超聲珩磨再生型顫振系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析及實驗研究.pdf

1、超聲珩磨加工是精密和超精密加工技術的重要組成部分之一，但珩磨過程中的再生型顫振是導致系統(tǒng)產(chǎn)生不穩(wěn)定磨削的重要因素之一，嚴重制約了零件的加工精度和表面質(zhì)量的提高。本課題在國家自然科學基金項目的資助下，針對超聲珩磨加工過程中的再生型顫振，運用理論分析、計算機數(shù)值模擬仿真和實驗驗證相結(jié)合的手段，對超聲珩磨顫振系統(tǒng)的穩(wěn)定性進行了分析。為珩磨顫振的理論研究和尋求抑振、消振方法提供了理論依據(jù)，具有重要的理論和現(xiàn)實意義。
　　本論文的主要研究內(nèi)

2、容和成果有以下幾個方面：
　　1.在簡要闡述非線性顫振理論的研究現(xiàn)狀和系統(tǒng)穩(wěn)定性分析方法的基礎上，對功率超聲珩磨振動系統(tǒng)的工作原理和運動特點進行了分析，并對珩磨油石的磨粒形狀和分布做了一定的假設。
　　2.分析了靜態(tài)珩磨油石上單顆磨粒的受力分布。在此基礎上，建立珩磨油石的動態(tài)磨削厚度模型，并推導出單顆磨粒的動態(tài)珩磨力，從而進一步計算出了超聲珩磨油石的動態(tài)珩磨力。以珩磨油石為研究對象，建立了功率超聲珩磨再生型顫振系統(tǒng)的徑向和軸

3、向單自由度動力學模型，并列出了相應的非線性動力學微分方程。
　　3.建立超聲珩磨再生型顫振系統(tǒng)的兩自由度非線性動力學模型，根據(jù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性方程推導出珩磨轉(zhuǎn)速與最小極限珩磨寬度的關系，通過計算機模擬仿真繪制出了超聲珩磨再生型顫振系統(tǒng)的穩(wěn)定性葉瓣曲線圖，對系統(tǒng)的穩(wěn)定性極限進行了預測。
　　4.運用MATLAB7.0軟件仿真并分析了超聲珩磨顫振系統(tǒng)參數(shù)對穩(wěn)定性曲線和最小極限珩磨寬度的影響，包括珩磨力系數(shù)、系統(tǒng)徑向和軸向的固有頻率、

4、剛度系數(shù)、阻尼比和珩磨頭往復運動速度等參數(shù)。并繪制出了各參數(shù)與最小極限珩磨寬度關系的折線圖。
　　5.通過對超聲珩磨頭進行模態(tài)實驗，分析得到了珩磨頭的模態(tài)參數(shù)（固有頻率、阻尼比）；通過改變珩磨頭往復速度進行珩磨加工實驗，所測得的珩磨振動信號與計算機仿真分析得到的結(jié)果大致相同，從而驗證了所建立的超聲珩磨再生型顫振系統(tǒng)動力學模型的合理性。
　　本課題的研究成果揭示了超聲珩磨振動系統(tǒng)的顫振機理，在一定程度上完善和發(fā)展了超聲珩磨加工