研究生毕业论文开题报告

基于挤压模式磁流变装置的外圆车削减振机理研究

开题人：赵翃

专业：机械制造及其自动化指导老师：张永亮副教授

2013-1-13基于挤压模式磁流变装置的外圆车削减振机理研究1.课题的来源及意义3.课题的研究目标及内容4.课题的研究方法、实施方案及可行性分析5.工作进度安排2.国内外研究现状课题的来源及意义课题来源及意义

由于机床切削颤振的振动位移和振幅较小，

切削颤振的危害:使工件表面精度降低；使刀具与机床设备的使用寿命降低甚至损坏降低切削效率；颤振还会产生极大的噪声,恶化工作环境。

针对诸多危害，现有以下控制方法:通过增大机床基础件刚度与阻尼实现减振增加了机床成本，而且使得机床结构变的更加复杂；通过吸振和隔振等元件，来吸收主振部位的振动，该法无法实现即时调节，适用范围狭窄；通过改变切削参数，避免振动的发生的方法法对机床的性能有较高要求，并很难在精加工中使用。

可见以上这些方法都存在一定的缺陷，智能材料—磁流变材料的出现正弥补了传统减振中的不足，通过实时调整作用于磁流变液的磁场强度在线实时控制机床，达到有效控制切削振动目的。目前，磁流变装置主要有流动模式，剪切模式及挤压模式三种工作模式，流动模式适合用于设计阀类器件；剪切模式一般适用于设计行程较大的器件；挤压模式两磁极的相对运动幅度相比剪切模式小得多，但能获得较大的应力，研制挤压工作模式的减振器对妥善解决切削振动以提高加工精度将具有十分重要的理论意义和应用价值。

磁流变装置主要是在程控电源激励下工作，然而由于磁流变液的动态阻尼呈现强非线性关系，在一定程度上很难把握最佳电流从而得到最佳控制，为此研究电流对磁流变阻尼力的影响，这为基于磁流变装置切削控制将提供精确的实验依据。课题来源及意义

综上所述，本课题将设计一个基于挤压模式磁流变减振装置，建立并推导基于磁流变减振装置的车削系统动力学模型及微分方程，对磁流变效应引起的变参数车削系统振动响应进行理论分析，总结控制规律，据此进行车削颤振的磁流变减振控制试验。本课题的成功实现将为更有效地利用磁流变效应控制切削颤振以提高加工精度提供理论基础和实践指导。

本课题受到了上海市教委项目—“磁流变材料在切削颤振控制中应用的研究”（NO.09YZ224）和国家自然基金的资助。

国内外研究现状国内外研究现状

1切削振动控制研究现状被动控制Semercigil和Chen等利用被动控制方法，采用冲击式阻尼器对端铣过程中的切削颤振进行了抑制造价低廉、安装方便，但系统参数不能改变，难以适应切削状态的变化主动控制Hajikolaei和Huyanan等利用主动控制策略对附加在切削系统中电磁阻尼器进行控制以削弱颤振可在线控制，但成本较高、结构庞大、可靠性差半主动控制孔天荣将通过对施加于磁流变减振器上电流的控制来实时在线控制智能镗杆，取得了很好的减振效果。借助智能材料优良的机电耦合特性，兼具了主动控制适应性强和被动控制可靠性高的优点智能控制盖玉先和董申等等提出了将模糊控制系统与空气弹簧隔离系统相结合的办法来控制超精密车床的振动不依赖系统的精确模型，控制精确，能适应切削状态的变化国内外研究现状

2磁流技术研究现状磁流变动力特性

杜奎等通过对磁流变阻尼器进行动态特性研究，结果表明系统阻尼力以磁流变液屈服引起的库仑阻尼力为主；张进秋等对剪切阀式磁流变阻尼器进行动态特性实验研究，结果表明磁流变阻尼力随控制电流的增大呈非线性增加磁流变液工作模式主要有流动模式、剪切模式、挤压模式。刘会兵等设计了一种基于圆盘挤压模式磁流变悬置用于发动机隔振模糊控制，等到了很好的隔振效果磁流变液的工程应用目前磁流变材料已广泛应用于车辆工程、土木建筑、机械制造、航空航天等领域课题研究目标及内容课题研究目标及内容课题所要研究的目标及内容设计研制出与刀具一体的磁流变减振装置并进行安装调试建立基于磁流变减振装置的二自由度系统动力学模型，分析不同电流下系统动态响应特性，提炼抑制车削颤振的最佳电流参数编写数据采集、显示、存储、信号处理等程序，搭建减振实验软件系统和硬件系统，研究基于磁流变装置车削颤振控制方法，进行磁流变效应的车削减振控制试验课题的研究方法、实施方案及可行性分析课题的研究方法、实施方案及可行性分析应用机床动力学、系统建模与仿真等知识建立磁流变减震装置的车削减振二自由度系统的动力学模型，利用多普勒激光测振仪测试不同电流下磁流变减振装置的动力学参数，进而通过动力学模型分析不同电流下的振动响应特性，并通过matlab对其仿真

本课题利用磁流变效应，结合CA6140车床设计，运用所学的机械设

计、制作工艺基础及公差配合等知识进行结构设计及尺寸链的计算，通过三维软件Solidworks及二维软件AutoCAD作图设计出磁流变减振装置2

基于上述理论研究结果，结合智能控制理论，研究基于本文磁流变装置

的减振方法，目前，智能控制技术在智能交通系统、智能机器人等工程领域已有很多成功的应用，而MATLAB等软件也提供了很多供智能控制研究的工具箱和SIMULINK仿真工具，这些为结合智能控制思想研究控制切削颤振方法提供保障。13基于上述研究，搭建车削颤振减振试验软硬件平台，进行磁流变效应的车削减振控制试验。本课题已拥有实验所需的数据采集卡、电荷放大器、程控电源等设备，可以保障课题研究的顺利进行4工作进度安排研究进度及时间安排121110987321

研究进度及时间安排起止日期课题阶段工作进度2012.9-2013.1阅读相关文献，写开题报告2013.1-2013.3进行本课题的磁流变减震装置的设计、加工2013.3-2013.6对基于磁流变减震装置的切削系统进行动力学分析2013.6-2013.7进行磁流变装置动力