指数型超声变幅杆有限元分析与试验

针对传统解析法设计的变幅杆不能直接运用于超声振动系统,变幅杆结构需要修正的问题,采用有限元分析的方法对指数型超声变幅杆进行了优化设计,确定出变幅杆的最后结构,使设计的变幅杆符合实际应用要求;依据设计制造了一批变幅杆,并进行了谐振频率测试。测试数据经统计分析后,其结果表明有限元分析法设计的变幅杆可以较好地满足使用要求。     

圆锥形超声变幅杆的设计及实验分析

基于质点和简单机械振动系统的基本原理,根据波动方程及传统变幅杆设计理论设计了用于超声加工设备的变幅杆。通过有限元分析软件ANSYS对变幅杆结构进行模态分析和谐响应分析,并对其结构进行优化,以获得性能良好的变幅杆设计参数。最后根据优化参数制造出变幅杆,并进行了阻抗分析和激光测振仪分析,进而对变幅杆进一步修正,以得到性能良好的变幅杆。     

复合变幅杆有限元分析

变幅杆是超声波加工中的一个重要部件.在采用四端网络设计的复合多阶变幅杆的基础上,采用ANSYS对其进行有限元分析,验证其设计的准确性,对所设计的变幅杆进行优化,确定了变幅杆的最终结构,得出谐振频率和放大系数,使变幅杆更符合实际要求.     

双斜槽式模态转换型变幅杆研究

以斜槽变幅杆为研究对象,利用有限元分析方法,对单斜槽变幅杆和双斜槽变幅杆的放大比进行了计算。在数值模拟的结果上分析了单斜槽变幅杆斜槽距输出端面距离、双斜槽间距、斜槽偏角以及在端面施加不同负载对变幅杆放大比的影响。通过有限元仿真计算结果,得到不同放大比双斜槽变幅杆的斜槽设计参数。所得的结论对生产实践中选择不同结构变幅杆具有重要的参考意义。     

超声振动切割细胞系统的设计

根据细胞微切割实验对超声振动切割系统的要求,对夹心式超声换能器和超声变幅杆组成的振动系统进行了设计,超声换能器采用夹心式压电换能器,变幅杆是一种将等截面圆柱形阶梯变幅杆的一端替换成圆锥形变幅杆构成的新型复合圆锥阶梯形变幅杆,设计了超声换能器和变幅杆的基本结构,并给出其制造尺寸.     

悬链型复合变幅杆动力学及相关特性分析

基于声学波动理论设计一种带有悬链型的复合变幅杆,利用ANSYS软件对其进行有限元分析,并对设计的变幅杆进行振动特性试验。试验结果表明:所设计的变幅杆结构较为合理,变幅杆的放大系数、节点长度和振动频率等参数接近理论值。     

面向岩石取样过程的超声纵扭变幅杆设计

针对超声岩石取样加工过程需要不同比例纵扭振动输出需求,设计一种具有斜槽结构的纵扭复合阶梯型超声变幅杆。根据超声变幅杆的纵扭复合振动机理,利用有限元法分析确定可产生扭转振动的带斜槽阶梯型变幅杆基本结构,研究斜槽结构参数变化对超声变幅杆输出纵振振幅与扭转振幅比值的影响规律。研究结果表明,在阶梯型变幅杆上合理设定斜槽的位置和结构参数可实现不同比例的纵扭振动输出,满足不同材质超声岩石取样加工需求。     

超声振动铣削复合变幅杆扭转振动特性的仿真与优化

建立了1/4波长扭转振动复合变幅杆的理论计算模型,基于该模型设计了一种用于超声振动微铣削的扭转变幅杆,并利用ANSYS有限元仿真软件对其进行了模态及谐响应分析。通过仿真分析,获得了变幅杆扭转振动时的谐振频率、变幅杆的放大系数以及von mises应力分布等。为使变幅杆谐振频率更好地满足设计要求,最后对变幅杆的结构参数进行了优化。     

带中心孔的阶梯-圆锥型超声变幅杆优化设计

基于波动方程,分别建立1/4波长超声变幅杆的解析模型,并利用MATLAB进行求解,得到变幅杆的结构尺寸范围。借助有限元分析软件ANSYS对理论设计的变幅杆进行动力学分析和优化设计,得到了变幅杆的优化模型。结果表明,理论分析与有限元法相结合,对变幅杆的设计制作具有指导意义,减少了设计周期和设计成本。     

超声波去除小孔毛刺试验及装置中变幅杆设计

根据超声波去除毛刺的原理设计了去除小孔毛刺试验装置;运用声学波动理论设计了单一纵振圆锥过渡阶梯形变幅杆,并对纵扭共振变幅杆的结构进行了设计;通过ANSYS仿真分析,得出了纵扭共振变幅杆的结构参数对其谐振频率及扭转振幅与纵振振幅之比的影响规律,并由此规律设计出纵扭共振变幅杆实例;将所设计的单一纵振与纵扭复合振动变幅杆用于超声去毛刺的试验。结果表明:所设计的变幅杆有较好的振动性能;在磨料悬浮液浓度处于合适的范围内,纵扭复合振动较单一纵振对毛刺有更好的去除效果。     

基于多目标遗传算法的贝塞尔超声变幅杆优化设计方法研究

为设计满足蜂窝复合材料加工要求的高性能超声变幅杆,提出了一种基于多目标遗传算法的超声变幅杆优化设计方法。以变幅杆的结构参数为设计变量,以谐振频率和放大系数为优化设计目标,建立了贝塞尔超声变幅杆的数学优化模型。通过在遗传算法中调用ANSYS仿真软件,对变幅杆进行了建模和动力学分析,获得了计算目标函数所需的参数,采用多目标遗传算法求出了Pareto最优解集,在所求出的Pareto最优解集中选择了一组最符合设计要求的解作为超声变幅杆的设计参数。为验证设计的有效性,对所设计的变幅杆进行了性能测试并对蜂窝复合材料进行了试切实验。实验结果表明：通过该优化设计方法得到的变幅杆放大倍数为7.66,较优化设计前提高了29%,且工作频率更接近于设计频率。通过仿真分析和性能实验,验证了该方法的有效性和可靠性,试切实验结果表明所设计的变幅杆满足加工要求,工艺效果好。     

超声抛光变幅杆动态分析及其优化

超声抛光方法是解决模具内腔抛光这一模具加工瓶颈的有效手段之一,而超声变幅杆的性能对于超声加工来讲至关重要。本文根据变幅杆理论设计方法设计了适用于自动超声抛光设备的变幅杆,并使用有限元技术对四种类型的变幅杆进行了模态分析和谐响应分析,然后以稳定性最好的圆锥形变幅杆为基础进行了优化设计,得到了稳定性较好且放大系数较大的综合性能优良的变幅杆。     

超声变幅杆有限元谐振分析

对超声变幅杆的设计进行了理论分析,着重计算了指数形变幅杆的振幅放大系数、节点及应力极大点等参数。采用有限元软件ANSYS对变幅杆作了模态和谐振分析,得到的结果与理论结果比较,满足工程设计的需要。为超声变幅杆的设计和优化提供了新的途径。     

Design of horn for rotary ultrasonic machining using the finite element method

The cutting performance of an ultrasonic machining machine (USM) depends primarily on the ability of the design of the acoustic horn (also known as concentrator or tool holder). A horn is a waveguide-focusing device with a cross-sectional area that decreases from the transducer end to the toe end. It amplifies the input amplitude of vibrations so that at the output end the amplitude is sufficiently large for machining. In the present work, a finite element method (FEM) design procedure has been developed for the design of a horn for rotary ultrasonic machining (RUM). The double conical horn shape has taken as a domain with a hole at the tip for the cooling purpose. The analysis of the various stress components in the horn domain has been studied. The stresses at the middle of the horn are found to be maximum but it is within the allowable stress of the horn material due to the sudden change in the area of the horn. The stresses on the horn for various frequencies are also studied and concluded that at resonance condition the stress is minimum.     

基于等效电路法复合变幅杆的优化设计

采用等效电路法设计了一种新型的指数悬链线形复合变幅杆,运用等效电路理论得出了复合变幅杆的频率方程和放大系数的数学表达式,借助 MATLAB 软件解算出了新型复合变幅杆的谐振长度和放大系数,并对变幅杆的设计进行优化和有限元分析.结果表明,优化前后变幅杆的放大系数提高了１３.５％ ,为设计性能更优的变幅杆提供了思路.     

超声珩齿加工工件对谐振频率影响的研究

将超声珩齿加工变幅杆和被加工齿轮组成的超声振动系统简化为变幅器,基于圆锥形变幅杆和环盘(被加工齿轮)组成变幅器的频率方程,导出齿轮半径、厚度变化对谐振频率的影响,以及变幅杆的调整规律,并运用有限元分析的方法对设计结果进行了验证,从而为变幅杆及工作频率的设计选择提供了依据。     

汽车电喇叭膜片结构优化与可靠性分析

汽车喇叭膜片碎裂是喇叭的主要失效形式之一,也是行业内技术攻关的重要课题。文中建立了包括喇叭膜片、动铁芯的有限元动力学模型,分析了喇叭的振动特性,并针对膜片结构通过正交试验法对影响膜片寿命的多个因素进行了优化分析,使得优化后的膜片的最大应力减小12％以上,可以显著提高喇叭膜片的寿命。最后对喇叭优化前后的可靠性进行分析。结果表明,优化后喇叭的可靠性显著提高。     

纵波回形变幅杆的研究

由于在回形变幅杆中,纵向振动通过中间圆盘耦合,传统纵振变幅杆的设计方法已经不能完全适用,根据回形变幅杆的结构特点和振动传播特性,分析了纵波在变幅杆圆盘中发生的模态形式变化。在圆盘部位振动以切向振动模态为主,类似于柱面波径向传插,耦合后又转换为纵波形式输出。基于波动方程建立了回形变幅杆的频率方程,并讨论了利用频率方程结合有限元进行变幅杆结构尺寸的设计方法。试验结果表明,回形变幅杆的频率和变幅比与理论计算结果基本一致,且机械阻抗较小。     

碳纤维喇叭天线制造工艺研究

喇叭天线是雷达系统中重要的功能件,碳纤维材料由于具有金属材料不具备的某些优异性能,在雷达系统中的应用越来越广泛。文中介绍了一种碳纤维喇叭天线的制造工艺过程,对喇叭天线原型结构的工艺改进设计满足碳纤维材料热压罐成型工艺和成型模具设计要求;成型模具结构设计满足零件尺寸精度、脱模以及零件批量生产要求;碳纤维喇叭天线表面金属化达到了金属层致密、均匀、光顺以及导电率指标。通过以上工艺过程研究,制造出满足指标要求的碳纤维喇叭天线,可为此类碳纤维喇叭天线制造提供工艺借鉴。