本文關鍵詞：磁流變減振鏜桿的結構優(yōu)化及動力學分析

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【摘要】：現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展迅速,對各類零件的加工水平和加工精度的要求越來越高,對零件外形的需求也變的越來越復雜,其中就包含對孔類零件的需求,特別是深孔加工和與之相搭配的軸類零件的加工,鏜削是加工孔類零件的重要加工方法之一,但鏜桿的懸臂梁結構很容易發(fā)生振動,不僅會影響工件的加工精度,同時也增加了加工刀具的損耗。目前我國常用的用于加工孔類零件的鏜桿,多由國外進口,這也從一定程度上阻礙了我國加工制造業(yè)的發(fā)展。因此,本文研究了一種以磁流變液為填充介質的磁流變減振鏜桿,為鏜孔類加工提高一定的依據(jù)。本文所研究的鏜桿以內藏式減振鏜桿為基礎,將阻尼液替換為新型的磁流變液,在刀頭部位添加振動傳感器,鏜桿的電控部分根據(jù)傳感器信號實時變換磁場,控制磁流變液的狀態(tài),借此改變鏜桿的剛度和阻尼,達到大幅降低桿體振動幅值的目的。本文對減振鏜桿各部件的制造材料進行了選擇,并以現(xiàn)有減振鏜桿為基礎,根據(jù)磁場飽和相關的原理,計算了鏜桿關鍵部位的極限尺寸,并對其進行了優(yōu)化。利用優(yōu)化后得到的數(shù)據(jù)和近年來對SD振子的研究,建立磁流變減振鏜桿的雙自由度非線性模型,根據(jù)模型建立了鏜桿振動的非線性微分方程,并利用平均法對其進行求解。對計算結果分析時,重點討論了鏜桿桿體和質量塊的非線性參數(shù)對振動的影響,并將數(shù)值解和解析解進行對比研究,得出鏜桿振動的一般規(guī)律。利用虛擬樣機技術,對減振鏜桿進行二次設計,根據(jù)優(yōu)化所得到的結構尺寸建立鏜桿的ADAMS剛柔耦合模型,對鏜桿在線性和非線性力作用下的振動進行分析,與用平均法所得結果進行比較,結果一致,分析不同的剛度和阻尼對桿體振動的影響,用ADAMS/View對鏜桿進行振動仿真,限定約束條件,得出鏜桿在所設計工況下的最優(yōu)阻尼和最優(yōu)剛度。利用MATLAB軟件生成鏜桿振動的隨機激勵信號,將鏜桿在隨機激勵信號下的響應與正弦激勵下的響應進行對比,為鏜桿的振動研究提供一定的參考。
【關鍵詞】：磁流變液 減振鏜桿 非線性 優(yōu)化 仿真
【學位授予單位】：石家莊鐵道大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG53
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 研究背景及意義10-11
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀11-16
• 1.2.1 減振鏜桿的類型11-12
• 1.2.2 國內外減振鏜桿的發(fā)展12-13
• 1.2.3 磁流變液的研究發(fā)展13-14
• 1.2.4 振動的非線性研究進展14-15
• 1.2.5 基于Adams的虛擬樣機技術15-16
• 1.3 工作安排及主要創(chuàng)新點16-18
• 1.3.1 主要工作安排16
• 1.3.2 主要創(chuàng)新點16-18
• 第二章 計算方法及理論基礎18-28
• 2.1 建立微分方程的依據(jù)及常微分方程數(shù)值解法18-19
• 2.1.1 建立微分方程的依據(jù)18
• 2.1.2 常微分方程數(shù)值解法18-19
• 2.2 常用非線性力分類19-22
• 2.2.1 材料非線性19-20
• 2.2.2 分段線性20
• 2.2.3 幾何非線性20-22
• 2.3 鏜桿所受的切削力分析22-23
• 2.4 振動產生機理23-24
• 2.4.1 振動的類型23-24
• 2.4.2 振動的控制方法24
• 2.5 平均法解析24-28
• 第三章 磁流變減振鏜桿的整體設計28-38
• 3.1 引言28
• 3.2 減振鏜桿的結構設計28-29
• 3.3 材料的選擇29-32
• 3.3.1 磁流變液的選擇29-30
• 3.3.2 質量塊材料30-31
• 3.3.3 桿體、隔磁套和刀頭的材料選擇31-32
• 3.4 磁路設計32-36
• 3.4.1 極限尺寸計算32-34
• 3.4.2 線圈布局34-36
• 3.5 結構優(yōu)化36-37
• 3.6 總結37-38
• 第四章 磁流變減振鏜桿的分析計算38-57
• 4.1 引言38
• 4.2 兩自由度模型的建立38-45
• 4.2.1 SD振子模型38-40
• 4.2.2 兩自由度鏜桿振動模型的建立40-41
• 4.2.3 微分方程的建立及求解41-45
• 4.3 結果分析45-55
• 4.3.1 不同非線性參數(shù)下解析解與數(shù)值解對比45-51
• 4.3.2 數(shù)據(jù)分析51-55
• 4.3.2.1 非線性系數(shù)同時發(fā)生變化對系統(tǒng)的影響51-52
• 4.3.2.2 α_2為0時，α_1的變化對系統(tǒng)的影響52-54
• 4.3.2.3 α_1為0時,α_2的變化對系統(tǒng)的影響54-55
• 4.4 本章小結55-57
• 第五章 磁流變減振鏜桿的ADAMS仿真及優(yōu)化57-81
• 5.1 建立減振鏜桿的多剛體模型57-63
• 5.1.1 坐標系統(tǒng)和單位制的選取57-58
• 5.1.2 建立鏜桿的ADAMS純剛體模型58-59
• 5.1.3 建立桿體的MNF(Modal Neutral File)文件59-62
• 5.1.4 建立減振鏜桿的柔性體模型62-63
• 5.2 仿真分析63-68
• 5.2.1 仿真初始參數(shù)的確定63
• 5.2.2 實心鏜桿的仿真63-65
• 5.2.3 減振鏜桿的仿真分析65-67
• 5.2.4 結果分析67-68
• 5.3 通過設計變量對桿體進行振動分析68-75
• 5.3.1 創(chuàng)建Vibration模塊仿真劇本和設計變量69-70
• 5.3.2 設計目標函數(shù)70-72
• 5.3.3 剛度對刀頭振動幅值的影響72-73
• 5.3.4 阻尼對刀頭振動幅值的影響73-75
• 5.4 剛度和阻尼的優(yōu)化分析75-77
• 5.4.1 目標函數(shù)和約束75
• 5.4.2 設計報告75-76
• 5.4.3 結果76-77
• 5.5 隨機激勵下桿體振動特性分析77-79
• 5.5.1 建立隨機激勵時域模型77-78
• 5.5.2 振動分析78-79
• 5.6 總結79-81
• 第六章 結論與展望81-83
• 6.1 結論81-82
• 6.2 展望82-83
• 參考文獻83-87
• 附錄87-88
• 致謝88-89
• 個人簡歷、在學期間的研究成果及發(fā)表的學術論文89

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 張海豐;馬術文;丁國富;謝斌斌;王建;;動力減振鏜桿結構參數(shù)優(yōu)化[J];機械設計與研究;2009年01期

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本文編號：1128630