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题名磁悬浮铣削电主轴变质量系统的动态响应分析
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作者
邓洋
康辉民
刘厚才
段良辉
袁玉禄
王振
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机构
湖南科技大学机电工程学院
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出处
《机电工程》
2025年第11期2096-2106,共11页
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基金
国家自然科学基金资助项目(51875198)
湖南省教育厅重点项目(23A0360)。
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文摘
铣床磁悬浮铣削电主轴在切削过程中,会因切屑周期性进入与脱离容屑槽,从而引发附加时变质量效应,并且对系统动力学特性产生影响。针对铣床切削过程中,磁悬浮铣削电主轴系统质量变化引起的非线性振动问题,进行了磁悬浮铣削主轴变质量系统的动态响应特性研究。首先,应用Rayleigh梁-轴模型建立了磁悬浮铣削电主轴变质量系统的动力学模型;然后,采用模态叠加法和龙格-库塔法进行了数值求解;最后,通过对比恒定质量系统与变质量系统的仿真结果,得到了变质量系统振动的变化规律。研究结果表明:1)质量变化范围为0 mg~26 mg和0 g~0.43 g时,系统固有频率变化范围分别为0 Hz~0.95 Hz和0 Hz~17.4 Hz,说明系统固有频率变化范围与系统质量变化范围呈正相关关系,即随模态阶数升高而增大;2)正常切削情况下,恒定质量系统与变质量系统的时间函数幅值之差分别为1.29μm、-1.53μm、-0.76μm和-0.81μm,说明质量变化会激发高阶振型,使振动响应受到多模态作用;3)在累积切屑瞬时抛出时,铣床刀具端的振幅突增4.5μm,并在3 kHz~4 kHz之间出现高频分量,说明质量突变会诱发系统振动幅值增大及高频振动响应。
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关键词
系统动力学模型
rayleigh梁-轴模型
龙格-库塔法
非线性振动响应特性
切屑质量模型
变质量力和切削力
径向电磁支撑力
固有频率
振动位移
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Keywords
system dynamics model
rayleigh beam-axis model
Runge-Kutta method
nonlinear vibration response characteristics
chip quality model
variable mass force and cutting force
radial electromagnetic support force
natural frequency
vibration displacement
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分类号
TH133.2
[机械工程]
TH113
[机械工程—机械制造及自动化]
TG54
[金属学及工艺]
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