颗粒阻尼减振镗杆减振分析及试验研究

【摘要】切削加工中的振动会降低加工零件的表面质量，尤其是深孔类零件的加工。由于刀具尺寸受到了限制，刀具刚度的不足会导致切削中更容易发生振动，因此刀具减振技术是一个重要的研究课题。颗粒阻尼是一种被动控制减振技术，其凸出的优势首先是不会增加结构的总体质量，不改变结构的外形，这就使得在进行减振镗杆的设计时，可以不改变刀杆的直径和长度；其次是其特殊的减振机理，使得阻尼的效果非常显著；此外，颗粒阻尼基本上不会受到环境条件的影响、性能稳定、减振频带宽，适用于高温高压等恶劣环境。因此，颗粒阻尼减振技术特别适合于大长径比刀具的减振设计，应用前景非常广阔。论文首先介绍了镗杆切削加工过程中振动的产生及减振方法，分别对普通镗杆和减振镗杆进行了动力学分析，比较了不同阻尼比对镗杆振幅的影响，并对实心镗杆和空心镗杆进行了模态分析和谐响应分析，得到了减振镗杆的动态性能参数。其次，介绍了颗粒阻尼技术及阻尼颗粒的选取原则，阐述了目前比较流行的计算颗粒阻尼的离散单元法，并对颗粒阻尼碰撞耗能进行了分析，介绍了颗粒的物质属性，包括静态属性和动态属性。通过有限元分析软件ABAQUS对小球碰撞进行了模拟，定量分析和比较了两个小球碰撞、两个小球夹击小颗粒软球的耗能情况。最后，设计并完成了不同颗粒填充方案下的切削加工试验，根据试验所得的功率谱密度图，分析比较了只填充颗粒、只填充金属粉末、金属颗粒和金属粉末混合填充的三种情况下的减振效果，得出了最佳的填充材料、填充比等关键数据。试验结果还表明，金属粉末间的摩擦耗能，是颗粒阻尼最主要的耗能形式。
【作者】任栋；
【导师】庞学慧；
【作者基本信息】中北大学，机械制造及其自动化，2014，硕士
【关键词】颗粒阻尼；减振镗杆；谐响应分析；有限元分析；碰撞耗能；

【参考文献】
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