机床半主动减振系统设计开题报告

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1、开题报告机床半主动减振系统设计一、选题的背景、意义随着科学技术的日益发展，在各个领域，特别是汽车、航空航天以及国防等尖端领域，对于零件的加工精度要求越来越高，这对制造业提出了更加苛刻的要求。尤其是居于重要地位的精密、超精密加工技术，它的发展直接关乎到国家的国防建设。在超精密机床加工中，基础的振动以及主轴的转动将激励机床振动，而振动是影响加工质量的关键因素之一[12]。为了减小机床的振动，一方面是改善振动的质量，减小振动的振源。另一方面是设计优良的减振系统，使机床对激励有良好的隔振性能。传统的超精密机床减振系统设计基本采用被动控制技术，然而振动的影响依然十分突出，由于机床的振动将通过刀架直

2、接反映到被加工工件表面，影响加工质量，因而研究有效的精密减振措施，对于提高超精密机床加工水平具有十分重要意义。为了充分隔离基础振动对机床的影响，目前国内大多采用常见的空气弹簧作为隔振元件进行被动隔离。由于被动控制装置结构简单易于实现，因而一般机床的振动隔离多采用之。但是对于超精密机床被动控制显得有些力不从心，一者被动控制很难隔离低频振动，二者阻尼降低隔振效率，但又对降低共振振幅起极大作用，被动控制无法解决此矛盾。但随着机床加工精度的要求不断提高，对于减振的要求越来越苛刻：不仅要消除中、高频振动，也要消除低频振动，振动被动控制的局限性就暴露出来，难以满足人们的要求。如被动隔振器对外扰频率大

3、于受控对象——隔振器系统固有频率的倍时能起减振作用，但对低频（如小于2Hz）外扰的隔振在实现时就会遇到静变形过大与失稳的问题，造成低频隔振难题；另外，隔振器的阻尼是降低隔振效率的因素，而阻尼又是减小共振频率下的响应所必不可少的，被动隔振器一旦确定则阻尼无法再改变[6,13]。因此，随着机械产品、工程结构及大型装备系统对于零部件加工精度要求的不断越高，现有的被动抑制机床切屑加工振动的方法已难以满足要求，迫使人们进一步寻求新的振动控制途径。随着经济的不断发展和科技的进步，机床也有了突飞猛进的发展，不过由于人们在生中，对产品的质量精度的要求越来越高，而高精密仪器或者生产设备由于各方面的客观或者

4、主观因素的影响，导致产品质量不能满足要求而成为了废品，大大提高了生产成本。8为了使产品的利润最大化，提高产品质量，降低产品成本，使产品的性价比大大提高，因此首先必须消除或减小各个方面对产品加工的影响。振动、温度与污染是影响数控机床加工精度的3个重要因素，而振动是影响机床加工尺寸误差和重复性的首要因素[1,2]。如车削加工过程中，工件和刀具之间常常发生强烈的振动，破坏和干扰了正常的切削加工，是一种极其有害的现象。当机床发生振动时，工件表面质量恶化，产生明显的表面振纹，工件的粗糙度增大，必须降低切削用量，因而机床的工作效率也随之大大降低。强烈振动时，机床会产生崩刃现象，使切削加工过程无法进行

5、下去。由于振动，将使机床和刀具磨损加剧，从而缩短机床和刀具的使用寿命；振动并伴随有噪音，使工作环境恶化，危害工人身心健康。车床振动可分为自由振动、强迫振动和自系振动，据测算，这三类振动分别5%，30%，65%。随着现代生产技术的发展，机床行业面临着高精度、高速度、高效率和被切削材料多样化的要求，对零件的加工质量的要求也越来越高，在金属切削加工中，振动危害极大。不仅产生噪音，而且严重影响机床加工性能和加工工件质量。尤其对于超精密数控机床使用金刚石刀具进行超精密切削时，要求机床工作极其平稳，振动极小，否则很难保证获得较高的加工精度和超光滑的表面质量[3-7]。因此，本项目的研究目的就是设计并

6、制造出一种能进行动态特性的实时调节的机床半主动用减振器，从而消除或减少振动，提高产品加工精度，提高生产效率，降低生产成本。机床的加工精度还直接关乎产品的质量，尤其超精密机床的加工水平直接影响着精密仪器仪表、国防工业以及微细工程的发展。因而本项目对超精密机床床身的精密减振技术的研究，有效地隔离外在的、内在的各种振动干扰影响，提高超精密机床的加工精度，使整个机械行业得到一次质的飞跃，同时，这对我国国防工业和民用工业的发展，促进国民经济发展，增强国家综合实力具有重要意义[8,9]。一、相关研究的最新成果及动态1.半主动减振器的研究现状振动半主动控制是近年来发展起来的一项振动工程领域内的高新技术

7、，是固体力学、自动控制、计算机、材料及测试技术等多学科的交叉和综合。振动半主动控制是当前振动工程领域内的高新技术，是动力学、控制、计算机、测试技术与材料科学等诸多学科的综合。由于它具有效果好、适应性强等潜在的优越性，目前已成为国内外振动工程界的研究热点[15-20]8。振动半主动控制与被动控制的区别在于，前者根据输入信号（如基础激励，刀具和工件振动等）利用低功率作动器调节系统参数，来优化系统动力学特性，实现最佳减振；后者仅通过改变结