瀑布式振動光飾設(shè)備振動系統(tǒng)的理論分析與仿真研究.pdf

1、滾磨光整加工技術(shù)是一種操作簡單、加工成本低、生產(chǎn)效率高、功能應(yīng)用廣泛、環(huán)境污染小的加工方法，其加工過程的研究融合機械、物理、力學(xué)、化學(xué)、數(shù)學(xué)等多門學(xué)科。在傳統(tǒng)滾磨光整加工技術(shù)持續(xù)發(fā)展的同時，新型滾磨光整加工技術(shù)也在不斷涌現(xiàn)。瀑布式振動光飾設(shè)備是20世紀(jì)80年代的美國專利產(chǎn)品，經(jīng)過多年的不斷完善和改進，已經(jīng)在工藝試驗方面有了較全面、深入的研究，目前已在全球工業(yè)發(fā)達國家較好應(yīng)用。在太原理工大學(xué)光整技術(shù)研究所技術(shù)支持下，國內(nèi)已引進使用3臺設(shè)備

2、。立足引進吸收消化再創(chuàng)新的理念，有必要對其振動系統(tǒng)進行深入細(xì)致的理論分析，同時借助離散元方法對加工過程中顆粒系統(tǒng)進行實時仿真是機理研究的一種有效方法。
　　本文在對瀑布式振動光飾設(shè)備進行簡要分析的基礎(chǔ)上，重點對其振動系統(tǒng)中振動裝置、彈簧系統(tǒng)、動態(tài)顆粒介質(zhì)等不同特征采用不同方法進行研究，主要研究的內(nèi)容及結(jié)論如下：
　　1.以設(shè)備整個振動系統(tǒng)為研究對象進行了受力分析，得出振幅與激振力的計算公式，然后運用Matlab分析了振動頻率

3、、振幅、角速度比、阻尼比等各參數(shù)之間的相互關(guān)系。
　　2.彈簧系統(tǒng)是瀑布式振動設(shè)備的重要組成部分，對其進行分析及仿真，得出了設(shè)備工作狀態(tài)下的位移變化規(guī)律，并針對彈簧研究提出了建議。分析結(jié)果顯示：設(shè)備的疲勞壽命為5.89×105，最小載荷因子為1.337，在疲勞壽命范圍內(nèi)，彈簧系統(tǒng)滿足設(shè)備要求；一階振動頻率為16Hz，激振電機的工作頻率要遠(yuǎn)離該頻率值。
　　3.運用離散元法對動態(tài)顆粒介質(zhì)進行仿真，分析了顆粒系統(tǒng)、顆粒與工件、顆

4、粒與顆粒間各參數(shù)的變化規(guī)律，利用網(wǎng)格來選取圓柱表面類、棱邊類等特征部位的參數(shù)，分析了顆粒對工件局部位置的加工效果，探討了流場間隙對平面類特征加工效果的影響。最后，對瀑布式振動光飾設(shè)備的振幅、振動頻率進行了仿真。
　　4.針對工件加工均勻性差的問題，提出并仿真了附加工件回轉(zhuǎn)運動以及瀑布式三維振動方式的加工效果。仿真結(jié)果顯示：附加工件的回轉(zhuǎn)運動對加工均勻性有改善作用，瀑布式三維振動方式較瀑布式一維振動方式去除能力強，適用于加工要求去除