弯曲振动圆盘振动特性试验研究

对超声振动系统中弯曲振动圆盘的振动特性进行了试验研究,结果表明,减小圆盘厚度,谐振频率减小;减小圆盘直径,谐振频率增大。在振动系统设计中,将变幅杆与弯曲振动圆盘设计成一体,克服了原来由于螺纹连接所造成的缺陷。通过试验得知,弯曲振动圆盘是以弯曲振动为主,存在一定反射波的干扰,并且圆盘具有增幅特性,圆盘的最大振幅约为18μm。所获得的结论对振动系统结构设计以及在超声深孔珩磨中的应用有一定的参考价值。     

弯曲振动圆盘几何尺寸与振动特性关系的研究

对超声珩磨声学系统中弯曲振动圆盘的振动特性进行了试验研究，结果表明，振动圆盘振幅随厚度的减小而增大。并且当圆盘为薄圆盘(厚度半径比≤1/5)时，圆盘振动为弯曲振动，能够获得良好的振动效果，最大振幅可达20.5μm，存在增幅特性，同时可以看出波节圆数目和大小。当圆盘直径不变时，共振频率随圆盘厚度的减小而降低，圆盘在不同频率下被激发共振。所获得的相应最大振幅值，对弯曲振动圆盘的尺寸设计和应用具有一定的参考价值。     

厚阶梯圆盘弯曲振动特性研究

阶梯型圆盘声辐射器在大功率超声领域有着广泛的应用。从声学应用角度,基于Mindlin理论推导了厚阶梯圆盘在自由边界条件下频率方程,并对频率方程进行数值求解,同时分析了几何参数对频率的影响,结果表明当其他参数一定时,频率随圆盘和基底圆环厚度的增加而增加,随外径的增加而减小,随内径的增加而增加,计算得到的频率与有限元模拟及实验测试结果基本相符。该结论对厚盘的弯曲振动辐射器的设计提供理论参考和频率调试依据。     

多阶梯厚圆盘横向弯曲耦合的振动特性

实际应用中为获得大辐射声功率,通常采用多阶梯圆盘作为辐射体。从声学工程应用角度,基于Mindlin厚板理论结合边界条件和位移、转角、剪力和弯矩等连续性条件,推导了自由、固定、简支三种不同边界条件下的多阶梯厚圆盘的弯曲振动频率方程,利用数值计算法和有限元法对多阶梯厚圆盘振动特性和频率特性进行研究并进行实验测试,结果表明自由、固定、简支三种不同边界条件下厚板理论计算结果比薄板理论计算结果更精确,理论计算结果与有限元模拟结果及实验测试基本一致;各结构参数与材料参数对系统振动频率影响不同,随圆盘高度和基底高度的增加系统弯曲振动频率而增加,相比而言基底高度对频率影响较大;各部分材料的弹性模量对多阶梯厚圆盘的频率影响最大,研究结果为大功率弯曲振动辐射器的设计提供理论参考和频率调试依据。     

超声珩齿弯曲振动变幅器的位移特性

超声振动可以有效地减小珩磨力,超声空化现象与切削液的共同作用可以对珩磨轮实现实时动态清洗,从而减小珩磨轮堵塞,提高加工效率,因此超声和珩齿的复合加工是一种应用前景良好的齿轮精加工方法.超声珩齿的加工对象--齿轮,直径大,厚度小,是一类特殊负载,且对振动系统的加工频率影响大,所以在超声振动系统设计时,必须将变幅杆和齿轮全面考虑建立动力学方程.为此,将齿轮简化为圆盘,加工过程中齿轮作只有圆节线的弯曲振动,采用圆锥型变幅杆,推导变幅杆和圆盘组成的变幅器的频率方程,并利用它设计了变幅器,对变幅器动力学参数的数值计算、有限元分析及试验测量结果一致.通过计算变幅器中变幅杆和圆盘各自独立的谐振频率,发现与变幅器的谐振频率误差较大,说明变幅器设计时必须同时考虑变幅杆和圆盘的相互作用,否则设计的变幅器谐振频率误差过大.     

纵向振子激励源面积对圆盘振动特性的影响

纵振换能器与薄圆盘组成的复合系统在实际中有诸多应用。笔者利用有限元法,研究了不同激励面积的纵振换能器激励薄圆盘中心,该激励源频率与圆盘弯曲振动基频相等时,在产生的弯振模式中,激励源面积大小对该圆盘节圆位置的影响。结果表明:激励源面积保持不变时,频率越高的弯振模式,节圆半径越大;对同一纵振激励源面积,振动系统有多个振动模式,纵振激励源面积在一定大小范围内,该振动系统存在一个与纵振换能器频率相近的纵弯共振模式。在纵弯共振模式下,随着激励源面积的增大,节圆半径减小,最终消失,进一步计算发现该节圆的消失与激励源面积和圆盘面积的比值有关。实验与理论计算基本吻合。     

基于Mindlin理论多阶梯厚圆盘弯曲振动特性研究

实际应用中为了获得大辐射声功率,通常采用多阶梯圆盘作为辐射体。从声学工程应用角度,基于Mindlin厚板理论结合连接处的连续性条件和边界条件推导了自由边界条件下的多阶梯厚弯振圆盘的弯振频率方程,利用数值计算法对多阶梯厚圆盘振动特性和频率特性进行研究,并结合有限元法进行模态分析,其结果与试验测试及理论计算基本一致;研究了各结构参数对振动频率的影响规律,结果表明各阶频率随阶梯圆盘节线半径r1的增加而增大,随阶梯圆环外半径r2的增大而减小,随圆盘高度和基底高度的增加而增加;各部分的材料对多阶梯圆盘的频率影响不同,其中材料的弹性模量影响最大,研究结果为多阶梯弯振厚圆盘和大功率弯曲振动辐射器的设计提供理论参考和频率调试依据。     

弯曲振动阶梯圆盘的有限元分析与设计

对弯曲振动阶梯圆盘一般的设计方法进行了分析,指出其中的一些缺陷,并用有限元软件ANSYS对一个平板圆盘和一个阶梯圆盘进行模拟,将振型分布作了对比,指出了设计的理论缺陷。提出用有限元软件ANSYS设计阶梯圆盘的新思路,对于实现大功率超声在空气中的应用有一定的帮助。     

多阶梯弯振圆盘的设计

由弯振辐射阶梯盘与纵振换能器组合而成的复合超声振动系统,因其兼具弯曲振动低声阻抗和纵振换能器高辐射效率的特点,在气介式功率超声领域有着很好的应用。阶梯圆盘的频率方程中包含特殊函数,且方程数目多,求解过程非常繁杂。以自由边界条件下的单阶梯、双阶梯弯振圆盘为例,提出在给定阶梯圆盘弯振频率﹑基底厚度以及材料参数的条件下利用数值计算方法,编程设计阶梯圆盘的方法。试验测试与理论计算相吻合。为多阶梯弯振圆盘的设计提供一种新的方法。     

磁悬浮轴承转子热弯曲振动影响因素分析

为了研究磁悬浮轴承转子系统中热弯曲振动的影响因素,根据磁悬浮轴承转子热弯曲振动机理,提出了一种迭代计算方法,不断更新计算条件,反复迭代计算,直到振动收敛或发散,由此得到转子工作时电控参数和转子结构参数对热弯曲振动的影响。计算结果表明：电控参数中,改变偏置电流和积分系数对热弯曲振动无明显影响,而提高比例系数和微分系数会使热弯曲振动的影响增大;转子结构参数中,增大非悬臂侧轴段长度和悬臂侧轴段长度会降低热弯曲振动的影响,而增大悬臂长度和外挂圆盘半径会轻微增大热弯曲振动的影响。由此可知,电控系统和转子自身的幅频特性决定热弯曲的影响程度,二者的相频特性决定热弯曲振动的变化趋势。     

功率超声珩磨缸套加工中谐振系统的试验研究

针对特种加工方法－－功率超声振动加工中的关键技术－－谐振系统的研究进行了一系列的试验研究，从为幅杆、弯曲振动圆盘、振子系统等方面进行了详细的介绍。     

纵弯转换超声振动雾化系统的雾化特性研究

提出了一种由夹心式纵向振动换能器与弯曲振动圆盘构成的纵弯转换模式的超声振动雾化系统。弯曲振动圆盘的周边与变幅杆的端部相连接,并在变幅杆纵向振动的激励下产生弯曲振动。受圆盘弯曲振动的作用,液体在圆盘的端面上实现雾化。通过理论分析和实验对这一振动雾化系统的振动特性、辐射阻抗和声场进行了研究。结果表明：该系统比传统的纵向振动雾化系统具有更高的功率输出能力,并且可以使液体雾化后具有更强的指向性和作用能量。     

超声振动车削组合系统的共振分析

对超声振动车削系统进行了合理分解 ,分析计算了各子结构 (部件 )的机械阻抗 ,然后应用机械阻抗综合法求得组合系统的共振频率 ,为在试验中寻求系统的谐振点提供了理论依据。经过计算发现 ,变幅杆的长度对系统振动频率的影响不如弯曲刀杆显著。     

压电式超声振动系统开发设计

针对压电式超声振动系统中换能器和变幅杆的设计公式及步骤复杂的问题,提出利用软件的二次开发,在UG软件平台上研究振动系统的三维造型的方法.开发结果表明该方法可以很好的解决压电超声换能器和变幅杆在设计过程中存在的问题,简化了设计过程,缩短了新产品的开发周期.     

基于ANSYS超声波辅助珩齿振动系统的设计与研究

超声波辅助珩齿振动系统设计是一项关键技术.是由变幅杆和齿轮组成的复合振动系统.由于齿轮负载对振动系统谐振频率的巨大影响、齿轮连接时的局部共振、齿轮弯曲振动的复杂性等诸多因素,仅仅依靠理论分析进行振动系统的设计变得相当困难.因此,采用解析法设计变幅杆、根据给定的齿轮参数、利用有限元分析的方法、调整变幅杆尺寸,最终确定振动系统的结构设计参数.     

非均匀介质超声铣削系统振动特性研究

采用纵扭复合超声振动铣削进行加工时,由于加工中心等空间受限场合对超声振动系统的尺寸限制,利用四分之一波长理论设计集换能器和复合变幅杆为一体的非均匀介质超声振动变幅系统,在变幅杆部分设计螺旋槽结构实现纵扭共振,并研究纵扭模态转换理论。对非均匀介质变幅系统进行有限元分析,仿真结果表明纵振系统固有频率理论值与仿真值接近,偏差仅为0.245%;对螺旋槽结构进行仿真发现槽深对其对超声变幅系统固有频率、扭纵幅值比例影响较大,螺旋角的影响次之,槽宽影响最小,振动系统测试实验表明固有频率和扭纵幅值比的仿真结果与实验结果变化趋势一致。分别对TC4钛合金和C/C碳纤维进行纵扭超声振动铣削和传统铣削实验对比,结果显示相对于传统铣削,在纵扭超声振动铣削加工中两组材料表面粗糙度值Ra分别下降78%和47%。纵扭复合非均匀介质超声振动铣削系统结构简单紧凑、振动幅值和方向可控性较好,采用纵扭超声振动铣削能有效提高工件表面加工质量。     

超声电解复合加工装置的振动系统优化设计

为设计精密超声电解复合加工深小孔装置的振动系统,设计了1/2波长超声振动系统和以局部共振理论为指导的工具系统。基于波动方程,分别建立1/4波长超声换能器和变幅杆的解析模型,得到换能器和变幅杆的结构尺寸。借助有限元分析软件ANSYS对理论设计的变幅杆和超声振动系统进行动力学分析、压电分析和优化设计,得到了变幅杆和超声振动系统的优化模型。分析结果表明,有限元法对变幅杆和超声振动系统的设计制作具有指导意义,缩短了设计周期,降低了设计成本,所设计的超声振动系统具有良好的性能。     

超声波振动珩磨振动系统试验研究

论述超声波振动珩磨振动系统的原理,通过振动试验分析振动系统中的变幅杆、弯曲振动圆盘、振动子系统的振动效果。