减振镗杆非线性特性分析及电路实现

发布时间：2017-07-31 12:30

  本文关键词：减振镗杆非线性特性分析及电路实现

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【摘要】：论文结合国家自然科学基金项目《半主动动力吸振镗杆的非线性动力学与控制》(项目编号:11172184),通过MATLAB对二自由度镗杆非线性系统进行动力学理论分析及其参数优化,利用MULTISIM设计二自由度镗杆的电路原理图。第一章,阐述了减振镗杆在国家机械加工尤其是深孔切削加工过程中的重要性,详细介绍了国内外学者在减振镗杆颤振抑制方面的理论研究,以及专家学者在非线性动力学系统电路实现方面的理论分析,明确了对系统进行电路实现的意义,提出了论文的主要研究内容。第二章,介绍了解析法、数值仿真、无量纲化等相关概念,建立了单自由度镗杆的物理模型及其动力学方程,基于MATLAB对系统进行了数值仿真,建立了单自由度镗杆的SIMULINK仿真模型,绘制了单自由度镗杆的幅频特性曲线与时域特性曲线,为第三章与二自由度镗杆对比做准备。第三章,介绍了机加工中的常见振动类型,分析了切削参数与系统动态切削力之间的关系,建立了二自由度镗杆的物理模型及其动力学方程,基于MATLAB对系统进行了数值仿真,建立了二自由度镗杆的SIMULINK仿真模型,绘制了二自由度镗杆的幅频特性曲线与时域特性曲线,与第二章单自由度镗杆对比证明二自由度镗杆的优越性。第四章,通过切削力公式分析了切削参数(切削速度、背吃刀量、进给量)对系统幅频切削力大小的影响,基于MATLAB分析了不同切削参数的大小对二自由度镗杆系统幅频特性曲线最大幅值的影响,为实际切削加工切削参数的选择提供了理论基础。绘制了系统二自由度镗杆的时域特性曲线,分析了镗杆杆体质量m1、减振块质量m2、弹性系数k1、k2与阻尼c2与系统时域特性的关系,对系统参数进行优化。第五章,介绍了系统相平面与庞加莱截面的定义及绘制方法,分析了不同激振频率下系统的相平面和庞加莱截面,得到二自由度镗杆系统的非线性特性。第六章,提出了模块化设计思想,利用MULTISIM仿真软件中的积分运算、加减法运算、乘法运算电路代替系统SIMULINK仿真模型中的相应模块,绘制了单自由度镗杆与二自由度镗杆的模拟电路仿真原理图。打开MULTISIM仿真开关,观察系统相轨迹,同MATLAB系统相空间对比,证明系统电路原理图的可行性。第七章,介绍了论文的主要研究工作和研究成果,展望了未来的研究工作。
【关键词】：减振镗杆 MATLAB 切削参数 相空间 庞加莱截面 MULTISIM
【学位授予单位】：石家庄铁道大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG53
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 课题研究背景10-11
• 1.2 国内外研究现状11-16
• 1.2.1 国内外二自由度镗杆的研究现状11-14
• 1.2.2 国内外非线性电路的研究现状14-16
• 1.3 研究内容16-17
• 1.4 研究意义17-18
• 第二章 单自由度镗杆模型及其动力学分析18-28
• 2.1 模型计算方法及理论基础18-23
• 2.1.1 解析法18-20
• 2.1.2 数值模拟20-21
• 2.1.3 无量纲化21-23
• 2.2 单自由度镗杆模型及其幅频特性23-26
• 2.2.1 单自由度镗杆模型的建立23
• 2.2.2 单自由度镗杆的幅频特性曲线23-26
• 2.3 单自由度镗杆的时域特性曲线26-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第三章 二自由度镗杆模型及其动力学分析28-41
• 3.1 常见机加工振动类型及其对产品质量的影响28
• 3.2 切削参数与切削力之间的关系28-29
• 3.3 二自由度镗杆模型的建立29-31
• 3.4 二自由度镗杆的时域特性31-35
• 3.5 二自由度镗杆的幅频特性35-40
• 3.6 本章小结40-41
• 第四章 切削参数与系统参数优化41-56
• 4.1 切削参数优化41-48
• 4.1.1 切削系统切削速度与二自由度镗杆振动的关系41-43
• 4.1.2 切削系统进给量与二自由度镗杆振动的关系43-44
• 4.1.3 切削系统背吃刀量与二自由度镗杆振动的关系44-46
• 4.1.4 切削参数综合作用与二自由度镗杆振动的关系46-48
• 4.2 系统参数优化48-55
• 4.2.1 镗杆杆体质量m1对系统时域特性的影响48-50
• 4.2.2 减振块质量m2对系统时域特性的影响50-51
• 4.2.3 弹性系数k1对系统时域特性的影响51-52
• 4.2.4 弹性系数k2对系统时域特性的影响52-54
• 4.2.5 阻尼系数c2对系统时域特性的影响54-55
• 4.3 本章小结55-56
• 第五章 减振镗杆系统的非线性特性56-63
• 5.1 相空间与相轨56-59
• 5.2 Poincare映射与流形59-63
• 第六章 电路模拟63-75
• 6.1 电路设计理论基础63-68
• 6.1.1 电路设计依据63-64
• 6.1.2 MULTISIM电路仿真软件介绍64-65
• 6.1.3 常用运算放大器65-68
• 6.2 单自由度镗杆电路仿真68-70
• 6.2.1 单自由度镗杆SIMULINK模型图68-69
• 6.2.2 单自由度镗杆电路原理图69-70
• 6.3 二自由度镗杆电路仿真70-75
• 6.3.1 二自由度镗杆SIMULINK模型图70-72
• 6.3.2 二自由度镗杆电路原理图72-75
• 第七章 结论与展望75-77
• 7.1 结论75-76
• 7.2 展望76-77
• 参考文献77-81
• 致谢81-82
• 个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文82

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本文编号：599185