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第一部分 应用振动学原理 3

第一章 单自由度系统的振动 3

一、运动方程的推导及其解 3

1 概述 3

2 运动方程的推导 4

1. 直线往复振动系统 8

2. 扭转振动系统 8

3. 运动方程的一般形式 8

3 液体阻尼自由振动系统 8

1. 运动方程的通解 8

2. 弱阻尼 10

(1) 无阻尼振动系统 11

(2) 阻尼振动系统 13

(3) 动态稳定性的概念 15

(4) 强阻尼 16

二、单自由度线性系统举例 18

4 概述 18

5 直线往复振动系统 18

6 弹簧的并联和串联组合 19

1. 弹簧的并联组合 19

2. 弹簧的串联组合 21

7 扭转振动系统 21

1. 等效直线往复系统 25

8 混合振动系统 25

2. 等效扭转系统 27

3. 轮系的简化 27

9 用能量方程计算固有频率 28

10 静态不稳定性 32

1. 倒置摆 32

2. 车刀的静态稳定性 33

11 动态不稳定性 36

1. 进给机构的动态不稳定性 37

2. 摆式悬挂系统的动态不稳定性 42

3. 切削加工中的动态不稳定性 43

(1) 刀具磨损面和工作之间的摩擦状态 44

(2) 前角和后角的动态变化 45

(3) 切削力的下降特性 48

4. 回转轴的动态不稳定性 49

(1) 轴的抖动 49

(2) 油膜振荡 50

三、基本振动系统的强迫振动 51

13 运动方程的解 55

1. 直接激振(P是常数) 55

(1) 稳定的强迫振动 56

12 引言 57

(2) 初始响应过程 61

(3) 谐波响应轨迹 62

(1) 经过中间弹簧元件的激振 69

2. 间接激振 69

(2) 经过中间阻尼元件的激振 70

(3) 经过弹簧和阻尼器的激振 70

(4) 基点激振 71

3. 不平衡激振 72

四、强迫振动理论的应用 74

14 隔振 74

1. 主动隔振 74

2. 被动隔振 76

15 地震式振动传感器 76

1. 振幅测量装置 76

2. 地震式加速度仪 80

16 旋转轴的临界速度 81

17 根据共振曲线确定系统常数 83

第二章 两个自由度系统的振动 89

18 概述 89

19 具有两个自由度的无阻尼自由振动 91

1. 弹簧耦合 91

20 具有两个自由度的强迫振动 95

1. 概述 95

2. 无阻尼动力吸振器 96

3. 阻尼动力吸振器 101

4. 兰契斯特吸振器 104

22 轴的扭振 105

第三章 无穷多个自由度系统的振动 105

21 概述 105

1. 运动方程的推导 106

2. 一端固定的轴 106

23 梁的弯曲振动 109

1. 运动方程的推导 109

2. 简支梁 112

3. 末端无约束的梁 113

4. 两端固定的梁 114

5. 一端固定一端无约束的梁 114

7. 梁的末端支持在弹性支承上 115

6. 一端固定一端简支的梁 115

24 板类振动 120

25 弹性系统对谐和激振的响应 126

第二部分 机床的振动现象 135

第一章 机床的颤振 135

26 概述 135

一、简单机床系统中的颤振 137

27 动态切削过程 137

28 颤振的物理原因 142

29 机床颤振的一般理论 145

1. A型颤振 146

(1) 切削厚度变化效应 147

(3) 动态切削力的变化量 149

(2) 切入率变化效应 149

2. B型颤振 150

3. 运动方程的推导 153

4. 稳定性图 156

5. 无条件和有条件稳定区域 157

6. 切削厚度系统k1=vk1〉0及μ=1时的稳定性图 158

(1) 切入率系数K？=0 158

(2) 切入率系数K？〉0 160

(3) 切入率系数K？〈0 161

(4) 稳定性图的讨论 162

(5) 通过颤振频率来识别颤振 164

8. 稳定性图的计算 165

7. 切削厚度系数k1=vk1〈0的稳定性图 165

9. 由实验确定切削厚度系数k1 166

10. 切入率系数K的物理意义 167

第二章 各种机床中出现的颤振 171

30 引言 171

一、摇臂钻床和基他钻床中出现的颤振 171

31 概述 171

32 实验的基础 171

33 摇臂钻床的强迫振动 173

34 颤振理论 177

1. 钻削过程的稳定性阈限方程 178

2. 钻削过程的稳定性图 181

3. 作为钻头直径函数的系数k1和K的变化量 183

35 实际结论 186

二、立式铣床中出现的颤振 188

36 概述 188

37 实验基础 188

38 立式铣床中的强迫振动 196

39 应用于立式铣床的颤振理论 205

1. 铣削过程的稳定性阈限方程 205

2. 求切削厚度系数k1和切入系数K 207

3. 求作为切削深度的函数的不稳定速度 208

5. 铣削过程的稳定性模型 209

4. 铣削过程的稳定性图 209

6. 稳定性模型的实际应用 211

(1) 改变铣刀刀齿数对稳定性影响的研究 211

(2) 改变等效刚度对稳定性影响的研究 213

(3) 从稳定性的观点比较几何上相似的机床 214

40 工作和刀具的相对位置对稳定性的影响 214

41 铣刀刀齿形式如何影响动态稳定性 215

42 其它的实验研究 216

1. 工件的刚度如何影响稳定性 216

2. 平面铣削时的自激扭振 217

43 端铣时的颤振 218

44 实际结论 220

45 引言 221

三、车床出现的颤振 221

46 实验基础 222

47 车床的动态特性 233

48 颤振理论 237

1. 车削过程的稳定性图 241

(1) 不存在切削厚度变化效应的稳定性图 241

(2) 有切削厚度变化效应的稳定性图 245

2. 用实验确定系数ks、kv、k1和K 252

49 在螺纹切削和刨削中的切削厚度变化效应 253

50 实际结论 257

51 引言 260

52 实验基础 260

四、磨床中出现的颤振 260

53 颤振理论 264

五、柔性支承对颤振的影响 265

54 引言 265

55 机床的支承如何影响机架的动态特性 266

56 支承装置如何影响颤振特性 270

第三章 机床耦联系统的颤振 276

57 引言 276

58 振型耦合原理 278

59 振型耦合理论的应用 284

第四章 多自由度颤振理论 289

60 引言 289

1. 结构的动态特性 290

61 预测再生不稳定性的一般图解法 290

2. 切削过程的动态特性 292

3. 高尔尼和托贝斯的图解方法 295

(1) 确定K=0时的稳定性阈限 295

(2) 确定K≠0时的稳定性阈限 298

4. 该方法的应用 305

62 预测再生不稳定性的一般代数方法 308

1. 结构的动态特性 308

2. 切削过程的动态特性 309

3. 斯威尼和托贝斯的代数方法 309

(1) 确定K=0时的稳定性阈限 309

(2) 确定K≠0时的稳定性阈限 313

5. 高尔尼与托贝斯(1)和斯威尼与托贝斯(2)方法的有效范围 314

4. 该方法的进一步应用 314

第五章 应用吸振器消除颤振 317

63 引言 317

64 机床吸振器的实际型式 317

1. 阻尼动力吸振器 317

2. 兰契斯特吸振器 319

3. 冲击消振器 319

4. 液压消振器 320

5. 摩擦表面的应用 320

65 结论 321

符号一览表 323

参考文献 324