基于磁流变液自抑振智能镗杆的颤振控制技术研究
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摘要
机床切削颤振一直是制约机械加工质量的最重要的因素之一，其控制已经得到广泛的关注。本论文结合国家自然科学基金项目“基于磁流变液自抑振的智能镗杆构件理论与方法研究”(No．50405036)，开展了基于磁流变自抑振智能镗杆的颤振控制技术研究。本文将磁流变液引入切削颤振的抑制过程，研制了基于磁流变液自抑振的智能镗杆，分析了该智能镗杆的抑振机理，并开发了磁流变自抑振智能镗杆控制系统的软、硬件系统，最后进行了磁流变自抑振智能镗杆颤振控制实验研究。
第一章介绍了切削颤振控制的国内外研究现状和论文的研究意义，分析了磁流变技术在振动控制中的应用，提出了本论文的主要研究内容。
第二章分析了磁流变自抑振智能镗杆的抑振机理，完成了磁流变自抑振智能镗杆的结构设计和制作。
第三章建立了磁流变自抑振智能镗杆的动力学模型，并对其进行了动态特性实验和颤振控制仿真研究。实验和仿真结果表明通过改变磁流变液磁场强度能够调整智能镗杆的固有频率，通过调整镗杆固有频率能够有效地抑制颤振。
第四章完成了磁流变自抑振智能镗杆控制系统的软、硬件系统的开发。
第五章完成了磁流变自抑振智能镗杆的颤振控制实验，分析了其刚度调节的作用与抑振效果，验证了颤振控制方法的有效性。
最后，总结了本文所取得的主要研究成果，并对下一阶段需要进一步开展的研究工作进行了展望。
As one of the most important factors which influenced the machining quality, machine cutting chatter has aroused extensive concern. Combining with National Natural Science Foundation of China -"Research on theory and technique of magnetorheological (MR) intelligent boring bar with self-chatter-suppression" (NO. 50405036), this dissertation deals with the automatic chatter control and suppression of the MR intelligent boring bar. In this dissertation, the MR fluid is applied to the chatter suppression, and an intelligent boring bar is designed and manufactured. Then the chatter suppression strategy of the boring bar is analyzed, and a control system including the software and hardware parts for the boring bar is designed. Finally, a chatter control experiment is carried on for the intelligent boring bar.
In chapter 1, the researches on cutting chatter control are. introduced from home and abroad. And the significance of this dissertation is explained. Then the application of the MR fluid technology to vibration control is analyzed, and the major contents of this dissertation are declared.
In chapter 2, the chatter suppression technique of the intelligent boring bar is analyzed, and the structure and development of the intelligent boring bar are proposed.
In chapter 3, a kinetic model of the intelligent boring bar is established , then an experiment about its dynamic characteristics is made and the simulation of its chatter control is also studied. The experimental and simulation results show that the inherent frequency of the boring bar can be changed by controlling the magnetic field, and the boring bar's chatter can be controlled by adjusting its inherent frequency effectively.In chapter 4, the control system of the intelligent boring bar is designed which includes the software and hardware parts.
In chapter 5, an experiment for controlling the chatter of the intelligent boring bar is carried on, which can not only study the function of the stiffness adjustment and the effect of the chatter suppression, but also validate the chatter control strategy.
At the end, the main conclusion of this dissertation is summarized, and some outlook is raised for the further work.
第一章介绍了切削颤振控制的国内外研究现状和论文的研究意义，分析了磁流变技术在振动控制中的应用，提出了本论文的主要研究内容。
第二章分析了磁流变自抑振智能镗杆的抑振机理，完成了磁流变自抑振智能镗杆的结构设计和制作。
第三章建立了磁流变自抑振智能镗杆的动力学模型，并对其进行了动态特性实验和颤振控制仿真研究。实验和仿真结果表明通过改变磁流变液磁场强度能够调整智能镗杆的固有频率，通过调整镗杆固有频率能够有效地抑制颤振。
第四章完成了磁流变自抑振智能镗杆控制系统的软、硬件系统的开发。
第五章完成了磁流变自抑振智能镗杆的颤振控制实验，分析了其刚度调节的作用与抑振效果，验证了颤振控制方法的有效性。
最后，总结了本文所取得的主要研究成果，并对下一阶段需要进一步开展的研究工作进行了展望。
As one of the most important factors which influenced the machining quality, machine cutting chatter has aroused extensive concern. Combining with National Natural Science Foundation of China -"Research on theory and technique of magnetorheological (MR) intelligent boring bar with self-chatter-suppression" (NO. 50405036), this dissertation deals with the automatic chatter control and suppression of the MR intelligent boring bar. In this dissertation, the MR fluid is applied to the chatter suppression, and an intelligent boring bar is designed and manufactured. Then the chatter suppression strategy of the boring bar is analyzed, and a control system including the software and hardware parts for the boring bar is designed. Finally, a chatter control experiment is carried on for the intelligent boring bar.
In chapter 1, the researches on cutting chatter control are. introduced from home and abroad. And the significance of this dissertation is explained. Then the application of the MR fluid technology to vibration control is analyzed, and the major contents of this dissertation are declared.
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In chapter 5, an experiment for controlling the chatter of the intelligent boring bar is carried on, which can not only study the function of the stiffness adjustment and the effect of the chatter suppression, but also validate the chatter control strategy.
At the end, the main conclusion of this dissertation is summarized, and some outlook is raised for the further work.
引文
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