基于MatlabSimulink环境下的动态铣削力仿真

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1、太原工业学院毕业设计目录1绪论11.1设计目的及意义11.2MATLAB概述11.2.1MATLAB的应用11.2.2MATLAB的发展历程21.2.3MATLAB的特点32控制系统计算机仿真概述72.1控制系统目前发展状况72.2Simulink仿真简介72.3计算机仿真的实现82.4计算机仿真在制造业的应用92.4.1系统仿真类型介绍92.4.2计算机仿真在制造业的应用和发展现状102.4.3计算机仿真的研究热点及对制造业的影响103圆周铣削加工的动态切削力模型123.1瞬时动态铣削力基本模型123.2铣削加工动力学模型153.

2、3计算机仿真的求解算法和过程174铣削加工动力学实验验证194.1实验原理194.2铣削加工实验条件195动态铣削力系统仿真模型的建立195.1在Matlab的工作空间中生成传递函数215.2在Simulink模块中建立动态仿真模型225.3实验验证25结论27参考文献29致谢30太原工业学院毕业设计1绪论1.1设计目的及意义铣削力的研究对于研究金属切削机理具有非常重要的意义，能给刀具设计、机床设计、刀具磨损等提供重要的参考价值。近几十年来，科技人员在理论分析和经验探索的基础上进行了广泛的研究。铣削具有多刃断续切削、半封闭式加工和变

3、加工厚度等特点，且动态铣削过程是机床结构与切削过程相互耦合的过程。因此，铣削加工过程机理复杂，比较容易产生振动现象[7]。本文以圆周铣削过程为研究对象，并考虑铣削振动的再生效应。在前人动力学研究的基础上，分析了瞬态切屑厚度及刀具有效前角对动态铣削力的影响。建立起更加完善且应用更加广泛的2自由度的周铣动态铣削过程的动力学模型，并运用数字仿真技术，对动态铣削力进行了仿真研究。进而为消除和避免颤振，保证加工质量和加工效率，延长刀具使用效率，提供了比较可靠的依据。1.2MATLAB概述[6]MATLAB是矩阵实验室（MatrixLabora

4、tory）的简称，是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。MATLAB和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。图1.1Matlab操作界面MATLAB的

5、基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比用C，FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多，并且mathwork也吸收了像Maple等软件的优点,故能使的MATLAB成为一个强大的数学软件。在新的版本中也加入了对C，FORTRAN，C++，JAVA28太原工业学院毕业设计的支持（如图1.1）。可以直接调用,用户也可以将自己编写的实用程序导入到MATLAB函数库中方便自己以后调用，此外许多的MATLAB爱好者都编写了一些经典的程序，用户可以直接进行下载就可以用。1.2.1MATL

6、AB的应用MATLAB产品族可以用来进行以下各种工作：●数值分析●数值和符号计算●工程与科学绘图●控制系统的设计与仿●数字图像处理技术●数字信号处理技术●通讯系统设计与仿真●财务与金融工程MATLAB的应用范围非常广，包括信号图像处理、通讯、控制系统设计、测试和测量、财务建模和分析以及计算生物学等众多应用领域。附加的工具箱（单独提供的专用MATLAB函数集）扩展了MATLAB环境，以解决这些应用领域内特定类型的问题。1.2.2MATLAB的发展历程在70年代中期，CleveMoler博士和其同事在美国国家科学基金的资助下开发了调用E

7、ISPACK和LINPACK的FORTRAN子程序库。EISPACK是特征值求解的FOETRAN程序库，LINPACK是解线性方程的程序库。在当时，这两个程序库代表矩阵运算的最高水平。到70年代后期，身为美国NewMexico大学计算机系系主任的CleveMoler，在给学生讲授线性代数课程时，想教学生使用EISPACK和LINPACK程序库，但他发现学生用FORTRAN编写接口程序很费时间，为了让学生方便的调用EISPACK和LINPACK，利用业余时间为学生编写EISPACK和LINPACK的接口程序。CleveMoler给这个

8、接口程序取名为MATLAB，取名MATLAB(MATrixLABoratory)，即Matrix和Laboratory的组合。在以后的数年里，MATLAB在多所大学里作为教学辅助软件使用，并作为面向大众的免费软件广为流传。28太原工业