高速车铣加工三维颤振的稳定性分析与试验研究

针对立铣刀高速车铣加工,基于其切削原理采用解析法建立三维颤振稳定域的理论模型。在立铣刀四轴车铣加工模态试验基础上,仿真分析了颤振稳定域叶瓣图,结果表明立铣刀高速车铣加工产生颤振的条件与铣刀几何形状、工件材料、铣刀转速、切削深度和机床结构的频率响应函数等密切相关。在进行车铣切削颤振稳定域试验时,其切削力频谱分析的结果表明:当刀齿切入频率起主导作用时,切削过程是无颤振和稳定的;当系统模态频率起主导作用时,将产生颤振并测得切削力和表面粗糙度值都大于或高于无颤振情况。因此该理论模型及仿真结果对立铣刀车铣加工零件的加工效率和加工精度可提供相应的理论指导。     

新型汽车扭振减振器扭振特性试验研究

对一种新型汽车扭振减振器的动态工作特性进行试验研究,通过试验与理论相结合的方法,系统的研究了该减振器动态扭振特性。研究表明：减振器恢复扭矩与扭振振幅成典型的迟滞非线性,而且其动刚度是振幅的非线性函数;阻尼是振幅、频率的非线性函数,阻尼成分较丰富,既有干摩擦阻尼,又有粘性阻尼;建立的恢复扭矩混合阻尼动力学模型能够很好地描述这类非线性扭振减振器的迟滞特性,理论回线与试验回线吻合较好,为优化设计出高性能的汽车扭振减振器提供了理论依据。     

淬硬钢旋削时的刀具特性对切削温度的影响

为了研究淬硬钢旋削时的刀具特性对切削温度的影响,在数控加工中心上对热传导率不同的刀具进行旋削加工实验。后刀面的切削温度用传统的温度测量方法无法准确测量,使用独创的光纤维耦合器型的2色温度计进行了测量。实验结果表明,切削速度和刀具的热传导率对刀具后刀面的温度有相当大的影响,切削温度随着切削速度的增加而上升,切削刀具热传导率越高,则切削温度越低。     

刚度主轴方位对模态耦合再生切削系统动态响应谐参数的影响

摘 要：综合考虑再生切削效应和模态耦合效应，建立了随机扰动激励下两自由度切削加工系统的时滞动力学模型。分析了刚度主轴方位对切削稳定性叶瓣的影响。将切削系统的动态响应作为观测数据，基于互四阶累积量的谐参数联合估计ESPRIT方法，考察了刚度主轴方位对模态耦合再生切削系统动态响应的互功率、频率和相移等谐参数的影响，揭示了这些谐参数关于刚度主轴方位角的一些新依赖特征。     

一种剪切式磁流变车削减振器的设计与减振试验

将智能材料——磁流变液应用于外圆车削振动控制的研究中。针对普通CA6140车床的结构,通过结构设计、磁路设计研制了一种剪切模式的磁流变车削减振器。建立了基于磁流变减振器的车削系统动力学模型,并通过仿真验证了减振效果。利用有限元法对减振器的磁路进行了优化,优化后磁路面积相对初始设计减小24%,使减振器结构更紧凑,且磁场在非磁流变区域的损耗减小,从而提高了减振器的工作效率。建立外圆车削减振试验系统来对磁流变减振器的减振效果进行试验研究,结果表明减振器可以对车削振动进行有效地控制。     

铝基碳化硅精密铣削刀具磨损实验研究

针对铝基碳化硅切削加工中刀具易磨损、寿命低、切削难度大和加工成本高等问题,选用不同材料的硬质合金铣刀及金刚石铣刀进行切削加工实验,并利用扫描电镜和工具显微镜对高体积分数铝基碳化硅铣削时刀具磨损形态进行了分析研究.研究表明:硬质合金刀具前刀面和刃口磨损主要形式为粘结磨损和微崩刃,后刀面磨损主要为刻划磨损,而金刚石铣刀加工时刀具磨损很小;YG6X铣刀材料微观组织致密,抗磨损能力较强,宜粗加工时选用;金刚石刀体的硬度远大于SiC颗粒,且金刚石与工件的摩擦系数小,金刚石铣刀寿命远大于硬质合金铣刀,宜精加工时选用.     

裂纹转子弯扭耦合振动非线性特性分析

以非线性涡动影响下的水平Jeffcott裂纹转子为研究对象,分别建立了刚性支承的纯弯曲振动、弯扭耦合振动和轴承支承的弯扭耦合振动三种运动微分方程,针对三种模型,分析了裂纹转子系统响应的分叉与混沌特性。数值计算结果表明： 较大时,三种模型下的弯振分叉图均呈现出复杂的非线性特性,尤其在 附近,各种周期、拟周期和混沌响应交替出现,阵发性特点非常明显,系统由拟周期路径通向混沌。模型1、2的弯振分叉图特性基本相似,模型3则具有更为复杂的非线性特性。模型2、3的扭振分叉图与各自的弯振分叉图极为相似,且非线性特性也基本相同。分析结果有助于更充分了解裂纹转子的动力学特性。     

细长轴切削颤振的稳定性分析和实验研究

为了对细长轴的加工颤振进行稳定性研究,在对细长轴切削颤振机理的研究基础上,建立了刀具和细长轴耦合振动的两自由度系统的再生型颤振分析模型。利用解析法对时滞的动力学方程进行稳定性分析,得出了关于切削宽度和转速的稳定性切削极限图。从结果中可以得出两自由度系统的极限切削宽度比单自由度系统减小了28.6%。该成果可以为柔性零件的高效稳定加工提供理论切削参数。在车铣复合中心上进行了细长轴的切削颤振实验,通过与稳定性极限图的对比,发现实验结果与理论研究相吻合,并且总结出颤振发生前后刀具和细长轴的振动特性变化规律。这种振动特征的变化过程是对加工颤振进行监测和预警的重要识别指标     

螺纹数控铣削方法与编程、加工

叙述数控铣床螺纹的加工方法、螺纹铣削的铣刀类型,螺纹铣削方式,刀具半径补偿在螺纹数控铣削中的应用及螺纹编程与技巧。     

多点分布载荷下TBM刀盘系统振动响应分析

刀盘系统是全断面隧道掘进机(tunnel boring machine,TBM)装备的核心部件,其工作环境极端恶劣,系统振动剧烈,导致关键构件发生异常失效,影响整机掘进效率。为此,有必要研究TBM刀盘系统的动态特性,分析不同参数对结构振动响应的影响,为系统设计及参数匹配提供理论基础。基于已有的TBM刀盘系统动力学模型,以某供水工程TBM刀盘系统为研究对象,对空间多点分布载荷下刀盘振动响应的参数影响规律进行了分析。研究结果表明,刀盘的分体质量比例控制在13%~14%时,刀盘轴向振动最小;刀盘转速高于2r/min时,其径向及扭转振动波动较明显,且得到了一系列峰值突变的转速点;驱动小齿轮均匀布置时,刀盘径向振动最小,振动幅度比非均匀布置时小近30%。分析结果可为刀盘的结构设计及系统参数匹配提供指导。     

螺旋瓦楞横切机振动分析

目的分析螺旋瓦楞横切机剪裁瓦楞纸板产生的机械振动,并通过减振减小上、下刀轴振动响应,使其达到生产所需剪裁精度要求。方法对螺旋瓦楞横切机进行了动力学建模,通过数学解析和Ansys仿真软件分别进行振动分析。结果将解析结果与Ansys仿真结果进行对比,分析得到所建立的振动模型是正确的,通过分析横切机系统振动特性参数,提出降低振动响应方法,即采用碳纤维材料使上、下刀轴振动响应控制在0.07 mm范围内,使其达到横切机剪裁精度要求。结论建立的动力学数学解析模型和Ansys仿真对研究横切机振动特性,降低振动响应,改善横切机剪裁质量是有效的。     

电流变技术在抑制深孔切削颤振中的应用

针对深孔加工中出现的切削颤振问题,利用电流变液的电流变效应,设计一套基于流动和剪切混合工作模式的电流变减振器。通过对深孔切削系统的动力学模型的建立和分析,得到系统的运动微分方程。利用MATLAB/Sinmulink对动力学模型进行仿真分析并进行实验验证,结果表明电流变减振器能够减小颤振的振幅,且在不同电场强度下具有不同的减振效果。因此通过控制电流变减振器的电场强度可以有效地抑制深孔机床中切削颤振的发生。     

基于电涡流阻尼器的数控加工振动抑制

弱刚性零件在数控加工中极易发生变形、让刀等现象,对加工质量及效率构成严重影响。基于电涡流阻尼器利用导体在恒定磁场中运动或者利用时变电磁场在导体上产生电涡流阻尼力,提出并设计适用于弱刚性结构件数控加工振动抑制的电涡流阻尼器结构;结合理论建模,提出四种设计方案并对其减振性能进行测试和比较。模态实验表明,四种阻尼器方案均能较好的对工件振动进行抑制,频响函数幅值最低下降55%;模态参数辨识表明,电涡流阻尼器可使系统阻尼增加70.73%,而对其余动力学参数的影响较小。切削实验表明,该电涡流阻尼器可增加工件临界稳定切深171%,减少切削加工振动信号58%以及降低表面粗糙度89.7%。     

轧机主传动系统扭振减振器参数设计及特性分析

针对咬钢时突加负载时轧机主传动系统轴系的扭振现象,引入扭振减振器控制装置,建立电动机与扭振减振器的扭振抑制模型;通过对扭振减振器特性参数的设计,得出扭振减振器的惯量比、定调比、阻尼比;同时运用定点理论,得到最佳定调比和阻尼比;通过对比加入扭振减振器前后的时域特性曲线,得出扭振减振器能降低振动幅值;通过调节惯量比、扭转刚度、阻尼系数的大小,得出不同参数变化对轧机主传动系统幅频特性曲线的影响规律,适当的增大惯量比μ可以减小振动幅值,增大扭转刚度K_d可以缩小系统的不稳定区域,增大阻尼系数C_d可以有效降低系统扭转振动幅值,因此选取恰当的参数数值能有效提高轧机系统的稳定性。     

基于动刚度理论的柔性组合式起重机减振方法研究

针对某厂房内安装的柔性组合式起重机在吊装工件时发生振动幅值大、衰减缓慢情况进行吊装过程现场振动测试。据起重机设计要求分析测试数据,由提高结构动刚度角度提出系统加固方案减小吊装过程的振动;对吊装系统进行有限元建模,并对该系统在工件吊装时停顿引起的惯性冲击载荷作用动响应进行分析。由仿真分析验证所提减振方案减振效果,为此类起重机安装提供依据,并为使用时的振动问题提供参考。     

用于斜拉桥横向的新型油阻尼器减震性能研究

为解决斜拉桥横向塔-梁固结体系导致地震响应过大的问题,兼顾斜拉桥横向抗风、隔震需求,研制了一种刚度可变的新型油阻尼器。论述了新型油阻尼器的工作原理,建立其恢复力模型并通过单轴动力试验进行验证;以两座斜拉桥为例,对比了新型油阻尼器与已有两种金属阻尼器的减震性能。结果表明:所建恢复力模型可准确模拟新型油阻尼器的力学行为,新型油阻尼器活塞滑动前刚度较高,活塞滑动后刚度为0;与两种金属阻尼器相比,新型油阻尼器具有更低的等效刚度和更高的耗能能力,更大幅度降低两座斜拉桥的梁端位移与塔底弯矩。     

基于H∞的铣削加工振动主动控制

本文通过对铣削系统进行受力分析,建立了圆柱螺旋立铣刀的铣削系统动力学模型。在此基础上,针对刀具和工件的相对振动,运用H∞的鲁棒混合灵敏度法,选取了合适的权重函数W1,W2,W3,设计了主动减振控制器。将该控制器加入铣削模型之中,仿真和实验结果证明了该控制方法在铣削颤振抑制方面的有效性和鲁棒性,扩大了稳定铣削区域;同时将针对刀具和工件相对振动的控制效果与只针对刀具或者工件振动的控制效果进行了比较。     

MR阻尼器半主动控制对拉索减振效果的仿真分析

为控制斜拉索的大幅振动,在Hamilton原理基础上应用Galerkin法建立了斜拉索动力计算模型。采用基于位移和速度方向的半主动控制算法,对某大桥330m长斜拉索和MR阻尼器组成的系统进行了动力分析,以全索全时段振动响应的均方根作为振动控制效果的评价指标。磁流变阻尼器力学关系选用Spencer现象模型。比较了MR阻尼器半主动控制与被动控制对斜拉索前三阶的减振效果,对MR阻尼器耗能机理和半主动控制算法的实用性进行了探讨。同时考察了系统的共振峰频率漂移及滞回曲线形状,提出了理想的粘性可变阻尼器模型。分析表明:基于位移和速度方向半主动控制的算法简单、易于操作、安全可靠且对长索多阶振动模态亦能取得较好的减振效果,优于被动控制。MR阻尼器的制振效果主要来自耗能,调频作用较小。     

Design,evaluation and optimisation of cutter path strategies when high speed machining hardened mould and die materials

The use of high speed milling (HSM) for the production of moulds and dies is becoming more widespread. Critical aspects of the technology include cutting tools, machinability data, cutter path generation and technology. Much published information exists on cutting tools and related data (cutting speeds, feed rates, depths of cut, etc.). However, relatively little information has been published on the optimisation of cutter paths for this application. Most of the research work is mainly focused on cutter path generation with the main aim on reducing production time. Work with regards to cutter path evaluation and optimisation on tool wear, tool life, surface integrity and relevant workpiece machinability characteristics are scant. Therefore, a detailed knowledge on the evaluation of cutter path when high speed rough and finish milling is essential in order to improve productivity and surface quality. The paper details techniques used to reduce machining times and improve workpiece surface roughness/accuracy when HSM hardened mould and die materials. Optimisation routines are considered for the roughing and finishing of cavities. The effects of machining parameters notably feed rate adaptation techniques and cutting tools are presented.     

基于MRD的水轮发电机组轴系非线性振动控制

考虑多种非线性因素作用下,将磁流变液阻尼器(MRD)引入水轮发电机组非线性振动模型中,建立了基于磁流变液的机组非线性动力模型,研究磁流变液对水轮发电机组轴系振动的影响。通过与传统机组非线性模型进行对比研究,结果表明,使用MRD阻尼被动控制,能够明显改善水轮发电机组系统的动力响应。MRD可以在机组系统周期运动时减小其振幅和速度响应,而不改变其运动形式;并能够抑制某些过渡工况下转速升高后出现的复杂拟周期运动,并减小其振幅波动。