基于铣削颤振抑制机理的减振铣刀动态特性研究
发布时间：2023-02-21 14:31
铣削加工是机械制造技术的重要组成部分之一,已广泛应用于航空航天、医疗、汽车及军事等领域。随着现代加工技术的不断发展,对金属去除率、加工效率、加工精度和加工表面质量提出了更高的要求,尤其在对深腔薄壁复杂零件进行铣削加工时,其加工过程中的颤振问题已成为了制约其发展的重要因素。本文基于铣削颤振抑制机理中的阻尼和动力减振技术,设计了大长径比、大悬伸阻尼动力减振铣刀,通过理论模型研究、仿真分析和实验验证等方法,从机床-刀具-工件系统的颤振稳定性、切削力、振动信号和表面形貌等角度来验证减振铣刀的抗振效果。本文的主要研究内容如下:(1)基于阻尼和动力减振理论建立了阻尼动力减振铣刀的二自由度动力学模型,并推导了理论模型中的最优频率比和最佳阻尼比。根据理论模型对阻尼动力减振铣刀的内部结构进行了设计,通过模态仿真得到了普通实心铣刀、空心刀杆铣刀和阻尼动力减振铣刀的前6阶模态振型及相对应的固有频率。分别对普通实心铣刀、空心刀杆铣刀和阻尼动力减振铣刀进行了多柔体动力学仿真,分析结果表明:阻尼动力减振铣刀的共振幅值相比于普通实心铣刀和空心刀杆铣刀分别下降了约58.4%和51.2%。进一步探究了阻尼动力减振铣刀内...
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 课题的研究背景
1.2 切削颤振的研究现状
1.2.1 切削颤振机理研究现状
1.2.2 切削颤振稳定性研究现状
1.2.3 切削颤振监测与预报研究现状
1.2.4 切削颤振抑制工程应用研究现状
1.3 本文研究的目的和意义
1.4 本文主要研究内容
第二章 阻尼动力减振铣刀理论模型建立及分析
2.1 引言
2.2 阻尼动力减振铣刀的减振原理
2.2.1 阻尼减振的基本原理
2.2.2 动力减振的基本原理
2.3 阻尼动力减振铣刀的理论模型建立
2.3.1 减振铣刀动力学模型建立
2.3.2 减振铣刀最优频率比分析
2.3.3 减振铣刀最优阻尼比分析
2.4 本章小结
第三章 阻尼动力减振铣刀结构设计及分析
3.1 引言
3.2 减振铣刀杆体材料和结构设计
3.2.1 减振铣刀刀杆材料的选择
3.2.2 减振铣刀刀杆结构的设计
3.3 减振铣刀刀头的选择
3.4 减振质量块的设计
3.5 减振橡胶圈的设计
3.5.1 橡胶圈材料的选择
3.5.2 橡胶圈尺寸规格的选择
3.6 阻尼液的选择
3.6.1 阻尼液等效粘度系数的计算
3.6.2 阻尼液材料的选择
3.7 减振铣刀整体设计
3.8 本章小结
第四章 阻尼动力减振铣刀动态特性仿真研究
4.1 引言
4.2 减振铣刀仿真模型建立
4.3 减振铣刀模态仿真分析
4.3.1 模态分析介绍
4.3.2 阻尼动力减振铣刀模态仿真分析
4.4 减振铣刀振动特性分析
4.4.1 多刚体动力学模型建立
4.4.2 多柔体动力学模型建立
4.4.3 仿真系统初始参数确定
4.4.4 减振铣刀频域仿真分析
4.5 减振铣刀内部结构对减振性能的影响
4.5.1 阻尼液对减振效果的影响
4.5.2 减振质量块对减振效果的影响
4.5.3 减振橡胶圈对减振效果的影响
4.5.4 空腔大小对减振效果的影响
4.6 本章小结
第五章 阻尼动力减振铣刀颤振稳定性实验研究
5.1 引言
5.2 减振铣刀试验模态分析
5.2.1 试验模态分析简介
5.2.2 试验设备
5.2.3 试验方案与分析
5.3 阻尼动力减振铣刀颤振稳定性仿真分析
5.3.1 颤振稳定性预测模型
5.3.2 颤振稳定性叶瓣图概述
5.3.3 仿真方案与分析
5.4 铣削对比实验
5.4.1 实验设备
5.4.2 实验方案
5.4.3 切削力实验结果分析
5.4.4 铣削过程振动信号分析
5.4.5 工件表面形貌分析
5.5 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 主要结论
6.2 主要创新点
6.3 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间取得的成果
本文编号：3747666
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 课题的研究背景
1.2 切削颤振的研究现状
1.2.1 切削颤振机理研究现状
1.2.2 切削颤振稳定性研究现状
1.2.3 切削颤振监测与预报研究现状
1.2.4 切削颤振抑制工程应用研究现状
1.3 本文研究的目的和意义
1.4 本文主要研究内容
第二章 阻尼动力减振铣刀理论模型建立及分析
2.1 引言
2.2 阻尼动力减振铣刀的减振原理
2.2.1 阻尼减振的基本原理
2.2.2 动力减振的基本原理
2.3 阻尼动力减振铣刀的理论模型建立
2.3.1 减振铣刀动力学模型建立
2.3.2 减振铣刀最优频率比分析
2.3.3 减振铣刀最优阻尼比分析
2.4 本章小结
第三章 阻尼动力减振铣刀结构设计及分析
3.1 引言
3.2 减振铣刀杆体材料和结构设计
3.2.1 减振铣刀刀杆材料的选择
3.2.2 减振铣刀刀杆结构的设计
3.3 减振铣刀刀头的选择
3.4 减振质量块的设计
3.5 减振橡胶圈的设计
3.5.1 橡胶圈材料的选择
3.5.2 橡胶圈尺寸规格的选择
3.6 阻尼液的选择
3.6.1 阻尼液等效粘度系数的计算
3.6.2 阻尼液材料的选择
3.7 减振铣刀整体设计
3.8 本章小结
第四章 阻尼动力减振铣刀动态特性仿真研究
4.1 引言
4.2 减振铣刀仿真模型建立
4.3 减振铣刀模态仿真分析
4.3.1 模态分析介绍
4.3.2 阻尼动力减振铣刀模态仿真分析
4.4 减振铣刀振动特性分析
4.4.1 多刚体动力学模型建立
4.4.2 多柔体动力学模型建立
4.4.3 仿真系统初始参数确定
4.4.4 减振铣刀频域仿真分析
4.5 减振铣刀内部结构对减振性能的影响
4.5.1 阻尼液对减振效果的影响
4.5.2 减振质量块对减振效果的影响
4.5.3 减振橡胶圈对减振效果的影响
4.5.4 空腔大小对减振效果的影响
4.6 本章小结
第五章 阻尼动力减振铣刀颤振稳定性实验研究
5.1 引言
5.2 减振铣刀试验模态分析
5.2.1 试验模态分析简介
5.2.2 试验设备
5.2.3 试验方案与分析
5.3 阻尼动力减振铣刀颤振稳定性仿真分析
5.3.1 颤振稳定性预测模型
5.3.2 颤振稳定性叶瓣图概述
5.3.3 仿真方案与分析
5.4 铣削对比实验
5.4.1 实验设备
5.4.2 实验方案
5.4.3 切削力实验结果分析
5.4.4 铣削过程振动信号分析
5.4.5 工件表面形貌分析
5.5 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 主要结论
6.2 主要创新点
6.3 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间取得的成果
本文编号：3747666
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