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毕业论文范例篇一
第1章绪论
1.1研究背景
在过去的20多年里，无线通信产业经历了前所未有的蓬勃发展。该产业从初期的移动电话应用，逐渐发展为近几年结合移动通信和互联网的移动互联网模式。移动通信和互联网普遍被认为是当今世界发展最快、市场潜力最大、前景最诱人的两项业务。根据信息技术研究和分析公司Gartner的报告[1], 2011年全球移动连接数达56亿，较2010年的50亿增长11%;2011年全球移动设备终端用户销量总计为18亿部，同比增长11.1%;同时，2012年的整体市场预期仍将保持7%的高速增长。在上世纪90年代初期，全球范围内的无线无缝连接还只是人们的一种愿望。包括集成电路、无线通信理论和天线技术等在内的射频技术的共同发展实现了无线通信产业的发展。面向不同的应用，人们制定了不同的无线通信协议。目前己有的协议仍在不断演进；同时，新的协议在新应用的促进下不断应运而生。以面向广域接入应用的移动通信协议为例，图1.1给出了几代标准开始商用和出货量顶峰年份（实际或预测）。图中还示意了各代标准的出货量。可以看出，每代标准较上一代标准都能有至少翻一番的增长。第二代移动通信标准不仅支持语音通信，还支持数据通信。GSM仍是当前全世界分布最广、使用者最多的移动通信系统。以WCDMA等协议为代表的第三代移动通信标准可提供更高的数据速率。WCDMA的带宽是GSM的近20倍。它们在无线通信算法等方面不断优化并进行协议演进。在过去10年的时间里，下行速率从最初的384kbps发展到3GPP release-5中HSDPA的14.4 Mbps； 3GPP release-9中由于采用MIMO等技术，下行速率可到达84.4 Mbps。第四代移动通信标准较第三代有着更大的系统带宽和容量。
也正是在这过去的20多年里，无线通信产业的繁荣推动了射频集成电路的突破性创新式发展。集成电路工艺技术，尤其是CMOS工艺技术的不断进步和计算机辅助设计水平的提升使得无线通信芯片集成度不断提升，尺寸和成本不断降低。受益于按照摩尔定律发展至今的半导体工艺技术最大的莫属数字集成电路。尽管CMOS工艺的进步给CMOS射频集成电路带来了诸如短沟道效应和逐渐降低的电源电压等诸多不利[2],片上系统（SoC)中的数字模块还会对射频和模拟电路模块性能带来不利的影响；但不能否认的是，CMOS射频集成电路的性能和集成度在近20年里经历了突飞猛进的发展。瑞士 ETH Zurich黄秋庭团队于上世纪90年代后期和本世纪初分别研制成功基于CMOS工艺的GSM和WCDMA收发机芯片[3]-[5]。当前，GSM和WCDMA的单芯片解决方案[6]-[8]、瓦级功率输出的GSM商用功率放大器（PA) [9]均在CMOS工艺下成功实现。半导体芯片业的这种快速发展反过来又推动无线通信产业的进步。两者在巨大市场推动下己经取得并将继续蓬勃发展。
1.2研究现状
上节提到，面向不同的应用，人们制定了不同的无线通信协议，它们密集分布在400MHz到6GHz频率范围内。一种协议又往往占用多个频段，这种情况尤以移动通信协议为甚。图1.2是Nokia公司绘制的全球移动通信协议频段分布图。具体以GSM为例，当前世界大部分地区采用900MHz和1800MHz频段，美洲的一些运营商则使用850MHz和1900MHz频段。尽管人们一直希望能在3G或者之后的4G移动通信系统中统一全球的频段，但是即便对于WCDMA Band I,至今仍未实现全球统一使用，并且频带数在协议不断的演进过程中还在不断的增加。可以预见，在今后较长的一段时期，多种模式、多个频段移动通信系统仍将共存。鉴于这种情况，为了满足用户充分利用无线资源和全球漫游的需要，支持多制式、多频段的移动通信终端受到青睐，高集成度、低成本的实现方案更加受到欢迎。
简单地并行放置独立通道以支持多种制式和多个频段从某种意义上来说可以提高对市场的反应速度并降低风险，但所需的大量片上和片外元件将显著增加芯片和设备的尺寸和成本。Mitola于上世纪90年代提出软件无线电(SWR)的概念[10]，[11],提出通过软件对硬件进行配置以实现多种功能。与简单地并行放置独立通道的方法相比，SWR的概念可以使得设备小巧和低廉。理想的SWR接收机系统[11], [12]考虑在天线的后面直接连接模数转换器UDC)。由于没有下变频和前置滤波，这种方案对于ADC的速度和动态范围要求非常高。就当前CMOS工艺技术水平，所需的ADC功耗在千瓦量级，因此是不实际的。在频率变换后再做数模转换的SWR更接近称为软件定义无线电（SDR)的概念[12]。SDR并不强调软件屋面的可重构，因此较SWR的概念范围更广。可以说，SDR包括了 SWR,而SWR是SDR中灵活度最高的一种。本文将讨论SDR，并重点关注接收机射频前端部分。
第2章射频接收机原理与分析
本章首先对无线数字通信系统接收机性能指标和经典的系统架构等进行回顾，接着对WCDMA和GSM等无线通信协议的特点及其系统要求进行了分析。基于以上回顾和分析，本章的最后对接收机射频前端的实现方案进行了讨论。
2.1性能指标
本节将先从灵敏度和选择性两个角度对射频接收机的性能指标进行回顾。实际上，这是两个较宽泛的概念，具体涉及到电路模块的噪声、线性度性能和增益分布等。基于对灵敏度和选择性的回顾，本节还将对射频接收机的动态范围概念进行讨论。阻塞性能指在接收机输入端存在距离有用信号指定频偏具有指定幅度干扰信号的情况下，解调输入端具有指定幅度的有用信号时，仍能保证所需误码率的性能。较强的阻塞信号能够从以下几个方面降低接收机的性能。第一，阻塞信号会导致增益压缩，使得接收机的噪声系数恶化。这将直接降低接收机的灵敏度。阻塞信号带来的第二个问题来自于系统非线性。较强的阻塞信号自身通过系统二阶非线性，可以在低频产生非线性产物，在零中频或者低中频接收机中会严重干扰接收机对有用信号的接收。此外，多个干扰信号的三阶非线性或者高阶非线性的交调失真产物也有可能落在有用信号的频带内，影响接收机对有用信号的接收。第三，较强的阻塞信号与本振信号的边带混频之后亦有可能产生与有用信号同频率的干扰信号，这种现象被称为相互混频(reciprocal mixing)<=对于相互混频，往往涉及对本振信号相位噪声性能的要求，由于篇幅限制，本文将不再展开讨论。
第3章 线性化技术原理与分析............ 36-48
3.1 概述............ 36
3.2 器件级非线性特性分析............ 36-39
3.3 电路级线性化技术分析............ 39-43
3.3.1 最优偏置和谐波抑制 ............39
3.3.2 反馈............ 39-40
3.3.3 前馈............ 40-43
3.4 系统级线性化技术分析............ 43-47
3.4.1 无源技术............ 43-44
3.4.2 有源技术............ 44-47
3.5 本章小结 ............47-48
第4章 高线性吉尔伯特有源混频器............48-60
4.1 概述 ............48-49
4.2 电路分析与设计 ............49-56
4.3 实现与验证............56-58
4.3.1 芯片实现............ 56
4.3.2 性能测试............ 56-58
4.4 本章小结............ 58-60
第5章 高线性移动通信接收机射频............60-82
5.1 系统架构............ 60-62
5.2 电路分析与设计............ 62-75
5.3 参数优化设计............ 75-77
5.4 实现与验证............ 77-80
5.4.1 芯片实现............ 77
5.4.2 性能测试............ 77-80
5.5 本章小结............ 80-82
结论
本文对应用于WCDMA和GSM移动通信接收机高线性射频前端电路与系统进行了研究与设计。在对课题研究背景和多模多带射频接收机射频前端研究现状进行分析与讨论之后，本文在第2章首先回顾了诸如性能指标和系统架构等射频接收机原理，接着面向接收机射频前端电路实现，对WCDMA和GSM等无线通信协议的特点和系统要求进行了分析，并根据系统要求和对应的设计难点，对包括宽带和窄带多模多带的接收机射频前端方案进行了分析比较。根据对系统要求和对应的设计难点的分析，面向具体电路设计，本文在第3章对器件级、电路级和系统级的非线性特性和线性化技术进行了分析和讨论。
基于第3章对线性化技术原理的总结和分析，本文在第4章提出了一种高准确度最优偏置产生电路和基于可调有源电感的谐波抑制电路。与文献中的电路相比，本文提出的电路适于深亚微米CMOS工艺应用，节省芯片面积而且健壮。第4章还讨论了这两个电路在一种高线性吉尔伯特混频器中的应用，并给出了该高线性吉尔伯特混频器在0.13 |Lim CMOS工艺实现和测试验证结果。同样基于第3章对线性化技术原理的总结和分析，本文在第5章对一种高线性双模多带无线通信接收机射频前端的设计进行了介绍。在重点介绍第二版电路的同时，对第一版电路也做了相关介绍。通过两版射频前端系统架构和电路模块设计的对比，突出了线性化技术带来的性能改进。具体模块电路的介绍包括低噪声跨导放大器、电流模式无源混频器和正交本振信号产生电路等。第5章还对电路的鲁棒性设计技巧和电路参数优化设计方法进行了讨论。第5章的最后给出了第二版射频前端在0.13 CMOS工艺实现和测试验证结果。
参考文献
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毕业论文范例篇二
第1章 绪论
1.1 研究的背景及意义
在我国能源消耗结构中，煤炭所占比重超过 70%。据统计，我国煤炭储量中适合露天开采的约为 641 亿吨。“十二五”期间，我国将重点建设 10 个千万吨级的现代化露天煤矿，露天煤矿的年生产能力将达 5 亿~7亿吨。冶金矿藏也多适于露天开采，仅铁矿就有 65%的储量适合露天开采，其它非金属矿、有色金属矿也有大量适合露天开采。目前，我国冶金矿石和煤炭的露天开采量占全国总产量的比重相对于发达国家仍比较低，所以我国矿藏露天开采的潜力巨大，且发展迅速。在间断式露天采矿剥离及采矿作业中，多使用包括钻孔机械、挖掘装载机械、运输机械及辅助设备在内的大型成套设备[1]。其中，露天采矿用挖掘机主要是机械式挖掘机，如图 1.1 所示。随着大型配套运输车技术的成熟，大斗容机械式挖掘机产量大、效率高、生产成本低的优势逐渐为企业所青睐，小型机械式挖掘机正在逐渐淡出市场。尤其对大型露天开采，采矿设备大型化发展的步伐更快，大型机械式挖掘机已经成为了装备制造业的重点[2]。但是，由于我国对机械式挖掘机的设计和生产起步较晚，技术水平与国际先进技术水平还有一定差距。存在的主要问题是自主研发能力弱，核心技术受制于人，对系统的理论研究不够深入，缺乏设计和制造经验，整机质量和可靠性较差，制造能力无法适应露天采矿事业发展的需求[3]。特别是对机械式挖掘机的主要组成部分工作装置的机构特性和作业特性的研究与国际先进水平仍然有较大差距，这也是制约国内机械式挖掘机发展的技术瓶颈[4]。基于上述背景，本课题围绕两个国家“863”项目“75m3大型露天矿用挖掘机研制”（NO.2012AA062001），对大型机械式挖掘机工作装置的机构性能进行了研究。建立了机械式挖掘机工作装置的运动学模型，并从机械式挖掘机实际作业出发，重新推导了工作装置的挖掘轨迹模型。对该机械式挖掘机工作装置进行了运动学仿真分析、挖掘轨迹规划、设计参数校核、力学性能分析等。对机械式挖掘机工作装置前期设计中存在的问题，以及对机械式挖掘机挖掘力大、耗能低、作业效率高的要求，创建工作装置的数学模型，进行优化设计。在此基础上，研发了机械式挖掘机工作装置机构优化设计平台。在不同型号的钢丝绳推压机械式挖掘机开发中运用该平台，可以实现机械式挖掘机工作装置的性能分析、运动学仿真、挖掘轨迹模拟、力学性能分析、稳定性分析和优化设计等，可以预测产品性能、提高产品设计性能、缩短产品开发周期、降低产品开发成本。
1.2 机械式挖掘机国内外研究概况
机械式挖掘机又被称为机械式电动挖掘机（简称电铲），是利用齿轮、齿条、钢索滑轮组、钢丝绳等传动件传递动力的单斗挖掘机，主要用于采矿工程中的剥离表土、采掘矿石和装载以及土方施工中的挖土作业。机械式挖掘机作为世界最大级别的挖掘机械，经历了漫长的发展过程，至今很多专家和学者仍在致力于对机械式挖掘机的研究和改进。
1.2.1 机械式挖掘机的发展及现状
各国挖掘机的发展，取决于其社会发展需求、经济水平、工业技术和制造业能力。美国是机械式挖掘机发展最快的国家，不论从斗容量、品种、产量，还是技术水平，美国均处于领先地位[1]。美国机械式挖掘机的设计水平和生产技术，令众多机械式挖掘机生产国望其项背。其大容量的矿用挖掘机在机械性能、结构、电气传动技术和运行可靠性方面遥遥领先，并且设计和生产的机械式挖掘机关键零部件寿命长、重量轻、可靠性高。所以，美国是机械式挖掘机的主要出口国，每年机械式挖掘机出口量一般占全球机械式挖掘机销售量的 1/4 以上，国际市场占有率稳居世界第一位。美国机械式挖掘机从设计、生产到销售遍布全球，几乎垄断了整个国际市场[5]。美国也是最早发展机械式挖掘机的国家。在 19 世纪 30 年代，美国费城的铁路工程师 William Otis，开始研制蒸汽式挖掘机，1835 年第一台蒸汽铲在美国诞生，如图1.2 所示。100 年后，蒸汽式挖掘机才繁衍出了庞大的挖掘机家族。
第2章 机械式挖掘机工作装置机构性能分析
2.1 引言
工作装置是机械式挖掘机的重要组成部分，工作装置的机构性能是机械式挖掘机设计的依据，也是机械式挖掘机动力学、强度和疲劳寿命分析的基础。本章节将针对钢丝绳推压机械式挖掘机工作装置的机构性能中的机构简化、机构运动学、轨迹模拟和规划以及工作装置力学性能进行分析。
2.2 工作装置结构和功能特点
2.2.1 工作装置结构组成及类型
机械式挖掘机主要由工作装置、回转装置、履带行走装置和电控系统等组成。工作装置是机械式挖掘机的执行装置，主要包括推压机构和提升机构。机械式挖掘机在提升机构、推压机构和回转机构的共同作用下，完成物料的剥离和采装作业，形成了复杂的运动轨迹。在作业时，机械式挖掘机以间歇重复的循环方式进行作业，一个作业循环由挖掘、满斗回转至卸载点、卸载和空斗回转至挖掘点四个工序组成。在作业过程中机械式挖掘机直至将一次停机范围内的土壤挖完，才移动到新的作业位置。[1]单就工作装置的推压方式而言，机械式挖掘机分为两种类型：一是钢丝绳推压，二是齿轮-齿条推压，如图 2.1 所示。两种推压方式机械式挖掘机的区别在于推压机构的不同。钢丝绳推压机械式挖掘机的工作装置主要由动臂、单梁圆形斗杆和鞍座组成，如图 2.2 所示。工作装置的动臂下端铰接在回转平台上，上端通过变幅钢丝绳铰接在回转平台的 A 型架上；推压机构由斗杆、鞍座和推压钢丝绳组成，斗柄、铲斗和连杆由铰销链接，装配成自由度为 0 的斗杆，斗杆装配在鞍座中，鞍座绕安装在动臂上的心轴回转，推压钢丝绳绕过鞍座上的滑轮，分别与斗杆前后端的滑轮连接，另一端连接在卷扬机上，实现斗杆在鞍座套筒中的推压和回退；提升机构由天轮和提升钢丝绳组成，提升钢丝绳绕过天轮与铲斗铰接，同样另一端连接在卷扬机上，实现对斗杆的提升，在提升过程中钢丝绳保持与天轮相切。动臂和斗杆连接了推压机构和提升机构，共同组成了机械式挖掘机的工作装置。
第 3 章 机械式挖掘机工作装置运动学仿真....35
3.1 引言 ......35
3.2 创建工作装置运动学模型......35
3.2.1 工作装置姿态描述定义 .........35
3.2.2 工作装置的姿态描述 .......36
3.2.3 工作装置的运动学方程 .........40
3.3 工作装置运动学仿真结果分析....40
3.4 小结 ......44
第 4 章 机械式挖掘机工作装置优化设计 ........45
4.1 引言 ......45
4.2 设计变量 ....45
4.3 目标函数 ....46
4.4 约束条件 ....48
4.5 优化结果分析 ........51
4.5.1 基于 SQP 算法的优化设计....51
4.5.2 优化结果分析 .......51
4.6 小结 ......55
第 5 章 机械式挖掘机工作装置......57
5.1 引言 ......57
5.2 工作装置三维模型导入....57
5.3 添加约束和驱动....58
5.4 虚拟样机运动学仿真结果分析....59
5.5 小结 ......61
结论
本文结合项目要求，在广泛查阅国内外文献基础上，对钢丝绳推压式机械式挖掘机工作装置进行了研究，主要研究成果如下：
（1）充分论证了机械式挖掘机工作装置机构性能研究背景和研究意义，综述了国内外关于机械式挖掘机工作装置机构性能的研究进展和研究方法，探讨了在研究中可借鉴的方法以及存在的问题；
（2）论述了钢丝绳推压机械式挖掘机与齿轮-齿条推压机械式挖掘机工作装置结构和原理的区别，以及优缺点和适应范围，对钢丝绳推压机械式挖掘机工作装置机构性能进行了详细论述和推导，提出从机构运动关系入手，建立斗尖的运动微分方程，模拟运动轨迹、计算挖掘体积和挖掘阻力，并对工作装置的力学性能进行了分析；
（3）利用坐标变换理论，根据第二章机械式挖掘机工作装置机构运动关系，描述了工作装置挖掘作业的运动姿态，实现了某大型机械式挖掘机工作装置挖掘作业的运动学仿真，对挖掘中存在的斗杆与鞍座干涉、铲斗斗底与料堆干涉等问题的原因，进行了论述，并探讨了改进方法；
（4）选取了工作装置的结构参数和速度参数作为设计变量，选取切削后角、提升钢丝绳与斗杆中心线的夹角和推压功率与提升功率作为目标函数，其它性能和结构要求作为约束条件，创建了机械式挖掘机优化设计的数学模型，对某大型机械式挖掘机进行了优化设计，并对优化结果进行了论述和分析。
（5）利用 ADAMS 软件创建了某大型机械式挖掘机工作装置的虚拟样机，进行虚拟样机运动学仿真试验和研究，将虚拟样机的仿真结果与运动学数学模型的计算结果进行了对比，验证了机械式挖掘机工作装置的运动学数学模型的正确性。
参考文献
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毕业论文范例篇三
1绪论
1.1单晶蓝宝石晶体的介绍和生长技术
1.1.1单晶蓝宝石的晶格结构
蓝宝石是刚玉宝石中的一种，分天然蓝宝石和工业蓝宝石，天然蓝宝石主要成分是氧化锅(A1203)，因为含有其他杂质，所以颜色包括蓝、黄、粉红、白、绿等。工业用的蓝宝石为单晶蓝宝石——单晶氧化销(A1203),纯净的单晶蓝宝石是透明无色的晶体，包括 P-AI2O3、《-A1203、Y-AI2O3、TI-AI2O3、K-AI2O3、X-AI2O3、0-AI2O3、a-AI2O3NP-AI2O3等9种形式，工业最常用的蓝宝石为a相蓝宝石（a-Al203)，如图1.1所示为工业生长出的蓝宝石晶淀，图1.2所示为由蓝宝石晶键逐步加工出的蓝宝石基片。单晶蓝宝石具有各项异性，即原子排列的疏密程度和周期性在蓝宝石的不同晶格方向均不同，因此导致单晶蓝宝石在不同晶格方向的化学物理性质也不同，工业常用的蓝宝石基片是按照A-Plane，R-Plane和C-Plane方向进行切片，如图1.3所示。单晶蓝宝石是以共价键的形式将两个招原子和三个氧原子相结合，其主要晶体结构排列方式为属于三方晶系，六方结构，晶格参数a=P=90°, y=120°, a=b=0.4758nm，c=1.2991 nm。图1.4为单晶蓝宝石晶体结构图，其中黑色的点为氧离子，白色的点为锅离子。蓝宝石是自然界中仅次于金刚石的硬度最高的氧化物（莫氏硬度为9，显微维氏硬度2400)。
1.1.2单晶蓝宝石各项性能
单晶蓝宝石的化学、物理、热力学、机械和光屯等性能优异，表1.1为单晶蓝宝石晶体的光学、机械和热学性能参数，单晶蓝宝石的具体性能表现如下：(1)化学性质稳定：蓝宝石具存很强的化学惰性，常温条件下，几乎不与任何物质发生反应。(2)机械特性优异：蓝宝石不仍常温下具有高的强度和硬度，而且在低温和高温(1500°C)条件下仍然可以保证高的强度和高的耐磨性。同时是目前己知的硬度最高的氧化物晶体材料，仅次于金刚石，莫氏硬度达9。(3)光透过性良好：可透过单晶蓝宝石材料的光波长较宽，可以实现多光谱共用，而且光透过率很高，光能衰减极少，光信号偏差极小。(4)耐热性较强：蓝宝石的溶点高达205°C，这也是蓝宝石具有良好机械性能的原因。(5)磨损性较好：耐磨性是蓝宝石具有高硬度的体现。(6)介电性能良好：单晶蓝宝石具有恒定的介电常数，一定条件下，电绝缘性能良好。(7)蓝宝石还具有高拉伸强度、抗冲刷性、热导性、显著的抗热冲击性等性能。
1.2单晶蓝宝石的应用及加工要求
单晶蓝宝石由于其优良的自身性能，在国防武器装备和民用光电设备方面都具有广泛应用。在军事方面，蓝宝石主要应用于舰载、机载和星载大尺寸窗口材料。目前，既能满足透波和多光谱共用等光学性能要求，又能承受恶劣环境的武器装备窗口材料非常少见。硫化锌（ZnS)和蓝宝石（a-Al203)为现己应用的可制成大尺寸的窗口两种材料。ZnS材料制成的窗口为了保证自身的断裂强度，窗口厚度较大，因而质量较大、造价昂贵，而且耐磨性较差，光学性能较差，使用效果很不理想。相比之下，蓝宝石（a-Al203)晶体材料具有硬度高、强度高、溶点高、透光性良好、热传导性和电绝缘性优良、化学性能稳定等特性，成为能够满足大尺寸窗口材料要求的最佳材料，蓝宝石的结构强度较高，硬度高，因此，窗口厚度可以做到很薄，厚度可以不到10mm,窗口总质量较轻，对于机载和星载窗口有很大的质量优势，减少了起飞与发射质量，大大降低了成本。蓝宝石的光透过性极好，可以实现多光谱共用，减少了不同波段窗口的数量，可以将多种光学设备集中在一起，提高了光学设备的集成度，因此提高了设备的探测效果和反应的灵敏性。此外，蓝宝石还用作全球最受瞩目的新一代绿色光源LED的衬底材料。作为第三代半导体材料，氮化镓（GaN)是LED性能的提升的关键，GaN是一种化合物半导体材料，具有许多桂基半导体材料所不具备的优异性能，包括热导率高、耐高温、抗福射、耐酸碱、高强度和高硬度等特性，GaN的材料性能决定了 LED的光效、光强和波长等主要光电参数，因此，GaN外延材料是LED芯片的关键。但是，GaN单晶制备十分困难，目前主要在异质衬底（蓝宝石、碳化桂、桂等）上生长GaN的外延层，单晶蓝宝石基片以其较好的电绝缘性、光透过率和匹配的晶格排列成为最主要的衬底材料，图1.7所示为蓝光InGaN LED在蓝宝石衬底上生长GaN的结构示意图，其发光原理是InGaN/GaN发光层施加电压，原子产生跃迁而发光，光线通过透明蓝宝石衬底发出。目前用作LED衬底的蓝宝石基片普遍采用C-Plane蓝宝石基片。因此，衬底作为半导体照明产业技术发展的基石，决定了 LED芯片的制造路线，是半导体照明产业的核心技术，具有举足轻重的地位[2_3]。
2单晶蓝宝石FA-MCP的原理和要求
2.1单晶蓝宝石FA-MCP原理
2.1.1蓝宝石固相化学反应原理
固相反应是指由固体物质参与的反应，图2.1所示为按反应物质状态、反应性质和反应机理对固相化学反应进行分类，本文研宄的是有液相参与的固相化学反应。固相化学反应包括三个过程：反应物之间的混合接触；反应物表面产生化学反应生成产物层；反应物通过物质扩散向内部进行。固相化学反应是一个高温动力学过程，在其他因素一定的情况下，高温为固相化学反应提供条件，决定了一个固相化学反应能否发生，而动力因素影响固相化学反应的发生速度。具体来说，温度升高有利于固相反应进行，这是因为温度升高，增强固体物质中的分子热动能、反应能力和扩散能力；压力的大小对固相化学反应的速率有很大影响，对于纯固相反应，提高两反应物之间的接触压力会明显增加反应物颗粒之间的接触机会，加速参加反应的物质扩散传递过程，进而使反应速率增加。此外，反应物颗粒大小对固相反应也有很大影响，颗粒愈小，比表面积愈大，反应扩散面积增加，反应速度加快，按威尔表面学说，反应和扩散能力增强。另外，在实际生产中，反应物颗粒粒径的分散程度对反应性质和反应速率也有很大影响。对于采用固结磨料机械化学抛光（FA-MCP)原理加工蓝宝石的过程，抛光盘与蓝宝石接触温度决定了蓝宝石能否被去除，而加工压力和转速等因素影响了材料去除的速度。另外，固相化学反应过程和机理比气相反应和液相反应复杂得多，到目前为止，除了少数几个固相化学反应的机理研宄的比较透彻，大多数复杂体系的固相化学反应过程的控制只能根据经验来判断。
3 FA-MCP抛光盘的制作工艺与配方优化......... 23
3.1 FA-MCP加工方式......... 23
3.2 FA-MCP抛光盘设计......... 23
3.3 FA-MCP抛光盘配方设计......... 26
3.3.1树脂结合剂FA-MCP抛光盘磨块配方设计......... 26
3.3.2氯氧镁结合剂FA-MCP抛光盘磨块......... 27
3.4 FA-MCP抛光盘制作流程 .........27
3.4.1氯氧镁结合剂FA-MCP抛光盘制作工艺......... 27
3.4.2树脂结合剂FA-MCP抛光盘制作工艺......... 30
3.5 本章小结......... 32
4单晶蓝宝石FA-MCP工艺试验......... 34
4.1试验条件及检测方法......... 34
3.5 本章小结......... 32
4单晶蓝宝石FA-MCP工艺试验......... 34
4.1试验条件及检测方法......... 34
4.1.1 试验条件......... 34
4.1.2检测手段......... 35
4.1.3金刚石研磨盘研磨蓝定石试样准备......... 36
4.2 FA-MCP抛光盘配方优化试验......... 39
4.3 FA-MCP抛光盘研磨蓝宝石工艺......... 46
4.3.1研磨性能对比试验 .........46
4.3.2 FA-MCP抛光盘研磨蓝石工艺试验......... 47
4.4 本章小结 .........48
结论
本文在研究了单晶蓝宝石基片的性质、现有加工方法及蓝宝石的机械化学材料去除机理的基础上，以提高单晶蓝宝石基片加工表面粗糙度和材料去除率为目的，探讨了单晶蓝宝石基片的高效低损伤超精密加工的加工方法和特点，系统研究了蓝宝石固结磨料机械化学抛光（FA-MCP)技术，得到的主要结论如下：
(1)根据单晶蓝宝石的固相化学反应原理和影响蓝宝石的固相化学反应条件，提出了采用固结软磨料机械化学抛光（FA-MCP)方法加工蓝宝石，分析了单晶蓝宝石固结软磨料机械化学抛光（FA-MCP)抛光盘的各组分要求，选用了 Ce02、Si02、MgO和(x-A1203四种磨料作为抛光盘的软磨料，树脂结合剂和氯氧镁结合剂作为抛光盘的结合剂。
(2)根据单晶蓝宝石固结软磨料机械化学抛光（FA-MCP)方法的特点，采用恒压力抛光方式进行抛光试验，分别设计了树脂结合剂和氯氧镁结合剂固结软磨料机械化学抛光（FA-MCP)抛光盘的结构和模具，开发了树脂结合剂与氯氧镁结合剂固结软磨料机械化学抛光（FA-MCP)抛光盘的磨块制作工艺，其中，树脂结合剂磨块采用热压成型工艺，其抛光盘为丸片粘接形式，氯氧镁结合剂磨块采用常温固化，其抛光盘是单一磨块整体粘接形式。
(3)试验采用不同粒度固结金刚石磨料抛光盘对蓝宝石进行粗加工和蓝宝石试样制备；通过对比试验对抛光盘的配方进行了优化，试验对比了不同结合剂（树脂结合剂、氯氧镁结合剂）、不同磨料（Ce02、Si02、MgO和a-Al2〇3)、不同磨料粒度（W0.3、W0.5和W2)和不同磨料浓度（100%、200%、300%)的FA-MCP抛光盘研磨蓝宝石时，蓝宝石的表面粗糙度和材料去除率的变化；试验结果表明采用粒度W2浓度300%a-Al203磨料氯氧镁结合剂抛光盘研磨蓝宝石的材料去除率为0.22im/min，表面粗糙度为lnm以下。
参考文献
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毕业论文范例篇四
第一章 绪论
1.1 引言
智能车控制系统是多功能的综合性系统，它可以自动感应周边环境、根据不同的路况自动更改驾驶策略、预知判断策略等等，集合了多门学科的内容，包含了自动化技术、计算机技术、图像处理技术、电子信息技术、机械设计等学科，是全新的、典型的、一体化的高新技术的体现[1]，随着国内外对智能汽车的关注，智能车控制系统的研究已经成为当今最为热门的研究领域之一。
1.2 智能车研究现状
1.2.1 国外概况
对智能汽车最为重视的国家当属美国了，美国交通部曾经投资 3500 万美元与通用公司进行长达五年的合作，开始筹划开发汽车的前后防撞系统。几乎同一时刻，美国的知名高校也开始了研发全自动汽车，并不断完善改进，很多研发团体也都陆续加入开展这项工作[2]。欧洲开发基金投入大量资金支持智能系统的研发，研究方向为驾驶人行为分析、增强行驶中的视觉效果、合理控制汽车的前后车距、自动感应道路和其他物体的等周边环境，以及感应红绿灯及其他方面的信号等等，通过 GPRS 或者汽车周边的环境以及导航系统对汽车进行导航，同时智能操控其方向与速度。多组数据证明，这种智能系统可以有效降低交通事故，减少接近 20%的事故发生[3]。视觉系统是智能车的一个重要的组成部分，道路和障碍物是视觉提取的最重要信息，需要对这两个目标体进行提取计算与跟踪处理，对此，德国慕尼黑联邦国防大学与奔驰公司进行了合作研制，将一辆 500SEL 的奔驰车改装成的一辆 VaMP 试验车，并进行多次试验。每一次的试验，改装后的试验车都行使了接近 2500 公里，其中将近 95%的路程是由智能控制系统自动完成的，试验的成功也促进了智能控制的进一步发展[4]。在智能车控制系统中，防撞警示系统也是不可或缺的一部分。欧洲调查发现：提前0.5s 得到“预知警示”，那么汽车驾驶员就可以避免至少 60%的碰撞危险的，减少追尾撞车的事故；“预知警示”时间提高到 1s，则 90% 的碰撞事故将不会再发生[5]。研究智能汽车不仅是对汽车的本身进行研究，还包括智能运输系统和智能交通系统分的研究，这些研究的倘若成功可以促进国家经济的发展。美国一项研究表明[6]，这种影响可能会超过覆盖全美的洲际高速公路。研究的目的与意义在于：可以大量降低公路交通拥挤、堵塞，甚至是汽车油耗，使城市减少 25%～40%左右的损失，这些损失都是由于交通拥挤和堵塞造成的。这样就可以大幅度提高公路的通行能力，至少使现有高速公路的交通量增加 1 倍，道路畅通也在很大程度上提高了公路交通的安全性。除此之外，智能系统不但提高运输效率还能带动交通运输行业的健康发展与繁荣[1]。在对智能汽车的研究中，日本和美国目前处在比较领先的地位，现在他们用高性能的专家控制系统开发智能车控制系统的推进器驱动，这种产品如果实现将帮助驾驶员对道路信息有一个更为全面的了解，使行车更为方便安全，例如对于抢道、超车等等危险行为作出提醒或者警告，告知司机现在的前后车的安全距离，提醒司机是否疲劳驾驶，监查驾驶员的精神面貌等等[7]，这些技术的完善对智能车控制系统的进一步提高作下了铺垫。
1.2.2 国内概况
早在 1986 年，清华大学就开始了关于我国智能汽车的研究，一直发展至今天。其中，目前最先进的智能无人驾驶汽车由清华大学自主研制，它可以在各种复杂的路面上行驶，这个高端科技的无人驾驶汽车采用激光雷达和摄像头作为外部传感器，运用现阶段最先进的图像处理技术对道路信息进行识别判断，来实现智能车的自动驾驶功能。为了不断地提高技术性能和完善该车的智能控制系统，工程师们一直都在不断地刻苦研究，以便该控制系统可以早日的运用到我们日常使用的小汽车上。另外，对智能车系统控制的研究在其他高校科研机构中也相继的展开了。如：由香港城市大学自主研发的自动导航车和服务机器人，“智能先锋号”由中科院合肥物质科学研究院主导研究开发，还有北京理工大学也不断地参与研发关于智能汽车控制系统等等[8]，这些都极具现实意义。要不断的完善汽车的动力性和各方面的控制性能，保证汽车在行驶的时候可以平稳、安全并且低功耗，那么通过不断地对智能控制的研究可以使其成为可能。通过不断开发新技术和完善车载控制系统，可以使行车更为方便、安全，使人类的生活更为舒适。智能汽车可以减少人为因素的失误，即使在复杂的路面上行驶也可以自动的避开阻挡物，寻求最佳路线行驶，平稳、安全的通过各种复杂的路面，能够轻易地做到人类手工操作很难做到的事情[9]。
第二章 智能车机械安装
2.1 智能车总体构造
电机模块、驱动模块、摄像头模块、测速模块、主控芯片模块、舵机模块和车体模块等都是智能车的主要组成部分。智能车的行驶性能取决于不同模块的安装位置，尤其是重心的位置影响最大。重心偏高会导致智能车在快速行驶时不断抖动，从而影响到视频信号的稳定性，但调节合理的重心高度在一定程度上还可以避免在智能车转弯时的翻车现象；重心与前后轮的远近关系同样会影响其的行驶性能，重心偏前，则前轮与地面的摩擦力增大，这样就要相应加大转弯力矩，转弯也不够灵活，此时后轮和赛道的摩擦力偏低，从而降低智能车的驱动能力；重心偏后，则前轮和赛道的摩擦力减少，致使转向时会出现前轮与赛道之间的窜动，从而降低了舵机的转向能力。对于需要获取赛道信息的摄像头模块可以另行考虑，如果能够获取距离较远的地面信息，那么智能车就可以提前做好预测处理，从而有充足的时间来做好减速和转向准备，这样就可以在不同的路况对智能车的行驶速度进行最大化调节。智能车模型机械结构[12]如图 2-1 所示。
第三章 智能车硬件系统研究 ........11
3.1 最小系统模块..........11
3.2 转向模块....13
3.3 车速检测模块..........14
3.4 电机控制模块 ..........15
3.5 电源管理模块..........16
3.6 摄像头模块.......17
3.7 视频信号处理模块 .........19
3.8 调试模块....21
3.9 本章小结....22
四章 图像提取及处理研究 ........23
4.1 摄像头的工作原理 .........23
4.2 采集图像信息..........24
4.3 黑线提取....25
4.4 赛道分析....34
4.5 图像处理....38
4.6 本章小结....42
第五章 控制策略研究......43
5.1 道路曲率计算..........43
5.2 智能车转角识别......44
5.3 智能车降速方案......46
5.4 模糊控制....46
5.5 速度控制模型..........49
5.6 速度 PID 控制 .........51
5.7 舵机控制....55
5.8 本章小结....57
结论
本论文以 MC9S12XS128 嵌入式单片机为核心控制模块，将该控制模块作为研究基础，完成了对智能车的硬件系统、软件系统的深入研究。本论文完成的主要工作：
（1）本文根据智能小车的性能要求对小车模型的机械结构进行了合理的调整，好的机械结构为后续进一步提速打下坚定的基础。
（2）本论文对硬件电路采用模块化的设计思路，方便检查和维护，良好的硬件电路为以后的图像处理和算法的实现提供硬件基础。
（3）本论文采用二值化对图像进行合理的分割，之后采用边缘检测算法对黑线进行有效的提取，采用图像识别算法对不同赛道进行区分，以达到对小车的全面控制。
（4）本论文以研究黑线提取、图像处理、路径识别等算法，完成了一套完整的智能小车软件程序的开发。
（5）本论文通过对智能小车的综合研究分析，提出三输入两输出的模糊控制器的PID 控制模型，利用该模型算法实现对舵机转向和电机速度的最佳控制。
参考文献
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毕业论文范例篇五
第 1 章 绪论
1.1 发展新能源汽车的背景
近年来，随着经济的快速增长和人们消费水平的逐渐提高，汽车社会化的进程大大提高，汽车产业进入跨越式的蓬勃发展时期，截止 2012 年 6 月底中国机动车保有量达2.33 亿辆，其中汽车保有量达 1.14 亿辆。按照最近几年汽车的增长速度，中国汽车保有量到 2020 年时将会超过 1.5 亿辆，高于曾经保守估计的 1.45 亿辆[1]。但是，汽车保有量的急剧增长对环境以及能源问题的负面影响也越来越严重，这些问题也将制约着我国汽车工业的可持续发展。根据中国汽车工业协会统计信息网数据显示，2011 年汽车产销增速为 13 年来历史最低。汽车现阶段的发展状况显示出传统汽车工业的饱和以及新能源汽车发展的契机。传统内燃机汽车是燃油大户，目前传统动力汽车消耗燃料占全世界石油消耗总量的一半。一方面现今化石资源短缺，且内燃机的燃料利用效率较低，一般内燃机的热效率只有 35%～40%，同时不断攀升的汽车保有量加剧了这一矛盾。另一方面，汽车的使用也带来很严重的环境问题：汽车排放的大量二氧化碳加剧了全球温室效应，城市大气中82%的 CO、48%的 NOX、58%的 HC 和 8%的微粒都来自汽车尾气[2]。此外，汽车的噪声污染也是一个相对严重的问题。初步核算，2011 年能源消费总量 34.8 亿吨标准煤，比 2010 年增长 7.0%，是四年来能源消费增量最多的一年[3]。中国是一个能源消耗大国和石油进口国，其环境污染是相当严重的。世界环境组织评定的全球污染最严重的 20个城市，就有 16 个城市是在中国[2]。国内汽车行业和国外差距甚大，平均油耗高出10%~30%，传统汽车工业发展面临的压力更大。随着整个社会对环境问题和能源问题的关注，研究者和汽车企业一直围绕着汽车的动力、节能、低污染等性能寻求着最优解决方案。能源问题和环境问题是推动新能源汽车发展的重要力量。
我国是能源消耗大国，按照目前预计的汽车增长速度增长下去，我国的经济发展将因能源的缺乏而受到严重的制约。由于新能源汽车，特别是电动汽车节能环保的优点，各国政府以及汽车企业都对新能源汽车的研究和开发高度重视，并且目前已取得一定的成绩。此外，由于每一个新兴产业的发展都会带动一系列产业的兴起，新能源汽车产业的发展能够促进高科技行业的发展和新兴产业的出现，进而对经济的发展产生重要影响[4]。新能源汽车分为混合动力汽车、电动汽车和燃料电池汽车。从目前大多数新能源汽车概念车和新能源汽车研究的方向上来看，新能源汽车大都具有一个共性——“电动化”，即对电池、电机、电控系统的依赖程度越来越高[1]。
纯电动汽车是新能源汽车最具有代表性的形态，混合动力汽车是传统动力汽车向电动汽车的过渡阶段，而混合动力汽车中的插电式混合动力汽车如果采用外部充电的方式，也称之为电动汽车。燃料电池汽车最终也是将化学能（主要是氢气）转变为电能，而现阶段氢气主要依靠电解水来获得，电解水需要大量的电能。如果把中间环节去掉，把发电厂发出的电能直接用于汽车的驱动，就可以省去中间环节能源转换时所损耗的大量电能，而且从电力生产源头上控制污染和节能总比控制上亿辆移动汽车的排放来说容易的多。因此从产业化和在节省能量损失的角度来说，还是电动车最易在全球市场普及。电动汽车采用电能作为动力源，而电能是由其他能转化过来的二次能源。目前电能的主要来源是依赖煤炭进行火力发电。煤炭是全球分布最广的能源，占矿物燃料储存量的 91%，相比之下，石油和天然气等其他矿物燃料所占的比例仅为 9%。况且，电能的产生也不仅仅依靠煤进行火力发电，可以广泛的通过其他途径来获得，包括太阳能、风能、潮汐能、核能以及生物能等清洁能源。目前，在发电源头上是可以实现零排放的，最具有代表性的国家是瑞典，全国电能供应水力发电和核电各占 45%，其余 10%来自其他清洁能源。瑞典仅是个小国，但其能源使用模式确实是未来世界能源的典范。
第 2 章 新能源汽车底盘结构总体设计
2.1 电动汽车底盘设计方向的确定
底盘系统包括车架、悬架、动力传递、制动等子系统。对传统汽车而言，底盘系统对整车的舒适性、动力性、安全性以及操控性都有着至关重要的影响。对于电动汽车而言，底盘系统影响更大。电动汽车的底盘系统与传统动力汽车底盘系统不同，在电动汽车上，传统动力汽车上的动力机械传递装置、转向系统甚至是操控系统都可以省略，取而代之的是线控系统。而且，电动汽车上没有发动机动力源，因而若采用液压控制制动系统，为刹车系统提供单独的动力源是不太可行的。因此，底盘系统的重新设计对电动汽车的意义更大。电动化是汽车发展的整体趋势，在其设计中引入了整体化设计的理念。尤其在底盘的设计上，底盘的设计与电动汽车的总布置方案息息相关，同时其设计也影响着电动汽车的外观设计和内部空间，是新能源汽车设计中及其重要的开发内容。从现有的电动汽车来看，不论是量产车还是概念车，其底盘设计朝着两个方向发展。一是沿用传统汽车底盘平台，根据实际需求对传统汽车底盘进行局部改进；其二突破传统设计思维模式，推出全新的设计理念[9]。
2.1.1 改制设计方案思路
目前，大部分新能源汽车（包括纯电动汽车）都是采用的是改制设计的思路。所谓改制思路是指，根据所设计的新能源汽车对底盘系统带来的影响，在传统汽车底盘平台的基础上设计或者更改底盘各子系统。在改制的指导思路下，传统汽车平台的成熟技术得到最大程度的应用。保持传统汽车底盘框架结构基本不变，悬架、转向、制动、传动等子系统在保持工作原理的情况下加以改进，以适应电动汽车各项功能的需要。改进方案的思路如图 2.1。
第 3 章 新能源折叠汽车折叠机构的建模..........20
3.1 汽车的模块化设计......20
3.2 折叠车架的设计..........20
3.2.1 折叠汽车尺寸的确定.......20
3.2.2 折叠车 3D 模型的建立....21
3.3 折叠效率的分析..........24
3.4 前车身支撑点的运动学分析......24
3.5 本章小结......26
第 4 章 车架结构的有限元分析..........27
4.1 有限元分析的概述和一般过程..........27
4.2 车架的受力分析..........28
4.3 车架有限元分析..........31
4.4 本章小结......44
第 5 章 车身结构的模态分析......45
5.1 模态分析简介及基础理论..........45
5.1.1 模态分析简介...........45
5.1.2 模态分析的理论基础.......46
5.2 车架的模态分析..........47
5.3 模态分析结果评价......49
5.4 本章小结......50
结论
本文从新能源汽车发展的现状和各国政策的分析入手，得出新能源汽车发展的可行性和必然性。电动汽车凭着其环保零排放等优势，成为新能源汽车发展的整体趋势。新型能源在汽车工业中的出现，为汽车底盘结构的改变带来了更多的可能性。本文通过对各种电动折叠概念汽车折叠形式的分析，以汽车理论和汽车设计的知识为依托，尝试设计出了一款折叠汽车。建立了折叠车的三维 CAD 模型，并对折叠关键部件即车架进行静力分析和模态分析。通过最终验证，设计出的折叠汽车基本上符合理论设计要求。全文主要工作及得到的主要结论：
1. 通过对电动汽车发展的现状以及各国对新能源汽车的政策的分析，得出电动汽车将取代传统汽车的必然性的结论。
2. 建立的折叠汽车模型和制作出的样车表明，电动汽车进行折叠设计在结构和原理上是可行的，同时在考证折叠车折叠效用时提出了折叠效率的概念。
3. 对折叠车架进行强度和刚度分析，计算结果表明，车架大部分的应力值较低，强度大；而在悬架安装处出现局部应力集中现象，前后车架接触的位置变形量稍大，车架的应力变形主要延纵轴方向，应当对该车架进行适当的改进和优化。
4. 对设计出的折叠车架进行模态分析。通过模态分析，计算出前十阶模态振型。根据前人所做分析和数据，结合模态振型图分析该车架的振动频率不在微型电动轿车的频率范围内，在实际运用过程中不会发生共振。
参 考 文 献
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