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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？=0158

(2) 切入率系数K？〉0160

(3) 切入率系数K？〈0161

(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k1166

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K207

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K252

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