[发明专利]弹性支承干摩擦调谐质量阻尼器的优化方法

摘要

用于切削颤振控制的弹性支承干摩擦调谐质量阻尼器最优化设计方法，涉及一种抑制切削加工颤振阻尼器的结构参数优化方法。针对一种弹性支承串联干摩擦阻尼装置，提出其结构参数的优化方法：首先通过模态测试技术获取被控切削系统薄弱环节的主模态质量、刚度和阻尼系数。然后对附加了弹性支承干摩擦调谐质量阻尼器的切削系统进行动力学建模，通过数值计算方法获取被控切削系统的频率响应函数。最后以被控切削系统频率响应函数最大负实部最小化为优化目标，以弹性支承干摩擦调谐质量阻尼器的固有频率、弹性支承刚度和摩擦力为阻尼器优化参数，采用数值优化方法进行优化设计。此种优化设计可以最大限度地同时发挥摩擦阻尼和振子振动两种耗能能力，使切削稳定性达到最佳。

主权项

弹性支承干摩擦调谐质量阻尼器的优化方法，针对用于切削工艺系统中的同时包含调谐质量阻尼和摩擦阻尼的弹性支承干摩擦调谐质量阻尼器，提出一种切削颤振优化方法，其特征在于：步骤1：通过模态试验测定被控切削工艺系统主模态固有频率(fs)、质量(ms)、刚度(ks)、阻尼比(ξs)；通过切削试验测定切削力动态部分幅值(Fc)；步骤2：将弹性支承干摩擦调谐质量阻尼器模型化为振子质量(md)，固有频率(fd)，阻尼比(ξd)，弹性支承刚度(kf)和摩擦阻尼器摩擦力(Ff)；步骤3：根据切削工艺系统条件，确定阻尼器振子最大质量；步骤4：建立含有弹性支承干摩擦调谐质量阻尼器的切削系统动力学模型，采用谐波平衡法(HBM)获得切削系统频率响应特性实部的数值解；步骤5：以切削系统频率响应特性实部的最小值(即最大负实部)最大(即最大负实部最小)为优化目标，以阻尼器固有频率(fd)与被控切削系统固有频率(fs)之比rw，弹性支承刚度(kf)与刚度ks之比rk、切削力动态部分幅值(Fc)与摩擦阻尼器摩擦力(Ff)之比rf和阻尼器阻尼比(ξd)为阻尼器无量纲优化变量，采用最小化最大(Minimax)数值优化方法得到rw、rk、rf和ξd最佳值；步骤6：根据优化得到的rw、rk和rf最佳值和模态试验测得的切削工艺系统主模态固有频率(fs)、刚度(Ks)以及切削试验测得的动态切削力幅值(Fc)，计算得到阻尼器的固有频率(fd)、弹性支承刚度(kd)和摩擦阻尼器摩擦力(Ff)；步骤7：根据实际切削工艺系统设计弹性支承干摩擦调谐质量阻尼器结构，根据优化得到的最优参数设计弹性支承干摩擦调谐质量阻尼器各部件结构尺寸，使其切削颤振抑制效果达到最佳。