卧式铣床主轴悬臂梁系统振动减振问题的模拟实验研究开题报告.doc

毕业设计（论文）开题报告题目卧式铣床主轴悬臂梁系统振动减振问题的模拟实验研究专业机械设计制造及其自动化班级学号学生指导教师2006年一、毕业设计(论文)课题来源、类型本课题为科研类，属于科研论文二、选题的目的及意义机床工作时产生振动，不仅会影响机床的动态精度和被加工零件的质量，而且还要降低生产效率和刀具的耐用度。振动剧烈时甚至会降低机床的使用性能，不仅如此，伴随振动所产生的噪声可能刺激操作工人，引起疲倦，导致工作效率下降。故振动问题必须引起我们足够的重视。随着生产技术的不断发展和对零部件加工质量要求的日益提高。防止和消除机床的振动已成为迫切需要解决的问题。当开动机床进行加工时，由于机床各运动部分彼此发生一定规律的相对运动，因而其摩擦表面上必然有摩擦力作用着。机床回转部分不平衡等因素必将使回转系统受到离心力的作用。切削过程中刀具切入工件去除金属层，将会使整个机床系统受到切削力作用。这些作用力并非保持常值，有的是周期性变化的，有的可能同系统某些元件的刚度轴线有一定的方位关系等。这些力在某些条件下会起一定的激振作用，从而使整个机床系统或其零部件发生各种类型的振动。机床振动一般分为三大类：1、自由振动2、受迫振动3、自激振动。铣床的振动主要与切削过程有关，它包括由于铣刀齿间断切削和切削截面积变化所引起的受迫振动，以及由于切削力的变化所激发的颤振，从抗振角度来看，铣床是在繁重的条件下工作的，这是由于：1、切削力的变化较大2、切除薄而宽的切屑，特别是用圆柱铣刀铣平面时3、在使用最普遍的升降台铣床上，工作台必须按三个互相垂直的方向相对于主轴移动，这样就影响到铣床的刚度。受迫振动的振幅取决于铣削宽度，卧铣时当铣削宽度与铣刀齿螺旋线齿距之比为整数时，则振幅最小。端铣时如接触弧长与齿数比为整数时，振幅也最小。颤振的频率通常与铣削用量无关。在切削速度相当宽的范围内保持常值，但当系统刚度和质量改变是则有明显变化。为了减少振动带来的种种危害，减小甚至消除振动是很有必要的。主要的方法有：1、减少外激振力2、变动振激频率3、采取隔振措施4、减少惯性力，其中，隔振的方法有：1、隔离法2、阻尼法3、动力减振法4、冲击法。在本次研究中，主要是用正弦信号激励的方法测试寻找模型机的各阶主要频率。分析其结构的固有特性，然后附加一个谐振结构在振动结构上去抵消原振动，以达到减振的目的。三、本课题在国内外的研究状况及发展趋势国内对机床整体动态特性的研究的现状：国内还仅限于普通机床的研究，对高速或超高速机床的动态特性的研究还罕见报道。1、对整机进行机床静刚度试验，机床抗振性即动刚度试验（1）昆明理工大学杜弈试验方法对MSY7115平面磨床的动态性能研究，用相对激振法激振和稳态正弦共振激励法，分别得到砂轮与工件接触点处的幅频特性图和磨床的各阶模态振型。（2）广西大学陈文锋，毛汉领对MXBS-1320型高速外圆磨床的动态性能使用脉冲激振法进行了试验研究，得到磨床前几阶模态的频率和振型图，寻找出机床振动的薄弱环节和主要振源，并提出一些机床改造的措施。2、对主要零部件进行有限元分析，优化零部件结构的设计（1）东南大学和无锡机床股份有限公司对内圆磨床M2120A床身结构进行有限元分析，得到床身前几阶的固有频率和振型，分析床身的内部筋板布置对结构动态特性的影响。（2）上海理工大学李晓燕对MK7150平面磨床的床身用有限元法进行静刚度分析，找出影响机床加工精度的床身发生最大变形的部位。国外高速机床动态特性的研究现状：国外，机床结构的动力学修改和动态优化设计等方面的研究发展很快，普遍采用有限元法对机床部件及整机进行动态特性分析，并已用于高速机床的开发和研究中。西班牙M.Zatarain用有限元对立柱移动式铣床进行模态分析。采用Nastrain和T-deas两种商用软件，建立包括床身、立柱、头架及它们之间的滚动导轨结合部在内的整机模型，并进行了模态分析，可以通过几种方案的比较，选择其中较合理的结构。韩国科学技术高级学院JungDongSuth和DaiHillLee用有限元法分析高速机床的主轴外壳的阻尼特性，并用有限元法对高速铣床的滑块结构进行分析，得到一种新型的夹层复合结构，不仅减轻质量，还提高了它的阻尼系数。德国Stattgart大学和Auchen大学研制的两种不同结构和原理的并联运动机床Dym-M型卧式加工中心和Linapod-型立式加工中心，其主轴速度分别达到16.000minr和24.000minr。为了提高机床的动态性能和优化机床的结构，建立了两台加工中心的整机的有限元模型。经过计算，得到机床在静态受力时的整机变形和刚度。两台加工中心的x,y和z三个方向的