精密机床半主动减振系统设计开题报告

《精密机床半主动减振系统设计开题报告》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、开题报告精密机床半主动减振系统设计1选题的背景、意义在信息革命的推动下，现代工业技术发展迅猛。现代机床正向高精度、高速度、高效率的方向发展。随着机床向高精度、高速度、高效率方向的发展，除了要求机床重量轻、成本低、使用方便和具有良好的工艺性能以外，还着重要求机床具有愈来愈高的加工性能，而机床的加工性能又与其动态特性紧密相关[1-3]。机床床身是机床的重要基础件，床身抵抗振动能力的大小是评价床身抗振性能的重要指标。振动不仅能激发噪声，而且还能通过固体直接作用于人体，危害身体健康。轻微的振动就会影响精密设备的正常使用，使工件表面质量恶化，产生明显的表面振纹

2、，工件的粗糙度增大，必须降低切削用量，因而使车床的工作效率大大降低。而强烈的振动甚至还会损害机器和建筑物，可能会引起精密机床中某些灵敏电器产生误动作，将造成精密机床中的刀具、精密部件受到损坏，从而造成重大事故。机床的振动带来的负面效应也日益突出，因此，减振就成为超精密加工中保障加工质量的关键技术之一【4-5】。早期的机床减振控制主要是通过对主结构采取减振、隔振、吸振等措施，后来，通过对结构进行动力学优化设计来减小其振动响应。这些方法称为被动控制，其本质上都是直接改变结构整体的动力学特性(如质量、刚度和阻尼的大小及分布)来降低主结构在工作时的动力响应。

3、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。随着科技的发展，很多领域，如航空、航天结构、精密机械、光学测量仪器等等，对振动控制提出了越来越高的要求，这些要求包括高精度、适应性以及智能性等等，被动控制或者主动控制开始显得无能为力。于是我们将目光投向控制性能更好、适应性更强的半主动控制技术。半主动控制是指有少量外加能源的控制，虽然其控制力也是由控制装置本身的运动而被动地产生，但在控制过程中

4、，控制装置能由外加能源主动调整本身的参数，从而起到调节控制力的作用。半主动控制也称混合控制，这种控制方式的控制效果接近于主动控制，但控制装置却类似于被动控制装置，结构简单，造价低，是极具发展前景的振动控制系统。研究半主动控制系统的关键是开发出经济实用、性能优越的控制元件。本文研究的是基于ARM处理器的半主动减震系统[6-7]。2相关研究的最新成果及动态国外随着科学技术的进步，特别是在智能材料与结构、动态试验与分析、现代信号分析与处理技术、计算机技术等飞速发展的推动下，有关基于ARM处理器设计精密机床半主动减振系统（包括系统建模、仿真、优化等）不断取得

5、进展，新的理论、方法与技术不断出现，同时促进了相关应用系统的研究与开发，并且已开发出许多优秀的器件和应用系统，可以为机电产品与设备的振动和冲击进行预测或进行振动控制，以保证机电设备具有良好的动态特性和良好的环境适应性，以提高机械设备的总体性能和总体水平。文献[8]对磁致伸缩作动器进行了比较详细的论述,并用6个磁致伸缩作动器组成的Stewart平台进行六自由度振动主动控制实验研究。反馈信号为加速度和力,控制算法采用自适应控制。实验结果显示,对于56.2Hz的干扰,采用主动控制可获得30dB的衰减效果,但文中并没有给出具体的加速度值。文献[9-10]中采

6、用了带辅助气室的空气弹簧作为隔振元件，他能承受较大的载荷，具有较低的刚度特性，使空气弹簧隔振系统具有较低的固有频率，能获得较好的隔振效果。同时在空气弹簧主气室和辅助气室之间设置了合适的阻尼孔，可以有效地改善隔振系统的阻尼特性，使系统平稳的工作。但是该系统必需考虑弹簧的自振频率和阻尼系数等等，否则不利于机床的振动控制。国内，相关理论方法的研究相对落后，迄今尚未出现能带来显著经济效益、具有广泛影响力的性能优异器件和相关应用系统。针对此种情况，在精密加工与制造领域，中国已有不少研究人员致力于研制和应用主动减振技术。如文献[11]通过用压电陶瓷作动器对精密机

7、床进行振动主动控制，并且取得了较为满意的结果，但是由于压电材料本身的局限性,使致动器的致动行程短并且致动力小,实用价值不高。文献[12]通过用磁致伸缩作动器对精密机床进行振动主动控制，这种方法对于低频的减振效果较好,但对于大于40Hz频率的减振效果并不理想。文献[13]通过研制主动空气轴承作动器，解决了在溜板运动中的主动振动控制问题。但是实验发现对频率小于80Hz的振动减振效果较好，而对于高于80Hz的振动减振效果并不理想。文献[14]中采用多级被动隔振方法设计出了纳米级微动试验台的隔振系统,虽然仿真结果表明,该系统具有良好的隔振性能,但是,由于该系

8、统采用被动隔振形式,对低频或超低频扰力成分不能进行有效隔振。文献[15]哈尔滨工业大学精密工程研究所采用被动