磁流变减振镗杆的结构优化及动力学分析

来源 :石家庄铁道大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:zhaojunchao2003
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现代工业发展迅速,对各类零件的加工水平和加工精度的要求越来越高,对零件外形的需求也变的越来越复杂,其中就包含对孔类零件的需求,特别是深孔加工和与之相搭配的轴类零件的加工,镗削是加工孔类零件的重要加工方法之一,但镗杆的悬臂梁结构很容易发生振动,不仅会影响工件的加工精度,同时也增加了加工刀具的损耗。目前我国常用的用于加工孔类零件的镗杆,多由国外进口,这也从一定程度上阻碍了我国加工制造业的发展。因此,本文研究了一种以磁流变液为填充介质的磁流变减振镗杆,为镗孔类加工提高一定的依据。本文所研究的镗杆以内藏式减振镗杆为基础,将阻尼液替换为新型的磁流变液,在刀头部位添加振动传感器,镗杆的电控部分根据传感器信号实时变换磁场,控制磁流变液的状态,借此改变镗杆的刚度和阻尼,达到大幅降低杆体振动幅值的目的。本文对减振镗杆各部件的制造材料进行了选择,并以现有减振镗杆为基础,根据磁场饱和相关的原理,计算了镗杆关键部位的极限尺寸,并对其进行了优化。利用优化后得到的数据和近年来对SD振子的研究,建立磁流变减振镗杆的双自由度非线性模型,根据模型建立了镗杆振动的非线性微分方程,并利用平均法对其进行求解。对计算结果分析时,重点讨论了镗杆杆体和质量块的非线性参数对振动的影响,并将数值解和解析解进行对比研究,得出镗杆振动的一般规律。利用虚拟样机技术,对减振镗杆进行二次设计,根据优化所得到的结构尺寸建立镗杆的ADAMS刚柔耦合模型,对镗杆在线性和非线性力作用下的振动进行分析,与用平均法所得结果进行比较,结果一致,分析不同的刚度和阻尼对杆体振动的影响,用ADAMS/View对镗杆进行振动仿真,限定约束条件,得出镗杆在所设计工况下的最优阻尼和最优刚度。利用MATLAB软件生成镗杆振动的随机激励信号,将镗杆在随机激励信号下的响应与正弦激励下的响应进行对比,为镗杆的振动研究提供一定的参考。
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