机械制造工艺学09

1、5-4 机械加工中的振动及控制 一、机械加工中的振动及分类 自由振动：由切削力突然变化、冲击引起，一 般可迅速衰减，危害较小； 强迫振动：在外界周期力作用下产生，维持一 定振幅，危害大； 自激振动：由系统内部激发反馈产生的周期振 动，危害大。 二、机械加工中的强迫振动及其控制措施 （一）强迫振动的数学描述 物体受力分析：外力 Px=Po sint 弹性力 kx 阻尼力 cx 运动方程： 其中第一项代表有 阻尼自由振动，振 幅衰减，为一瞬态 过程； 第二项代表等幅强 迫振动，为一稳态 过程： 最终得： （二）强迫振动的特征 1、为等幅周期振动； 2、振动频率与干扰力频率相等； 3、当频率比接近1

2、时，=/o1，产生共振； 4、振幅与各参数之间的关系： 干扰力幅值PoA2 弹簧系数k A2 阻尼系数c A2 （三）强迫振动产生的原因及诊断 1、机加工中强迫振动振源 机内振源：电机、回转件、齿轮啮合冲击 机外振源：可通过隔振地基消除 2、强迫振动诊断 比较振动频率与振源频率 （四）消除强迫振动的措施 1、减小Po，消除振源激振力 2、隔振，尤其是外界振源 3、提高阻尼系数c，变化频率比，使其远离 1。 三、机械加工中的自激振动及控制 （一）自激振动的产生：自激振动的产生：无周期外力，由系统内部激 发反馈产生的周期振动，其振动频率与系统固有频 率接近。只开机不切削，工艺系统无自激振动。 自激

3、振动系统包含四个环节：自激振动系统包含四个环节：不变（非振）的能源 机构；控制进入振动系统能量的调节系统；振 动系统；振动系统对于调节系统的反馈，控制进 入系统能量的大小。 例：皮带匀速运动，物体受摩擦力和弹簧力作用。 1、物体在A点时，运动速度v0 弹簧力等于摩擦力：F=Fo 2、物体与皮带的摩擦特性：vFv , v Fv 3、当物体受偶然力作用，在BC间运动时，有： B C 时 vFo C B 时 vv0 F C B Fo 4、摩擦功： B A区间，同向加速 v v0 v F A C区间，同向减速 vv0 v F A B区间，反向减速 vv0 v F B C：摩擦力作正功， 为B1C下的面

4、积。 C B：摩擦力作负功， 为B2C下的面积。 物体运动一个周期，摩 擦力作的功为正。 （二）自激振动的特点： 1、自激振动为不衰减的振动，外部干扰只起 初始作用； 2、自激振动的频率等于或接近于系统固有频 率； 3、自激振动能否产生、振动大小，取决于每 一振动周期内输入与消耗能量的对比情况。 （三）产生自激振动的几种学说 1、负摩擦自振原理 刀具物体，切屑皮带，机床、刀架弹簧 径向切削分力Fy随切削速度的增大先增后减， 在曲线下降区域容易出现自激振动。 2、再生效应自振原理 外圆磨削：砂轮宽度B，每转进给量f，重叠系 数定义为：=（B-f）/B 0 1 纵车纵磨时 1 切槽、切断、横磨钻削等 =1 一般情况下 0 铸铁阻尼焊接钢件阻尼 机床床身常采用铸铁；也可在零件上加阻尼材料。 B、摩擦阻尼 对于活动结合面可施加预紧力，增大摩擦阻尼。 C、附加阻尼 可在振动系统上附加阻尼减振器。 3、采用各种消振、减振装置 A、阻尼减振器：利用固体或液体摩擦阻尼消 耗振动能量 B、摩擦减振