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第1章 绪论1

1.1 引言1

1.2 光整加工技术综述1

1.2.1 光整加工技术的含义1

1.2.2 光整加工技术的分类2

1.3 滚磨光整加工技术简介3

1.3.1 回转式滚磨光整加工4

1.3.2 振动式滚磨光整加工4

1.3.3 涡流式滚磨光整加工5

1.3.4 离心滚磨光整加工5

1.3.5 主轴滚磨光整加工5

1.4 研究背景6

1.5 三维离散元法7

1.6 人工智能技术8

第2章 离心滚磨光整加工介质运动理论分析9

2.1 引言9

2.2 离心滚磨光整加工原理9

2.3 离心滚磨设备基本结构10

2.4 加工过程特点及影响因素分析11

2.5 滚筒内介质运动分析14

2.5.1 滚筒内混合介质的运动速度分析14

2.5.2 滚筒内混合介质的运动加速度分析18

2.6 离心滚磨光整加工过程动力学分析23

2.7 磨块对工件的加工机理27

2.8 离心滚磨光整加工传动比取值范围及其临界值理论计算28

2.8.1 传动比取值范围的确定28

2.8.2 介质脱离筒壁的条件29

2.8.3 临界传动比的理论计算30

2.9 滚磨光整加工效率的理论计算32

2.10 本章小结34

第3章 基于DEM的离心滚磨混合介质动力学模型35

3.1 引言35

3.2 三维离散元法的基本原理36

3.3 混合介质和滚筒的几何模型36

3.3.1 混合介质的几何模型36

3.3.2 滚筒的几何模型37

3.4 滚筒中介质运动受力分析37

3.4.1 离心滚磨光整加工过程坐标系的建立37

3.4.2 介质运动受力分析40

3.5 介质接触模型41

3.5.1 邻居搜索技术及数据结构42

3.5.2 接触判断42

3.5.3 相对位移和相对速度计算43

3.5.4 介质接触模型45

3.6 混合介质运动的动力学模型49

3.6.1 介质运动方程49

3.6.2 求解方法50

3.6.3 求解过程51

3.7 本章小结52

第4章 混合介质运动的DEM三维可视化仿真53

4.1 引言53

4.2 基本概念53

4.2.1 摩擦系数与工件表面粗糙度的关系53

4.2.2 接触能量、金属去除率与滚磨光整加工效率的关系54

4.2.3 介质数量的估算54

4.3 离心滚磨光整加工过程仿真初始设置56

4.3.1 滚筒和混合介质几何模型的建立56

4.3.2 仿真计算参数和初始设置56

4.4 单个介质运动的离散元仿真57

4.4.1 模拟相关参数的设定57

4.4.2 单个介质运动模拟57

4.5 公转与自转方向对介质运动和滚磨效率的影响59

4.5.1 同向和异向时混合介质宏观流动特征60

4.5.2 同向和异向时混合介质瞬时速度矢量图61

4.5.3 同向和异向时介质间相互作用的平均接触力61

4.5.4 同向和异向时介质间相互接触频率61

4.5.5 同向和异向时介质间接触能量的变化61

4.6 公转转速对介质运动和滚磨效率的影响63

4.6.1 公转转速对介质宏观流动形态的影响63

4.6.2 公转转速对介质微观加工特性的影响64

4.6.3 对滚磨效率的影响70

4.7 传动比对介质运动和滚磨效率的影响71

4.7.1 仿真传动比的选择与分析71

4.7.2 传动比对介质宏观流动形态的影响72

4.7.3 传动比对介质微观加工特性的影响73

4.7.4 传动比对滚磨效率的影响78

4.7.5 临界传动比的确定79

4.8 介质装入量对介质运动和滚磨效率的影响80

4.9 磨块与工件混合比对滚磨效率的影响81

4.10 设备参数对滚磨效率的影响81

4.10.1 公转半径R对滚磨效率的影响82

4.10.2 滚筒半径r对滚磨效率的影响82

4.10.3 R/r取值对滚磨效率的影响83

4.11 磨块直径对滚磨效率的影响83

4.12 本章小结84

第5章 离心滚磨光整加工过程实验研究及仿真验证85

5.1 引言85

5.2 高速摄影实验研究85

5.2.1 实验方案85

5.2.2 实验结果及分析85

5.3 传动比对滚磨光整加工效率的影响实验研究86

5.3.1 实验方案87

5.3.2 粗加工实验及其数据87

5.3.3 精加工实验及其数据89

5.3.4 粗加工和精加工实验结果及分析90

5.4 装入量对滚磨光整加工效率的影响实验研究92

5.4.1 实验方案93

5.4.2 实验结果及分析93

5.5 混合比对滚磨光整加工效率的影响实验研究95

5.5.1 实验方案95

5.5.2 实验结果及分析95

5.6 介质尺寸对滚磨光整加工效率的影响实验研究96

5.6.1 实验方案96

5.6.2 实验结果及分析97

5.7 本章小结98

第6章 基于智能技术的离心滚磨光整加工结果预测100

6.1 引言100

6.2 人工神经网络和BP网络简介100

6.2.1 人工神经网络基本原理100

6.2.2 BP网络102

6.3 遗传算法104

6.3.1 遗传算法概述104

6.3.2 遗传算法基本操作方法105

6.4 实验数据样本的选取和归—化预处理106

6.4.1 学习样本的选取107

6.4.2 数据归—化预处理107

6.5 离心滚磨光整加工结果GA-BP网络预测模型结构的设计107

6.5.1 预测模型网络层数的设计107

6.5.2 输入层和输出层神经元数的设计108

6.5.3 隐层神经元数的设计108

6.6 预测模型的训练109

6.6.1 GA优化BP网络权值和阈值的算法设计与实现110

6.6.2 训练结果112

6.7 预测模型的检验114

6.7.1 检验样本114

6.7.2 模型检验结果115

6.7.3 模型性能分析116

6.8 离心滚磨光整加工结果预测116

6.9 本章小结117

参考文献119