内阻尼对高速铣削刀具—夹具系统失稳特性的影响研究

发布时间：2017-09-03 17:11

  本文关键词：内阻尼对高速铣削刀具—夹具系统失稳特性的影响研究

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【摘要】：高转速铣削刀具-夹具系统的振动导致零件过早出现疲劳破坏,降低机床安全程度,缩短刀具使用寿命,降低工件加工精度。为了抑制刀具-夹具系统的振动,提高系统颤振稳定性。目前的研究多以改变刀具悬深、刀柄与夹具的过盈配合量、刀具参数等来提高系统的稳定性,通过增大内阻尼提高系统稳定性的研究较少。刀具-夹具间阻尼材料和夹具-阻尼涂层间过盈配合量可以有效提高系统固有频率和系统颤振稳定性。以高速铣削刀具-夹具系统为研究对象,建立考虑内阻尼的高速铣削刀具-夹具系统的动力学模型,通过添加刀具-夹具之间阻尼材料、调节夹具与阻尼涂层之间的过盈配合量的方法增大刀具-夹具系统的内阻尼,根据李雅普诺夫稳定性判定定理得出不同阻尼材料、夹具与阻尼涂层之间的过盈量与系统稳定性的关系。建立考虑内阻尼的高速铣削刀具-夹具系统的三维实体模型进行仿真,通过模态分析、随机响应分析,得刀具夹具间阻尼涂层的改变,阻尼材料的阻尼比增大时,增大了系统的内阻尼,提高了系统的固有频率,通过Floquet理论方法判定,阻尼比的增大提高了系统颤振稳定性；增大夹具与阻尼涂层间的过盈配合量,增大了系统刚度,提高了系统稳定转速区间。搭建高速铣削刀具-夹具失稳试验平台,通过模态试验、升降速试验和切削失稳试验,得出阻尼涂层、夹具与阻尼涂层的过盈配合量对系统动力学特性的影响,验证与仿真分析结果一致。
【关键词】：内阻尼 阻尼材料 高速铣削刀具-夹具系统 动力学特性
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG54
【目录】：

• 摘要11-12
• ABSTRACT12-14
• 物理量名称及符号表14-15
• 第1章 绪论15-27
• 1.1 课题来源及研究目的和意义15-17
• 1.1.1 课题来源15
• 1.1.2 课题的研究目的和意义15-17
• 1.2 考虑内阻尼的转子系统的动力学模型的研究现状17-21
• 1.2.1 内阻尼的起源与研究现状17-18
• 1.2.2 线性阻尼模型和迟滞冷缩模型18-19
• 1.2.3 内摩擦力矩模型19-20
• 1.2.4 库伦摩擦模型20-21
• 1.3 考虑内阻尼对高速铣削刀具-夹具系统动态特性的研究现状21-25
• 1.3.1 刀具-夹具系统中内阻尼的研究21
• 1.3.2 高速铣削刀具-夹具系统的动力学建模的研究现状21-22
• 1.3.3 考虑内阻尼的高速铣削刀具-夹具系统的稳定性研究现状22-24
• 1.3.4 颤振对高速铣削系统稳定性研究现状24-25
• 1.4 存在的问题及课题的主要研究内容25-27
• 1.4.1 存在的问题25
• 1.4.2 主要研究内容25-27
• 第2章 考虑内阻尼的高速铣削刀具-夹具系统的动力学建模27-39
• 2.1 刀具夹具间添加阻尼涂层的高速铣削刀具-夹具系统的结构及动力学模型27-29
• 2.1.1 考虑刀具夹具间添加阻尼涂层的刀具-夹具系统的组成28
• 2.1.2 刀具-夹具系统中各部件的尺寸、力学参数28-29
• 2.2 考虑内阻尼的刀具-夹具系统的动力学建模29-32
• 2.2.1 考虑刀具夹具间添加阻尼涂层的刀具-夹具系统动力学模型29-31
• 2.2.2 考虑高速铣削过程动态切削力及其引起的自激振动31-32
• 2.3 阻尼材料参数32-34
• 2.3.1 添加刀具夹具间阻尼涂层的高速铣削刀具-夹具系统内阻尼的减振机理32
• 2.3.2 刀具-夹具间阻尼材料的物理特性32-33
• 2.3.3 刀具-阻尼涂层-夹具系统的内阻尼的计算33-34
• 2.4 刀具-夹具间的过盈量对动态特性特性的影响34-37
• 2.4.1 夹具-刀具之间过盈量与转速的关系34-37
• 2.4.2 刀具-夹具之间过盈量、转速对系统动态特性的影响37
• 2.5 本章小结37-39
• 第3章 考虑内阻尼的高速铣削刀具决具系统模态特性研究39-51
• 3.1 刀具-夹具间不同阻尼涂层对系统模态特性影响的仿真分析39-45
• 3.1.1 刀具-夹具系统三维实体模型的建立39-40
• 3.1.2 有阻尼涂层的刀具-夹具系统的固有频率分析40-42
• 3.1.3 有阻尼涂层的刀具-夹具系统的振型分析42-45
• 3.2 不同阻尼涂层对系统模态特性影响的实验验证45-49
• 3.2.1 试验方案及搭建实验平台46-47
• 3.2.2 高速铣削刀具-夹具系统的固有频率的实验验证47-48
• 3.2.3 高速铣削刀具-夹具系统的幅频响应的实验验证48-49
• 3.3 本章小结49-51
• 第4章 考虑内阻尼的高速铣削刀具-夹具系统的失稳特性研究51-65
• 4.1 考虑不同阻尼涂层和转速对系统颤振失稳的仿真分析51-54
• 4.1.1 考虑刀具-夹具间不同阻尼涂层对系统的幅频响应分析52-53
• 4.1.2 刀具-夹具系统在不同转速下的响应稳定性53-54
• 4.2 不同阻尼涂层对刀具-夹具系统铣削失稳影响的实验验证54-57
• 4.2.1 高速铣削失稳实验方案54-55
• 4.2.2 不同阻尼涂层的高速铣削失稳实验55-57
• 4.3 不同阻尼涂层的刀具-夹具系统在不同转速下的次振动失稳实验57-62
• 4.3.1 次振动失稳的产生机理57
• 4.3.2 不同转速的次振动失稳实验验证57-60
• 4.3.3 不同阻尼涂层对次振动失稳影响的实验验证60-62
• 4.4 本章小结62-65
• 总结与展望65-67
• 参考文献67-71
• 致谢71-73
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研情况73-74
• 一、攻读硕士学位期间发表的学术论文73
• 二、攻读硕士学位期间参与的科研项目73-74
• 学位论文评阅及答辩情况表74

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1 马双双;内阻尼对高速铣削刀具—夹具系统失稳特性的影响研究[D];山东大学;2016年

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