半主动动力吸振镗杆系统的颤振抑制机理

深孔镗削过程中,针对影响工件加工精度和表面质量的颤振现象,建立单自由度切削颤振系统的动力学模型,利用谐波平衡法求得机床主轴转速与极限切削宽度的关系式,并绘制了机床主轴转速与极限切削宽度的稳定性图,结合半主动动力吸振镗杆刚度和阻尼系数的可控性,分析了机床结构刚度及阻尼系数大小对颤振抑制的影响。研究结果表明:机床颤振频率随着主轴转速呈分段线性变化,增大机床结构的刚度和阻尼,系统的稳定性区域在一定范围内相应的增大。为今后进行半主动动力吸振镗杆具体模型的建立和相关参数的选取提供了理论依据,具有实际意义。     

椭圆振动车削TC4的切屑形态和切削力研究

为探究超声椭圆振动车削钛合金TC4过程中振幅、频率和刀尖圆角半径对切屑和切削力的影响，课题组通过建立有限元模型，将常规切削（CC）和椭圆振动切削（EVC）钛合金TC4过程进行对比研究。首先对所用超声椭圆振动的运动特性进行推导，确定刀屑接触率；其次通过理论分析，将切屑和切削力相结合，建立切削力模型；最后分别研究不同频率、振幅对超声椭圆振动切削稳定过程时的切屑形态、切削力和切削温度的影响。研究结果表明：椭圆振动切削过程刀具和切屑间存在周期性地分离，可以用刀屑接触率ts表示；在一定的范围内，增加振动幅值、振动频率以及刀尖圆角半径可以减小切屑厚度，降低切削力；EVC方式下可以选择合理的参数来降低切削力，并可以通过测量宏观切屑厚度来预测切削力，更好地指导生产加工。     

超声振动车削参数对切削力的影响

为了探究超声振动车削（UVT）过程中刀具振动频率、振幅和切削速度3个参数对切削力的影响,课题组通过建立有限元模型,对高强度铝合金超声振动车削和普通车削（CT）过程进行了对比研究。首先,研究了切削区域的Mises应力分布的变化;其次,对切削区域温度和微观切屑形态进行了分析,从微观层面揭示UVT方法降低切削力和切削温度的机理;最后,分别研究了刀具振动频率、振幅和切削速度对UVT平均切削力的影响。研究表明：超声振动车削的有限元仿真结果与“刀具 工件接触比理论”一致;在一定的范围内,增大刀具振动频率或振幅以及降低切削速度的方法可以有效降低切削力。文中的研究显示合理的选择超声振动车削工艺参数可以降低切削力,改善高强度铝合金的制造工艺。     

有附加质量时纵振动超声变幅杆的长度估算

本文对超声振动切削中有附加质量(刀具)的纵振动变幅杆的共振长度进行了理论计算。将附加质量看成质点,对等截面杆、指数形杆、园锥形杆、悬链线形杆,分别给出了共振长度的计算式。可在设计变幅杆时,对所需长度进行估算。     

汽车雨刮器摩擦系统颤振现象有限元研究

采用ABAQUS/Standard复特征值分析法对某车型雨刮器摩擦系统颤振现象进行分析,基于分析所得系统产生颤振的频率和模态提出了对雨刮器刮片结构的修改方案,并进一步对其进行稳定性分析验证。研究结果表明:雨刮器摩擦系统在工作过程中容易产生多频耦合的颤振现象,并且其不稳定振动模态主要表现为刮片部件的一阶和多阶弯曲扭转。通过对刮片结构进行修改,可以改变系统振动模态,进而改变系统的稳定性。适当增大刮片宽度有利于界面接触应力的均匀分布,从而避免雨刮器颤振现象的出现。而当刮片宽度进一步增大时,由于接触面积增大导致接触刚度增大,雨刮器系统有可能再次出现颤振现象。以上研究结果为基于减振降噪的雨刮器结构设计提供理论依据。     

基于Matlab的细长轴车削振动因素研究

颤振是影响金属切削加工工件表面质量的主要因素,尤其车削细长轴工件时更容易发生切削颤振。文章基于横 向振动理论建立了细长轴车削过程的振动模型,并从力学及数值分析角度求解了切削力引起的工件振动响应;在Matlab 软件中通过仿真研究了切削用量和工件长径比的变化对工件振动响应的影响。设计了以背吃刀量、进给速度、主轴转速 及工件长径比为变量的四因素三水平正交车削实验,分析4个因素对工件切削力的影响。实验表明长径比、背吃刀量、进 给速度和转速对切削力的影响程度依次降低,实验结论验证了仿真结果的正确性,揭示了细长轴车削过程的动态特性。     

考虑主缆振动的悬索桥三维颤振分析

传统悬索桥颤振分析中通常忽略作用在主缆上的自激力。在系统颤振运动方程中同时纳入作用在主梁与主缆上自激力的贡献，研究主缆振动对总索桥颤振稳定性的影响。以某悬索桥设计方案为工程背景，对该桥主梁架设阶段和成桥状态分别进行了三维颤振分析。与传统仅考虑作用在主梁上自激力的颤振分析结果相比，考虑主缆振动后计算所得系统颤振临界风速将会提高，且对主梁早期架设阶段影响较大，对后期架设阶段以及成桥状态影响较小。     

硬质合金刀具加工参数模型优化方法研究

针对硬质合金刀具开发过程中的切削性能评价,通过理论与实验分析,以硬质合金刀具对铸铁车削加工为例,进行切削性能分析和工艺试验,采用均匀试验设计方法、多元回归法建立数学模型,通过对切削力、振动、表面质量的分析,优化刀具的切削参数,并对回归方程进行显著性检验.研究结果可以为刀片切削参数选择提供依据,为合理评价刀具使用性能提供有效方法.     

基于AdvantEdge加工的M2高速钢微铣削力仿真与预测

微织构的加工领域中常用到激光加工，但激光加工设备成本高且无法进行大规模生产，因此文中用已发展成熟的加工中心来对高速钢进行铣削加工。采用0.3 mm的硬质合金微小径铣刀，利用数控加工中心对M2高速钢进行微沟槽铣削加工；在微铣削加工中，铣削力过大会导致铣刀磨损过快影响加工质量，因此笔者利用仿真软件AdvantEdge对微铣削加工进行仿真；由于微细铣削不同于传统铣削，分析了刀具前角以及刀刃圆弧半径对铣削力的影响，并利用正交实验的方法，研究切削参数及刀具几何参数对铣削力的影响规律；采用MATLAB多元线性回归对铣削力进行预测；最后通过一组实验对预测模型进行验证。结果表明构建的模型对铣削力的预测较为准确，误差在10%以内。该研究方法有助于在实际加工中更高效、更便捷地选用合适的切削用量。     

切削加工振动的分析和防治

切削加工振动主要有自激振动和受迫振动,它们分别与机床系统本身的特性、内部干扰力和外部干扰力有关.为了减振防振,必须准确判断振动的类型和产生的原因,综合分析引起振动的主要因素,找出它们的作用和相互关系,采取切实可行的有效措施隔断和减轻引起机床振动的各种干扰力,调整机床系统的固有频率、阻尼、刚度以提高其动态特性.     

超声振动车削

根据自行研制的一套悬臂式超声振动车削装置,本文就车刀等附加振量对变幅杆固有系统频率的影响进行了初步研究。车削对比试验表明,各项指标均比普通车削有所提高。     

基于正交试验的盾构刀具磨损分析

刀具磨损检测是盾构在复合地层施工中的一个重要研究课题。针对在盾构掘进时刀盘外圈刀具的磨损检测问题,采用正交试验法对掘进参数分析刀具磨损的方法进行了改进,建立了刀具磨损量计算的新模型。分析了掘进过程中总推力、刀盘转速、泡沫注入量对刀具磨损量的影响度,并对计算模型进行了显著性检验。最后,利用盾构施工实测数据对该计算模型进行了验证。研究结果表明,该模型计算的刀具磨损的检测结果与实际换刀是吻合的,并且可以对掘进参数的设置进行指导,以提高掘进效率。     

高速走丝线切割机电极丝系统刚度对加工的影响和对策

介绍了通过增加电火花线切割机电极丝系统刚度的方法降低电极丝振动的几种途径,提出了增设快速反应的气压式电极丝恒张力机构和双贮丝筒结构的阻尼负载脉宽调制闭环控制系统两种具体方法,并作了设计说明。前者以线架结构的改进为基础,在线架上增设恒张力机构以稳定电极丝张力;后者以双贮丝筒结构的电气控制方式改进为特点,以贮丝筒电磁阻尼的大小控制电极丝张力。2种方法均使运行中电极丝的张力保持恒定,减少振动,从而提高了电火花线切割机的加工质量。     

交通荷载诱发振动传播规律和减振控制

为探究钢轨弹性包覆材料对减小轻轨电车诱发地面环境振动的效果,在采用适合的列车移动荷载模拟方法和合理设置模型参数后,运用ANSYS有限元分析软件建立不同工况下的轨道-地基土结构三维模型,分析在模拟环境下轻轨电车以30 km/h运行产生的环境振动,进行时域分析、竖向振级分析和1/3倍频程分析,并与实测数据进行对比。结果表明:关于列车移动荷载模拟方法,实测分析法获得的模拟数据更贴近实测值;在距轨道中心线8 m内双块式钢轨包覆材料的减振效果最好,当距离超过8 m后不同钢轨包覆材料的减振效果不明显;钢轨弹性包覆材料对于抑制低频环境振动有较好的效果,对于抑制高频振动效果较差,截面形状对于材料的减振性能有较大影响。     

双电机驱动自同步振动磨动力响应研究

以双电机驱动自同步振动磨为研究对象,对其进行简化处理,建立力学模型。通过对其施加X,y方向的简谐激 振力,建立无阻尼系统强迫振动和有阻尼系统强迫振动的数学模型,在此基础上,确定Rayleigh阻尼的常数α和β,利用 有限元ANSYS软件进行瞬态动力学分析,研究其在动载荷作用下的变形情况。研究结果表明：在工况频率16 Hz下,节 点运动轨迹更接近圆形,距理想粉碎效果的圆形轨迹较近,粉碎效果较好,进入稳定期的时间较快;在共振频率42 Hz 下,节点轨迹振幅更大,进入稳定期较慢,阻尼对振动的衰减作用较强;不同阻尼比对振动的衰减作用成正比关系。因 此,可以通过控制阻尼比等参数获得更有利的研磨效果,提高研磨效率。     

新型全电动式注塑机直拉式电动射移机构

采用射移丝杠安装于机架方式的全电动式注塑机电动射移机构,易造成推力块的力臂结构长度过长。当喷嘴顶 靠于模具时,由于过大偏载力矩的作用而产生上翘现象。针对性地设计开发了新型直拉式电动射移机构。该机构将注 射单元通过直拉式射移机构直拉于定模板上,大大减小了全电动式注塑机射移力系的封闭回路里出力机构的射移丝杠 中心线与机筒中心线的距离,使机架不再需要承受原有设计由于射移最终阶段喷嘴顶紧模具浇口产生的顶靠力,从而大 大改善了射移机构和喷嘴的受力情况,同时也简化了机架结构,进而减轻了机架的结构重量。     

三自由度汽车座椅及其振动特性研究

为了解决车辆座椅的多自由度振动和乘坐舒适性等问题,设计了一种三自由度并联机构座椅。利用单开链理 论,计算出减振机构的耦合度为l,并用运动输出矩阵验证了三自由度为三平移运动,采用单位力椭球法对椭球圆度的 分析为振动特性仿真分析提供了理论依据。通过支链不同刚度、负载和阻尼时的振动传递特性仿真分析,结果表明：系 统各轴向共振频段远离乘客不舒适频段4 -7 Hz,且在竖直方向上传递率峰值明显优于传统机械式减振座椅;在水平方 向上,当激励在l Hz以上时,传递率趋于零。研究表明该减振座椅能够达到较高的减振标准。     

基于ABAQUS的带状切屑有限元仿真研究

稳态金属切削过程中,若形成可断带状切屑,可以得到较好的表面质量。为研究带状切屑的形成过程,采用Johnson-Cook材料模型,利用任意拉格朗日欧拉网格算法(ALE)实现切屑分离,建立二维正交自由切削模型。有限元仿真获得带状切屑形成时的切削力、切削应力及能耗变化趋势,并对相关数据进行处理。通过分析不同刀一屑摩擦因数对切削过程影响规律,切削力变化趋势预测,切削各阶段对应力场影响的判断,切削过程中总能量变化情况等,初步揭示第一变形区弹性变形规律。研究为进一步揭示带状切屑的形成机理奠定基础,对金属切削实践具有一定的指导意义。