颗粒阻尼减振镗杆减振分析及试验研究

摘要

切削加工中的振动会降低加工零件的表面质量,尤其是深孔类零件的加工。由于刀具尺寸受到了限制,刀具刚度的不足会导致切削中更容易发生振动,因此刀具减振技术是一个重要的研究课题。颗粒阻尼是一种被动控制减振技术,其凸出的优势首先是不会增加结构的总体质量,不改变结构的外形,这就使得在进行减振镗杆的设计时,可以不改变刀杆的直径和长度;其次是其特殊的减振机理,使得阻尼的效果非常显著;此外,颗粒阻尼基本上不会受到环境条件的影响、性能稳定、减振频带宽,适用于高温高压等恶劣环境。因此,颗粒阻尼减振技术特别适合于大长径比刀具的减振设计,应用前景非常广阔。
　　论文首先介绍了镗杆切削加工过程中振动的产生及减振方法,分别对普通镗杆和减振镗杆进行了动力学分析,比较了不同阻尼比对镗杆振幅的影响,并对实心镗杆和空心镗杆进行了模态分析和谐响应分析,得到了减振镗杆的动态性能参数。其次,介绍了颗粒阻尼技术及阻尼颗粒的选取原则,阐述了目前比较流行的计算颗粒阻尼的离散单元法,并对颗粒阻尼碰撞耗能进行了分析,介绍了颗粒的物质属性,包括静态属性和动态属性。通过有限元分析软件ABAQUS对小球碰撞进行了模拟,定量分析和比较了两个小球碰撞、两个小球夹击小颗粒软球的耗能情况。最后,设计并完成了不同颗粒填充方案下的切削加工试验,根据试验所得的功率谱密度图,分析比较了只填充颗粒、只填充金属粉末、金属颗粒和金属粉末混合填充的三种情况下的减振效果,得出了最佳的填充材料、填充比等关键数据。试验结果还表明,金属粉末间的摩擦耗能,是颗粒阻尼最主要的耗能形式。

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1绪论

1.1课题背景

1.2国内外研究现状

1.3 论文的主要研究内容

2 减振镗杆的动力学分析

2.1镗杆的振动分析

2.2 减振镗杆的动力学分析

2.3 本章小结

3 颗粒阻尼技术

3.1 颗粒阻尼技术简介

3.2 颗粒物质特性

3.3 本章小结

4 ABAQUS/Explicit颗粒碰撞仿真及耗能分析

4.1 ABAQUS动力学接触分析简介

4.2 ABAQUS模拟颗粒碰撞耗能分析

4.3 本章小结

5减振镗刀的切削试验研究

5.1 试验仪器与设备

5.2 试验原理

5.3 试验方案

5.4 试验结果

5.5 本章小结

6结论与展望

6.1全文总结

6.2展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文

致谢