强化抛光振动台固频调谐的变刚度调节装置设计

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第22卷第2期机械设计Vol_22No．22005年2月joURNALOFMACHINEDESIGNFeb．2005强化抛光振动台固频调谐的变刚度调节装置设计刘继光，曾国英，夏季(西南科技大学制造学院，四川绵阳62i010)摘要：在弹性承梁变刚度调谐固频可行性的理论分析基础上，确立了由电动激振方式的振动系统和阿基米德螺线盘(阿线盘)传动组成的变刚度调节装置的总体设计方案，并对阿线盘、移动支座下端爪齿、传动受力情况等的设计要点进行了分析与计算。装置运行表明，这种装置以调节弹性支承梁刚度方式调谐振动系统固频效果显著，该装置设计具有实用价值。关键

2、词：弹性支承；变刚度；调谐；固频；阿基米德螺线盘中图分类号：TB123；TU318文献标识码：A文章编号：1001—2354(2005)02-0019一O3在机械制造技术中，对零件表面冷作强化和抛光的方法很3个方向的激振是互为垂直且是独立的。多，相比之下，振动方法简单、经济、效率高，不受工件材料、形状、尺寸的限制而三维振动强化抛光对涡喷发动机叶片、汽轮机叶片、人工骨关节等一类零件复杂表面、尺寸精度、不锈钢和钛合金材料等方面是较为理想的方法之一『】]。在三维振动加工中，振动参数决定着强化抛光的加工质量和效率，为了提高振动强化、抛光的效率，振动槽中的强化、抛光介质与工件之间在振动过程中，应有

3、充分的碰撞和摩擦，为此振动系统应在共振状态下工作。由于各种加工对象对振动强化、抛光工艺参数所要求的振频不同；在不同工况下，强化、图1三维振动台总体方案示意图抛光工艺系统的质量参数又随工件质量和强化、抛光介质质量在三维振动台设计中采用电动激振方式产生振动，三维振而变化，故工艺系统的固频不是一个定值，而是随不同的工况动台设计基于共振状态工作，采用变刚度调节装置，通过调节而变化。可见，要使工艺系统在各种情况下都能在共振状态下系统的刚度，就可以改变系统的固有频率，同时在3个方向上分工作，必需将振动强化、抛光工艺系统的固频调谐到激振频率别实现对振频、振幅的连续调节。附近。为此，用弹性梁支承的三维振

4、动台，以调节弹性梁的刚度实现系统的固频调谐的方案，通过实验与分析是可行的_3]。2变刚度调节装置设计要点为了弹性粱变刚度调节，其调节装置的设计是十分重要的。2．1变刚度调节装置工作原理1变刚度固频调谐三维振动台变刚度弹性梁支承，每一个弹性支承梁都有固定端和支承总体方案设计端，而支承端可以根据需要作径向移动调节，既能使夹紧近于固支状态，又能使夹紧机构相对于板弹簧滑移。移动支座与板三维振动台主要由变刚度调节装置，激振机构组成(如图弹簧的夹紧靠特殊的电磁夹紧机构，调频时松开，工作时夹紧，1)。三维振动台结构设计的关键在于能产生三向独立的振动，近于固支状态。支承端位置调节时，要求3个调节同步，保

5、证3同时为了降低设计的复杂性与成本，采用无导轨支承三层结构根板弹簧的刚度一致。采用阿基米德螺线盘(阿线盘)传动的调方式，所有支承均采用悬臂梁型弹性支承。第一层台下面的3支节机构，电机减速后通过锥齿轮传动副带动阿线盘转动，3个移承互成120。夹角布置，以便使振动台产生z向振动的同时，产动支座下端的爪齿依次卡在盘的阿线槽内，随着阿线盘的转生绕y轴和X轴的摇摆振动。第一层3个可调悬伸量的水平变动，3个移动支座沿着卡盘上径向工字形导槽作等距移动而改刚度弹性支承，承受整个系统的重力，并通过调节3个移动支座变弹性支承梁的悬伸量，从而达到变刚度的目的。改变悬伸量的方式调节系统固有频率，通过对3个支承的

6、激振2．2阿线盘和移动支座下端爪齿的设计产生z方向的振动；第二层采用4个竖直变刚度弹性支承，对4阿线盘直径D由弹性支承梁的刚度和调频范围大小确个变刚度弹性支承激振产生y方向的振动；第三层结构同第二定，阿线螺距t由调频速度和精度确定，设动径角为疗，动径为p，层相似，只是板簧的板面方向不一样，从而产生X方向的振动，根据阿基米德螺线定义有：÷收稿日期：2004—06—08；修订日期：2004—09～24基金项目：国家863资助项目(2002AA421220)作者简介：刘继光(1941一)，男，四川遂宁人，教授，研究方向：先进制造技术。维普资讯http://www.cqvip.com20机械设计

7、第22卷第2期360。／0一t／p析得知：故：P一rP一()孚由于3个移动支座下端爪齿依次卡在阿线盘上，相位角互显然，当移动支座到固定支座的距离L最小时，P最大。成120。(如图2)，设第1爪齿位置的动径角0一0。，则第2爪齿Plw／3的一120。，第3爪齿的03=240。。1相应：,ol—y1，一y1+t／3，ps—y1+2t／3L，一一图5振动台支承受力图移动支座与卡盘导槽之间的摩擦力为：F一一()㈤式中：，——移动支座与卡盘导