机床切削颤振的检测研究
发布时间：2021-03-20 15:31
随着全球工业的迅速发展,机床设备逐渐向自动化、高速化和智能化的方向发展,然而机床的工作环境复杂,导致了机床刀具的磨损和颤振等情况的出现,严重影响着机床的加工精度,因此需要机床改进技术,使其能够及时的对故障做出判断,确保机床的安全运行。在车床切削颤振的研究中,切削颤振信号的检测分析、颤振特征的提取和颤振的判别方法尤为关键。因此,本文的主要研究内容如下:（1）通过动力学建模的方式对车床切削颤振机理进行了简要的分析,并设计切削颤振检测系统,进行车床切削实验,收集不同切削参数下的车削振动数据,进一步验证了切削颤振的产生,为后续的切削颤振分析奠定基础。（2）提出了基于改进Variational Nonlinear Chirp Mode Decomposition（VNCMD）算法的切削颤振分析方法。改进后的算法不仅具有VNCMD算法的优点,还采用了相关系数法确定了信号的最佳本征模态分量,既解决了Empirical Mode Decomposition（EMD）算法对信号分解的端点效应和伪分量问题,又克服了VMD（Variational Mode Decomposition）算法对宽带信号提取的缺...
【文章来源】：石家庄铁道大学河北省
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
速度反馈型颤振模型
为1x ，振动速度为2x ，即系统的状态向量为( )( )( )( )( ) = =xtxtxtxtxt 21(2-12)将(2-12)改写为( )( )( )( )( ) = =xtxtxtxtxtxt21020221 - 2ζω()ω (2-13)其中1ζ 是一个变量，为系统当前的等效阻尼比，根据相关参考文献[59]设定参数： =0ω 2 500Hz， ζ =0.015， 11x =， 12x =；由式(2-9)可知1ζ > ζ，对1ζ 近似取值 0.011ζ =，通过 Matlab 计算其数值解，结果如图 2-2 所示：
(a)时序图 (b)相平面图图 2-3 等效阻尼为零的振动响应从图 2-3(a)可以看出系统在做周期运动，位移没有衰减；图 2-3(b)可以看出振动轨迹是一条闭合曲线，但是它并不表示机械能守恒，而是能量耗散和吸收达到了一个平衡。假设刀具的振动位移为正弦曲线 x (t ) = Asin(ω t+ )，那么刀具的振动速度为 x (t )= ωA cos(ωt+ )，相比于振动位移来说多了刀具的振动频率ω =2 500 倍。而系统的平衡并不代表系统是稳定的，当系统受到外界的影响时，振动还会加剧，当系统在一个周期内能量耗散小于能量吸收时，其等效阻尼-'( ) 00c Fv<，此时系统趋向于不稳定运动，如图 2-4 所示：
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于VMD和FFT的变切深侧铣颤振特征提取方法[J]. 刘长福,朱立达,仇健,李明. 东北大学学报(自然科学版). 2018(08)
[2]基于EEMD消噪和相关系数识别的滚动轴承故障诊断方法[J]. 裴峻峰,孙建华,宋传智,宋于鹏,葛慧中. 机械传动. 2018(04)
[3]外圆车削加工过程中再生型颤振的建模与分析[J]. 郭瑞琴,武帅,李中. 中国工程机械学报. 2015(03)
[4]基于刀具磨损的钛合金薄壁件加工变形研究[J]. 黄宇峰,左敦稳,徐锋,罗伟. 机械制造. 2015(05)
[5]受限波尔兹曼机[J]. 张春霞,姬楠楠,王冠伟. 工程数学学报. 2015(02)
[6]基于MATLAB/Simulink再生车削颤振仿真研究[J]. 张勇,合烨,陈小安. 机械研究与应用. 2013(02)
[7]用于切削颤振机理分析的在线测量系统[J]. 李建明,王亚彪,刘伟亮,刘喆. 机械工程与自动化. 2012(01)
[8]对再生型切削颤振模型的试验分析[J]. 黄强,张根保,张新玉,曹东风. 振动工程学报. 2008(06)
[9]离散隐马尔可夫模型在颤振预报中的应用研究[J]. 康晶,冯长健,杨国田. 机械科学与技术. 2008(03)
[10]基于支持向量回归的切削颤振状态趋势预测的研究[J]. 胡耀斌,江涌涛,张春良,吕海波. 组合机床与自动化加工技术. 2006(03)
博士论文
[1]车削加工系统稳定性极限预测的研究[D]. 王晓军.吉林大学 2005
硕士论文
[1]基于计算机视觉的薄壁件铣削颤振在线监测[D]. 冯东海.燕山大学 2018
[2]经验模态分解在切削颤振分析与监测中的应用研究[D]. 程瑶.华中科技大学 2013
[3]切削颤振系统动态特性分析[D]. 陈延军.西北工业大学 2006
本文编号：3091235
【文章来源】：石家庄铁道大学河北省
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
速度反馈型颤振模型
为1x ，振动速度为2x ，即系统的状态向量为( )( )( )( )( ) = =xtxtxtxtxt 21(2-12)将(2-12)改写为( )( )( )( )( ) = =xtxtxtxtxtxt21020221 - 2ζω()ω (2-13)其中1ζ 是一个变量，为系统当前的等效阻尼比，根据相关参考文献[59]设定参数： =0ω 2 500Hz， ζ =0.015， 11x =， 12x =；由式(2-9)可知1ζ > ζ，对1ζ 近似取值 0.011ζ =，通过 Matlab 计算其数值解，结果如图 2-2 所示：
(a)时序图 (b)相平面图图 2-3 等效阻尼为零的振动响应从图 2-3(a)可以看出系统在做周期运动，位移没有衰减；图 2-3(b)可以看出振动轨迹是一条闭合曲线，但是它并不表示机械能守恒，而是能量耗散和吸收达到了一个平衡。假设刀具的振动位移为正弦曲线 x (t ) = Asin(ω t+ )，那么刀具的振动速度为 x (t )= ωA cos(ωt+ )，相比于振动位移来说多了刀具的振动频率ω =2 500 倍。而系统的平衡并不代表系统是稳定的，当系统受到外界的影响时，振动还会加剧，当系统在一个周期内能量耗散小于能量吸收时，其等效阻尼-'( ) 00c Fv<，此时系统趋向于不稳定运动，如图 2-4 所示：
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于VMD和FFT的变切深侧铣颤振特征提取方法[J]. 刘长福,朱立达,仇健,李明. 东北大学学报(自然科学版). 2018(08)
[2]基于EEMD消噪和相关系数识别的滚动轴承故障诊断方法[J]. 裴峻峰,孙建华,宋传智,宋于鹏,葛慧中. 机械传动. 2018(04)
[3]外圆车削加工过程中再生型颤振的建模与分析[J]. 郭瑞琴,武帅,李中. 中国工程机械学报. 2015(03)
[4]基于刀具磨损的钛合金薄壁件加工变形研究[J]. 黄宇峰,左敦稳,徐锋,罗伟. 机械制造. 2015(05)
[5]受限波尔兹曼机[J]. 张春霞,姬楠楠,王冠伟. 工程数学学报. 2015(02)
[6]基于MATLAB/Simulink再生车削颤振仿真研究[J]. 张勇,合烨,陈小安. 机械研究与应用. 2013(02)
[7]用于切削颤振机理分析的在线测量系统[J]. 李建明,王亚彪,刘伟亮,刘喆. 机械工程与自动化. 2012(01)
[8]对再生型切削颤振模型的试验分析[J]. 黄强,张根保,张新玉,曹东风. 振动工程学报. 2008(06)
[9]离散隐马尔可夫模型在颤振预报中的应用研究[J]. 康晶,冯长健,杨国田. 机械科学与技术. 2008(03)
[10]基于支持向量回归的切削颤振状态趋势预测的研究[J]. 胡耀斌,江涌涛,张春良,吕海波. 组合机床与自动化加工技术. 2006(03)
博士论文
[1]车削加工系统稳定性极限预测的研究[D]. 王晓军.吉林大学 2005
硕士论文
[1]基于计算机视觉的薄壁件铣削颤振在线监测[D]. 冯东海.燕山大学 2018
[2]经验模态分解在切削颤振分析与监测中的应用研究[D]. 程瑶.华中科技大学 2013
[3]切削颤振系统动态特性分析[D]. 陈延军.西北工业大学 2006
本文编号：3091235
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