薄壁筒工件在车削加工时,由于其壳体较薄、相对刚度较低,极易导致刀具和工件之间发生相对振动,在特定条件下就会形成颤振,大大降低加工精度。同时,车削过程中,由于工件旋转主运动与刀具进给运动的同时作用,工件表层的金属材料不断被切除,使得工件的尺寸参数、所受切削力位置均实时发生变化,这意味着车削加工系统为一时变系统。本文着重研究时变因素作用下的薄壁筒车削振动行为及其抑制方法。从动力学理论建模角度出发,考虑时变厚度、时变位置等因素的影响,分析研究薄壁筒工件车削振动特性的变化规律,根据分析结果研究振动系统稳定性的问题,并将其转化为临界切削宽度选取值的问题,继而深入研究刀具与工件动力学参数的匹配规律并将其优化,提高车削加工的稳定性,从而在实际加工前使得操作人员可以选取更好的切削参数和刀具参数来避免可能出现的振动问题。并且针对切削振动试验中出现的时变薄壁筒表面形貌的现象,基于模态柔度理论给出了动力学层面的解释。本文的主要研究内容如下:1)基于Kirchhoff-Love假设,建立转动薄壁筒的振动微分方程,采用梁函数法求解转动薄壁筒的固有频率及相应的模态振型,并利用数值仿真方法建立主轴-卡盘-工件工艺系统模型,结合模态实验分析了不同壁厚、切削力位置对薄壁筒切削系统的固有模态、频率响应函数的影响。2)基于再生型颤振机理,建立两自由度薄壁筒车削系统的时滞微分方程,采用解析法对时滞项进行处理,得到相应的稳定性极限图。基于推导出的稳定性极限表达式,分析了不同切削参数对系统稳定性的影响规律;并研究了刀具与工件动力学参数之间的匹配方式与稳定性的关系,从而为后续寻找刀具与工件动力学参数之间的最优匹配提供一定的理论支持。3)在对薄壁筒工件车削颤振稳定性理论分析的基础上,利用遗传算法和粒子群算法对刀具与工件参数的匹配方法进行优化设计,使得临界切削宽度达到最大,即系统的稳定性达到最优。并通过这两种算法互相对比验证优化结果的可信程度,辅助加工者在实际加工前得到当前工况下最大的稳定域,突破了传统上采取小的切削用量来预防颤振的限制,从而有效地减少实际切削中对机床和刀具切削性能不必要的浪费,提高加工效率和加工精度,节约加工成本。4)通过切削振动试验进一步验证时变因素对薄壁筒工件车削振动特性及其车削稳定性的影响规律,通过试验发现薄壁筒工件加工表面颤振纹理也具有时变性。因此,基于模态柔度理论,利用有限元模型的谐响应分析,获得不同切削位置的动柔度曲线的负实部,进而确定具有较大动柔度负实部的某阶模态或某几阶模态,结合模态实验与切削振动实验来确定不同切削位置的主要薄弱模态,以此在动力学层面得出了切削加工表面出现的沟槽、鱼鳞状等颤振纹理与工艺系统的固有模态内在联系。