基于erf的切削颤振控制建模与仿真的研究论文

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1、基于ERF的切削颤振控制建模与仿真的研究论文作者；胡耀斌陈从桂张春良摘要：针对电流变阻尼器抑制切削颤振存在的困难，设计了一种流动与剪切混合模式的电流变阻尼器。文章介绍了电流变液及电流变阻尼器的工作原理和性能特点；基于Bingham塑性理论，建立了流动与剪切混合模式的电流变阻尼器的力学模型。实验与仿真结果表明，电流变阻尼器能很好地实现振动的实时控制，并能有效地抑制切削颤振的发生。关键词:电流变阻尼器切削颤振实时控制建模与仿真Abstract:FacingthedifficultythatERfluiddamperconta

2、insthecuttingchatter,perbasedonfloixedmodeltocontrolthecuttingchatter.ThispaperintroducestheprincipleandERfluiddamper;basedonBinghamplastictheory,foundsthemechanicalmodelofERfluiddamperoffloixedmodel.Theresultofexperimentandsimulationshopercanper,CuttingChatter,R

3、ealTimeControl,foundmodelandsimulation1引言在振动控制领域中，常用的智能材料有：电流变（磁流变）液、形状记忆合金、压电材料和电（磁）致伸缩材料等四种。压电材料和电（磁）致伸缩材料所产生的作用力往往不够大，而形状记忆材料存在滞后响应的问题且需要电源加热，响应速度慢,相形之下,电流变(磁流变)液应用较为广泛一些。电流变（磁流变）液是指在电场（磁场）作用下液体的粘性等流变性质会随着电场（磁场）强度的变化而变化的流体.freels左右8。2.2.4稳定性电流变液的稳定性主要是指电流变液在长期

4、放置的情况下不发生分层现象，这是关系到其能否应用于工业过程的一个关键特性。目前各研究单位配置的电流变液在稳定性方面都不是很理想。中科院物理研究所研制的电流变液的稳定时间大约能静置几个月的时间，本研究实验使用的电流变液的稳定时间只有几个小时。3电流变阻尼器3.1工作原理电流变阻尼器按其工作流体的流动形态可以分为三类：剪切模式、流动模式、挤压模式。图1、图2、图3分别是三种模式阻尼器的工作原理图。图1剪切模式阻尼器工作原理图图2流动模式阻尼器工作原理图图3挤压模式阻尼器工作原理图现在重点介绍流动模式电流变阻尼器的结构及性能特

5、点，这种结构型式的电流变阻尼器通常由活塞杆、活塞体、正负电极以及工作缸等主要结构组成，如图2所示，正负极板保持不动，电流变液流过极板间隙，通过改变施加于极板的电场强度，可以改变流过极板的电流变液的粘度，从而导致进出口两端的压差发生变化，这就是可控阻尼力的来源。它的最大特点是电极是固定的，正、负电极之间无相对运动，电极实际上起着一种节流阀的作用，因此，对ER流体的流动性能提出了较高的要求。其优点是在结构尺寸基本相同的条件下，能够产生高于剪切模式阻尼器的工作阻尼力，电极间距可相对地设计得小一些，制造精度可相对低一些，只要保证

6、不发生电击穿现象就可以了。因此，其制造成本相对较低。从结构设计的角度来看，只要径向尺寸允许，工作电极对可以设计得多一些，这样不仅能够提供较大的工作阻尼力，也使得与其配套的工作电源的额定电压得到降低。3.2设计与制作本文所设计的电流变阻尼器即为流动与剪切混合模式。下面结合其具体结构予以说明。图4电流变阻尼器结构简图1螺钉2上盖3螺栓4弹簧垫片5螺母6导向套7油封8缸体9活塞10导向套11底座12螺栓13沉头螺钉14紧固螺钉阻尼器结构如图4所示，电流变液充满于腔内，缸体8与活塞9分别接高压电源正、负极，整个阻尼器通过螺栓12

7、固定于特别设计的刀座上，刀具与另外设计的刀架通过螺栓3固定于上盖2之上。在切削过程中，当振动由刀具经过上盖2传递给活塞9时，活塞上下运动剪切电流变液从而产生阻尼力，同时当活塞运动时，活塞内部各个孔中的电流变液也会流动而产生阻尼力，阻尼力将不断耗散振动能量而达到减振的目的。当正、负极施加不同的电压时，所产生的阻尼力相应发生变化，同时系统的刚度也会发生变化，我们可以根据实际情况调节电压大小以达到理想的减振效果。在电流变阻尼器的设计和制作中，必须注意的三个方面：一、由于活塞与缸体间隔只有2mm，如果活塞在运动时有晃动或转动，则

8、很容易导致短路。因此设计中要充分考虑缸体与活塞、活塞与导向套的同轴度以及活塞与导向套的配合间隙。二、为了减小机械摩擦力影响，设计时应尽量减小活塞与导向套接触面积，同时要尽可能降低活塞与导向套配合处的粗糙度。三、活塞与缸体内表面加工要平整，不得带有毛刺，防止尖端放电；4模型建立与分析电流变阻尼器的阻尼力由三部分组成9，