2699 钢珠式减振器在铣床模型机上的减振实验研究
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钢珠式减振器在铣床模型机上的减振实验研究
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毕业设计（论文）开 题 报 告题 目 钢珠式减振器在铣床模 型机上的减振实验研究 专 业 机械设计制造及自动化 班 级 机0 2 9 班 学 生 指导教师 2006 年一、 毕业设计(论文)课题来源、类型 本次毕业设计的课题是“钢珠式减振器在铣床模型机上的减振实验研究”，其来源为科学研究，类型为科研论文。 二、选题的目的及意义 机床振动是不希望产生的。这是由于振动所产生的噪声可能刺激操作工人，引起疲倦，使其工作效率下降；并且它又可能使机床零件过早出现疲劳破坏，从而使零件的安全程度、可靠性和强度下降；机床的振动还会导致被加工工件的表面粗糙度和精度降低，刀具寿命和生产率下降。因此，必须了解机床振动的规律，并尽可能加以限制。随着生产技术的不断发展，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的金属层，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。 机床的加工质量主要是由静态精度和动态特性决定，在机床设计中往往已经确定其工作范围，在机床的使用中若在这个工作范围内达不到所需要的加工精度，往往都是由振动引起的，而静态精度则是可以通过调整机床达到的，动态性能在传统的机床设计方法中很难实现，而在现代设计方法中，即虚拟样机技术则可以通过物理仿真提前对机床性能进行了解。振动对加工的影响主要有：1、工件加工质量下降。2、产生大量噪音。3、加工效率下降。4、振动引起工艺系统承受动态交变载荷，对机床薄弱环节易产生破坏。 为了减小振动带来的种种危害，减小甚至消除振动是很有必要的。主要方法有：1、减少外界振动干扰。2、隔离振源。3、提高机床加工系统的抗振性、增大系统阻尼。4、使用减振器。5、调整振源频率，避免产生共振。 三、 本课题在国内外的研究状况及发展趋势 因为还仅限于普通机床研究、对高速或超高速机床的动态特性的研究还罕见报道。目前，对机床动态的研究主要有试验模态分析法和有限元法。今后的发展趋势是上述两种方法结合起来，利用试验模态分析结果检验补充和修正原始有限元动力学模型，利用修正后的有限元模型计算结构的动力特性的响应，进行结构的优化设计。 仅分析个别零部件，无法全面反映机床整机的性能，因为各零件之间结合部对整机的动态性能影响很大，所以有必要做包括结合部在内的整机动力学分析。近几年已有北京理工大学、东南大学、上海交通大学等少数研究机构用有限元法分析整机动态性能，他们采用的研究方法各不相同，特别体现在结合部的处理上，精度有高有低，难度有易有难。他们尝试了一种新的方法，在pro/E中装配各种零部件的CAD模型，作为导入专门的前后处理软件Hypermesh中划分网格，再导入Ansys中分析，该方法全部在商品化软件平台上进行。它的优点：1、CAD模型从pro/E导入Hypermesh时，可以保证模型完全准确地导入，不需做任何修改。2、结合部直接采用软件中现有单元，可以方便地调整参数。 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，普通采用有限元法对机床部件及整体进行动态特性分析，并已用于高速机床的开发和研究中。 西班牙的M、Zatarain用有限元法对立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Jung Dang Suth和Dai HiuLee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动结构进行分析，得到一种新型的复合结构，不仅减轻质量，还提高了它的阻尼系数。 四、 本课题主要研究内容 调研、查阅参考资料，了解目前国内外机床振动问题的研究现状，机床整机结构的固有特性及其对加工质量的影响。学习机床振动的测试方法和测试仪器的使用、如何利用正交试验来设计实验方案和优化实验，并了解振动的危害，提出预防机床振动的对策。 铣床模型机的设计：以X62W为基型，仔细分析其整体结构和主轴悬臂梁系统，设计一台铣床模型机，并画其装配图和部分零件图。学习HP3562A结构动态分析仪的使用方法，用脉冲锤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，然后确定正交试验的方案，进行钢珠式减振实验。 五、 完成论文的条件和拟采用的研究手段（途径） 前期主要是查阅期刊、杂志和有关机床振动方面的书籍，并在网络查找一些最新的研究振动的文章。了解振动的危害和一些减振的基本原理、测试振动的仪器、使用仪器的方法。主要还是通过实验来分析和论证。 钢珠减振原理：应该属于动态振动吸振的方式，该方式的工作原理是：以一个电子或机械的谐振系统附加在振动结构上去抵消原振动，从而达到减振的目的。钢珠是附加的系统，振源的振动通过机床与钢珠的接触传递给钢珠，引起钢珠振动，吸收了振源振动的能量，从而达到减少振源振幅的目的。 对铣床模型机加载激振力，通过测试仪器对其进行测试、分析，寻找其各阶固有频率。在实验条件下，确定机床减振效果最好的配比方案，并通过共振峰值被压低的比率来衡量减振的效果。在设计模型机时，可以查阅相关的机械设计手册。 六、本课题进度安排、各阶段预期达到的目标 3月 查阅资料并填写任务书，撰写开题报告和文献综述。 4月 了解机床振动的测试方法和测试仪器的使用，设计正交试验的方案，对铣床模型机进行结构设计。 5月 计算机绘制一张A0模型机装配图和一张
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