【正文】 過程而進入穩(wěn)態(tài)后的諧振運動。 8． 5． 2． 2 強迫振動的運動方程8．5 機械加工過程中的振動問題 即其特解為 （ ）其中 （ ） （ ）其中：A 強迫振動的振幅， mm 振幅相對于力幅的相位角， radK 系統(tǒng)剛度， N/mm 系統(tǒng)在靜力作用下產(chǎn)生的靜位移， mm 頻率比振動頻率， rad/s振動系統(tǒng)無阻尼時的固有頻率， rad/sV 動態(tài)放大系數(shù)。8． 5． 2． 2 強迫振動的運動方程8．5 機械加工過程中的振動問題式（ ）表示了單自由度強迫振動振幅與干擾頻率的依從關系，稱為單自由度強迫振動的幅頻特性。式（ ）表示了強迫振動中位移與干擾力之間的相位與干擾頻率的依從關系，稱為單自由度強迫振動相頻特性。8． 5． 2． 3 強迫振動的特性8．5 機械加工過程中的振動問題 1 幅頻特性曲線和相頻特性曲線依據(jù)式（ ）和（ ）并以阻尼比為參數(shù)畫成曲線圖，從圖可以看出當時，這時激振力的頻率極低，近似于靜載荷，振幅接近于靜位移，這種現(xiàn)象發(fā)生在區(qū)域內(nèi)，稱此范圍為準靜態(tài)范圍。當且阻尼比較小時，激振力使系統(tǒng)的振幅形成了一個凸峰，其峰值比靜態(tài)響應大許多倍，這種現(xiàn)象稱為 “ 共振 ” 。工程上把系統(tǒng)的固有頻率作為共振頻率，把固有頻率前后 20%~30%區(qū)域作為共振區(qū)，為避免系統(tǒng)共振，應避免進入這個區(qū)域，由圖還可看出，阻尼在共振區(qū)對降低振幅的作用很大，在其他區(qū)域作用較小。當時，這是由于激振力的變化頻率太高，而振動系統(tǒng)因本身的慣性來不及響應，故系統(tǒng)反而不振，這種現(xiàn)象稱為慣性區(qū)。 由相頻曲線可以看出，無論系統(tǒng)的阻尼比為何值，當 相位滯后90度 8． 5． 2． 3 強迫振動的特性8．5 機械加工過程中的振動問題 綜上所述，強迫振動的主要特性如下：強迫振動是在外界周期性干擾力的作用下產(chǎn)生的，但振動本身并不能引起干擾力的變化，不管振動系統(tǒng)本身的固有頻率如何，強迫振動的固有頻率總是與外界干擾力的頻率相同，強迫振動的振幅大小在很大程度上取決于干擾力的頻率與系統(tǒng)固有頻率的比值，當這個頻率比等于或接近 1時，振幅達到最大值，出現(xiàn) “ 共振 ” 現(xiàn)象，干擾力越大，系統(tǒng)剛度及阻尼系數(shù)越小，強迫振動的振幅就越大。8． 5． 2． 3 強迫振動的特性8．5 機械加工過程中的振動問題 例題 把一臺質(zhì)量 M=2023Kg的機床安裝在無質(zhì)量的彈性地板上（圖 8。 23），當將一個總質(zhì)量，并帶有兩個偏心為 e的不平衡質(zhì)量 m/2的激振器放在機床上，以產(chǎn)生一個垂直的簡諧激振力，今測得共振時的頻率 ，求機床的固有頻率。由題意，激振時的共振頻率 則 ，故機床固有頻率 :機床固有頻率 機械加工中的自激振動8．5 機械加工過程中的振動問題自激振動時由振動過程本身引起切削力周期性變化 ,又由這個周期性變化的切削力反過來加強和維持振動 ,使振動系統(tǒng)補充了由阻尼作用消耗的能量 ,讓振動維持下去。切削過程中產(chǎn)生的自激震動是頻率較高的不衰減振動，通常又稱顫振，約占振動的 65%，它往往是影響加工表面質(zhì)量和限制機床生產(chǎn)率提高的主要障礙，故應對其十分重視。 機械加工中的自激振動8．5 機械加工過程中的振動問題切削過程中的自激振動可舉日常生活中 常見的電鈴為例 。如圖 ,以電池 1為能源，當按下按鈕 2后，電流通過 735及電池構(gòu)成的通路，電磁鐵 5產(chǎn)生磁力吸引銜鐵 4，使彈簧片 7帶動小錘敲擊鈴 6。但當彈簧片被吸引后，觸點 3處斷電，電磁鐵失去磁性，小錘靠彈簧力彈回原處，電路又被接通，接著又重復上述的過程，這個振動過程顯然不是由外來的周期性干擾引起的。所以不是強迫振動。在這一系統(tǒng)中，懸臂的彈簧片 7和小錘組成的振動元件、銜鐵 電磁鐵 5和電路組成的調(diào)節(jié)元件并產(chǎn)生交變力。交變力使振動元件產(chǎn)生振動，這就是自激振動。振動元件又對調(diào)節(jié)元件產(chǎn)生反饋作用，以便產(chǎn)生持續(xù)的交變力，小錘敲擊電鈴的頻率是由彈簧片、小錘、銜鐵的本身參數(shù)（剛度、質(zhì)量、阻尼）所決定的。阻尼及運動摩擦所損耗的能量由本身的電池供應。這個過程就是區(qū)別于強迫振動的自激振動。 機械加工中的自激振動8．5 機械加工過程中的振動問題金屬切削過程中自激振動的原理如圖所示，它也具有兩個基本部分：切削故稱產(chǎn)生交變力，激勵工藝系統(tǒng)；工藝系統(tǒng)產(chǎn)生振動位移，再反饋給切削過程。維持振動的能量來源于機床的能量。自激振動和強迫振動一樣是一種不衰減的振動，維持振動的交變力是由振動本身所產(chǎn)生和控制的，當振動一停止，則此交變力也隨之消失。自激振動的頻率等于或接近系統(tǒng)的圖有頻率，是由振動系統(tǒng)本身的參數(shù)所決定的，這與強迫振動相比由著顯著的差別。自激振動能否產(chǎn)生比及振幅大小，決定于每一振動周期內(nèi)系統(tǒng)所獲得的能量與所消耗的能量對比情況。如圖所示，當獲得能量和消耗能量相等時，振幅達到 A0，當某瞬時振幅小于 A0時，獲得能量大于消耗能量，多余的能量使振幅加大；當某瞬時振幅大于 A0時，消耗的能量大于獲得的能量，則振幅將衰減回到 A0。因此，系統(tǒng)中振幅將穩(wěn)定在 A0。在有些系統(tǒng)中也可能出現(xiàn)振幅在任何數(shù)值時， 系統(tǒng)獲得的能量都小于消耗的能量，在這種系統(tǒng)中自激振動就不會產(chǎn)生。產(chǎn) 生交 變 力 /切削 過 程產(chǎn) 生振 動 /工 藝 系 統(tǒng)激振反饋能量 機械加工中的自激振動8．5 機械加工過程中的振動問題由上可知，只要停止切削過程，即使機床仍在繼續(xù)空轉(zhuǎn)，自激振動也就停止。所以可通過切削試驗來研究工藝系統(tǒng)的自激振動。同時，也可通過改變對切削過程有影響的工藝參數(shù)來控制切削過程。從而限制自激振動的發(fā)生。8． 5． 4 減少工藝系統(tǒng)振動的途徑8．5 機械加工過程中的振動問題當加工中出現(xiàn)振動影響加工質(zhì)量時要根據(jù)振動產(chǎn)生的原因、運動規(guī)律來尋求控制的途徑。首先要判斷振動的類型。振動頻率與干擾作用頻率相同，并隨干擾作用的頻率改變而改變，隨干擾作用的去除而消失的為強迫振動。振動頻率與系統(tǒng)的固有婆娘鋁相等或接近，機床轉(zhuǎn)速改變時振動頻率不變或稍變，隨切削過程停止而消失的時自激振動。對于強迫振動可以采取減少回轉(zhuǎn)元件不平衡的方法來減少激振力；提高機床傳動的制造精度來減少因傳動而引起的振動；調(diào)節(jié)工藝系統(tǒng)的固有頻率，避開共振區(qū)；提高工藝系統(tǒng)的剛度及采用消振裝置；將振源與機床隔離等途徑。對于自激振動經(jīng)過許多試驗研究和生產(chǎn)實踐有了一些相當有效的抑制措施，如合理選擇切削用兩；合理選擇刀具的集合角度；提高機床、工件、刀具自身的抗振性及減振裝置等。一般提高工藝系統(tǒng)的剛度和安裝減振裝置對提高工藝系統(tǒng)的抗振性有顯著效果。本章小結(jié)第八章 機械加工表面質(zhì)量本章主要闡述了機械加工表面質(zhì)量的基本概念及其對機械零件、對整臺機器的使用性能和使用壽命的影響。 詳細分析了影響機械加工表面質(zhì)量的各種因素，著重臺輪了如何提高機械加工表面質(zhì)量的途徑，特別是對工藝系統(tǒng)的振動問題作了詳細的分析研究。機械加工表面質(zhì)量問題產(chǎn)生的原因比較復雜，影響因素很多，而且不容易觀察和測量，因此在生產(chǎn)中通常是對一些關鍵零件、關鍵部位的加工和關鍵的加工工序進行表面質(zhì)量的研究、控制。學完本章后，通過做思考題、習題應著重理解和掌握表面質(zhì)量的一些基本概念，重點掌握冷作硬化、金相組織的變化和殘余應力產(chǎn)生的機理和磨削燒傷、磨削裂紋產(chǎn)生的機理。應對生產(chǎn)現(xiàn)場中發(fā)生的一些表面質(zhì)量問題從理論上作出解釋，學會分析表面質(zhì)量的方法，能采取改善表面質(zhì)量的工藝措施，解決生產(chǎn)實際問題。學會識別和區(qū)分機械加工中的強迫振動和自激振動，了解一些基本的消振方法。謝 謝！謝謝觀看 /歡迎下載BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES. BY FAITH I BY FAIT