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本科毕业设计(论文)
FINAL PROJECT/THESIS OF UNDERGRADUATE
(2014 届)
平面磨削在线温度场有限元分析
The Online Temperature Field of Grinding
by ANSYS Software
学 院
机械工程学院
专 业
机械设计制造及其自动化
学生姓名
秦琛
学 号
1014000219
指导教师
王艳 教授
完成日期
2014
年
5
月
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承诺书
本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文)平面磨削温度场有限元
分析是在导师的指导下,严格按照学校和学院的有关规定由本人独立完
成。文中所引用的观点和参考资料均已标注并加以注释。论文研究过程
中不存在抄袭他人研究成果和伪造相关数据等行为。如若出现任何侵犯
他人知识产权等问题,本人愿意承担相关法律责任。
承诺人(签名):
______________________
日期: 年 月 日
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摘 要
随着磨削技术的发展,磨削加工技术在机械制造业中的运用越来越广泛,同时,
各种新型难加工材料不断的涌现在制造加工过程中,工程陶瓷这种新型材料因其独特
的分子构成且具有许多优良性能而越来越受到重视。磨削加工作为其主要的加工手
段,有必要在磨削工程陶瓷的方面进行研究。其中,磨削工程陶瓷过程中磨削热对工
件的表面质量和使用性能有较大的影响,同时对砂轮的使用寿命也有一定的影响
,
但
在实际磨削工程陶瓷的过程中,对磨削温度的在线监测存在着一定的困难。因此,对
工程陶瓷磨削温度场的仿真分析已成为磨削加工前期准备的重要条件之一。
本文综述了工程陶瓷磨削技术、国内外对磨削温度场的研究现状;对磨削热的产
生、不同热源引起的磨削温度场的计算做了理论的分析;从理论上建立了不同热源形
式的磨削温度场数学模型;简要介绍了有限元分析在热分析中的应用及主要步骤;最
后以平面磨削工程陶瓷(
99%Al
2
O
3
)为例,通过
ANSYS
有限元分析软件对其温度场
进行仿真分析。通过对磨削温度场仿真分析,得出不同磨削参数对磨削温度场不同的
影响。
关键词:磨削温度场 工程陶瓷(
99%Al
2
O
3
) 热源模型 有限元分析
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/87903023/bg4.jpg)
ABSTRACT
With the development of grinding technique, it is applied much more widely in machine
building industry. However, various work materials ,new but difficult to process,
continuously spring up in the course of manufacturing and processing. For example,
engineering ceramics is put greater emphasis on because of its particular
molecular components and superior qualities.As the grinding is the major means to process
this kind of material, it is necessary to carry on research how grinding heat affects the
quality of workpieces’ surface and operation performance, how grinding heat affects the
service time of the grinding wheels and how online monitor of the grinding temperature
can be taken efficiently. Therefore, simulation analysis for the temperature field of the
grinding of engineering ceramics is of great importance during the pre-production.
This essay elaborates the grinding techniques for engineering ceramics,the study for the
grinding temperature field at home and aboard, the generation of grinding heat and the
calculation and the mathematical models of the temperature field caused by different heat
sources. At the same time, this essay also gives a brief introduction of the application and
the main steps of the finite element analysis (FEA) in thermal analysis, takes the
engineering ceramics, 99%Al
2
O
3
, as example to analysize the temperature field of grinding
by ANSYS software and get a conclusion how the diffenert grinding parameters play
different roles on the grinding temperature.
Keywords:Temperature of grinding Engineering ceramics(99%Al
2
O
3
) Mathematical
models of the temperature field Analysis of finite element
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/87903023/bg5.jpg)
目 录
摘 要
ABSTRACT
第 1 章 绪论.......................................................................................................................... 1
1.1 难加工材料简介...................................................................................................... 1
1.2
工程陶瓷材料加工技术简介
..................................................................................1
1.2.1
传统的加工方法
...........................................................................................1
1.2.2 非传统的加工方法....................................................................................... 1
1.3 工程陶瓷材料磨削加工简介.................................................................................. 2
1.3.1
工程陶瓷材料磨削特性
...............................................................................2
1.3.2 工程陶瓷材料破碎去除机理....................................................................... 4
1.4
磨削温度的研究现状
..............................................................................................5
1.5 研究磨削温度的意义.............................................................................................. 5
1.6
磨削温度的测量
......................................................................................................6
1.7 磨削温度的有限元分析.......................................................................................... 7
1.8
本章小结
..................................................................................................................8
第 2 章 平面磨削在线温度场理论分析..............................................................................9
2.1
磨削温度
..................................................................................................................9
2.2 传热学基础............................................................................................................ 10
2.2.1 传热的基础方式......................................................................................... 10
2.2.2
导热微分方程与三类边界条件
.................................................................10
2.2.3 温度场求解方法......................................................................................... 12
2.2.5
不同热源条件下的温度场
.........................................................................14
2.2.5 受绝热面限制的非无限大导热体的温度场............................................. 21
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