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南京航空航天大学毕业设计（论文）开题报告题目接触角测量仪旋转载物台及自动聚焦机构设计学院机电学院专业机械工程及自动化学生姓名学号指导教师职称毕设地点2010年3月10日1.结合毕业设计（论文）课题任务情况，根据所查阅的文献资料，撰写1500～2000字左右的文献综述：1.课题概述液体在固体表面的润湿性能，对材料保护、船舶防污、药物开发和石油开采等都具有重要意义。接触角是衡量材料表面润湿性能的一个重要参数，通过接触角的测量可以获得材料表面固-液、固-气界面相互作用的许多信息。因此，接触角的测量在材料防护、医药、半导体、化妆品、生命科学、油墨工业及其他领域都有重要应用。目前国内外均有很多型号的接触角测量仪，用于各种需求，国外的精度大多比较高。接触角测量范围0-180°，分辨率+/-0.01°，表面张力范围：1*10-2-1000mN/m，分辨率：0.01mN/m。国外产品通常价格昂贵，几十万甚至上百万。国内目前也有类似的产品出现，价格便宜很多，但由于制造技术限制精度尚无法跟国外的比较，也可基本满足要求不很高的工业需求。本次毕业设计目的就是设计一种具有工程应用价值的液体接触角测量仪，主要研究内容包括：自动接触角测量仪可旋式升降载物台以及自动聚焦机构的机械结构设计，具体包括这两个部分的运动设计、结构设计、强度和刚度设计以及机械精度设计。2.课题研究的原理和方法下面首先介绍一下有关接触角的相关定义：1)接触角：当液体滴落在样品物质表面，在液滴与样品表面的界面就形成了1个接触角。定义解释为，液滴为“珠体状”，是非湿化的，1个大于90度的接触角就形成了。如果液滴在表面是湿化的，湿化产生，则产生的接触角就小于90度。接触角是1个非常准确的方法，可用于分析液体与物质表面的相互关系。2)静态接触角：当液体滴落在固态、非吸附性的样品表面后，会达到1个“平衡”状态，即液滴不在发生任何扩散。这时测到的接触角就是“静态接触角”。对高粘度的液体(如甘油)，则须在测量静态接触角之前等较长的时间，直到扩散活动结束为止；3)动态接触角：当液体滴落在吸附性的样品表面后，液滴会渗入样品里面，则接触角在一段时间内会连续变化。在特定的应用(如印刷、胶粘)中，处理时间在整个工序中有时是严格限定的。为了测得“动态接触角”，或叫做吸附速率和扩散速度，必须在整个相互反应过程中获取连续的图像数据。测量仪器需带内置摄像相机，才能提供非常精确的结果。4)当液滴不能渗入样品里面(如水滴与玻璃)，则可用静态接触角测定方法来定义、研究，当然须表面光滑和均一。当液滴能渗入样品里面或分散到四周，则须用动态接触角测定方法及作用时间来定义、研究。5）表面的湿化磁滞现象可由增加/减少接触角来解释，并可描述表面的湿化、反浸润特性。6)接触角也能体现样品表面的液体表面张力和表面自由能量。本次毕业设计目的就是设计一种具有工程应用价值的液体对固体的接触角测量仪，主要研究内容包括：自动接触角测量仪可旋式升降载物台以及自动聚焦机构的机械结构设计，具体包括这两个部分的运动设计、结构设计、强度和刚度设计以及机械精度设计。升降台的升降运动系统准备采用步进电机通过齿轮传动来控制上下运动，平台固定在一个带有旋转轴的涡轮上，涡轮竖直放置，平台过涡轮圆心垂直于涡轮圆心面。涡轮通过滚珠轴承连接在测量仪基座上，同时蜗杆连接在安装在基座上的步进电机上，通过控制步进电机运动控制平台旋转。在自动聚焦机构方面，光学系统拟采用6倍变焦透镜（0.7～4.5放大倍率）；视频系统：52幅图像/秒的1/2〞CCD视频系统，视野范围1.75×1.4～11.7×9mm。整个光学系统拟通过2组导杆在基座左右平面中运动，来实现焦距调节。3.课题研究意义本次毕业设计的研究意义主要有以下几点：1）培养理论联系实际的设计思想，通过课题研究回顾、总结大学四年所学知识。在以后的工作中能更快速提高专业技术；2）综合性地运用大学所学知识去分析、解决一个问题。使自己的实践动手、动笔能力得到锻炼；3）为工作后从事产品设计开发、改进打下一定的实践基础；4）掌握文献检索、资料查询的基本方法以及获取新知识的能力；5）通过毕业设计可以比较熟练的掌握AutoCAD、Pro/E等绘图软件、机械加工工艺、夹具设计和数控程序设计。参考文献：[1].杨静、谭允祯.动态接触角测定法研究润湿剂对煤尘的润湿性能[J]。煤矿安全，2008.12[2].陆现彩、尹琳.几种常见矿物的接触角测定及其讨论[J]。岩石矿物学杂志，2003.12[3].王晓东、彭晓峰、王补宣.动态湿润与动态接触角研究进展[J]。应用基础与工程科学学报，2003.12[4].唐正姣、欧阳贻德、陈金芳.液-液体系界面相厚度与接触角的可视化测量[J]。化工科技，2005.13[5].易聪之.光学元件表面接触角测量的影响因素分析[J]。化学工程与装备，2009.8[6].丁晓峰、陈沛智、管蓉.接触角测量技术的应用[J]。分析实验室，2008.5[7].丁晓峰、陈沛智、管蓉.接触角测量技术的最新进展[J]。理化检验-物理分册，2008[8].臧红霞.接触角的测量方法与发展[J]。福建分析测试，2006.2[9].王晖，顾国华，邱冠周.接触角法测量高分子材料的表面能[J]。中南大学学报，2006.10[10].白彩虹、查玉坤、梅兴旺.微型轴承接触角测量仪[J]。改进与制作[11].王宜.液滴形状法测量纤维接触角的研究[J]。合成纤维工业，2004.42.毕业设计任务要研究或解决的问题和拟采用的方法：运用大学期间所学的专业课程知识、理论和毕业实习中学到的实践知识，正确地解决接触角测量仪旋转载物台及自动聚焦机构设计等问题。具体研究内容包含一下几点：一、方案设计。根据机械设计的基本要求，在方案设计阶段要解决的基本问题是：1）运动设计机构系统应满足工艺动作提出的运动形式、运动规律、运动协调及运动精度等要求。2）动力要求机构系统的动力学参数应满足机械的工作要求，具有机械效率高、速度波动小、平衡精度高、冲击振动小等良好的动力特征。3）经济性问题机械系统应满足机械结构组成简单、布局合理、易加工制造、使用维护方便等要求。二、技术设计。完成产品的参数设计（初定参数、尺寸、材料、精度等）、总体设计（包括总体布局设计、传动图、液压系统图、电气系统图等）、结构设计及造型设计等，最后还要绘制总装配草图。三、零部件设计由总装草图拆分零件图，进行零部件设计，绘制零件工作图，部件装配图；绘制总装配图；编制技术文件，如设计说明书、标准件及外购件明细表、备件和专用工具明细表等。四、改进设计改进设计包括样品试验、测试、综合评价及改进等环节。根据设计任务书的要求，对样本进行测试，找出产品再设计、制造、装配及运行过程中的问题。在此基础上，对方案、整机、零部件、做出综合评价，对存在的问题和不足加以改进本次毕业设计采用的课程设计方法如下：1)独立思考，继承和创新设计时要认真阅读参考资料，集成或借鉴前人的设计经验和成果，但不能盲目地全面抄袭，应根据具体的设计条件和要求，独立思考，大胆地进行改进和创新。只有这样，才能作出高质量地设计。2)全面考虑机械零部件的强度、刚度、工艺性、经济性和维护等要求任何零部件的机构和尺寸，出去考虑它的强度、刚度外，还应该综合考虑零件本身及整个部件的工艺性要求、经济性要求、使用要求等才能确定。3)采用“三边”设计方法机械设计中，多数零件可以由计算确定零件的基本尺寸，再通过草图设计决定其具体结构和尺寸；而有些零件，则需先经初算和绘草图，得出初步符合设计条件的基本结构尺寸，然后再进行必要地计算，根据计算的结果，再对结构和尺寸进行修改。因此，计算和画图互为依据，交叉进行。这种边计算、边画图、边修改的“三边”设计方法是经常采用的方法。4)使用标准和规范设计时应尽量使用标准和规范，这有利于零件的互换性和工艺性，同时也可减少设计工作量、节省设计时间，对于国家标准或部门规范，一般都要严格遵守和执行。因此，课程设计中，凡是有标准或规范的，应该尽量采用。指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见和对毕业设计（论文）结果的预测）：指导教师签字：年月日系审查意见：系主任签字：年月日