基于转子动力学的车削振动模型的研究.pdf

《基于转子动力学的车削振动模型的研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、·机械制造与研究·邹亚军，等·基于转子动力学的车削振动模型的研究基于转子动力学的车削振动模型的研究邹亚军。王敏杰，韩贤国(1．大连理工大学机械学院，辽宁大连116024；2．辽东学院机械学院，辽宁大连116024)摘要：利用转子动力学对车削过程中的工件振动进行分析，通过建立工件的能量方程利用拉格朗日方程建立起振动方程，其中考虑切削过程中工件品质的变化和刚度效应。方程同时包含了切削过程中的各种参数，如切削深度、工件转速和刀具进给量。关键词：车削；转子；刚度效应；振动偏移；拉格朗日方程中图分类号：TH113．1文献标志码：B文

2、章编号：1671．5276(2010)03-0037-03TurningModelBasedonRotorDynamicsZOUYa-jun，WANGMin-jie，HANXian—guo‘(1．DepartmentofMechanics，DalianUniversityofTechnology，Dalian116024，China；2．DepartmentofMechanics，LiaodongCollege，Dalian116024，China)Abstraet：Thispaperanalyzesthecha~erof

3、workpieceinthetumingprocessbyrotordynamics，establishestheoscillationequationbyLagrangeequationusingtheenergyequationofworkpieceandtakesmasschangeandstifnessefectintoaccount．Thisequa-tionalsoconsistsofturningdepth，workpiecespeedandamountoffeed．Keywords：tuming；rotor

4、；stifnessefect；chaRerdeflection；Lagrangeequation0前言金属切削过程中的自激振动往往是限制生产效率、产品品质的主要因素之一。振动一直被认为是一个影响刀具完整度，刀具寿命，工件表面品质和产品最终精度的有害问题。因此，自20世纪40年代以来，对颤振的研究一直是机械制造领域的热门课题之一。通过转子动力学和图1车削模型描述拉格朗日方程，建立一个随时间变化的振动分析力学模图1中0为工件轴端的坐标原点，。和B，为沿轴向各部型，并在此模型上将车削中各种参数纳入振动方程，对车分的中点。削加工进

5、行分析。2振动方程的建立1车削模型的描述2．1转子质量分析车削有两个运动部分组成：刀具和工件，工件一端被将图1中模型简化为三部分，作为3个转子，用一根固定在卡盘上，另一端顶悬在尾架上。工件作旋转运动，忽略质量的轴相连，如图所示。将每部分质量简化到其质而刀具沿工件轴向做直线移动。如图1所示，工件正经历心，而每个转子的厚度仍然为原来部分长度，则三部分质纵向切削过程。在文中所建立的模型中，可以将工件分为量分别为：3个部分：未加工的，正在加工的和已经加工的J。未加m1=p竹r(1一fo／2)=plrr(10～t一￡0／2)(2)工

6、部分末端被固定在卡盘上，而另一端被顶压在尾架上，m2p~r；t0P叮rr1to(r1一r3)这里，“为工件全长，f为一个变量，表示从卡盘到刀具位置的距离，t。为刀具每转进给切片宽度。r。为未加工部分p竹(rl一0。)to+p~rrltoa(3)(工件原始)的半径，r3为已加工部分的半径。则z为一个m3=p~rr(1o—z一／2)=与时间相关的量。可以被写为：p盯(rl一0)(厂』2t一￡o／2)(4)Z=￡一It=～／力t(1)2．2转子受力分析此处，曰：为切削力作用点，z=fa为刀具前行速度为刀具常进给量，-f2为转速，

7、单位为r／s。z为=0时的值。下面分别对3个转子进行受力分析。设工件3个部作者简介：邹亚军(1983～)，男，湖jb襄樊人，大连理工大学硕士研究生，研究方向为车削振动动态特性分析。MachineBuilding8Automation，Jun2010，39(3)：37～39·37··机械制造与研究·邹亚军，等·基于转子动力学的车削振动模型的研究在Y方向所受力为：转子3(一I一2Y2一3)(9)＼＼式中：为刚度，计算如下：＼＼12Eli’＼＼，j-+-Q其中：弹性模量；一截面惯性矩：一『／2一，4l；。一截面到固定端的距离；：

8、一f，一f1nl／2+t6一截面到顶端距离。．一2．3转子系统动能图2工件转子模型由转子动力学口可以知道：动能计算公式为：：了mi．+)十l1分，分别在，Y方向上偏移位，，Y，2，Y，3，Y，，作用在jbz+)+，转子1和3上的力是由于轴的刚度效应而产生的，而转子2上的力除了刚度影响，还有刀具施加在其表