大长径比减振镗杆的形状优化设计

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1、万方数据大长径比减振镗杆的形状优化设计学位类型学科(专业学位类别)作者姓名作者学号导师姓名及职称：堂苤型堂焦：扭撼王猩：重：鍪．11010301018．翅查堂熬握一筮茳玉教援实践导师姓名及职称：拯基硒塞旦级直至学院名称：一一拯电王猩堂院论文提交Et期：2Q!垒生5旦三Q旦．学位授予单位：．湖直型撞态堂万方数据ShapeOptimizationDesignofLargeLengthDiameterRatioVibrationControlBoringBarTypeofDegree』!壁垒垂昼!坠i里圣!曼g墅星曼Dis

2、cipline(TypeofProfessionalDegree)MechanicalEngineering，CandidateYuanLiStudentNumber11010301018SupervisorandProfessionalTitle上地圣hQ望萄坠(里盟￡)PracticeMentorandProfessionalTitle№g垦i塾g(￡!Q鱼墨墨Q!墨曼迤Q!星望gi里皇幽SchoolS曼垒QQ!Q￡亘!曼鱼!!堂堡星鱼bi坠i曼垒!星墼gi壁垒曼!i坠gDate2014．5．30Universi

3、tyH妲箜坠地iy曼堡通Q￡S曼i星堕盟塑鱼墅曼鱼塑!Q赶万方数据学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：如。眸易月／口日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子

4、版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：导师签名日期：扣，昨Et期：洳／眸6月f0日6月f0日万方数据摘要随着现代化工业进程的不断推进，深孔零件的用途和功能不断增多，其加工质量和性能要求也越来越高。而深孔镗削所用镗杆长径比大、刚度差，极易发生颤振，造成工件表面加工质量降低。为了保持优质、高效、稳定的加工，必须使用新型专用高效的刀具。因此，新型抗振镗杆的研究日趋迫切。论

5、文通过仿真、模态试验和切削加工实验相结合，深入研究镗杆的形状与动态特性的关系，开展大长径比减振镗杆的形状优化设计。本文涉及如下内容：(1)分析镗杆减振设计的研究现状，重点关注被动式减振镗杆的设计进展。(2)建立大长径比镗杆的动力学方程，推导镗杆固有频率和衰减系数的关系式，进而分析镗杆质量对其动刚度和阻尼作用的影响；采用拓扑优化方法，以镗杆静刚度变化最小为目标，研究镗杆可去除材料在镗杆上的位置分布。(3)结合拓扑优化结果，在特定加工参数下，对镗杆进行形状优化设计，得出四种形状优化设计方案，并利用workbench软件对

6、其动静态性能进行分析，确定该加工参数下的最优减振镗杆形状；以镗杆的最大变形量和固有频率作为优化目标，选取镗杆的主要形状参数作为优化变量，进行多目标参数优化，得到所确定的减振镗杆形状参数的最优值；通过对优化前后的镗杆模型进行仿真分析，检验优化后的镗杆的减振性能。(4)采用拓扑优化方法，研究总切削力和各切削分力对大长径比减振镗杆形状优化的影响；结合加工参数对切削力的影响，探讨镗杆形状参数随加工参数和工件材料的变化规律，进一步验证通过镗杆形状优化实现分别设计不同加工参数和工件材料下的减振镗杆的可行性。(5)根据综合考虑选定

7、加工参数，对三菱公司某型号的阻尼镗杆进行模态实验和切削加工实验研究；设置同样的加工参数，对自制的形状优化后的减振镗杆进行相同的实验研究，并与阻尼镗杆的实验数据进行对比，进而对自制减振镗杆的减振性能进行评价。关键词：镗杆：拓扑优化；形状优化；多目标优化；模态实验；切削加工实验万方数据ABSTRACTWiththepromotionofmodernizationandindustrialization，deepholecomponentshavemoreapplicationsandfunctions，SOtheirma

8、chiningqualityandperformancerequirementarehigherandhigher．Withlargelengthdiameterratioandlowrigidity，deepholeboringbariseasytohappenchattervibrationandreducemachiningquality