機(jī)械加工中振動(dòng)及其控制

1、5-4 機(jī)械加工中的振動(dòng)及控制一、機(jī)械加工中的振動(dòng)及分類自由振動(dòng)：由切削力突然變化、沖擊引起，一般可迅速衰減，危害較??；強(qiáng)迫振動(dòng)：在外界周期力作用下產(chǎn)生，維持一定振幅，危害大；自激振動(dòng)：由系統(tǒng)內(nèi)部激發(fā)反饋產(chǎn)生的周期振動(dòng)，危害大。二、機(jī)械加工中的強(qiáng)迫振動(dòng)及其控制措施（一）強(qiáng)迫振動(dòng)的數(shù)學(xué)描述物體受力分析：外力 Px=Po sint 彈性力 kx 阻尼力 cx 運(yùn)動(dòng)方程：其中第一項(xiàng)代表有阻尼自由振動(dòng)，振幅衰減，為一瞬態(tài)過程；第二項(xiàng)代表等幅強(qiáng)迫振動(dòng)，為一穩(wěn)態(tài)過程：最終得：（二）強(qiáng)迫振動(dòng)的特征1、為等幅周期振動(dòng)；2、振動(dòng)頻率與干擾力頻率相等；3、當(dāng)頻率比接近1時(shí)，=/o1，產(chǎn)生共振；4、振幅與各參數(shù)之間

2、的關(guān)系： 干擾力幅值PoA2 彈簧系數(shù)k A2 阻尼系數(shù)c A2 （三）強(qiáng)迫振動(dòng)產(chǎn)生的原因及診斷1、機(jī)加工中強(qiáng)迫振動(dòng)振源 機(jī)內(nèi)振源：電機(jī)、回轉(zhuǎn)件、齒輪嚙合沖擊 機(jī)外振源：可通過隔振地基消除2、強(qiáng)迫振動(dòng)診斷 比較振動(dòng)頻率與振源頻率（四）消除強(qiáng)迫振動(dòng)的措施1、減小Po，消除振源激振力2、隔振，尤其是外界振源3、提高阻尼系數(shù)c，變化頻率比，使其遠(yuǎn)離1。三、機(jī)械加工中的自激振動(dòng)及控制（一）自激振動(dòng)的產(chǎn)生：自激振動(dòng)的產(chǎn)生：無周期外力，由系統(tǒng)內(nèi)部激發(fā)反饋產(chǎn)生的周期振動(dòng)，其振動(dòng)頻率與系統(tǒng)固有頻率接近。只開機(jī)不切削，工藝系統(tǒng)無自激振動(dòng)。自激振動(dòng)系統(tǒng)包含四個(gè)環(huán)節(jié)：自激振動(dòng)系統(tǒng)包含四個(gè)環(huán)節(jié)：不變（非振）的能源機(jī)構(gòu)

3、；控制進(jìn)入振動(dòng)系統(tǒng)能量的調(diào)節(jié)系統(tǒng)；振動(dòng)系統(tǒng)；振動(dòng)系統(tǒng)對(duì)于調(diào)節(jié)系統(tǒng)的反饋，控制進(jìn)入系統(tǒng)能量的大小。例：皮帶勻速運(yùn)動(dòng)，物體受摩擦力和彈簧力作用。1、物體在A點(diǎn)時(shí)，運(yùn)動(dòng)速度v0 彈簧力等于摩擦力：F=Fo2、物體與皮帶的摩擦特性：vFv , v Fv 3、當(dāng)物體受偶然力作用，在BC間運(yùn)動(dòng)時(shí)，有： B C 時(shí) vFo C B 時(shí) vv0 F C B Fo4、摩擦功： B A區(qū)間，同向加速 v v0 v F A C區(qū)間，同向減速 vv0 v F A B區(qū)間，反向減速 vv0 v F B C：摩擦力作正功， 為B1C下的面積。C B：摩擦力作負(fù)功， 為B2C下的面積。物體運(yùn)動(dòng)一個(gè)周期，摩擦力作的功為正。（

4、二）自激振動(dòng)的特點(diǎn)：1、自激振動(dòng)為不衰減的振動(dòng)，外部干擾只起初始作用；2、自激振動(dòng)的頻率等于或接近于系統(tǒng)固有頻率；3、自激振動(dòng)能否產(chǎn)生、振動(dòng)大小，取決于每一振動(dòng)周期內(nèi)輸入與消耗能量的對(duì)比情況。（三）產(chǎn)生自激振動(dòng)的幾種學(xué)說1、負(fù)摩擦自振原理刀具物體，切屑皮帶，機(jī)床、刀架彈簧徑向切削分力Fy隨切削速度的增大先增后減，在曲線下降區(qū)域容易出現(xiàn)自激振動(dòng)。2、再生效應(yīng)自振原理外圓磨削：砂輪寬度B，每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f，重疊系數(shù)定義為：=（B-f）/B 0 1縱車縱磨時(shí) 1切槽、切斷、橫磨鉆削等 =1一般情況下 0 鑄鐵阻尼焊接鋼件阻尼機(jī)床床身常采用鑄鐵；也可在零件上加阻尼材料。B、摩擦阻尼對(duì)于活動(dòng)結(jié)合面可施加預(yù)緊力，增大摩擦阻尼。C、附加阻尼可在振動(dòng)系統(tǒng)上附加阻尼減振器。3、采用各種消振、減振裝置A、阻尼減振器：利用固體或液體摩擦阻尼消耗振動(dòng)能量B、摩擦