功率超聲珩磨顫振動(dòng)力學(xué)模型的建立與分析.pdf

1、本課題在國(guó)家自然科學(xué)基金：基于非線性動(dòng)力系統(tǒng)理論的功率超聲珩磨臨界型顫振基礎(chǔ)研究(50975265)的資助下，主要對(duì)功率超聲珩磨進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析，基于顫振理論研究的基礎(chǔ)，通過對(duì)珩磨過程中動(dòng)態(tài)珩磨力的分析，建立單自由度線性功率超聲珩磨顫振模型。利用機(jī)床動(dòng)力學(xué)和非線性動(dòng)力學(xué)理論與方法，分別考慮基于非線性剛度和珩磨力非線性特性及綜合考慮這兩個(gè)非線性因素，建立相應(yīng)的珩磨顫振系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)模型及運(yùn)動(dòng)方程，分析功率超聲珩磨顫振系統(tǒng)的穩(wěn)定性。對(duì)珩磨顫振進(jìn)行

2、仿真分析研究，分析各珩磨參數(shù)對(duì)珩磨加工穩(wěn)定性的影響，揭示功率超聲珩磨顫振機(jī)理。本論文主要的研究工作和成果有：
　　1.簡(jiǎn)要闡述珩磨系統(tǒng)自激振動(dòng)產(chǎn)生的機(jī)理和特點(diǎn)，分別對(duì)速度反饋、位移延時(shí)反饋以及模態(tài)耦合三種不同機(jī)制的珩磨顫振進(jìn)行建模和對(duì)其機(jī)理分析；
　　2.介紹了功率超聲振動(dòng)珩磨的工作原理，建立了單自由度線性功率超聲珩磨顫振系統(tǒng)的模型，基于非線性動(dòng)力學(xué)，主要考慮非線性剛度與珩磨力非線性特性這兩個(gè)非線性因素,分別建立了非線性功率

3、超聲珩磨顫振模型，再綜合考慮這兩個(gè)非線性因素建立非線性珩磨顫振模型并推出對(duì)應(yīng)的振動(dòng)方程；
　　3.分析功率超聲珩磨顫振線性和非線性模型，推出對(duì)應(yīng)的珩磨顫振穩(wěn)定性方程，求得穩(wěn)定性臨界珩磨寬度。分析方程得到基于非線性理論建立的珩磨顫振動(dòng)力學(xué)模型比線性珩磨顫振模型更具有優(yōu)勢(shì)來描述珩磨顫振。非線性顫振穩(wěn)定性方程可以預(yù)測(cè)珩磨顫振發(fā)生的臨界條件，并對(duì)珩磨顫振給出了一定的說明與解釋。
　　4.通過計(jì)算機(jī)模擬仿真出珩磨系統(tǒng)穩(wěn)定性臨界珩磨寬度

4、隨主軸轉(zhuǎn)速變化的仿真圖，預(yù)測(cè)了穩(wěn)定性極限。用Matlab仿真分析影響珩磨穩(wěn)定性的主要因素，包括固有頻率、重疊系數(shù)、珩磨剛度系數(shù)、阻尼系數(shù)對(duì)顫振穩(wěn)定域的影響，得到這些因素與臨界珩磨寬度最小值的關(guān)系，揭示功率超聲珩磨顫振機(jī)理；
　　建立基于Matlab/Simulink數(shù)值仿真平臺(tái)的仿真模型，將珩磨寬度取不同值，得到不同的珩磨顫振的時(shí)域圖，振動(dòng)系統(tǒng)存在明顯的發(fā)生顫振的臨界狀態(tài)，通過仿真解釋和預(yù)測(cè)發(fā)生珩磨顫振的臨界條件，顫振時(shí)振動(dòng)信號(hào)的