微量润滑条件下BTA钻杆振动控制研究

发布时间：2017-05-27 13:26

  本文关键词：微量润滑条件下BTA钻杆振动控制研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：深孔加工技术是机械行业中加工高质量孔的重要方法之一,在国防,航空和汽车等制造领域占有重要地位。BTA深孔钻削系统在钻孔过程中,钻杆深入工件内部,切削液通过钻杆与工件间隙进入切削部位,通过钻头的排屑口进入钻杆内孔,最终通过钻杆的排屑孔排到外部。随着绿色制造技术的发展,加工过程中关于质量、费用和环境的问题引起了人们的关注。微量润滑是利用空气和液体的混合物来代替传统的油液润滑和冷却,利用微量润滑技术可以有效降低费用且绿色环保。由于深孔加工孔深与孔径比超过十,所以在动态加工时必须利用到长钻杆刀具,在微量润滑加工过程中钻杆产生振动对加工过程造成不利影响。研究在微量润滑的条件下钻杆的振动特性及其控制策略对于推动绿色制造技术在深孔行业领域的发展具有重要作用。本文通过研究微量润滑条件下BTA钻杆的振动机理,并结合超磁致伸缩作动器主动控制技术对钻杆的偏心振动施加控制。基于不同润滑原理,并将振动力学应用于BTA钻杆系统的振动行为研究,对微量润滑条件下与传统油液润滑条件下钻杆振动机理进行了分析。为了控制钻杆在微量润滑条件下的振动幅值,本文提出一种基于PID控制法的超磁致主动控制方法,设计了基于钻杆偏心振动控制的超磁致伸缩作动器,对超磁致作动器作用下BTA钻杆进行结构建模,通过MATLAB软件对控制进行仿真;最后通过ADAMS动力学分析软件与MATLAB软件进行虚拟实验,验证了对钻杆振动控制的效果。本文的研究为BTA钻杆在微量润滑条件下的振动行为研究提供一定的理论依据,为钻杆振动控制提供参考。
【关键词】：微量润滑 BTA钻杆 深孔加工 PID控制 仿真分析
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG52
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-18
• 1.1 课题研究背景及意义10-12
• 1.1.1 课题研究背景10-11
• 1.1.2 课题研究意义11-12
• 1.2 课题研究现状12-16
• 1.2.1 深孔加工钻杆动态特性研究现状12-13
• 1.2.2 微量润滑技术研究现状13-14
• 1.2.3 主动控制研究状况14-16
• 1.3 课题选题依据及主要研究内容16-18
• 2 BTA深孔钻杆动态特性分析18-30
• 2.1 BTA深孔钻杆系统的结构18-22
• 2.1.1 深孔加工特点18-19
• 2.1.2 BTA钻杆系统特点19-21
• 2.1.3 BTA深孔钻杆系统的载荷分析21-22
• 2.2 钻杆横向振动分析22-26
• 2.2.1 BTA钻杆内切削液对钻杆振动影响23-25
• 2.2.2 BTA钻杆外切削液对钻杆振动影响25-26
• 2.3 钻杆纵向振动分析26-28
• 2.4 钻杆扭转振动分析28-29
• 2.5 本章小节29-30
• 3 微量润滑下BTA深孔钻杆的振动分析30-39
• 3.1 钻杆有限元模型30-32
• 3.1.1 模型建立30-31
• 3.1.2 计算条件31
• 3.1.3 有限元前处理31-32
• 3.2 钻杆纵向振动32-34
• 3.2.1 钻杆长度对纵向振动的影响32-33
• 3.2.2 切削液密度对纵向振动的影响33-34
• 3.3 钻杆扭转振动34-35
• 3.3.1 钻杆长度对扭转振动的影响34-35
• 3.3.2 切削液密度对扭转振动的影响35
• 3.4 钻杆横向振动特性分析35-37
• 3.4.1 钻杆长度对横向振动的影响36
• 3.4.2 切削液密度对横向振动的影响36-37
• 3.5 钻杆耦合振动37-38
• 3.6 本章小节38-39
• 4 超磁致BTA钻杆系统的振动控制理论研究39-60
• 4.1 超磁致主动控制技术39-41
• 4.1.1 主动控制技术39-40
• 4.1.2 超磁致技术40-41
• 4.1.3 超磁致伸缩机理41
• 4.2 超磁致伸缩作动器模型设计41-49
• 4.2.1 结构设计41-46
• 4.2.2 作动器动力学建模46-49
• 4.3 BTA钻杆系统的磁致伸缩控制结构分析49-54
• 4.3.1 超磁致伸缩材料用于BTA钻杆系统偏心控制的可行性分析49-50
• 4.3.2 PID控制法50-52
• 4.3.3 BTA钻杆系统的磁致伸缩控制结构52-54
• 4.4 BTA钻杆控制系统仿真研究54-58
• 4.4.1 超磁致作动器线性模型54-55
• 4.4.2 PID控制仿真模型55-56
• 4.4.3 钻杆动力学模型56-57
• 4.4.4 钻杆主动控制仿真57-58
• 4.5 本章小节58-60
• 5 超磁致钻杆振动控制虚拟仿真试验60-69
• 5.1 虚拟试验60-61
• 5.2 相关软件介绍61-62
• 5.2.1 UG软件介绍61
• 5.2.2 ADAMS软件介绍61-62
• 5.3 实现方法62-63
• 5.3.1 振动控制模型的建立62
• 5.3.2 振动控制模型与ADAMS/control的数据交换62-63
• 5.4 系统虚拟试验实现过程63-68
• 5.4.1 超磁致伸缩作动器虚拟试验64-65
• 5.4.2 振动控制仿真65-68
• 5.5 本章小节68-69
• 6 结论与展望69-71
• 6.1 结论69
• 6.2 展望69-71
• 参考文献71-77
• 攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果77-78
• 致谢78-79

【参考文献】

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本文编号：400123