减振镗杆的结构设计及开发文献综述
一种动力减振镗杆的设计方法[发明专利]
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(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。
机械设计中的结构减振技术论文素材
机械设计中的结构减振技术论文素材机械设计中的结构减振技术一、引言机械工程领域的结构减振技术是一门关键的技术，可以有效减少机械系统中的振动干扰。
在现代工业生产环境中，减振技术的应用已经成为一项重要的任务。
本文将探讨机械设计中常见的结构减振技术，并分析其在实际应用中的优势和局限性。
二、动力学分析在机械系统设计中，动力学分析是结构减振技术的基础。
首先，需要明确机械系统的振动模态和频率响应。
通过对系统的自由度进行建模和计算，可以得到系统的振动模态，并确定主要的振动频率。
三、质量平衡设计质量平衡设计是一种常见的结构减振技术。
通过在机械系统中增加平衡质量，可以有效抵消系统在运行过程中的振动。
常见的质量平衡设计方法包括静态平衡和动态平衡。
静态平衡通过在机械系统特定位置添加平衡质量，使得系统在静态状态下达到平衡。
动态平衡则是在系统运行时根据振动响应进行调整，以消除振动。
四、结构刚度优化结构刚度优化是另一种常见的结构减振技术。
通过在机械系统中优化结构的刚度分布，可以有效改善系统的振动性能。
结构刚度优化可以通过材料选择、截面设计和连接方式改进来实现。
例如，在某些情况下，可以通过增加杆件的截面面积来提高机械系统的整体刚度，从而减小系统的振动。
五、减振器应用减振器是机械设计中常用的结构减振技术之一。
减振器的原理是利用一定的机械装置或技术手段，将振动能量转化为其他形式的能量，实现振动的减小或消除。
常见的减振器包括阻尼器、弹性元件和液压减振器等。
减振器的应用可以有效降低机械系统的振动干扰，提高系统的稳定性和精度。
六、实例分析为了更好地了解机械设计中结构减振技术的应用，我们以某机械系统为例进行实例分析。
分析该系统的振动模态、频率响应以及结构刚度分布，确定主要的振动问题，并针对性地采取上述结构减振技术进行优化。
通过实例分析，可以验证结构减振技术在实际应用中的可行性和效果。
七、结论结构减振技术在机械设计中具有重要的应用意义。
通过动力学分析、质量平衡设计、结构刚度优化和减振器应用等技术手段，可以有效减小机械系统的振动干扰，提高系统的工作稳定性和精度。
减振刀具系统的结构设计动力学分析说明书毕业设计论文
减振刀具系统的结构设计动力学分析说明书毕业设计论文1 引言1．1 课题研究背景切削颤振是金属切削过程中刀具与工件之间产生的一种十分强烈的相对振动，其产生的原因和发生、发展的规律与切削加工过程本身及金属切削系统动态特性都有着内在的本质联系，影响因素很多，是一个非常复杂的机械振动现象。
由于振动机械的各主要构造和零件要长期承受交变载荷，于是包括疲劳失效在内的各种类型的损伤和破坏就成为影响设备使用性能和使用寿命的主要因素。
现代工业对工程质量、产品精度及可靠性都提出了愈来愈高的要求，研究和解决工业工程中出现的各种振动问题已成为一项急迫的任务。
因而在研制设计中，不仅要考虑静力效应，而且还要考虑动力效应。
根据传统的基于静力准则的机械结构设计方法是无法满足现代产品的设计要求的。
对承受动载荷的结构，采用结构动态设计方法是满足现代产品设计要求的有效方法，通过动态设计达到控制机械结构的振动水平，改善产品的质量，提高它的安全可靠性等目的，即“优生”。
这也是符合国际、国内机械结构设计技术发展方向的。
本课题就是通过有限元法对减振镗刀杆系统进行动力学分析，并利用ANSYS软件对系统的关键部件进行分析和模拟仿真，获得镗刀杆系统在加工条件下的变形、应力分布等信息。
镗削是一种用刀具扩大孔或其它圆形轮廓的内径车削工艺，其应用范围一般从半粗加工到精加工，所用刀具通常为单刃镗刀（称为镗杆）。
镗刀有三个基本元件：可转位刀片、刀杆和镗座。
镗座用于夹持刀杆，夹持长度通常约为刀杆直径的4倍。
装有刀片的刀杆从镗座中伸出的长度称为悬伸量（镗刀的无支承部分）。
悬伸量决定了镗孔的最大深度，是镗刀最重要的尺寸。
悬伸量过大会造成刀杆严重挠曲，引起振颤，从而破坏工件的表面质量，还可能使刀片过早失效。
这些都会降低加工效率。
对于大多数加工应用，用户都应该选用静刚度和动刚度尽可能高的镗刀。
静刚度反映镗刀承受因切削力而产生挠曲的能力，动刚度则反映镗刀抑制振动的能力。
减少振动的简易式镗杆[实用新型专利]
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专利名称：减少振动的简易式镗杆专利类型：实用新型专利
发明人：孙国寅
申请号：CN201820227789.8
申请日：20180209
公开号：CN208116794U
公开日：
20181120
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了减少振动的简易式镗杆，包括底板、固定螺栓、紧固环、定位孔、杆体、限位块、螺母、圆形垫片、弹簧、螺钉，其特征在于底板置于整个结构的最底部，杆体上部左右两侧分别设置一个限位块，杆体右侧设置一个螺母，圆形垫片右侧设置一个螺钉，螺钉外围设置一个弹簧。
本实用新型通过底板来支撑整个结构，利用紧固环来固定控制底板与杆体，增强镗杆的稳定性和精度，振动时，杆体与连接件冲击消耗振动产生的能量，进而削弱振动，螺母利用表面的圆形垫片来填充空隙，辅以减振，提高稳定性，螺钉下方的弹簧也起到一个缓冲作用，消耗振动能量，减振效果明显，本实用新型还具有制造成本低、牢固耐用，且各构件连接灵活的特点。
申请人：苏州华茂欣森机械设备有限公司
地址：215000 江苏省苏州市阳澄湖镇胡家堂60号2号车间
国籍：CN
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单自由度高频减振镗杆结构的优化设计
王 兰 波 ， 志 军 张
（ 阳理 工 大 学 机 械 学 院 ， 宁 沈 阳 １ ０ ５ ） 沈 辽 １ １ ９
摘 要 ： 着现代 高速切 削技 术 的发 展 ， 随 刀杆 的振 动 严 重影 响 着 加 工精 度 和 刀具 耐 用度 。对 于深 孔
Ｆ Ｔ－
√ ，ｉ ｒ ｌ ａ ｓ ｃａ ｅａ ｒ ｆｑ ｎ ｒｇ ａｂ ｒ ｕｎ ｉ ａ ｙｓ ｕ ｓｂ ｉｏ ｔｓ ｔｅ ｎ ｉｒｓｔ ｔａ ｒ ｕ ｃｏｂ ｉ ｒ ｙｅ ｃｇｔ ｑ ｌ ｃ ａｐ ｓｌｗ ｈ ｔ ｈ ｉ ｔｔ ｎ ｅ ｅｈ ｎｕ １ ｅ ｅ Ｙ ｆｏｎ ｂ ｄ ｉ ｓｕｉ ａｍ ｈ ｓｏ ｉｅ ｔ ｕ ａｃｗ ｏ ｔ
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刀具减震技术：双级调谐阻尼器减振的镗刀杆结构设计
刀具减震技术：双级调谐阻尼器减振的镗刀杆结构设计简介影响机器加工性能的最关键因素之一就是颤振；颤振的抑制技术是保证工件加工质量，提高机械加工效率的前提，因此显得尤其重要。
其中，深孔的加工技术在现代工业的航空航天，汽车产业，军工制造等领域应用日益广泛，加工质量要求也越来越高。
镗削加工处于半封闭状态，镗杆悬伸较长，刀具的后刀面和内孔磨擦较大，系统易处于不稳定状态，极易发生颤振，由于镗削过程中镗杆是整个加工系统中刚性最薄弱的环节，加工过程极其容易引起颤振。
由镗杆的颤振导致加工表面振纹，加工精度不足，刀具磨损严重，产生的噪声也损害操作者的身心健康。
对于切削加工中颤振的控制，国内外的研究人员已进行了大量的研究。
总的来说，可分为两大类：振动控制方法和调整切削参数的控制方法。
振动控制方法中，又根据控制执行装置性质的不同分为主动控制方法，被动控制方法和半主动控制方法。
被动控制型方法：主要是通过在系统中加入吸振部件来达到减振抑振的效果。
消极的被动控制不需要附加能源，减振器的工作完全取决于主振动系统，其结构简单、工作可靠。
被动控制的方法很多，调谐质量阻尼器 (TMD) 就属于其中一种；调谐质量阻尼器 (TMD) 主要由弹簧、阻尼器和质量块组成，其工作原理是利用质量块的惯性力或主动控制力达到共振吸能、减少结构反应的目的。
调谐质量吸振器在机械振动领域是一个常用的技术。
此概念由 Frahm 首次提出。
之后 Ormondroyd 和 Hartog，Sims，Lei Zuo 等人做了大量研究，并在此基础上提出多重调谐质量阻尼器 (MTMD)，即在主结构上并联多个彼此独立的单调谐质量阻尼器 (STMD)。
上述的各装置在颤振抑制上都有一定的效果，但是单调谐质量阻尼器 (STMD) 的主要缺陷就是其对被控结构固有频率十分敏感，优化调整很难达到预期的最优状态且调整效率不高。
在总质量恒定的条件下多重调谐质量阻尼器 (MTMD) 的振动控制效果明显优于单调谐质量阻尼器 (STMD)。
减振镗刀的设计与分析
减振镗刀的设计与分析摘要:我国工业现在已经处于蒸蒸日上的状态,加工生产也在不断地创新和改进，作为加工中必不可少的深孔加工环节，其技术也在日益进步。
但是深孔加工中振动的问题也随之而来，加工中产生的振动不仅使得加工精度降低，还使得生产效率也大打折扣。
为此，减振成了现在必须要克服的难题。
内置减振系统是一种结构简单，易于生产的一种镗刀的减振方法，它是通过在镗刀杆的内部加减振块，橡胶圈，阻尼液等元件来达到理想的减振效果。
这种设计不仅没有改变镗杆原有的外观形状，还在一定程度上减少了振动带来的不便，是一种使用前景非常广阔的设计方式。
本篇设计先讲述了国内外现有减振镗杆的状况，通过分析、参考来确定最终采用的设计方式。
其次介绍了在加工过程中产生振动的不同种类和产生的机理，为设计提供一些必要的参考材料。
然后再选择减振镗杆中所需的每个部件，在对不同部件做出不同的分析，最后再将这些部件做出动力学模型，再整合出最终的数学模型。
为实际的加工生产提供一些参考。
关键词：减振；镗杆；深孔加工；刚度Design and analysis of vibration boring cutterAbstract : Now our industry is in a flourishing state, production is constantly innovating and improving, as an essential part of the processing of deep hole machining technology is also in progress. Vibration problems in the deep hole machining also come, lower vibration produced not only makes the machining accuracy in the processing, but less productive. To this end, now has to overcome the problem of vibration reduction. Built-in vibration reduction system is a simple structure, easy to produce a boring tool vibration method, it is by boring bar internal and vibration damping, and the rubber ring, the vibration damping elements such as liquid to achieve the desired effect. This design not only failed to change the boring bar is the original appearance of the shape, but also to a certain extent, reduce the inconvenience of vibration, is a very broad prospects for use of design.Absorption boring bar, through analysis, to determine the final reference design. Next introduced the vibration produced during processing of different kinds and the mechanism, is designed to provide the necessary reference materials. Then the vibration absorption boring bar for each component in different parts and different analysis, then make them dynamic model in the integration of the final model. Provide your reference for actual production.Key words : vibration; boring bars; deep holes; stiffness目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (III)1 绪论 (1)1.1 课题背景及研究意义 (1)1.2 减振镗杆的国内外研究成果与发展的趋势 (2)1.3 国内的研究现状与发展趋势 (6)1.4 小结 (6)2 振动的机理分析和不同的减振措施 (7)2.1 切削中振动的分类及产生的原因 (7)2.2 减振的主要原则 (8)2.3 控制机械加工振动的途径 (8)2.3.1 消除或者减弱发生振动的条件 (8)2.3.2 改良工艺系统中的动态特性 (9)2.3.3 选用减振装置 (10)3 减振镗杆的结构设计 (16)3.1 减振镗刀的杆材料选择 (16)3.2 镗杆的基本结构设计 (16)3.3 冷却管的设计 (17)3.4 减振装置的组成元件 (18)3.4.1 阻尼夜的选取 (18)3.4.2 弹性元件的选择 (19)3.4.3 减振块的选择 (21)3.5 减振镗杆内部整体结构的设计 (22)3.6 刀头的设计 (23)4 动力减振系统的数学模型 (24)4.1 动力减振镗杆系统的力学模型 (24)4.2 建立动力减振系统的动力学分析模型 (27)4.3 建立动力减振镗杆的数学模型 (29)4.4 本章小结 (29)5 结论与展望 (30)5.1 全文总结 (30)5.2 展望 (30)参考文献 (32)致谢 (34)1 绪论1.1 课题背景及研究意义现今,制造业的发展已成为社会进步的标准,加工中的高速和超高速加工现已成为主流趋势,企业对加工精度的标准和要求也越来越高,在金属切削这块加工领域里,特别是在高速加工深孔的时候，由于孔的形状要求和精度要求比较高,因此刀具加工产生的振动一直是阻碍加工精度的最大障碍之一，它的产生严重影响了零件的加工精度与表面的粗糙度,阻碍了切削加工向着高速度、高精度和高强度方向的发展。
减振镗杆专利技术综述
中国专利检索系统文摘数据库(CPRSABS)、世界专利文摘数据库(SIPOABS、DWPI)；检索对象限定为公开/公告日于1968-2018年之间的发明和实用新型专利申请(文中所有数据统计截止至2016年5月)。
2.1.2关键词及分类号
关键词：减1w振，vibrat+，damp+
IPC分类号：B23B29/+
2.2.2减振镗杆国内专利申请申请人分析
针对国内申请进行分析，应用相关分类号及关键词在CPRSABS中进行检索，并进行去噪。得到的申请人排名情况见图2-5。该图显示，在减振镗杆这一技术领域，在国内科研院校是申请的主体。这从一个侧面反应出，我国减振镗杆技术的发展水平还未在应用领域得到较大的发展。国内成熟的减振镗杆生产企业为数不多。
图2-6显示了在我国就减振镗杆技术进行申请的申请人国别分布，欧美主流国以及日本申请人较多。图2-7中展示了各省相关专利数量分布，江苏、四川、河南为前三甲，表明金属加工业在这些省份是较为领先的。
三、结语
通过在专利检索与服务系统中的数据库CPRSABS和VEN中进行检索确定样本，针对国内和国外的减振镗杆的专利从申请量趋势、主要申请人等方面进行了统计分析，使自己对减振镗杆的技术发展有了较为深刻的认识。
对上述在VEN库中使用分类号与关键词检到的1048条结果的公开国家进行统计分析并提取申请量最多的前十个国家（如图2-3所示），可以发现日本对减振镗杆的申请量占全球申请量的20.19%；中国其次，占到16.97%；随后是美国，占到13.75%；第四位是德国，占到11.79%。日中美三国对减振镗杆相关专利的申请量占到了全球申请量的50%。但笔者发现，虽然国内对减振镗杆的相关专利也占有相当比重，但专利成果转化上不高，或者说相关领域的国内申请质量不高。
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本科生毕业设计(论文)文献综述
设计(论文)题目减振镗杆的结构设计与开发
作者所在系别机械工程系
作者所在专业机械设计制造及其自动化
作者所在班级xxxx
作者姓名xxx
作者学号xxxxx
指导教师姓名xxxx
指导教师职称讲师
完成时间2012 年 2 月
北华航天工业学院教务处制
说明
1．根据学校《毕业设计(论文)工作暂行规定》，学生必须撰写毕业设计(论文)文献综述。
文献综述作为毕业设计(论文)答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。
2．文献综述应在指导教师指导下，由学生在毕业设计(论文)工作前期内完成，由指导教师签署意见并经所在专业教研室审查。
3．文献综述各项内容要实事求是，文字表达要明确、严谨，语言通顺，外来语要同时用原文和中文表达。
第一次出现缩写词，须注出全称。
4．学生撰写文献综述，阅读的主要参考文献应在10篇以上（土建类专业文献篇数可酌减），其中外文资料应占一定比例。
本学科的基础和专业课教材一般不应列为参考资料。
5．文献综述的撰写格式按毕业设计(论文)撰写规范的要求，字数在2000字左右。
文献综述应与开题报告同时提交。
毕业设计（论文）文献综述
减振镗杆的文献综述
摘要：在金属切削过程中发生的再生颤振问题是不可忽视。
本综述主要综述了减振镗刀杆应用背景、意义及特点，国内外的发展现状和目前减振镗刀杆研究中出现的问题与发展趋势。
关键词：减振镗杆再生颤振动力减振性能参数
Synthesis report of the damping of the boring bar
Abstract: Regenerative chatter happened during the process of metal cutting can be ignored. In this report, mainly introduced the background, significances and characteristics of the damping Boring Bar, current development at home and abroad, and the damping Boring Bar’s issues and trends.
Keywords：damping boring bar regenerative chatter dynamical absorber dynamical absorber
1减振镗刀杆的应用背景、意义
机械制造业在整个国民经济中占有十分重要的地位，而其中金属切削加工是基本而又可靠的精密加工手段，切削加工过程中常常伴随有振动产生，特别是在细长孔的切削加工过程中，更易产生振动。
切削振动是影响切削加工质量和刀具耐用度的一个关键因素。
机械加工过程尤其是在深孔镗削中的切削颤振和刀具刚性不足是金属切削加工中影响产品表面质量、降低刀具寿命的一些重要因素，单纯的通过改变镗杆结构的静刚度和动刚度具有其局限性，减振镗杆的提出有效的解决了这个问题[1]。
2 国内外的发展现状
2.1 国外发展现状
减振刀杆在机械行业的研究中，已经有很长的历史了。
早在1907年Taylor在其著作中阐述颤振产生的机理时，认为形成不连续切削的周期与工件、刀架或者机床的传动机构中的任一部分振动的固有周期相同，是产生颤振的主要原因之一。
自20世纪40年代以来，切削颤振一直是机械制造行业与加工领域的主要研究课题，同时发展出机床动力学、切削动力学的学科分支。
随着计算机的发展和其深入应用，各学科各部门之间日益渗透和交叉，为切削颤振的研究提供了更为广阔的理论基础和技术手段，。