陶瓷—金属复合结构内圆磨接杆优化设计

作     者：郭雪 

作者单位：燕山大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王军

授予年度：2009年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：内圆磨杆 优化设计 静态特性 动态特性 陶瓷 阻尼 

摘      要：机械加工技术日益朝着高速度、高效率、高精度方向发展,这就要求机械加工工艺系统具有更高的刚度。而内圆磨削加工系统中,由于其刀杆呈细长悬臂状,刚度不足容易发生颤振,严重影响了加工精度和加工效率。尤其是深孔内圆磨削,由于砂轮直径较小,磨杆的长径比较大,提高磨削速度只能依靠提高转速实现,所以因磨杆刚度不足引起的振动问题更加突出。提高磨杆刚度是提高磨削效率,实现高速加工的关键因素。 本文将陶瓷材料应用在内圆磨杆中以提高磨杆的刚度,陶瓷材料具有高强度、低密度等特性,广泛应用在机械加工中,但由于其脆性较大承受交变载荷的能力较差,所以将其与韧性较好的金属相结合制成陶瓷-金属复合结构内圆磨接杆(简称磨杆)进行研究,主要有以下四方面的内容: (1)结合陶瓷材料和金属材料的优缺点,以及内圆磨杆的工作要求,对这种磨接杆的结构进行设计,通过分析对比各种材料的属性,从而进行各部分材料的优化选择。并且对磨杆的加工工艺及其装配中所需注意的问题进行研究。 (2)对磨杆进行静态和动态理论分析,研究各部分材料属性和尺寸对磨杆性能的影响。 (3)在磨杆设计上应用粘弹性阻尼减振技术以提高其性能。对阻尼层的敷设位置和敷设方式进行了对比选择。并且分析研究阻尼层厚度对磨杆各方面性能的影响。 (4)利用ANSYS对磨杆进行优化分析,使陶瓷材料和金属材料在磨杆中的分布达到能让磨杆性能最佳的效果。并且将优化后的磨杆与普通磨杆进行有限元分析性能对比。对不同长径比的磨杆进行优化分析,将分析结果进行对比。