本站小編為你精心準備了接觸剛度接觸阻尼的算法參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

《機械工程與自動化雜志》2014年第二期

1帶阻尼彈簧振子系統的研磨原理及物理模型

1.1金剛石研磨原理圖1為彈性浮動研磨裝置的示意圖，該裝置利用彈性材料的彈性變形來吸收研磨過程的振動沖擊，使得振動對研磨加工的影響減少，研磨原理如圖2所示。研磨過程的主運動是通過伺服電機的主軸帶動研磨盤作旋轉運動，通過單片機控制步進電機沿著研磨盤徑向作直線進給運動。在彈性梁上加載砝碼控制研磨壓力，衰減研磨加工過程中擾動，使得研磨加工平穩進行。研磨載荷通過彈性體傳遞到研磨工件實現材料去除，達到加工效果。

1.2金剛石研磨物理模型彈性浮動研磨系統由多個振動子系統組成，在本研究中我們將系統等效為兩個單自由度的子系統，這兩個子系統對研磨加工起到主要的作用。圖3為研磨系統的力學振動模型。圖3中，m1，m2分別為研磨盤與金剛石的等效質量，kg；K1，K2，K3分別為彈性墊、彈性梁及耦合的等效剛度，N／m；C1，C2，C3分別為子系統1、子系統2、耦合的等效阻尼系數，N•s／m；y1，y2分別為研磨盤和金剛石加工作用點的位移，m；F1（t），F2（t）分別為研磨盤和金剛石受到的等效激振力，N；P1，P2分別為研磨盤和金剛石加工過程中的加工作用點。

2二自由度系統數學模型

對研磨系統中的m1和m2進行受力分析，根據基本運動學方程，有：

3實驗簡化模型及求解參數

為了獲得耦合接觸剛度K3及阻尼C3，在原有實驗設備的基礎上簡化出一套實驗裝置，如圖4所示。該裝置為一個由兩個單自由度單元系統構成的雙自由度實驗模型，各自的剛度和質量通過實驗測量得到。利用加速度傳感器可測量出金剛石與鋼板的接觸壓力。為了獲得彈性梁1和彈性梁2的剛度，采用LMS振動測試儀測試，通過實驗我們可以得到彈性梁1和彈性梁2振動的時域和頻域曲線，從而得到頻率ω1和ω2。

4實驗數據采集

本研究中利用LMS振動測試儀采集實驗數據，選用PCB公司生產的333B30型加速度壓電傳感器采集了100組關于時間t與振幅A的數據進行接觸剛度與接觸阻尼的擬合。

5程序及算法選擇

根據物理模型，進行MATLAB軟件仿真。在MATLAB軟件中我們可以利用其自帶數據擬合工具nlinfit（）對實驗數據進行擬合。我們可以先從給定的•11•初值進行一次運算，將這次運算的結果與擬合的數據值點進行比較，若收斂條件小于系統默認值則停止迭代，若不滿足就對參數組進行優化計算。在擬合過程中我們采用1stOpt優化算法，將要擬合的數據組寫進算法中，運行程序就可以得到我們所需的結果。圖7為算法設置界面，運行程序我們可以得到接觸剛度和接觸阻尼的擬合結果，如圖8所示。該系統存在耦合情況，振動衰減過程的波動與實際情況相符。從MATLAB軟件擬合結果我們可以得到5組數據，結合實際的實驗數據選取其中一組，接觸剛度和阻尼分別為14．7kN／m和12．7Ns／m。

6結論

將彈性浮動研磨系統等效為二自由度系統，通過計算機數據處理求解金剛石刀具與研磨盤之間的接觸剛度和接觸阻尼是一種新的方法和途徑。通過研究接觸剛度和接觸阻尼可以為進一步研究接觸剛度和接觸阻尼對研磨加工的質量影響提供依據。

作者：樊專傅惠南單位：廣東工業大學機電工程學院