内容

强迫振动是系统在外界周期性干扰力的作用下所引起的不衰减振动。它与一般机械中的强迫振动一样，其频率与干扰力的频率相同或成倍数关系。

1．强迫振动的成因

一般情况下，强迫振动的主要原因有：机床电机的振动，包括电机转子旋转不平衡电及磁力不平衡引起的振动；机床回转零件的不半衡，如砂轮、皮带轮和传动轴的不平衡；运动传递过程中引起的周期性干扰力，齿轮啮合的冲击，皮带张紧力的变化，滚动轴承滚子及尺寸误差引起的力变化，机床往复运动部件的工作冲击；液压系统的压力脉动；切削负荷不均匀所引起切削力的变化，如断续切削，周期性余量不均匀等；从机床外部地基等传来的冲击。以上这些因素可能导致了工艺系统作强迫振动。

2．强迫振动的特点

（1）强迫振动是在外界周期性干扰力的作用下产生的，但振动本身并不能引起干扰力的变化。

3.消除与控制强迫振动的措施

(1) 减少或消除工艺系统中回转零件的不平衡　在工艺系统中高速回转的工件，机床主轴部件，电机及砂轮等不平衡都会产生周期性干扰力。为了减少这种干扰力，对一般的回转件应作静平衡，对高速回转件应作动平衡。象砂轮这种干扰振源，除了作静平衡外，由于在磨削过程砂轮磨损不均匀或吸附在砂轮表面上磨削液分布不均匀，仍要引起新的不平衡，因此精磨时，最好能安装自动或半自动平衡器。

在机器结构设计中应尽量减少高速回转零件质量分布不均匀（或不对称），以防止不均衡引起的干扰力。

(2) 提高系统传动件的精度　机床传动件中的齿轮，滚动轴承、皮带等，它们在高速传动时会产生冲击，解决的办法是提高零件的制造精度和装配精度以及选择耐冲击的材料。

(3) 提高工艺系统的动态特性　即增加工艺系统刚度，加大阻尼可以减少系统的振动。此外，要合理安排机器结构的固有频率，避开共振区。

(4) 隔振　为了减小干扰力的作用，在振动的传递路线中设置障碍，使振源不能传到刀具或工件上去。根据强迫振动的幅频特性可知，振动系统的幅值与干扰力的频率有关，当干扰力频率大于系统的固有频率时，虽然干扰力的大小不变，但振幅减小，而比值愈大，振幅愈小。

自激振动及控制措施

自激振动就是自激振动系统通过系统的初始振动将持续作用的能源转换成某种力的周期变化，而这种力的周期变化，反过来又使振动系统周期性地获得能量补充，从而弥补了振动时由于阻尼作用所引起的能量消耗，以维持和发展系统的振动。因切削过程中产生的这种振动频率较高，故通常又称颤振。

4．自激振动的特点

（1）自激振动是一种不衰减的振动。振动过程本身能引起某种力的周期变化；

（2）自激振动的频率等于或接近系统的固有频率，也就是说，由振动系统本身的参数所决定；

（3）自激振动的形成和持续是由切削过程而产生的，如若停止切削过程，即机床空运转，自激振动也就停止了；

（4）自激振动能否产生以及振幅的大小，决定于每一振动周期内系统所获得能量与所消耗的能量的对比惰况。当振幅为任何数值时，获得能量小于消耗的能量，则自激振动根本不会发生。若每个振动周期中，能量输入曲线（＋E）和能量消耗曲线（－E）相交于Q点，对应的振幅为B，当振幅小于B而为A点时，由于输入的能量大于消耗的能量，则多余的能量使振幅加大，而另一瞬时振幅大于B而为C时，由于消耗的能量大于输入的能量，迫使振幅减小。这两种状况，最后都会使振幅稳定在B的幅值上进行振动。

5．自激振动产生机理

对于切削过程的自激振动产生机理，迄今已进行了大量的研究，但到目前为止，尚无法用一种理论解释所有的自激振动的产生，现分述两种比较公认的理论。

（1) 再生自激振动机理

在稳定的切削加工中，由于偶然的扰动，如刀具碰上硬质点、加工余量不均匀，运动部件偶然一次的冲击等，使刀具与工件发生相对振动，从而在切削表面留下振纹，如果进给量不大，刀具将在有振纹的表面上切削。第二次走刀就与第一次走刀有重叠部分。

（2) 振型耦合机理

当纵车方牙螺纹表面时，刀具与已加工表面不存在着重叠切削，这样就排除了产生再生振动的条件，但当切削深度加大到一定的程度，仍然能产生自激振动。基于这一点，引起了一些学者对切削时两自由度振动系统的研究，提出了振型藕合自激振动理论（或叫坐标联系原理）。

1.强迫振动产生机理及控制措施？

2. 什么是自激振动？成因及特点是什么？