基于ANSYS的超声变幅杆节点优化及振动性能试验

基于波动理论进行变幅杆设计,采用ANSYS软件对变幅杆进行数值研究,分析变幅杆轴向振动位移与变幅杆边缘振动位移的关系.结果表明,轴向振动位移为0处的横截面与变幅杆边缘交点处的位移并不为0.采用MATLAB软件对变幅杆轴线到边缘位置振动位移为0的离散点进行曲线拟合,并绘制出振动位移为0的曲面,以便观察变幅杆节点位置分布情况.用ANSYS进行优化分析确定变幅杆法兰盘的位置,根据优化后的变幅杆参数进行制造,并用试验验证其振动情况,结果表明,仿真分析出的变幅杆参数与试验测得的数据吻合程度比较高,实际加工的变幅杆振动性能比较好.     

双排斜槽纵-扭复合振动变幅杆仿真设计

对圆截面阶梯型超声变幅杆小端圆环传振杆开双排斜槽,以获得纵-扭复合超声振动的输出,利用有限元分析软件ANSYS研究分析变幅杆尺寸参数对变幅杆固有频率的影响规律,从而设计较优的变幅杆。仿真结果表明,优化后的变幅杆谐振在20 346Hz时能够实现纵-扭复合振动。     

空压机薄壁缸套超声加工装置的设计

为了减少空压机薄壁缸套在加工中发生力、热变形和提高加工的尺寸、形状精度,设计了一套空压机薄壁缸套内表面超声加工装置.装置由超生波发生器、换能器、变幅杆和超声加工工具头组成.超生波发生器将220 V、50 Hz的交流电转换为超声频电振荡信号,换能器将超声波发生器产生的电振荡信号转换为超声频机械振动,变幅杆将换能器的振动放大后传输给超声加工工具头.并对空压机薄壁缸套内表面超声加工机理进行了研究.分析了空压机薄壁缸套的振动模态,分析结果表明,超声加工振动频率远远小于空压机薄壁缸套的固有频率.实验结果表明,超声加工可以减少加工尺寸误差和形状误差.     

顾及横向振动的阶梯型变幅杆设计

当阶梯变幅杆的端面直径大于四分之一的波长时，变幅杆会出现谐振频率发生偏移的现象，为此，本文在设计中把横向振动的影响考虑进去，提出了可行的修正方法。     

超声振动系统设计及性能分析的解析方法

在分析与推求变截面杆纵振动控制方程及其通解的基础上,给出了超声振动系统设计及性能分析的解析过程中所采用的一些基本公式。结合范例,介绍了用解析法进行超声换能器、变幅杆及其组合谐振系统的设计及性能分析的基本步骤。     

超声珩磨装置振动子系统的振动特性研究

为进一步研究超声珩磨装置的挠性杆-油石座振动子系统的"局部共振"现象,把挠性杆和油石座视为动力学意义下的独立环节,将超声珩磨装置的挠性杆-油石座振动子系统简化为由挠性杆和油石座环节串联组成的振动系统。以等截面直杆的振动理论为基础,建立了此振动子系统的自然频率和振动位移的计算公式。结果表明:理论计算与试验结果比较接近,能够方便地解释超声珩磨装置振动子系统的"局部共振"现象,为合理设计挠性杆-油石座振动子系统的参数提供了理论依据。     

珩磨用超声振动变幅杆的 CAD

目的　建立超声珩磨变幅杆 CAD系统 .方法　应用 ADS编程技术与 DCL 对话框设计语言 ,在Auto CAD环境下 ,实现超声变幅杆 CAD.结果　所建立的超声变幅杆 CAD系统在编制思路与实现手段上 ,都与超声珩磨系统总装图的 CAD系统相统一 ,可以有机地结合在一起 .结论　超声珩磨变幅杆 CAD的实现 ,对于超声珩磨 CAD系统的进一步完善有着重要的意义     

超声振动系统设计及性能分析

在分析与探求变截面杆纵振动控制方程及其通解的基础上，给出了在超声振动系统设计及性能分析的解析过程中所采用的一些基本公式．结合实际例子，介绍了用解析法进行超声换能器、变幅杆、组合谐振系统的设计及其性能分析的基本方法．     

衔磨用超声振动变幅杆的CAD

目的：建立超声珩磨变幅杆CAD系统。方法：应用ADS编程技术与DCL对话框设计语言，在AutoCAD环境下，实现超声变幅杆CAD。结果：所建立的超声变幅杆CAD系统在编制思路与实现手段上，都与超声珩磨系统总装图的CAD系统相统一，可以有机地结合在一起。结论：超声珩磨变幅杆CAD的实现，对于超声珩磨CAD系统的进一步完善有着重要的意义。     

功率超声加工中超声波发生器频率自动跟踪

为了解决超声振动系统谐振频带窄与振动系统频率漂移范围宽的矛盾,提出了PC机和单片机组成的频率跟踪系统.在此基础上将频率跟踪系统应用于功率超声珩磨加工,结果表明:此频率跟踪系统能稳定、实时地对振动系统的频率进行跟踪,使振动系统总工作在最佳的谐振状态,更好地实现了功率超声加工的工艺效果.     

超声刀切割系统的模态分析

采用有限元方法分析了超声切割刀片与变幅杆的匹配规律,探讨了切割刀片几何尺寸的变化对变幅杆与切割刀片组合体固有频率的影响,分析结果表明：随着切割刀片长度的增加,变幅杆与切割刀片组合体的固有频率下降,而振幅放大倍数呈增大趋势;切割刀片宽度增加,固有频率下降;切割刀片的材料性质对整体谐振频率有很大影响,验证实验表明,有限元分析结果与实验结果基本一致。     

超声振动钻孔半波长振动系统的设计

为了避免碳纤维复合材料传统钻孔出入口易劈裂、内部易分层、掉渣、刀具易磨损,同时满足像卫星主体等碳纤维复合材料大型构件多孔位、多角度钻孔的要求,研制了一种便携式超声旋转钻,基于一维振动理论,设计了体积小（长130mm)、重量轻（1.6kg)、转动惯量小的半波长振动系统,由于在加工中依据不同的要求经常更换不同直径、不同长度、不同材质的工具将引起振动系统的谐振频率飘移,针对设计的半波长振动系统,基于阻抗匹配原则,给出了振动系统与工具之间进行阻抗匹配的方法,建立了更换工具的简易计算式;保证了更换工具后,振动系统处于最佳的工作状态。     

基于四端网络法的超声变幅杆设计

从变截面杆作一维纵振动的运动方程出发，建立机械四端网络的数学模型及传输特性方程，导出了圆锥形变幅杆的频率方程和振速比．并在此基础上，用四端网络法设计了工作频率为20kHz的圆锥形超声变幅杆．     

复合振动系统中“局部扭转共振”现象的研究

本文从扭转振动波动方程出发，推导出具有“类圆锥”过渡段的复合阶梯型扭转变幅杆的频率方程和放大倍数的解析表达式，从实验和理论上对该复合变幅杆的谐振频率随细端长度和直径的变化进行了测量和计算。通过对比，效益证明了复合振动系统中“局部”扭转共振现象的存在，并给出了其产生条件。     

基于有限元分析的超声椭圆振动切削装置设计

超声椭圆振动切削技术(Ultrasonic Elliptical Vibration Cutting, UEVC)是近年来发展起来的一种超精密加工技术,其加工装置的结构设计是当前研究的难点之一。本文通过分析现有的超声椭圆振动切削装置,设计了一种基于圆弧型柔性铰链结构的超声椭圆振动装置,利用有限元分析工具对该装置进行模态分析,找出了影响其谐振频率的关键结构参数并用全局优化模块优化参数,使装置的某一阶纵振和弯振模态的谐振频率一致,同时对该装置进行了多场耦合分析以预测不同相位下的刀尖运动轨迹。仿真分析表明,后盖板长度的变化会引起纵振和弯振模态谐振频率的显著改变,而底座厚度的变化对纵振和弯振模态的谐振频率几乎都没有影响,顶端长度的变化仅对弯振模态的谐振频率有一定程度的影响。基于上述仿真分析及优化,制造出UEVC装置的样机并测量其谐振频率和振动特性,测量结果显示该装置的谐振频率测量值与仿真结果吻合较好,所开发的装置能在谐振状态下输出椭圆轨迹,同时可通过调节施加电压的幅值和相位来使刀尖输出不同的椭圆轨迹,能用于脆性材料微结构曲面的加工。此外,对该超声椭圆振动切削装置施加频率与装置谐振频率一致的交流电时,其纵振和弯振的振幅将随电压幅值的增加而线性增大,其中弯振振幅对电压幅值的变化更为敏感。     

级联式变幅杆有限元分析

在以解析法设计超声振动系统的主要组成部分－－级联式变幅杆的基础上,提出了用有限元方法校验其设计的准确性,对级联式变幅杆进行了优化校正。此方法可有效验证解析法,确保系统设计符合要求,以便采用合理的振动模式,有效提高电声转换效率。     

大功率超声振动拉拔钛合金丝材的实验研究

为促进超声振动拉丝技术的实际应用,解决难拉拔材料的丝材加工问题,建立1套大功率超声振动拉丝实验系统,系统由超声波电源、换能器、变幅杆、传振杆、拉丝模、拉丝机等组成。通过对钛合金丝材未经预处理的直接拉拔实验,考察在实际拉丝加工过程中,超声振动对拉拔力和丝表面质量的影响。实验结果表明：当振幅达到一定值后,能使拉丝机的张力调节周期延长3倍以上,有效减少丝材的不均匀变形,使拉丝过程趋于稳定;当拉拔速度为670mm／s时,可使拉拔力减小近15％,改善丝材的表面质量。     

超磁致伸缩超声振子预紧特性对输出振幅的影响规律

为了开发出高稳定性的大功率旋转超声加工系统,采用超磁致伸缩材料研究超声振子预紧特性对输出振幅的影响规律。基于机电等效电路类比原理,建立了超声振子等效电路模型,推导出超磁致伸缩超声振子的振幅输出模型。通过阻抗分析对系统等效刚度、等效阻尼以及机电转换系数进行参数辨识,提出以实际能量转换效率表征系统振幅特性,研究了超声换能器预应力和变幅杆预紧扭矩对系统的影响规律。研究结果表明,超声振子的振幅特性受到超声换能器预应力和变幅杆预紧扭矩的影响,因此,需综合考虑预紧机构的强度和振幅稳定性等因素,在有效的频率跟踪精度范围内优化设计预紧机构参数,改善超声振幅特性。     

大直径缸套功率超声振动珩磨装置的研制

介绍了功率超声振动珩磨装置,它是机、电、声一体化高新技术产品,是一种提高发动机缸套表面质量的新型加工设备,这种高新技术产品的组成及结构,可以广泛应用于机动车辆行业,详细地介绍了超声波发生器、换能器、变幅杆、弯曲振动圆盘、声振系统等各组成部分的工作原理及具体的设计和应用,最后,介绍它的优点,以便引起同行的重视,使这一高新技术产品尽快实现产业化并得到广泛的应用以便促进我国的民族产业的发展,适应加入WTO的需求,增加国际竞争力.     

有机污水超声聚焦裂解设备中换能器的设计

在一种经济高效地处理高浓度、难降解有机污水“超声聚焦裂解”处理新方法的基础上，重点研究了变幅杆超声聚焦换能器的前、后盖板和聚焦变幅杆的结构设计数学模型，并且设计了适用于变幅杆超声聚焦换能器的控制电路，通过改变电路元件的相关参数，就可对超声频率和声压进行控制，以满足不同污水处理的要求。