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为解决并联机床实际结构动态特性差的弱点,将并联机床简化成黏性阻尼动力学模型,根据振动理论,分析了改变阻尼减小振动的机理。只有在外激励输入频率与结构固有频率的比值超过某一比值时,采用变阻尼控制才有可能同时取得位移峰值和加速度峰值的减少,取得减振控制效果。探讨了半主动控制提高并联机床的动刚度原理,提出采用磁流变液阻尼器作为减振器,提高其动态特性的方法。根据磁流变体的宾汉塑性模型,结合并联机床的特点,设计和制作了并联机床磁流变减振器虎克铰。
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收稿日期 :2007-10-22
基金项目 : 国家自然科学基金资助项目(5057038)
·
作者简介 :胡 明(1962-),男,辽宁沈阳人,东北大学副教授 ,博士 ; 蔡光起(1948 -) ,男,河北沧州人 ,东北大学教授 ,博士生导师
·
第 29卷第9 期
2008年 9 月
东北大学学报( 自然科学版)
Journal of N ortheastern University
(
Natural Science
)
Vol
.29 ,
No
.9
Sep
.2008
利用
MRD
实现并联机床振动控制的研究
胡 明 , 郭 成 , 蔡光起
(东北大学 机械工程与自动化学院 , 辽 宁 沈阳 110004)
摘 要 : 为解决并联机床实际结构动态特性差的弱点 ,将并联机床简化成黏性阻尼动力学模型 ,根据振
动理论 ,分析了改变阻尼减小振动的机理
·
只有在外激励输入频率与结构固有频率的比值超过某一比值时 ,
采用变阻尼控制才有可能同时取得位移峰值和加速度峰值的减少 ,取得减振控制效果
·
探讨了半主动控制提
高并联机床的动刚度原理 ,提出采用磁流变液阻尼器作为减振器 ,提高其动态特性的方法
·
根据磁流变体的宾
汉塑性模型 ,结合并联机床的特点 ,设计和制作了并联机床磁流变减振器虎克铰
·
关 键 词 : 磁流变液阻尼器 ;并联机床;虎克铰;半主动控制 ;动态特性
中图分类号 :
TP
242.2 文献标识码 :
A
文章编号 : 1005-3026(2008)09-1330-04
Applic ation of MRD to Vibration Control of Parallel Ma chin e
To o ls
HU Ming
,
GUO Cheng
,
CAI Guang
-
qi
(
S ch ool of Me cha nic a l En gin e erin g & Auto matio n
,
Northeastern Uni versity
,
Shenyang
110004 ,
China
.
C orrespondent
:
HU Ming
,
E
-
mail
:
mi nghu
@
mail
.
neu
.
edu
.
cn
)
Abstract
:
To improve the dynam ic characteristic s of actual structure of parallel machine tools
,
the y a re re duc e d with a vi s cou s d a mpin g m od e l b as e d o n dy na mi cs
,
which is developed according
to vibration the ory
.
Analyzing the mechanism of dam ping vibration attenuation
,
it is found that
o nly i f th e v a lu e o f th e rati o of the e xternal e xc itatory frequ en cy in put to the n atural fre q ue n cy of
machine tool structure exceeds a certain value
,
the p ea k v al u es o f b oth d is pl ac e m e nt and
acceleration can be decreased simultaneously by the control of variable damping so as to control the
vi brati on att enu atio n
.
Th e princ iple o f s e m i
-
active c ontrol system to improve the dynamic stiffness
o f para ll el m a c hine to o ls is di s cuss ed
,
and the MRD is therefore proposed to im prove their
dynam ic characteristics
.
Acc ording to the Bingham plasticity model for magnetorheological
structure in com bination w ith the features of pa rallel mac hine tool s
,
aHooke
’
s universal joint was
designed and made for MR D
.
Key words
:
magnetorheological damper
(
MRD
);
parallel ma chine tools
;
Hooke
suniversaljoint
;
semi
-
a ctive c ontro l
;
dynamic characteristics
并联机床因其为闭环机构链 ,理论上具有好
的动态特性、高的精度和结构刚度等优势,自
1994 年
IMT S
首展以来已经引起学术界和工业
界的广泛关注
·
但其问世的大多数并联机床均存
在刚度低、动态特性差和加工精度较低的共同问
题
·
究其原因 ,主要是其采用的球铰、虎克铰等关
节接触刚度低、阻尼小、存在间隙等原因造成
的
[1 - 3]
·
它已成为阻碍并联机床产业化进程的共
性关键技术 ,也影响了社会对并联机床的期望热
情和认同程度
·
通过施加控制关节阻尼以达到在
全工作空间改善系统的动态特性 ,是合理和可行
的
·
在目前开发和研究出的多种工程振动的控制
与减振技术措施中 ,阻尼减振是一种行之有效和
较为成熟的方法
·
磁流变阻尼器(
MRD
)是可控
阻尼器的一种 ,应用于结构或系统的减振 ,是半主
动振动控制问题
·
由于它的可控性 ,可实现某种
程序上的智能控制
·
本文从理论分析的角度探讨
对并联机床采用变阻尼控制实现减振的可行性与
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