是”钢坯喷号机行走部件及总体设计”,并和我的一个同学(他课题是“钢坯喷号机喷号部件设计”)一起努力共同完成钢坯喷号机的设计。我们的目的是设计一种价格相对便宜,工作性能可靠的钢坯喷号机来取代用人工方法在钢坯上写编号。
对钢坯喷号是钢铁制造业必然需要存在的一个环节,这是为了实现质量管理和质量追踪。我们把生产钢坯对应的连铸机号、炉座号、炉号、流序号以及表示钢坯生产时间的时间编号共同组成每块钢坯的唯一编号,适当的写在钢坯的表面。这样就在钢铁厂的后续检验或在客户使用过程中,如果发现钢坯的质量有问题,就可以根据这个编号来追踪到生产这个钢坯的连铸机、炉座、炉号、流序及时间等重要信息,及早的发现并解决生产设备中存在的问题。
目前,在国外像日本、美国等一些发达国家已经实现了对钢坯的自动编号,虽然其辅助设备较多,价格较贵,但大大提高生产的自动化进程和效率。并且钢坯喷号机具有设备利用率高、位置精度高、可控制性能好等优点。而在国内,除了少数的几家大型钢铁企业(宝钢、鞍钢等)引进了自动钢坯喷号机,大部分的钢铁企业仍然处在人工编号的阶段。
实现钢坯喷号的机械化和自动化是提高生产效率和降低生产成本的重要途径之一,钢坯喷号机无论在国内还是国外都会有很大的市场。一方面因为人工的工艺流程不但浪费了大量的能量,而且打断了生产的自动化进程,从而致使生产效率降低,生产成本增加。另一方面由于生产钢坯的车间温度很高,有强烈的热辐射,同时还有大量的水蒸气和粉尘,因此对其中进行人工编号的工人的劳动强度非常大,并且对身体是一种摧残,容易得职业病。所以无论从那个方面看都急需一种价格相对便宜,工作性能可靠的钢坯喷号机来代替人工编号。
作为一个大学生,毕业设计对我来说是展示我大学四年学习成果的一个机会,也是对我的综合能力的一个考验。我本人对“钢坯喷号机行走部件及总体设计”的课题也非常感兴趣,我一定会努力完成这次毕业设计的。总的来说,钢坯喷号机对于钢铁厂和这次毕业设计对于我都是具有现实意义的。
2、基本内容和技术方案
本课题是基于机械设计与电子控制结合的技术来设计钢坯喷号机。经连连轧的钢坯规格为160mmx200mm的方形钢坯,用切割机割成定长,由300mm宽的输出通道送出。
1.基本内容
先拟定钢坯喷号机的总体方案,然后确定钢坯喷号机行走部件的传动方案及结构参数,最后画出钢坯喷号机行走部件的装配图以及零件图。
2.系统技术方案
(1)工作过程:启动机器PLC控制步进电机带动钢坯喷号机到相应的位置,按下启动键发送控制信号传到控制部件(PLC),控制部件发出控制命令给执行部件(主要是行走部件及喷号部件,行走部件带动喷头靠近钢坯表面,然后喷头进行喷号),喷号完成后喷头上升并清洗号码牌。再次移动喷号到下一个钢坯处。
(2)要求实现的功能:行走部件功能(喷号机整体左右的移动,喷号部件的上下前后移动,喷头的左右移动)、喷号部件功能(喷头喷号,清洗号码牌,号码牌的更换)。其中号码为(0—9)十个数字,号码可以变化更换。每个号码大小为35mmx15mm,号码间距为5mm。
(3)实现方案:
行走功能的实现:由于在钢坯上喷号并不需要很精确的定位,所以采用人工控制步进电机的方式移动整体喷号机来粗调。采用液压缸提供动力来推动喷号部件,并采用行程开关控制电机来实现喷号部件上下移动,下行程开关可以控制喷号部件与钢坯表面之间的间距和发出信号使喷头开始喷涂料并向右移动。采用液压缸推动,滚轮在导架上滚动的方式实现喷好机构的前后移动,并采用行程开关控制电机来实现喷头的左右移动,右行程开关可以控制喷头停止喷涂料并回到初始位置和喷号部件向上移动。
喷号功能的具体实现方案由和我一组的同学确定。
3、进度安排
3-4周 认真阅读和学习有关资料和知识,并翻译英文文献
5-7周 钢坯喷号机行走部件的传动方案及总体设计
8-9周 确定钢坯喷号机行走部件结果参数
10-13周 完成钢坯喷号机行走部件装配图及零件工作图
14-15周 准备并进行毕业答辩
1. 设计(或研究)的依据与意义
十字轴是汽车万向节上的重要零件,规格品种多,需求量大。目前,国内大多采用开式模锻和胎模锻工艺生产,其工艺过程为:制坯→模锻→切边。生产的锻件飞边大,锻件加工余量和尺寸公差大,因而材料利用率低;而且工艺环节多,锻件质量差,生产效率低。
相比之下,十字轴冷挤压成形的具有以下优点:
1、提高劳动生产率。用冷挤压成形工艺代替切削加工制造机械零件,能使生产率大大提高。
2、制件可获得理想的表面粗糙度和尺寸精度。冷挤压十字轴类零件的精度可达ITg---IT8级,表面粗糙度可达Ra O.2~1.6。因此,用冷挤压成形的十字轴类零件一般很少再切削加工,只需在要求特别高之处进行精磨。
3、提高零件的力学性能。冷挤压后金属的冷加工硬化,以及在零件内部形成合理的纤维流线分布,使零件的强度高于原材料的强度。
4、降低零件成本。冷挤压成形是利用金属的塑性变形制成所需形状的零件,因而能大量减少切削加工,提高材料的利用率,从而使零件成本大大降低。
2. 国内外同类设计(或同类研究)的概况综述
利用切削加工方法加工十字轴类零件,生产工序多,效率低,材料浪费严重,并且切削加工会破坏零件的金属流线结构。目前国内大多采用热模锻方式成形十字轴类零件,加热时产生氧化、脱碳等缺陷,必然会造成能源的浪费,并且后续的机加工不但浪费大量材料,产品的内在和外观质量并不理想。
采用闭式无飞边挤压工艺生产十字轴,锻件无飞边,可显着降低生产成本,提高产品质量和生产效率:
(1)不仅能节省飞边的金属消耗,还能大大减小或消除敷料,可以节约材料30﹪;由于锻件精化减少了切削加工量,电力消耗可降低30﹪;
(2)锻件质量显着提高,十字轴正交性好、组织致密、流线分布合理、纤维不被切断,扭转疲劳寿命指标平均提高2~3倍;
(3)由于一次性挤压成型,生产率提高25%.
数值模拟技术是CAE的关键技术。通过建立相应的数学模型,可以在昂贵费时的模具或附具制造之前,在计算机中对工艺的全过程进行分析,不仅可以通过图形、数据等方法直观地得到诸如温度、应力、载荷等各种信息,而且可预测存在的缺陷;通过工艺参数对不同方案的对比中总结出规律,进而实现工艺的优化。数值模拟技术在保证工件质量、减少材料消耗、提高生产效率、缩短试制周期等方面显示出无可比拟的优越性。
目前,用于体积成形工艺模拟的商业软件已有“Deform”、“Autoforge”等软件打入中国市场。其中,DEFORM软件是一套基于有限元的工艺仿真系统,用于分析金属成形及其相关工业的各种成形工艺和热处理工艺。DEFORM无需试模就能预测工业实际生产中的金属流动情况,是降低制造成本,缩短研发周期高效而实用的工具。二十多年来的工业实践清楚地证明了基于有限元法DEFORM有着卓越的准确性和稳定性,模拟引擎在大金属流动,行程载荷和产品缺陷预测等方面同实际生产相符保持着令人叹为观止的精度。
3. 课题设计(或研究)的内容
1)完成十字轴径向挤压工艺分析,完成模具总装图及零件图设计。
2)建立十字轴径向挤压成形模具的三维模型。
3)十字轴径向挤压成形过程数值模拟。
4)相关英文资料翻译。
4. 设计(或研究)方法
1)完成十字轴径向挤压成形工艺分析,绘制模具总装图及零件图。
2)写毕业论文建立十字轴径向挤压成形模具的三维模型。
3)完成十字轴径向挤压成形过程数值模拟。
4)查阅20篇以上与课题相关的文献。
5)完成12000字的论文。
6)翻译10000个以上英文印刷符号。
5. 实施计划
04-06周:文献检索,开题报告。
07-10周:进行工艺分析、绘制模具二维图及模具三维模型设计。
11-13周:进行数值模拟。
14-16周:撰写毕业论文。
17周:进行答辩。
一、毕业设计题目的背景
三级圆锥—圆柱齿轮减速器,第一级为锥齿轮减速,第二、三级为圆柱齿轮减速。这种减速器具有结构紧凑、多输出、传动效率高、运行平稳、传动比大、体积小、加工方便、寿命长等优点。因此,随着我国社会主义建设的飞速发展,国内已有许多单位自行设计和制造了这种减速器,并且已日益广泛地应用在国防、矿山、冶金、化工、纺织、起重运输、建筑工程、食品工业和仪表制造等工业部门的机械设备中,今后将会得到更加广泛的应用。
二、主要研究内容及意义
本文首先介绍了带式输送机传动装置的研究背景,通过对参考文献进行详细的分析,阐述了齿轮、减速器等的相关内容;在技术路线中,论述齿轮和轴的选择及其基本参数的选择和几何尺寸的计算,两个主要强度的验算等在这次设计中所需要考虑的一些技术问题做了介绍;为毕业设计写作建立了进度表,为以后的设计工作提供了一个指导。最后,给出了一些参考文献,可以用来查阅相关的资料,给自己的设计带来方便。
本次课题研究设计是大学生涯最后的学习机会,也是最专业的一次锻炼,它将使我们更加了解实际工作中的问题困难,也使我对专业知识又一次的全面总结,而且对实际的机械工程设计流程有一个大概的了解,我相信这将对我以后的工作有实质性的帮助。
三、实施计划
收集相关资料:20XX年4月10日——4月16日
开题准备: 4月17日——4月20日
确定设计方案:4月21日——4月28日
进行相关设计计算:4月28日——5月8日
绘制图纸:5月9日——5月15日
整理材料:5月15日——5月16日
编写设计说明书:5月17日——5月20日
准备答辩:
四、参考文献
[1] 王昆等 机械设计课程设计 高等教育出版社,1995.
[2] 邱宣怀 机械设计第四版 高等教育出版社,1997.
[3] 濮良贵 机械设计第七版 高等教育出版社,2000.
[4] 任金泉 机械设计课程设计 西安交通大学出版社,2002.
[5] 许镇宁 机械零件 人民教育出版社,1959.
[6] 机械工业出版社编委会 机械设计实用手册 机械工业出版社,2008
1. 设计(或研究)的依据与意义
十字轴是汽车万向节上的重要零件,规格品种多,需求量大。目前,国内大多采用开式模锻和胎模锻工艺生产,其工艺过程为:制坯→模锻→切边。生产的锻件飞边大,锻件加工余量和尺寸公差大,因而材料利用率低;而且工艺环节多,锻件质量差,生产效率低。
相比之下,十字轴冷挤压成形的具有以下优点:
1、增强劳动生产率。用冷挤压成形工艺代替切削加工制造机械零件,能使生产率大大增强。
2、制件可获得理想的表面粗糙度和尺寸精度。冷挤压十字轴类零件的精度可达ITg---IT8级,表面粗糙度可达Ra O.2~1.6。因此,用冷挤压成形的十字轴类零件一般很少再切削加工,只需在要求特别高之处进行精磨。
3、增强零件的力学性能。冷挤压后金属的冷加工硬化,以及在零件内部形成合理的纤维流线分布,使零件的强度高于原材料的强度。
4、降低零件成本。冷挤压成形是利用金属的塑性变形制成所需形状的零件,因而能大量减少切削加工,增强材料的利用率,从而使零件成本大大降低。
2. 国内外同类设计(或同类研究)的概况综述
利用切削加工方法加工十字轴类零件,生产工序多,效率低,材料浪费严重,并且切削加工会破坏零件的金属流线结构。目前国内大多采用热模锻方式成形十字轴类零件,加热时产生氧化、脱碳等缺陷,必然会造成能源的浪费,并且后续的机加工不但浪费大量材料,产品的内在和外观质量并不理想。
采用闭式无飞边挤压工艺生产十字轴,锻件无飞边,可显着降低生产成本,增强产品质量和生产效率:
(1)不仅能节省飞边的金属消耗,还能大大减小或消除敷料,可以节约材料30%;由于锻件精化减少了切削加工量,电力消耗可降低30%;
(2)锻件质量显着增强,十字轴正交性好、组织致密、流线分布合理、纤维不被切断,扭转疲劳寿命指标平均增强2~3倍;
(3)由于一次性挤压成型,生产率增强25%.
数值模拟技术是CAE的关键技术。通过建立相应的数学模型,可以在昂贵费时的模具或附具制造之前,在计算机中对工艺的全过程进行分析,不仅可以通过图形、数据等方法直观地得到诸如温度、应力、载荷等各种信息,而且可预测存在的缺陷;通过工艺参数对不同方案的对比中总结出规律,进而实现工艺的优化。数值模拟技术在保证工件质量、减少材料消耗、增强生产效率、缩短试制周期等方面显示出无可比拟的优越性。
目前,用于体积成形工艺模拟的商业软件已有“Deform”、“Autoforge”等软件打入中国市场。其中,DEFORM软件是一套基于有限元的工艺仿真系统,用于分析金属成形及其相关工业的各种成形工艺和热处理工艺。DEFORM无需试模就能预测工业实际生产中的金属流动情况,是降低制造成本,缩短研发周期高效而实用的工具。二十多年来的工业实践清楚地证明了基于有限元法DEFORM有着卓越的准确性和稳定性,模拟引擎在大金属流动,行程载荷和产品缺陷预测等方面同实际生产相符保持着令人叹为观止的精度。
3. 课题设计(或研究)的内容
1)完成十字轴径向挤压工艺分析,完成模具总装图及零件图设计。
2)建立十字轴径向挤压成形模具的三维模型。
3)十字轴径向挤压成形过程数值模拟。
4)相关英文资料翻译。
4. 设计(或研究)方法
1)完成十字轴径向挤压成形工艺分析,绘制模具总装图及零件图。
2)毕业论文建立十字轴径向挤压成形模具的三维模型。
3)完成十字轴径向挤压成形过程数值模拟。
4)查阅20篇以上与课题相关的文献。
5)完成12000字的论文。
6)翻译10000个以上英文印刷符号。
5. 实施计划
04-06周:文献检索,开题报告。
07-10周:进行工艺分析、绘制模具二维图及模具三维模型设计。
11-13周:进行数值模拟。
14-16周:撰写毕业论文。
17周:进行答辩。
你先了解下国内外的现状吧1.国外减速器现状?齿轮减速器在各行各业中十分广泛地使用着,是一种不可缺少的机械传动装置。当前减速器普遍存在着体积大、重量大,或者传动比大而机械效率过低的问题。国外的减速器,以德国、丹麦和日本处于领先地位,特别在材料和制造工艺方面占据优势,减速器工作可靠性好,使用寿命长。但其传动形式仍以定轴齿轮传动为主,体积和重量问题,也未解决好。最近报导,日本住友重工研制的FA型高精度减速器,美国Alan-Newton公司研制的X-Y式减速器,在传动原理和结构上与本项目类似或相近,都为目前先进的齿轮减速器。当今的减速器是向着大功率、大传动比、小体积、高机械效率以及使用寿命长的方向发展。因此,除了不断改进材料品质、提高工艺水平外,还在传动原理和传动结构上深入探讨和创新,平动齿轮传动原理的出现就是一例。减速器与电动机的连体结构,也是大力开拓的形式,并已生产多种结构形式和多种功率型号的产品。目前,超小型的减速器的研究成果尚不明显。在医疗、生物工程、机器人等领域中,微型发动机已基本研制成功,美国和荷兰近期研制的分子发动机的尺寸在纳米级范围,如能辅以纳米级的减速器,则应用前景远大。2.国内减速器现状?国内的减速器多以齿轮传动、蜗杆传动为主,但普遍存在着功率与重量比小,或者传动比大而机械效率过低的问题。另外,材料品质和工艺水平上还有许多弱点,特别是大型的减速器问题更突出,使用寿命不长。国内使用的大型减速器(500kw以上),多从国外(如丹麦、德国等)进口,花去不少的外汇。60年代开始生产的少齿差传动、摆线针轮传动、谐波传动等减速器具有传动比大,体积小、机械效率高等优点?。但受其传动的理论的限制,不能传递过大的功率,功率一般都要小于40kw。由于在传动的理论上、工艺水平和材料品质方面没有突破,因此,没能从根本上解决传递功率大、传动比大、体积小、重量轻、机械效率高等这些基本要求。90年代初期,国内出现的三环(齿轮)减速器,是一种外平动齿轮传动的减速器,它可实现较大的传动比,传递载荷的能力也大。它的体积和重量都比定轴齿轮减速器轻,结构简单,效率亦高。由于该减速器的三轴平行结构,故使功率/体积(或重量)比值仍小。且其输入轴与输出轴不在同一轴线上,这在使用上有许多不便。北京理工大学研制成功的"内平动齿轮减速器"不仅具有三环减速器的优点外,还有着大的功率/重量(或体积)比值,以及输入轴和输出轴在同一轴线上的优点,处于国内领先地位。国内有少数高等学校和厂矿企业对平动齿轮传动中的某些原理做些研究工作,发表过一些研究论文,在利用摆线齿轮作平动减速器开展了一些工作。二、平动齿轮减速器工作原理简介,平动齿轮减速器是指一对齿轮传动中,一个齿轮在平动发生器的驱动下作平面平行运动,通过齿廓间的啮合,驱动另一个齿轮作定轴减速转动,实现减速传动的作用。平动发生器可采用平行四边形机构,或正弦机构或十字滑块机构。本成果采用平行四边形机构作为平动发生器。平动发生器可以是虚拟的采用平行四边形机构,也可以是实体的采用平行四边形机构。有实用价值的平动齿轮机构为内啮合齿轮机构,因此又可以分为内齿轮作平动运动和外齿轮作平动运动两种情况。外平动齿轮减速机构,其内齿轮作平动运动,驱动外齿轮并作减速转动输出。该机构亦称三环(齿轮)减速器。由于内齿轮作平动,两曲柄中心设置在内齿轮的齿圈外部,故其尺寸不紧凑,不能解决体积较大的问题。?内平动齿轮减速,其外齿轮作平动运动,驱动内齿轮作减速转动输出。由于外齿轮作平动,两曲柄中心能设置在外齿轮的齿圈内部,大大减少了机构整体尺寸。由于内平动齿轮机构传动效率高、体积小、输入输出同轴线,故由广泛的应用前景。? 三、本项目的技术特点与关键技术? 1.本项目的技术特点,本新型的"内平动齿轮减速器"与国内外已有的齿轮减速器相比较,有如下特点:(1)传动比范围大,自I=10起,最大可达几千。若制作成大传动比的减速器,则更显示出本减速器的优点。(2)传递功率范围大:并可与电动机联成一体制造。(3)结构简单、体积小、重量轻。比现有的齿轮减速器减少1/3左右。(4)机械效率高。啮合效率大于95%,整机效率在85%以上,且减速器的效率将不随传动比的增大而降低,这是别的许多减速器所不及的。 (5)本减速器的输入轴和输出轴是在同一轴线上。本减速器与其它减速器的性能比较见表1。因缺少数据,表中所列的各减速器的功率/重量比是最优越的。?表1?各类减速器比较 型号 功率(kw) 减速比 质量(kg) QI-450? 93 31.5 1820 ZSY-250? 95 31.5 540 NGW-92 88.1 31.5 577 SEW(德国)? 90 28.61 1300 NP-100? 100 30 400 注:NP-100为内平动齿轮减速器,SEW减速器的质量含电机。2.本项目的关键技术?由图2可知,"内平动齿轮减速器"是由内齿轮Z2、外齿轮Z1和平行四边形机构组合而成的。它的传动原理是:电机输入旋转运动,外齿轮作平行移动,其圆心的运动轨迹是一个圆,与之啮合的内齿轮则作定轴转动。因为外齿轮作平行移动,所以称谓平动齿轮机构。齿轮的平行移动需要有辅助机构帮助实现的,可采用(6~12副)销轴、滚子作为虚拟辅助平动机构,也可以采用偏心轴作为实体辅助平动机构。内平动齿轮减速器的关键技术和关键工艺是组成平行四边形构件的尺寸计算及其要求的加工精度、轮齿主要参数的选择。这些因数都将影响传动的能力和传动的质量。总的说,组成本减速器的各零部件都要求有较高的精度,它们将决定着减速器的整体传动质量。3.本项目的概况本项目已获得中国实用新型专利,专利号:ZL95227767.0?。?本项目自1995年试制出第一台样机(功率2.5kW,传动比I=32)后,陆续与一些厂矿合作,设计了下面几种不同功率、不同传动比的减速器。(1)电动推拉门用减速器,功率550W,传动比I=26,与电机连成一体。(2)搅拌机用减速器,功率370W,传动比I=17。(3)某军品用的两种减速器,一种功率370W,传动比I=23.5;另一种功率370W,传动比I=103的二级传动减速器。(4)钢厂大包回转台减速器,功率7.5kw,传动比I=64。(5)钢厂辊道减速器,功率7.5kw,传动I=11。在本专利的基础上,已研制出一种新型超大型减速器,功率可达1000kw,目前正在研制超小型(外型尺寸为毫米级)的微型减速器。市场需求 分析 1.市场需求前景?同平动齿轮减速器由于体积小,重量轻,传动效率高,将会节省可观的原料和能源。因此,本减速器是一种节能型的机械传动装置,也是减速器的换代产品。?本减速器可广泛应用于机械,冶金、矿山、建筑、航空、军事等领域。特别在需要较大减速比和较大功率的各种传动中有巨大的市场和应用价值。 2.社会经济效益?现有的各类减速器多存在着消耗材料和能源较多,对于大传动比的减速器,该问题更为突出。而本新型减速器具有独特的优点。由于减速装置在各部门中使用广泛,因此,人们都十分重视研究这个基础部件。不论在减小体积、减轻重量、提高效率、改善工艺、延长使用寿命和提高承载能力以及降低成本等等方面,有所改进的话,都将会促进资源(包括人力、材料和动力)的节省。 可以预见,本新型减速器在国内外市场中的潜力是很大的,特别是我国超大型减速器(如水泥生产行业,冶金,矿山行业都需要超大型减速器)大多依靠进口,而本减速器的一个巨大优势就是可以做超大型的减速器,完全可以填补国内市场的空白,并将具有较大的经济效益和社会效益。
机器人减速器一般用谐波减速器与RV减速器(即摆线针轮减速器),目前最好的还是径差子减速器(它是汽车差速器演变而来的)。谐波减速器工艺性差,包括日本在内改良还不断;RV减速器工艺成熟,其多曲轴等工艺难度大,径差子减速器也是RV减速器之改良型即取消曲轴,工艺优良且更成熟与优越,径差子减速器传动比可达无穷大(实用型为单齿差),体积比是谐波减速器之二分一(即等体积模数是谐波减速器二倍),谐波减速器柔性传动,径差子减速器刚性传动,机器人刚性传动运动到位缓冲行程更短且小RV减速器,径差子减速器扭矩大体积小适用于机器人各关节。径差子减速器传动效率与行星减速器相当小于谐波减速器与RV减速器,然不少谐波减速器传动效率低于0.8,径差子减速器啮合齿数是行星减速器五倍以上却小于谐波减速器与RV减速器,因而径差子减速器理论精度只能高于谐波减速器难以超越RV减速器。径差子减速器其传输功率大得惊人(谐波减速器工业机器人负荷10Kg,径差子减速器工业机器人就可负荷2000Kg)。现中海油采用国外行星减速器潜油泵只能用9”(228.6mm)井口,辽河油田与沈阳大学现王子贵博士采用差子减速器潜油泵可突破5” (127mm)小井口(即外径小于105mm差子减速器载荷可达35KW功率)。广数、新松等均意向出资收径差子传动科技有限公司,为日本压制中国机器人发展之三大件之一减速器瓶颈解扣。