【正文】 g不放減振材料不放減振材料不放減振材料在擬訂了實(shí)驗(yàn)方案后，選取正交表L8，這是一張五因素，二水平的正交表。分別擬定鋼球、沙子為三四水平。 表513 正交表L8列號(hào)試驗(yàn)號(hào)ABCDE111111212222321122422211521212622121711221812112實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下： 表514 沙子減振實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析1頻率（Hz）振幅（mv）2頻率（Hz）振幅（mv）3頻率（Hz）振幅（mv）4頻率（Hz）振幅（mv）5頻率（Hz）振幅（mv） 續(xù)表5146頻率（Hz）振幅（mv）7頻率（Hz）振幅（mv）8頻率（Hz）振幅（mv）數(shù)據(jù)分析：從以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，沙子的減振效果一般沒有鋼球的減振效果好，經(jīng)分析得知，沙子的慣性比較小，易于隨懸臂梁一起振動(dòng)，而不易摩擦耗散振動(dòng)能量。另外，鋼球的比重大，阻尼特性也比沙子要好。5．2．3 結(jié)論本次試驗(yàn)中采取了五組鋼球減振實(shí)驗(yàn)方案以及一組沙子的減振實(shí)驗(yàn)方案。其中，鋼球減振的前四組分別是根據(jù)鋼球排列層數(shù)（包括兩層及三層）、重量及規(guī)格設(shè)計(jì)的正交試驗(yàn)方案，第五組是一組為更好得到鋼球大小和槽數(shù)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果影響的對(duì)比而做的全面試驗(yàn)。另外，為對(duì)比鋼球與其他材料減振效果的差異，還做了一組根據(jù)20鋼球及沙子重量設(shè)計(jì)的正交實(shí)驗(yàn)。六組實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)對(duì)比及結(jié)果分析從一定程度上說明了利用鋼球減振的可能性。利用鋼球減振從理論上來說是一種以諧振系統(tǒng)附加在振動(dòng)結(jié)構(gòu)上去抵消原振動(dòng)，從而達(dá)到減振目的的方法。鋼球是附加的系統(tǒng)，振源的振動(dòng)通過機(jī)床與鋼球的接觸傳遞給鋼球，引起鋼球振動(dòng)，吸收了振源振動(dòng)的能量，從而達(dá)到減小振動(dòng)振幅的目的。因?yàn)樵跍p振槽中裝入鋼球，一層一層的擠壓使鋼球之間，鋼球及減振槽壁間的相互接觸處存在一定正壓力。當(dāng)懸臂梁振動(dòng)時(shí)，鋼球本身的慣性決定它不能隨懸梁一起振動(dòng)，這樣鋼球間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢和鋼球與槽壁的側(cè)面間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)就產(chǎn)生摩擦力，阻礙著懸臂梁振動(dòng)，消耗其振動(dòng)能量。隨著鋼球數(shù)量的增多，接觸點(diǎn)增多，接觸處的正壓力增大，于是摩擦力的總和增大，消耗的能量更多。所以增大摩擦力有助于消振，這可通過增大接觸處正壓力，增多接觸點(diǎn)數(shù)目和增大摩擦系數(shù)來實(shí)現(xiàn)。但以這種方式增加摩擦力并不是一定的，理論上來說，采用的鋼球尺寸小，單位體積內(nèi)裝入的鋼球就多，于是總的接觸點(diǎn)多，接觸處正壓力大，使總的摩擦力增大，但過小的鋼球因其慣性太小，易于隨懸梁一起振動(dòng)，反而不易產(chǎn)生摩擦阻力。另外，同樣體積的槽，高度尺寸大，垂直方向上鋼球多，接觸處的正壓力就大。總之，鋼球的數(shù)量多，尺寸小，比重大，均可使干摩擦作用增加。 但以上這些只是從摩擦角度分析得到的結(jié)論，實(shí)際的試驗(yàn)中，由于鋼球過重會(huì)導(dǎo)致懸梁彎曲，故同樣規(guī)格層數(shù)的鋼球擺放于不同槽內(nèi)，試驗(yàn)結(jié)果有可能出現(xiàn)很大的差異，甚至不僅起不到減振作用，還會(huì)使振動(dòng)加劇。除此之外，由于懸臂端柔性最好，故振動(dòng)幅度大，反而使鋼球間獲得更好的運(yùn)動(dòng)趨勢，加大了摩擦力，以獲得了好的減振效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，過松或過緊的鋼球擺放都起不到良好的減振效果，適當(dāng)?shù)目障犊梢允逛撉蜷g以及鋼球與槽壁間更好的接觸，以增大摩擦力，從而更好的耗散系統(tǒng)能量，達(dá)到良好的減振效果。第6章 機(jī)床動(dòng)態(tài)性能的研究及趨勢展望國內(nèi)對(duì)機(jī)床整體動(dòng)態(tài)特性的研究的現(xiàn)狀： 國內(nèi)還僅限于普通機(jī)床的研究，對(duì)高速或超高速機(jī)床的動(dòng)態(tài)特性的研究還罕見報(bào)道。 1. 對(duì)整機(jī)進(jìn)行機(jī)床靜剛度試驗(yàn)，機(jī)床抗振性即動(dòng)剛度試驗(yàn) （1） 昆明理工大學(xué)杜弈試驗(yàn)方法對(duì)MSY7115平面磨床的動(dòng)態(tài)性能研究，用相對(duì)激振法激振和穩(wěn)態(tài)正弦共振激勵(lì)法，分別得到砂輪與工件接觸點(diǎn)處的幅頻特性圖和磨床的各階模態(tài)振型。 （2） 廣西大學(xué)陳文鋒，毛漢領(lǐng)對(duì)MXBS1320型高速外圓磨床的動(dòng)態(tài)性能使用脈沖激振法進(jìn)行了試驗(yàn)研究，得到磨床前幾階模態(tài)的頻率和振型圖，尋找出機(jī)床振動(dòng)的薄弱環(huán)節(jié)和主要振源，并提出一些機(jī)床改造的措施。用試驗(yàn)方法設(shè)計(jì)機(jī)床新產(chǎn)品，一般采用的步驟是：樣機(jī)——試驗(yàn)——修改圖紙——樣機(jī)，它是一個(gè)不斷反復(fù)的過程，周期長，耗資大。 2. 對(duì)主要零部件進(jìn)行有限元分析，優(yōu)化零部件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) （1） 東南大學(xué)和無錫機(jī)床股份有限公司對(duì)內(nèi)圓磨床M2120A床身結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元分析，得到床身前幾階的固有頻率和振型，分析床身的內(nèi)部筋板布置對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性的影響。 （2）上海理工大學(xué)李曉燕對(duì)MK7150平面磨床的床身用有限元法進(jìn)行靜剛度分析，找出影響機(jī)床加工精度的床身發(fā)生最大變形的部位。該方法與整體有限元分析相比，精度相當(dāng)，但計(jì)算速度高。（3）北京機(jī)床研究所開發(fā)了機(jī)床整機(jī)綜合特征原則的AMTPCS軟件包，其計(jì)算核心是有限元方法。先建立各機(jī)械零部件的有限元模型并形成相應(yīng)的凝聚模型，再疊加各零件之間聯(lián)接單元的參數(shù)值即可形成整機(jī)模型。它運(yùn)用防真技術(shù)可以從機(jī)床整機(jī)的角度在圖紙?jiān)O(shè)計(jì)階段預(yù)測其靜動(dòng)態(tài)及熱態(tài)特征，發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)，選擇合理的結(jié)構(gòu)參數(shù)或功能模塊。國外高速機(jī)床動(dòng)態(tài)特性的研究現(xiàn)狀： 國外，機(jī)床結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)修改和動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)等方面的研究發(fā)展很快，普遍采用有限元法對(duì)機(jī)床部件及整機(jī)進(jìn)行動(dòng)態(tài)特性分析，并已用于高速機(jī)床的開發(fā)和研究中。采用Nastrain和Tdeas兩種商用軟件，建立包括床身、立柱、頭架及它們之間的滾動(dòng)導(dǎo)軌結(jié)合部在內(nèi)的整機(jī)模型，并進(jìn)行了模態(tài)分析，可以通過幾種方案的比較，選擇其中較合理的結(jié)構(gòu)。韓國科學(xué)技術(shù)高級(jí)學(xué)院Jung Dong Suth和Dai Hill Lee用有限元法分析高速機(jī)床的主軸外殼的阻尼特性，并用有限元法對(duì)高速銑床的滑塊結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，得到一種新型的夾層復(fù)合結(jié)構(gòu)，不僅減輕質(zhì)量，還提高了它的阻尼系數(shù)。德國Stattgart大學(xué)和Auchen大學(xué)研制的兩種不同結(jié)構(gòu)和原理的并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)床DymM型臥式加工中心和Linapod Ⅲ型立式加工中心。為了提高機(jī)床的動(dòng)態(tài)性能和優(yōu)化機(jī)床的結(jié)構(gòu)，建立了兩臺(tái)加工中心的整機(jī)的有限元模型。經(jīng)過計(jì)算，得到機(jī)床在靜態(tài)受力時(shí)的整機(jī)變形和剛度。兩臺(tái)加工中心的x,y和z三個(gè)方向的整機(jī)的靜態(tài)剛度分別達(dá)到30以上。——刀夾——主軸系統(tǒng)的模型，能很好地預(yù)測系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，最終得到穩(wěn)定性圖。綜上所述： （1）要準(zhǔn)確的預(yù)測機(jī)床的動(dòng)態(tài)性能，就必須對(duì)整機(jī)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析。 （2）用有限元方法是研究機(jī)床動(dòng)態(tài)性能的有效手段。因此用有限元法研究機(jī)床整機(jī)的動(dòng)態(tài)性能是開發(fā)和設(shè)計(jì)機(jī)床的趨勢。 目前， 由于對(duì)機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能研究的理論分析方法和試驗(yàn)方法均有一定的局限性，故可將兩種方法結(jié)合起來，相互取長補(bǔ)短，形成理論和試驗(yàn)相結(jié)合的分析計(jì)算法，是當(dāng)前機(jī)床動(dòng)態(tài)性能分析與研究中較為經(jīng)濟(jì)有效的途徑。利用試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析結(jié)果校驗(yàn)，補(bǔ)充和修正原始有限元?jiǎng)恿W(xué)模型。利用修正后的有限元模型計(jì)算結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性，再進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。用這種方法可以在機(jī)床方案及圖樣設(shè)計(jì)階段通過建模，仿真，分析，修改，優(yōu)化，就能準(zhǔn)確預(yù)測其動(dòng)態(tài)性能?？偨Y(jié)在本次三個(gè)半月的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，首先，我查閱了大量振動(dòng)減振問題的有關(guān)書籍和資料，對(duì)振動(dòng)問題有了一定的了解，并對(duì)設(shè)計(jì)研究過程中涉及到的儀器及研究方法有了一些認(rèn)識(shí)。然后，設(shè)計(jì)了作為試驗(yàn)研究載體的臥式銑床懸臂梁模型機(jī)。最后，也是本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中最重要的一部分，模型機(jī)的鋼球減振試驗(yàn)，通過試驗(yàn)過程中采集到的大量數(shù)據(jù)，充分的說明了利用鋼球減振的可能性。由于本人知識(shí)水平有限，故論文中存在種種不足之處，希望評(píng)閱老師指出并原諒。參考文獻(xiàn)[1] 鄭偉中，機(jī)床的振動(dòng)及其防治，北京：科學(xué)出版社，1981。[2] 嚴(yán)普強(qiáng)，黃長藝，機(jī)械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1985。[3] 梁德沛，機(jī)械參量動(dòng)態(tài)測試技術(shù)，重慶：重慶大學(xué)出版社，1987。[4] 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Sound and Vibration 189,1961:477488.致謝 值此論文完成之際，謹(jǐn)向我的導(dǎo)師嚴(yán)翔老師表示衷心地感謝，導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和高尚的人品，在學(xué)術(shù)和生活上為我樹立了楷模。在畢業(yè)設(shè)計(jì)短短的三個(gè)半月的時(shí)間里，導(dǎo)師對(duì)我的指導(dǎo)、鼓勵(lì)和關(guān)心使我終身難忘。在此向嚴(yán)老師致以崇高的敬意和衷心的感謝。 在四年的大學(xué)學(xué)習(xí)生活中，西安理工大學(xué)機(jī)儀學(xué)院的領(lǐng)導(dǎo)及為我們授課的十幾位老師給予了我莫大的幫助，在他們的帶領(lǐng)和指導(dǎo)下我擴(kuò)大了知識(shí)面，受益匪淺。在此向西安理工大學(xué)和諸位老師致以崇高的敬意和衷心的感謝。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，一些老師及同學(xué)也給了我很多的建議及幫助，在此一并表示衷心的感謝。最后，再次向所有關(guān)心和幫助我的領(lǐng)導(dǎo)、老師，同學(xué)、朋友及家人致以深深的謝意。第 45 頁 共 40 頁