三坐标动态切削力系数的研究

本文采用随机激振技术和离散权函数系列的辨识方法,着重研究了三坐标重叠切削条件下动态切削力系数的建模辨识和切削速度V、进给量S、切削深度h三参数对动态切削力系数的影响.     

用切削颤振试验测定无量纲切入系数

本文提出了利用切削颤振试验确定无量纲切入系数Ｃ这一新方法．该方法简单易行、重复性好，所测得的结果更能反映实际切削过程的动态特性．     

利用切削比推算切削力

介绍在二维切削中，利用切削比推算切削力的方法。与以往的切削力理论公式相比，用该方法计算出的切削力值更接近于实测值。     

梯形槽切削的切削力数学模型

根据对剪切面上应力状态的不同假设，分别建立了两种不同的梯形槽切削力数学模型。模型I假设剪切面上的应力满足平衡条件，模型Ⅱ假设剪切面为最大剪应力面。以此为基础，分别推导了相应的切削力理论公式及切削方程式。同时，进一步分析了非完整切深梯形槽切削的切削力。通过大量实验表明，按模型Ⅱ推导的切削力公式及切削方程式所预测的理论值与实验值具有较好的一致性。     

对称V形槽切削的切削力研究

经理论分析，在适当简化的基础上，采用数学、力学方法建立了对称Ｖ形槽直角切削的切削模型。在此基础上推导出了对称Ｖ形槽直角切削的切削力理论公式及切削方程式，并对切削力公式进行了实验验证，结果表明，当刀尖角较大时，理论预测值与实验值符合较好。     

圆弧形槽切削的切削力研究

本文从理论上建立了圆弧形槽切削的切削模型,在此基础上推导出圆弧形槽切削的切削力公式及切削方程式。同时,对本文提出的切削力公式进行了实验验证。结果表明,理论预测值与实验值符合得较好。     

倒角刀刃切削过程中切削力的有限元法预测

提出了一个预测倒角刀刃切削过程中切削力大小的有限元分析模型．综合考虑了切削加工过程中大应变、大应变速率和高温对工件材料属性的影响，将工件材料的流动应力看成是应变、应变速率和温度的函数．模拟过程从刀具切入工件开始，到切削力达稳态为止．切屑的分离通过商业有限元分析软件Marc中的自适应网格重划分功能实现．采用不同切削条件下切削力的测量结果对有限元分析结果进行验证，发现二者具有较好的一致性．文申最后还分析了刀刃的几何参数对切削力的影响．     

球头铣刀切削刃存在差异的切削力系数辨识

为了准确辨识得到球头铣刀切削刃存在差异的切削力系数,提出结合平均铣削力方法和粒子群优化算法的辨识方法.首先,建立球头铣刀的铣削力模型,推导基于平均铣削力且忽略切削刃差异的切削力系数辨识模型.然后,以基于平均铣削力方法辨识得到的切削力系数为初值、最小化铣削力仿真结果和测量结果的偏差平方和为目标,引入修正系数为设计变量,设计基于粒子群优化的切削力系数修正算法.最后,进行仿真和实验验证,相关结果表明采用修正后的切削力系数不仅能准确地预测切削刃存在差异的铣削力峰值,而且具有更好的吻合度和精度.     

三向切削力实验装置研制

三向切削力测量对理解机械制造、金属切削原理以及机床设计有着重要的指导意义。针对目前市场上切削力测量装置成本高,安装操作复杂以及功能单一等缺点,研发了一种新型三向切削力测量装置,采用应变片测量切削引起的微小变形,通过精心布置的应变片贴片方案将三向切削力引起的力变形转化为电压或电流信号。经过三向电校准和机械校准后,确保三向测力传感器的输出与载荷之间的响应系数相对恒定。开发切削力实验软件,可以提供单因素切削力实验、正交切削力实验以及自由切削力实验研究。该装置已经在国内许多高校中得到了具体应用。     

恒力周铣加工余量规划策略

针对周铣加工的载荷控制问题,提出了一种恒力余量规划策略.首先分析了周铣加工的切削力模型,确定了刀具的浸入包角为影响切削载荷最显著的因素.然后以加工过程中浸入包角恒定为原则规划加工的余量分布情况,并探讨了余量优化策略对传统加工方法可能产生的影响.加工实验结果表明恒力余量规划方法对铣削载荷有很好的稳定作用.     

切削力经验公式的试验研究

在对切削力的测试与研究的基础上，修正了传统的切削力经验计算公式，用修正后的经验公式计算切削力更接近于实测值。     

非圆车削加工切削力的辨识

为测量非圆车削的切削力 ,针对最小相位及非最小相位受控系统 ,分别提出了相应算法 ,根据系统输出位置信号及输入的控制力信号 ,辨识出切削力信息。不使用测力传感器 ,从而消除了附加测力传感器所产生的不利因素。实验结果表明 ,该方法可以有效地提取非圆车削加工中各种不同状态时的切削力信息 ,为深入研究非圆车削加工特性提供了一种新手段     

变齿距铣刀切削力理论与试验研究

本文考虑了铣刀的螺旋角及变齿距特性,基于切削力力学模型建立了变齿距立铣刀切削力模型;以该模型为基础,采用快速标定法测量的铣削力系数,利用Matlab软件对铣削力进行了仿真分析.同时,开展了变齿距铣刀铣削试验.试验与仿真分析的比较结果表明:对于变齿距铣刀,本模型都具有可靠有效的切削力预测能力;采用传统的快速标定法获得的铣削力系数可以应用于变齿距铣刀切削力预测,并可获得较好的效果;由于变齿距效应,各个刀齿承受的切屑载荷不同,相邻切削刃的铣削力峰值和相位也显示出明显差别.该方面研究对认识该类铣刀的切削力特性,开展刀具几何参数优化具有一定的指导意义.     

基于BP神经网络的切削力预报

切削力预报与控制直接影响切削加工的质量和成本.以多层前馈神经网络为基本结构,以误差反向传播算法(BP算法)为网络训练方法,借助VC 语言建立了切削力预报程序.通过引入共轭梯度法和拟牛顿法优化方法,解决了网络训练中局部最小和过早饱和问题,提高了神经网络的收敛速度和精度,实现了对切削加工过程中切削力的预报和仿真.通过对以两种难加工材料的铣削和磨削试验数据为基础的预报计算,发现传统经验公式方法预报误差偏大,最大相对误差达24.9%,而神经网络方法预报结果最大相对误差为2.01%,证明基于BP神经网络的切削力预报研究具有一定参考和应用价值.     

力传感器动态标定装置的研究

文中提出一种力传感器的动态标定装置,用于动态加载情况下对力传感器进行动态标定.该装置以力矩电机作为动力源,通过滚珠丝杠传动和2级液压缸增大推力,实现了便携式和微动力条件下的大负荷加载输出.利用ANSYS有限元分析软件对所设计的结构进行了强度和刚度分析,结果表明所提出的机械结构是合理可行的.最后,对该装置计算机数据采集及控制系统作了初步的探讨.     

不同楔入角的镐齿破岩截割力模型与仿真

为探求镐型截齿不同角度楔入岩石时,与岩石相互作用和截割力定量的关系,以达到截齿高效率、低能耗截割岩石的目的,在镐齿截割岩石力学模型的基础上,结合截齿不同楔入角截割岩石的实际工作状态,对镐型截齿的受力状态进行分析。确定截齿不同楔角截割岩石时的应力分布,建立镐型截齿的截割力数学模型。给出了楔入角、截齿半锥角的变化对截齿截割力的影响规律,并进行了仿真实验。结果表明:楔入角、半锥角之和小于90°的范围内,截割力呈非线性的变化特征。该研究建立的截割力学模型可靠,数学描述简便,可以为截割理论研究与采煤机设计提供理论依据。     

基于动态阻抗补偿的双馈式风力发电机低电压穿越新策略

低电压穿越(LVRT)能力是限制双馈式风力发电机(DFIG)大规模并网运行的瓶颈问题。电网电压跌落时保持定子端电压稳定是解决LVRT的根本所在。提出一种动态阻抗补偿机端电压的新策略,当检测到电网电压下降时,流经快速调节后动态阻抗的电流迫使DFIG机端电压升高,确保定子端电压处于可控范围之内。通过单相等值电路分析了LVRT过程中电机内部各量的变化,证明了机端电压补偿策略的可行性,并给出动态电阻的实现电路。最后通过仿真验证了该补偿策略下电机内部响应均符合低电压穿越要求。     

二维力传感器动态补偿器设计

为改善扁环式二维力传感器动态特性以及消除其维间耦合现象严重的问题,提出了用神经网络逆系统方法去构造该二维传感器的动态补偿器,并由此设计了由微分器和静态神经网络构成的神经网络逆动态补偿器.通过对原传感器的数据采集和数据处理得到了静态神经网络的训练样本,用所得到的训练样本对静态神经网络进行了训练,训练后的静态神经网络即可用来和微分器构成所期望的动态补偿器.将该动态补偿器串接在扁环式二维力传感器之后,进而构成复合的测量系统.进一步地仿真实验表明,经过动态补偿器的信号远好于未补偿的原传感器输出信号.由此可见,利用该方法设计的动态补偿器所组成的复合测量系统在消除维间耦合现象的同时、也大大改善了系统的动态特性.