椭圆齿轮驱动的结晶器非正弦振动系统振动特性研究

为解决椭圆齿轮驱动的连铸结晶器非正弦振动系统的低频共振问题，建立了该系统的动力学模型，推导出动力学方程。结果表明，时变参数决定共振频率，激振力幅值决定共振峰值，合理设计弹簧刚度、预压力，减小铸坯摩擦力可大大减小共振峰值，提高结晶器运行平稳性。     

椭圆齿轮驱动结晶器非正弦振动的研究

开发并应用了椭圆齿轮驱动结晶器非正弦振动装置。在分析非正弦振动产生原理的基础上,给出了振动的位移、速度和加速度函数,并提出了实现机构——椭圆齿轮驱动机构。采用了弹簧缓冲的结晶器谐振技术,提高了振动平稳性,减少了振动冲击和驱动电动机功率。对振动的工艺参数和动力学特性进行了分析。工业应用表明此技术对减少拉漏、减轻振痕、提高铸坯表面质量及提高拉坯速度等方面效果显著。     

椭圆齿轮驱动的结晶器非正弦振动传动系统动力学及运动稳定性分析

建立了椭圆齿轮驱动的结晶器非正弦振动传动系统动力学模型,推导了动力学方程。结果表明,椭圆齿轮驱动的结晶器非正弦振动传动系统的质量矩阵、刚度矩阵和阻尼矩阵都随曲柄位置变化,为一周期时变参数系统。采用谐波平衡法求解系统的周期解。基于单特征值假设和福洛开（Flo-quet）理论,推导了特征值求解公式,利用所求特征值可判断系统周期解的稳定性。本文的工作为解决结晶器振动平稳性问题,更好地应用该振动装置打下了基础。     

椭圆齿轮驱动的结晶器低频共振分析

生产实践中,一些连铸机每次开浇,从起步拉速向工作拉速的升速过程中,在结晶器振动频率远低于振动系统自然频率的情况下,就发生较为剧烈的共振现象,导致钢液液面抖动,严重的还造成漏钢等生产事故.针对这一现象,建立椭圆齿轮驱动的结晶器非正弦振动系统扭振模型,推导动力学方程,讨论该系统发生低频共振的原因及其影响因素.所建模型能够为解决结晶器振动平稳性问题,更好地应用该振动装置打下基础.     

连铸机结晶器非正弦振动模式的研究

介绍了非正弦振动模式在高速拉坯时的优点，讨论了椭圆齿轮传动实现的非正弦振动曲线函数的构造以及椭圆齿轮设计时的注意问题。     

非圆齿轮驱动结晶器非正弦振动的研究

提出一种由新型非圆齿轮驱动的连铸结晶器振动机构,给出根据结晶器非正弦振动的工艺特点设计匹配的非圆齿轮的方法;与实际中由椭圆齿轮和蜗线齿轮驱动的振动系统相比,该新式非圆齿轮可以同时满足结晶器在正滑动和负滑动区间的工艺参数要求,克服了现有非圆齿轮不能同时调节两个以上结晶器振动工艺参数的缺点,使得由非圆齿轮驱动的结晶器振动机构能够充分发挥出非正弦振动的优点,从而拓展了机械式非正弦振动机构的应用范围。     

结晶器非正弦振动谐波共振

生产实践中,一些结晶器作非正弦振动的连铸机每次开浇,从起步拉速向工作拉速的升速过程中,在结晶器振动频率远低于振动系统自然频率的情况下,会发生较为剧烈的共振现象,导致钢液液面抖动,严重的还造成漏钢等生产事故。针对此问题,建立振动机构的动力学模型,推导振动激励函数,以椭圆齿轮驱动的非正弦振动为例,对非正弦激励进行谐波分析,给出确定共振区间的方法,分析共振谐波的影响因素。对某钢厂实际振动机构进行谐波共振分析,对该机构的运动状态进行现场测试,测试结果与理论计算结果吻合,揭示了该机构出现强烈横向偏摆的原因,验证了谐波共振。     

结晶器非正弦振动研究

介绍了一种椭圆齿轮传动的结晶器非正弦振动装置。通过运动学分析，得到非正弦振动曲线。非正弦振动曲线解析表达式很复杂，无法进行分析。本文利用数值分析方法，得到其傅立叶级数的近似表达式，为设计适合不同工艺条件的结晶器非正弦振动装置提供方便。     

连铸结晶器非正弦振动装置建模与固有特性分析

为实现机械系统驱动的结晶器非正弦振动波形偏斜率的在线调节,设计出一种双伺服电机驱动的结晶器非正弦振动装置。阐述其工作原理,建立三维模型并进行运 动学仿真;建立扭转-平移耦合动力学模型,推导其动力学方程。研究表明,非正弦振动系统的质量矩阵是常量,刚度矩阵、阻尼矩阵随时间周期性变化。最后,基于瞬时机构凝固法,分析了系统偏心轴的转角、振幅、构件惯性参数及刚度对其固有频率的影响。     

一种连铸结晶器非正弦振动波形

本文介绍一种用直线、圆弧分段组成的非正弦振动波形,这种非正弦振动波形成功地使用在电液方坯非正弦振动系统模拟台上.     

二维超声珩磨声振系统的动力学分析

二维超声加工技术中刀具独特的运动轨迹有助于切削液对加工区进行冷却、润滑,避免切屑对已加工表面的划伤,可提高加工质量和加工效率,从而被广泛运用于精密、超精密加工中。在对二维超声珩磨进行运动分析的基础上,建立二维超声振动珩磨声振系统的模型,借助于有限元分析软件ANSYS对模型进行模态分析、瞬态动力学分析和谐响应分析,并运用其后处理模块对数值模拟结果进行了图形及曲线描述,为二维超声珩磨声振系统的结构设计和性能优化提供了理论依据。     

Design of ultrasonic elliptical vibration cutting system for tungsten heavy alloy

Nanoscale surface roughness of tungsten heavy alloy components is required in the nuclear industry and precision instruments. In this study, a high-performance ultrasonic elliptical vibration cutting (UEVC) system is developed to solve the precision machining problem of tungsten heavy alloy. A new design method of stepped bending vibration horn based on Timoshenko’s theory is first proposed, and its design process is greatly simplified. The arrangement and working principle of piezoelectric transducers on the ultrasonic vibrator using the fifth resonant mode of bending are analyzed to realize the dual-bending vibration modes. A cutting tool is installed at the end of the ultrasonic vibration unit to output the ultrasonic elliptical vibration locus, which is verified by finite element method. The vibration unit can display different three-degree-of-freedom (3-DOF) UEVC characteristics by adjusting the corresponding position of the unit and workpiece. A dual-channel ultrasonic power supply is developed to excite the ultrasonic vibration unit, which makes the UEVC system present the resonant frequency of 41 kHz and the maximum amplitude of 14.2 μm. Different microtopography and surface roughness are obtained by the cutting experiments of tungsten heavy alloy hemispherical workpiece with the UEVC system, which validates the proposed design’s technical capability and provides optimization basis for further improving the machining quality of the curved surface components of tungsten heavy alloy.     

结晶器振动周期时变参数系统动力学特性分析

对新型结晶器非正弦振动系统进行动力学分析,建立该系统的弹性动力学模型,并推导其运动微分方程。研究表明,该系统是周期时变参数系统,其质量矩阵、刚度矩阵和阻尼矩阵都随时间周期性变化。基于此,采用瞬时机构凝固法对该周期时变系统的固有特性进行分析,结果表明,随逆平行四连杆机构主动曲柄位置和非正弦波形偏斜率的变化,系统的固有频率变化较大。文中还分析了系统的工作频率、结晶器的振幅及构件的参数和刚度对其固有特性的影响。为逆平行四连杆驱动的非正弦振动系统的优化设计及应用提供了理论依据。     

椭圆振动切削的表面残余应力有限元模拟研究

基于ALE(Arbitrary Lagrange-Euler)网格划分方法建立了椭圆振动切削有限元仿真模型,模拟了椭圆振动切削过程中切削力的变化规律,并将模拟获得的切削力平均值与相同工艺参数下Kim等人[1]所做的超声椭圆振动切削V型槽实验获得的切削力平均值比较,验证了有限元模型的正确性。利用建立的二维有限元模型模拟了椭圆振动切削和普通切削表面残余应力的分布情况,对比结果表明,采用椭圆振动切削的工件已加工表面在一定深度内形成了分布均匀的表面残余压应力,而普通切削情况下工件已加工表面并没有形成有效的残余压应力,从而预测了椭圆振动切削不仅能够降低切削力、延长刀具使用寿命,还对提高工件表面完整性、增强疲劳寿命和抗腐蚀能力等具有显著的作用。     

Analysis of regenerative chatter suppression with adding the ultrasonic elliptical vibration on the cutting tool

A method is proposed to suppress regenerative chatter in turning operation, in which the ultrasonic elliptical vibration is added on the cutting tool. It results in the fact that the cutting tool is separated periodically from the chip and the workpiece, and the direction of the frictional force between the rake face of the cutting tool and the chip is reversed in each cycle of the ultrasonic elliptical vibration. The experimental investigations show that the regenerative chatter occurring in ordinary turning operation can be suppressed effectively by applying the ultrasonic elliptical vibration on the cutting tool. In order to clearify the reason of the regenerative chatter suppression, theoretical analysis and computer simulation are performed on turning with ultrasonic vibration. There is a good agreement among the experimental investigations, theoretical analysis and the computer simulation.     

非对称结构单激励超声椭圆振动车削系统振子研究

采用在变幅杆上开槽的方式设计了一种非对称结构单激励超声椭圆振动车削系统振子,利用有限元分析软件ANSYS对该振子进行了结构动力学分析,并对其样机进行了阻抗测试和动态特性测试,验证了其单激励超声椭圆振动效果和车削系统设计方案的可行性.     

Self-tuned ultrasonic elliptical vibration cutting for high-efficient machining of micro-optics arrays on brittle materials

Ultrasonic elliptical vibration cutting is a very promising technique for the machining of brittle materials. However, its machining performance is currently limited by the ductile machining model and the machining strategy with a constant feed rate, leading to low machining efficiency. To overcome this defect, this paper presents a novel self-tuned ultrasonic elliptical vibration cutting (SUEVC) technique to achieve high-efficient ductile-regime machining of the micro-optics array on brittle materials. The proposed SUEVC includes a ductile-regime machining model and a tool path generation method. In SUEVC, the feed rate adaptively changes with respect to the local shape variation of the desired surface along the feeding direction to ensure both crack-free surface and high machining efficiency. Finally, two 1 × 3 spherical micro-optics arrays were successfully fabricated on single-crystal MgF₂ by SUEVC and the traditional machining strategy respectively. Results demonstrated that the SUEVC could enhance the machining efficiency by 30% relative to the traditional machining strategy, while maintaining similar surface roughness and a crack-free surface.     

大高变位齿轮传动的动力学分析

针对大变位齿轮真实工况下的动态问题,通过建立齿轮副扭转振动模型研究了大高变位条件下单对齿轮的动力学性能,采用一种准线性的迭代解法求得此非线性方程的数值解,并讨论了变位系数对动载荷、重合度及节点所处位置等的影响.研究结果表明,变位系数大于1时,动载系数全面减小.     

基于虚拟仪器的齿轮振动信号分析系统

介绍了基于Labview平台齿轮振动信号采集、分析处理系统,设计开发了适合齿轮振动特点的虚拟仪器系统,对采集的粉末冶金齿轮和38CrMoAl刚性齿轮信号进行实时分析处理,建立了对齿轮传动系统进行监测和诊断的有效方式.