机床工作时,工件和刀具之间会产生强烈的切削颤振。颤振不仅使加工精度降低,还会损坏刀具等机床设备,使生产率下降。本文在探讨车削颤振机理的基础上,综合考虑机床非线性刚度和刀具热变形对车削颤振的影响,分别建立了单自由度、两自由度和多自由度再生型车削颤振动力学模型,研究了颤振系统的稳定性和动力学特性问题,其结果具有一定的理论意义和实用价值。本文主要的研究内容和结果包括:(1)运用解析法对单自由度车削颤振系统稳定性极限切削宽度随切削参数的变化规律进行分析,研究发现极限切削宽度随等效刚度、阻尼率的增大而增大,随切削刚度系数的增大反而减小,提高固有频率不会影响极限切削宽度但会使稳定性叶瓣图曲线向切削速度较高的方向平移。(2)基于刀具和工件耦合振动的两自由度动力学模型,对稳定性极限切削宽度的影响因素进行分析,发现当系统颤振频率在刀具固有频率附近变化时,提高刀具的等效刚度和阻尼率、提高工件的阻尼率会使极限切削宽度增大,而改变工件的等效刚度几乎不影响极限切削宽度。为合理选择切削参数,提高机床切削稳定性提供了有力的指导。(3)考虑机床非线性刚度和刀具受热变形对车削颤振的影响,分别建立了单自由度和两自由度再生型车削颤振系统模型并进行动力学特性分析,研究发现在两自由度车削系统中刀具子系统对时滞的变化较为敏感且呈响应多样性,表现出周期、概周期和混沌的动力学运动,这与单自由度车削系统的动力学特性基本一致。而两自由度车削系统中工件子系统的动力学变化较为简单,只有周期和拟周期运动,没有混沌运动。(4)通过研究刀具和工件的轴向振动对动态切削力的影响作用,建立了多自由度耦合的再生型车削颤振模型,并结合刀具在系统1:1内共振时的时序图、相图和Poincaré截面图,研究发现当切削宽度和切削厚度取值较大时刀具系统做混动运动,振幅明显增大且径向和轴向上的幅值相差不多。