臥式銑床主軸懸臂梁系統(tǒng)振動減振問題的模擬實驗研究開題報告.doc

畢業(yè)設計（論文）開題報告題目臥式銑床主軸懸臂梁系統(tǒng)振動減振問題的模擬實驗研究專業(yè)機械設計制造及其自動化班級學號學生指導教師2006年一、畢業(yè)設計(論文)課題來源、類型本課題為科研類，屬于科研論文二、選題的目的及意義機床工作時產(chǎn)生振動，不僅會影響機床的動態(tài)精度和被加工零件的質(zhì)量，而且還要降低生產(chǎn)效率和刀具的耐用度。振動劇烈時甚至會降低機床的使用性能，不僅如此，伴隨振動所產(chǎn)生的噪聲可能刺激操作工人，引起疲倦，導致工作效率下降。故振動問題必須引起我們足夠的重視。隨著生產(chǎn)技術的不斷發(fā)展和對零部件加工質(zhì)量要求的日益提高。防止和消除機床的振動已成為迫切需要解決的問題。當開動機床進行加工時，由于機床各運動部分彼此發(fā)生一定規(guī)律的相對運動，因而其摩擦表面上必然有摩擦力作用著。機床回轉(zhuǎn)部分不平衡等因素必將使回轉(zhuǎn)系統(tǒng)受到離心力的作用。切削過程中刀具切入工件去除金屬層，將會使整個機床系統(tǒng)受到切削力作用。這些作用力并非保持常值，有的是周期性變化的，有的可能同系統(tǒng)某些元件的剛度軸線有一定的方位關系等。這些力在某些條件下會起一定的激振作用，從而使整個機床系統(tǒng)或其零部件發(fā)生各種類型的振動。機床振動一般分為三大類：1、自由振動2、受迫振動3、自激振動。銑床的振動主要與切削過程有關，它包括由于銑刀齒間斷切削和切削截面積變化所引起的受迫振動，以及由于切削力的變化所激發(fā)的顫振，從抗振角度來看，銑床是在繁重的條件下工作的，這是由于：1、切削力的變化較大2、切除薄而寬的切屑，特別是用圓柱銑刀銑平面時3、在使用最普遍的升降臺銑床上，工作臺必須按三個互相垂直的方向相對于主軸移動，這樣就影響到銑床的剛度。受迫振動的振幅取決于銑削寬度，臥銑時當銑削寬度與銑刀齒螺旋線齒距之比為整數(shù)時，則振幅最小。端銑時如接觸弧長與齒數(shù)比為整數(shù)時，振幅也最小。顫振的頻率通常與銑削用量無關。在切削速度相當寬的范圍內(nèi)保持常值，但當系統(tǒng)剛度和質(zhì)量改變是則有明顯變化。為了減少振動帶來的種種危害，減小甚至消除振動是很有必要的。主要的方法有：1、減少外激振力2、變動振激頻率3、采取隔振措施4、減少慣性力，其中，隔振的方法有：1、隔離法2、阻尼法3、動力減振法4、沖擊法。在本次研究中，主要是用正弦信號激勵的方法測試尋找模型機的各階主要頻率。分析其結(jié)構(gòu)的固有特性，然后附加一個諧振結(jié)構(gòu)在振動結(jié)構(gòu)上去抵消原振動，以達到減振的目的。三、本課題在國內(nèi)外的研究狀況及發(fā)展趨勢國內(nèi)對機床整體動態(tài)特性的研究的現(xiàn)狀：國內(nèi)還僅限于普通機床的研究，對高速或超高速機床的動態(tài)特性的研究還罕見報道。1、對整機進行機床靜剛度試驗，機床抗振性即動剛度試驗（1）昆明理工大學杜弈試驗方法對MSY7115平面磨床的動態(tài)性能研究，用相對激振法激振和穩(wěn)態(tài)正弦共振激勵法，分別得到砂輪與工件接觸點處的幅頻特性圖和磨床的各階模態(tài)振型。（2）廣西大學陳文鋒，毛漢領對MXBS-1320型高速外圓磨床的動態(tài)性能使用脈沖激振法進行了試驗研究，得到磨床前幾階模態(tài)的頻率和振型圖，尋找出機床振動的薄弱環(huán)節(jié)和主要振源，并提出一些機床改造的措施。2、對主要零部件進行有限元分析，優(yōu)化零部件結(jié)構(gòu)的設計（1）東南大學和無錫機床股份有限公司對內(nèi)圓磨床M2120A床身結(jié)構(gòu)進行有限元分析，得到床身前幾階的固有頻率和振型，分析床身的內(nèi)部筋板布置對結(jié)構(gòu)動態(tài)特性的影響。（2）上海理工大學李曉燕對MK7150平面磨床的床身用有限元法進行靜剛度分析，找出影響機床加工精度的床身發(fā)生最大變形的部位。國外高速機床動態(tài)特性的研究現(xiàn)狀：國外，機床結(jié)構(gòu)的動力學修改和動態(tài)優(yōu)化設計等方面的研究發(fā)展很快，普遍采用有限元法對機床部件及整機進行動態(tài)特性分析，并已用于高速機床的開發(fā)和研究中。西班牙M.Zatarain用有限元對立柱移動式銑床進行模態(tài)分析。采用Nastrain和T-deas兩種商用軟件，建立包括床身、立柱、頭架及它們之間的滾動導軌結(jié)合部在內(nèi)的整機模型，并進行了模態(tài)分析，可以通過幾種方案的比較，選擇其中較合理的結(jié)構(gòu)。韓國科學技術高級學院JungDongSuth和DaiHillLee用有限元法分析高速機床的主軸外殼的阻尼特性，并用有限元法對高速銑床的滑塊結(jié)構(gòu)進行分析，得到一種新型的夾層復合結(jié)構(gòu)，不僅減輕質(zhì)量，還提高了它的阻尼系數(shù)。德國Stattgart大學和Auchen大學研制的兩種不同結(jié)構(gòu)和原理的并聯(lián)運動機床Dym-M型臥式加工中心和Linapod-型立式加工中心，其主軸速度分別達到16.000