减振镗杆系统非线性动态特性与吸振能量研究

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201810506443.6(22)申请日 2018.05.24(71)申请人 东南大学地址 210096 江苏省南京市玄武区四牌楼2号(72)发明人 孙蓓蓓　何苗　李烈　(74)专利代理机构 南京众联专利代理有限公司32206代理人 周蔚然(51)Int.Cl.G06F 17/50(2006.01)(54)发明名称一种动力减振镗杆的设计方法(57)摘要本发明提出一种动力减振镗杆内置吸振器的参数设计方法，镗杆内部设置空腔，内部安装振芯、橡胶圈和阻尼油组成的动力吸振器系统，本发明的技术方案如下：（1）考虑再生型颤振的产生机理，建立动态切削过程的理论模型和动力学方程；（2）计算临界稳定时极限轴向切削宽度与动力减振镗杆各参数的关系式；（3）以极限轴向切削宽度最大为优化目标，计算动力减振镗杆的最优频率比和最优阻尼的表达式，优化镗杆内置吸振器的刚度和阻尼；（4）数值计算优化内置吸振器的振芯长度。

根据计算结果合理选择动力吸振器的参数，能够有效抑制切削过程中的颤振，提高切削系统的颤振稳定性。

权利要求书1页 说明书3页 附图2页CN 108681647 A 2018.10.19C N 108681647A1.一种动力减振镗杆的设计方法，其特征在于：设计包括如下步骤，（1）根据再生型颤振产生原理，建立切削过程的延时反馈控制模型和动力学方程；（2）根据动力学方程得到动态切削过程的传递函数，由传递函数特征方程计算临界稳定时极限轴向切削宽度与动力减振镗杆各参数的关系式；（3）以极限轴向切削宽度最大为优化目标，极限轴向切削宽度越大切削越稳定，计算所述镗杆的最优频率比和最优阻尼的表达式，优化镗杆内置吸振器的刚度和阻尼；（4）选用数值计算软件，结合上述最优频率比和最优阻尼的表达式，优化所述镗杆内置吸振器的振芯长度。

基于Matlab的减振镗杆动态特性分析
王荣栋;高国生;郝瑞晓
【期刊名称】《石家庄铁道大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2015(028)003
【摘要】机床切削过程中产生的颤振会降低机械加工质量和切削效率,严重影响车床和刀具的使用寿命,产生的环境噪声同时影响工人的身体健康.在影响刀具颤振产生的众多因素中,切削参数(包括切削速度、进给量、背吃刀量)起着不可或缺的作用.为了抑制振动,建立减振镗杆非线性系统的动力学数学模型,加载正弦切削力;采用单因素影响分析方法,研究3种切削参数分别对减振镗杆及减振块最大幅值的影响,绘制不同切削参数下的减振镗杆幅频特性曲线;综合所得仿真结果,分析切削参数对减振镗杆振动影响的规律.所得规律为振动控制策略提供理论依据.
【总页数】8页(P91-98)
【作者】王荣栋;高国生;郝瑞晓
【作者单位】石家庄铁道大学机械工程学院,河北石家庄050043;石家庄铁道大学机械工程学院,河北石家庄050043;石家庄铁道大学机械工程学院,河北石家庄050043
【正文语种】中文
【中图分类】TH16
【相关文献】
1.基于Matlab的可调磁力减振镗杆控制系统参数优化 [J], 陈可;李伟;罗红波
2.基于Matlab的减振镗杆动态特性分析 [J], 王荣栋;高国生;郝瑞晓;
3.基于模态试验的两种减振镗杆动态特性测试 [J], 孔金星;任违
4.减振镗杆动态特性的对比实验分析 [J], 任违;孔金星;岳晓斌;任玥
5.减振镗杆的动态特性分析 [J], 程宏伟;罗红波;郭华琛;王丽
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无级调频吸振装置的减振研究
汤国丽;魏陆顺;谷前进
【期刊名称】《佛山科学技术学院学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2024(42)2
【摘要】为解决工业厂房楼板高频设备振动问题,提出一种无级调频吸振装置,对吸振装置无级调频工作原理进行了理论推导,并对该装置的吸振效果进行了试验验证,试验结果表明,在按需设定频率下,采用吸振器控制时结构楼板所对应频率的加速度大幅减小,装置减振率可达到56%以上,且水平距离越接近激励源中心处的测点,楼面的减振效果越好。

无级调频吸振装置具有良好的减振控制效果,为解决高频设备导致厂房楼板竖向振动难题提供了高效减振方案。

【总页数】6页(P48-52)
【作者】汤国丽;魏陆顺;谷前进
【作者单位】佛山科学技术学院交通与土木建筑学院
【正文语种】中文
【中图分类】TU311.3
【相关文献】
1.变质量动力吸振器减振镗杆减振性能研究
2.可调频悬臂梁式动力吸振器多频减振研究
3.新型溶血素与传统溶血素在临床血常规检验中的应用分析
4.一种自调频动力吸振器及其吸振特性研究
5.梯形减振轨道抑振调频装置及布置方式研究
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识别动力减振镗杆主系统等效参数的数学计算方法何苗;孙蓓蓓【摘要】采用动力减振镗杆是解决深孔加工颤振的有效技术途径,为设计减振镗杆内部吸振器的最优参数,需要识别镗杆主系统在吸振器安装位置的等效质量和等效刚度.针对采用实验和仿真的传统等效参数识别方法效率不高的问题,提出一种新的简单高效的数学计算方法:基于欧拉—伯努利梁理论和分段连续条件,将镗杆视为非等截面梁,建立主系统模态的数学模型,求解出固有频率和固有振型函数;再根据最大动能不变原则,推导出了主系统等效质量的求解公式;求解出镗杆主系统所有等效参数.数值仿真结果表明,新的数学计算方法可简便高效地计算出动力减振镗杆的主系统参数,从而提高动力减振镗杆的设计效率,同时也适用于其他不等截面梁等效动力学参数的求解.【期刊名称】《振动与冲击》【年(卷),期】2019(038)006【总页数】6页(P194-198,244)【关键词】动力减振镗杆;等效参数;数学计算方法【作者】何苗;孙蓓蓓【作者单位】东南大学机械工程学院,南京211189;东南大学机械工程学院,南京211189【正文语种】中文【中图分类】TH128深孔镗削加工时镗杆的悬伸量较大，镗杆长径比越大刚度越低，越容易产生切削颤振，所以深孔加工一直是机械加工的难题，也是国内外学者研究的热点。

动力减振镗杆是在镗杆内部空腔放置一个有阻尼动力吸振器，可以有效地减少切削颤振，提高加工精度。

为了设计减振镗杆，必须建立其动力学模型，需要识别出等效质量和等效刚度，从而把连续体实际结构等效为理想的集中参数模型。

所以镗杆主系统的等效参数准确与否，直接关系到镗杆内部的动力吸振器的动力参数设计。

目前，动力减振镗杆的研究大多集中于吸振器参数优化设计[1-5]、颤振抑制机理[6]、吸振器工程实现[7]、动力学特性[8-10]等。

Sims针对切削颤振提出一种吸振器的解析调优策略，Miguelez等基于Sims调优策略，给出了镗削过程中最佳调谐频率的新解析表达式，并提出了吸振器频率比和阻尼比的经验拟合表达式，罗红波等利用幅频响应曲线面积最小法来修正全局寻优搜索法求得的设计参数值从而得到一组最优参数值。

颗粒阻尼镗刀杆减振分析与试验研究朱垂岱;庞学慧;张余生;郑智贞【摘要】研究了中空镗刀杆填充颗粒形成阻尼后对镗刀杆减振效果的影响.对实心镗杆和中空镗杆的静刚度进行了理论计算;利用有限元软件对两种镗杆进行了模态分析,得出了各自的固有频率,中空镗杆固有频率相对实心镗杆固有频率大幅提高.对各种填充条件下的颗粒阻尼镗刀进行了阻尼比测试,并进行了镗削实验,比较了颗粒密度、粒径、填充率对减振效果的影响,发现了较优的填充颗粒参数,并指出了超细粉体复合颗粒阻尼减振的潜力.【期刊名称】《制造技术与机床》【年(卷),期】2014(000)010【总页数】5页(P118-122)【关键词】镗刀杆;静刚度;颗粒阻尼;阻尼比【作者】朱垂岱;庞学慧;张余生;郑智贞【作者单位】中北大学机械与动力工程学院,山西太原,030051;中北大学机械与动力工程学院,山西太原,030051;上海航天设备制造总厂,上海,200245;中北大学机械与动力工程学院,山西太原,030051【正文语种】中文【中图分类】TG713在金属切削加工中，镗削内孔是一种应用广泛且非常重要的加工工艺。

镗削时，刀杆的振动直接影响内孔的表面加工质量和刀具寿命。

镗杆悬伸长径比超过4时，镗杆振动更加明显甚至产生颤振。

为了减小刀头的振动幅度，目前主要采用以下几种措施：①对刀头进行优化设计，在保证镗刀较高刚度的前提下，减轻刀头的重量；② 采用复合材料制作刀杆，提高刀杆的静刚度和动刚度，增大刀杆的阻尼比；③利用镗杆的中空结构，巧妙设计阻尼器，以消耗振动能量，提高镗杆的动态性能[1]。

将镗刀杆靠近刀头部位加工出一定直径及深度的内孔，形成中空镗杆，再将适当数量的金属、合金颗粒填入空腔，构成了镗刀杆的颗粒阻尼器。

这样的镗刀也称颗粒阻尼减振镗刀。

当镗孔产生振动时，颗粒之间及颗粒与孔壁之间发生摩擦、碰撞，消耗和转化了系统的振动能量。

Panossion[2]对铝梁上施加NOPD(非阻塞性颗粒阻尼，non-obstructive particle damping)后的减振效果进行了研究。

非线性能量阱振动抑制效果理论分析与试验研究楼京俊;李爽;柴凯;卢锦芳【期刊名称】《工程力学》【年(卷),期】2022(39)6【摘要】针对潜艇机械设备周期性运转产生的宽频线谱难以消除问题,开展了简谐激励下非线性能量阱振动抑制效果与结构参数优化研究。

建立机械设备耦合非线性能量阱的动力学模型,利用增量谐波平衡法、弧长延拓法以及Floquet理论分析了系统周期解及其稳定性;以系统振动能量为评价准则,探讨了阻尼、质量比和刚度3个参数对非线性能量阱振动抑制效果的影响规律;进一步,在质量比ε=0.05时,通过局部优化得到了非线性能量阱阻尼与刚度区间,并对振动抑制效果鲁棒性进行了研究。

理论研究表明:增量谐波平衡法、弧长延拓法以及Floquet理论三者相结合,与Runge-Kutta法计算结果吻合良好,能够有效构建耦合系统周期解完整图像;弱阻尼是非线性能量阱具备良好吸振效果的先决条件,对于参数优化后的非线性能量阱,在外界激励频率±20%以及激励幅值±50%变化范围内都具备良好的振动抑制效果,鲁棒性较佳。

设计了一种可垂向承载的柔性铰链型非线性能量阱原理样机,并开展了台架试验,验证了理论研究成果的正确性。

【总页数】10页(P202-211)【作者】楼京俊;李爽;柴凯;卢锦芳【作者单位】海军工程大学舰船与海洋学院;海军工程大学动力工程学院【正文语种】中文【中图分类】O322;TB533.1【相关文献】1.基于非线性能量阱的双共振峰振动抑制的力学特性研究2.非线性能量阱对飞轮振动抑制效果的实验研究3.非线性能量阱在悬臂薄板振动抑制中的应用研究4.冲击减振器与非线性能量阱耦合系统的振动抑制研究5.非线性能量阱对汽车车身垂向振动的抑制效果因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于摩擦耗能原理的抑振镗杆
闫俊霞;区炳显
【期刊名称】《中国机械工程》
【年(卷),期】2015(000)016
【摘要】讨论了摩擦耗能镗杆的原理，建立了有非线性库仑干摩擦环节的力学模型，并以摩擦参数为变化量，通过数值分析的方法考察了模型的吸振效果。

研制了一种基于摩擦减振的新型镗杆，结合颤振发生的机理与切削稳定性理论，分析了不同摩擦条件下镗杆的抑振效果。

将不同摩擦条件下的镗杆切削实验结果与理论模型仿真结果进行对比，发现在既定的摩擦阻尼器中，有滑动摩擦与粘接两个状态，而且存在一个最优正压力使得滑动摩擦消耗能量达到最大值又不处于粘接的状态，此时系统抑振效果达到最佳。

切削实验发现基于摩擦减振原理的镗杆有良好的颤振抑制效果。

【总页数】6页(P2143-2147,2148)
【作者】闫俊霞;区炳显
【作者单位】江南大学，无锡214122; 江苏省食品先进制造装备技术重点实验室，无锡，214122;江苏省特种设备安全监督检验研究院无锡分院，无锡，214174; 国家桥门式起重机械产品质量监督检验中心，无锡，214174
【正文语种】中文
【中图分类】TG54
【相关文献】
1.基于Matlab的减振镗杆动态特性分析 [J], 王荣栋;高国生;郝瑞晓
2.减振原理在镗杆上的应用 [J], 张杰斌;张湧
3.基于Matlab的可调磁力减振镗杆控制系统参数优化 [J], 陈可;李伟;罗红波
4.基于最小二乘辨识的减振镗杆刚度仿真研究 [J], 刘立佳;郑立平;宫波
5.基于Matlab的减振镗杆动态特性分析 [J], 王荣栋;高国生;郝瑞晓;
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