超声手术刀振动特性分析

超声手术刀工作时的频率高达几万赫兹,即每秒振动几万次,容易产生疲劳损坏。介绍了超声手术刀的工作原理,并设计了一把工作频率在55.5k Hz左右的超声刀。然后,通过有限元分析软件ANSYS建模,对超声刀进行模态分析,得出它的固有频率和振型图,并进行谐响应分析,得到超声刀的振幅大小、应力应变参数以及谐响应曲线,研究超声手术刀在设计要求的谐振频率下的振动特性。通过有限元分析,超声刀在固有频率55053Hz下做纵向振动,在谐振频率55.5k Hz附近刀头振幅最大,刀头应力达到最大,刀身应力分布均匀。     

微型电火花装置直接驱动电极丝的研究

针对微小型电火花加工装置电极夹持困难、辅助加工时间长等问题,提出了直接驱动电极丝的方法,采用超声马达作为电极的驱动器.利用有限元分析方法对超声马达进行模态分析,求解出超声马达的最佳振动模态和驱动频率.对整个系统进行了实验研究,验证了该系统的可行性. 更多还原     

Experimental study on durability fracture behavior and vibration modal sweep for vehicle rear axle

In order to study the fatigue fracture behavior of the rear axle of certain China-made car, the strain loading spectrum near the rear axle fracture location is collected, the modified Neuber rule and the cyclic stress-strain hysteresis loop curve equation are used to convert the nominal strain history into the local stress-strain response. The impact of mean stress on fatigue damage is corrected according to the Manson-Coffin model, and programming calculation of the fatigue damage of the fracture crack is conducted in the INFIELD software, the electromagnetic vibrators are used to sweep the vibration modal frequencies of the rear axle and car body. The enhancement test and frequency sweep results show that the rear axle fatigue damage mainly concentrates on the washboard road, and when the forced vibration excitation frequency is 24.07Hz, the vibration modal frequency of the rear axle is close to the excitation frequency of the washboard road, leading to resonance and making the rear axle subjected to large strain and fatigue damage, and then vibration fatigue fracture due to high stress concentration.     

A ring type standing wave ultrasonic motor using cantilever type longitudinal transducers

The disadvantages of classic ring type ultrasonic motor were analyzed.To obtain large mechanical output power,a ring type standing wave ultrasonic motor using cantilever type longitudinal transducers was proposed.There are four pairs of cantilevers on one side of the ring,and four PZT ceramics are set between each pair of cantilevers.A screw fastened the PZT ceramics and cantilevers together to form a longitudinal transducer.The bending vibration mode of the ring is excited by the stretching vibration of the PZT ceramics.Thus,linear simple harmonic motions are achieved at the particle on the teeth.And the driving force is the frictional force between rotor and stator.The working principle of the proposed motor was analyzed.The ring and the longitudinal transducer were designed with FEM.The sensitive parameters of resonant frequency of the transducer and ring could be gained with modal analysis.The longitudinal vibration modal of transducer and bending vibration modal of ring were degenerated,and the motion trajectories of nodes on the teeth were analyzed.The results of this paper could guide the development of this new type of motor.     

汽车后扭力梁结构的模态分析

为揭示某汽车后扭力梁在实际道路激励工况下容易出现振动疲劳的机制,需要对结构固有振动特性进行分析。为了得到后扭力梁结构更为准确的固有振动特性,对模态试验中的悬挂位置、激励位置和测点位置的布置方式进行重点分析,并结合结构的实际情况进行优化。采用优化后的最佳模态试验法识别后扭力梁结构在自由-自由工况下的模态参数,得到结构固有频率和振型特征。通过对比可知：后扭力梁结构前10阶自由模态频率吻合很好,误差控制在6%内。这表明采用优化后的模态试验方案能够更为准确地识别结构的模态频率,得到结构固有振动特性。     

低平板半挂车车架动态特性分析

为评价某型低平板半挂车车架的动态性能,在ANSYS中以SHELL63单元为基础,建立了车架有限元模型.计算了车架自由状态下的模态参数.结果表明,车架结构的低阶模态频率处于路面激励频带之内,不利于车架的减振;车架前部刚度较薄弱,易产生疲劳损伤.     

重型载货汽车转向前轴的动态特性分析

基于线性振动理论建立了重型载货汽车转向前轴动态特性分析的有限元方模型,计算了前轴的模态参数,分析了其模态特性,计算了正弦交变载荷作用下前轴关键部位的动态应力值,用S-N曲线法计算了前轴的疲劳寿命。按照国标QC/T 513—1999进行了前轴台架疲劳寿命试验,用动态应变测量法测试了动态应力。试验结果表明,前轴动态应力理论计算值接近实际测试值,计算疲劳寿命接近实测疲劳寿命,证明前轴动态特性分析的有限元模型是正确的,可用于进一步分析前轴不同载荷下的强度品质。     

芯片键合纵弯复合超声换能器的设计与试验

为了解决当前采用一维纵向超声加载模式进行芯片键合时造成结合面不充分的问题,设计纵弯复合超声能量加载模式的压电超声换能器,实现轴向纵振和水平弯振复合的超声振动代替传统单一的轴向振动. 采用ANSYS软件,对换能器有限元模型进行模态分析和谐响应分析,得到换能器纵振和弯振模态的谐振频率及振型. 通过调节换能器结构尺寸,实现纵振与弯振模态的简并. 采用阻抗分析仪对样机的频率和阻抗进行测试,使用激光多普勒测振仪测试换能器的纵振与弯振幅值,测试结果与有限元仿真计算结果一致,发现纵向与弯曲振幅均随着驱动电压的增加呈近似线性上升趋势, 证明设计的压电换能器实现了纵弯复合振动.     

基于试验模态法的五轴水射流机床动态特性研究

基于试验模态分析理论,运用力锤激励法对五轴联动水射流机床整机进行单点激励(SISO)结构模态试验;结合响应信号,构建试验模态分析系统,获得了整机结构的低阶固有频率、阻尼比和相应的模态振型,并通过模态置信准则(MAC)进行验证;通过振动试验分析可知,机床第一、二、三阶振型为其主要振动,并找出其了振源,提出了相应的措施,以降低振动。     

二自由度两弹簧系统振动实验设计与分析

设计了二自由度两弹簧振子系统,并进行了系统理论模态分析与ANSYS仿真,通过激振实验对系统进行了频率响应特性和模态分析,研究了系统振动动态特性测试。研究结果表明,实验观测数据、ANSYS仿真结果与理论分析值较为一致。通过对弹簧振子的动态性能测试和分析,为深入研究机械振动特性提供了参考。     

功率超声振动系统的有限元分析

基于功率超声振动系统的结构特点,给出了变截面细杆纵振动的有限元模型,研制了功率超声振动系统固有特性的有限元仿真软件包。获得了－典型功率超声振动系统的前４阶固有频率和振型,可用来评价系统的振动性能。     

超声振动主轴关键部件设计与动力学分析

为实现超声振动钻削加工,需设计超声振动主轴系统。而主轴系统中声振部件是最关键的部件。本文首先提出了一套用于微细孔加工的轴向超声振动钻床主轴的关键部件的设计方案,通过分析超声振动钻削主轴的基本工作原理,确定了主轴关键部件的结构选择和设计方法,进一步对主轴关键部件的连接进行改进。随后对主轴关键部件建立动力学模型,并应用Ansys Workbench软件对其进行了动力学分析,得到了关键部件的模态和谐响应特性,动力学分析验证了设计的可行性,最后通过钻削实验实现了难加工材料的微细孔振动钻削。     

基于ABAQUS的发动机排气歧管总成模态分析

通过建立汽车排气歧管总成的有限元模型,并离散成具有多自由度的系统,利用ABAQUS软件进行模态分析,得到了排气歧管总成的振动频率和固有振型,为设计人员避免共振提供了依据,并为响应分析、疲劳分析提供了必要条件.     

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.     

Bending-Torsional Coupled Vibration Test of Large Power Gear Transmission System

In order to test the bending-torsional coupled vibration characteristics of the multi-shafts gear transmission system of large power vehicles, a torsional vibration exciter was used to apply torsional excitation on the gear transmission systems and thirty-two acceleration sensors were used to measure the tangential acceleration of each shaft. Torsional vibration signals and bending vibration signals of each measuring point were obtained by calculation of the four-point-response signal. The modal parameters of gear transmission systems including nature frequency, modal shape and modal damping ratio were obtained by identifying modal parameters of the torsional vibration signal and bending vibration signal. The characteristic of the bending vibration and torsional vibration of the gear systems were studied through the analysis of the nature frequency and modal shape. The nonlinearity characteristic of the gear transmission system was investigated through single frequency excitation test, which can be the foundation for further nonlinearity research.     

Application of Piezoelectric Materials in a Novel Linear Ultrasonic Motor based on Shear-induced Vibration Mode

A novel linear ultrasonic motor based on d15 effect of piezoelectric materials was presented. The design idea aimed at the direct utilization of the shear-induced vibration modes of piezoelectric material. Firstly, the inherent electromechanical coupling mechanism of piezoelectric material was investigated, and shear vibration modes of a piezoelectric shear block was specially designed. A driving point's elliptical trajectory induced by shear vibration modes was discussed. Then a dynamic model for the piezoelectric shear stator was established with finite element(FE) method to conduct the parametric optimal design. Finally, a prototype based on d15 converse piezoelectric effect is manufactured, and the modal experiment of piezoelectric stator was conducted with laser doppler vibrometer. The experimental results show that the calculated shear-induced vibration modes can be excited completely, and the new linear ultrasonic motor reaches a speed 118 mm/s at noload, and maximal thrust 12.8 N.     

模态分析在踏板型摩托车振动控制中的应用

采用模态测试方法和数字仿真技术,分析了某型号踏板型摩托车发动机弹性吊挂系统、整车系统等的模态特性,在此基础上,提出并实施了控制该车振动的实验方案.结果表明,摩托车系统动态特性对整车振动有很大的影响,结合模态测试技术和数字仿真的方法,能够有针对性地、快速地发现摩托车振动的根本原因,并能相应地采用有效措施控制整车的振动.     

直驱气浮平台工作模态的分析方法及实验验证

直驱气浮平台是集气浮支承、伺服驱动及机械结构为一体的精密运动系统,它具有较复杂的振动性能,一般通过模态分析得到机械结构的振动性能,但在工程应用中,我们更需要获得驱动作用下平台工作时的振动性能。为简单、快捷、准确地分析平台工作状态的振动性能,本文提出一种机电耦合的振动分析方法,即将驱动系统的伺服特性和气浮支承的气膜特性均等效成弹簧阻尼单元,建立机电耦合仿真模型,基于该模型分析得到平台工作状态下的振动模态。为验证该方法,采用LMS模态测试仪对平台进行模态测试,试验结果同仿真结果较一致,基于此方法分析计算得到的振动模态最大偏差为8.16%;模态实验表明所提出的机电耦合模态分析方法可以准确地分析平台工作状态的振动特性。     

基于有限元法的输流管道系统非线性振动研究

输流管道的横向振动是造成管道破坏的主要原因.首先建立了输流管道系统的横向振动有限元方程,给出了四种不同的边界约束条件.应用振型分解法进行了系统的模态分析,分别求解了振动系统在无阻尼和有阻尼情况下的固有频率和固有振型.采用Newmark法求解了系统的响应.研究了管道跨距、流体流速、流体压强、流体流速扰动、流体压强扰动等系统参数对振动系统的模态和响应的影响,为输流管道系统的减振研究提供了理论支持.     

异型柱砼空心砌块组合结构12层房屋动力特性试验研究

为了研究异型柱砼空心砌块组合结构小高层（10－15层）房屋的动力特性，进行了1／3．2模型12层结构的模态试验及拟动力试验，获得了结构的周期、振动、动力放大系数等参数，研究结果表明：砼空心砌块对结构动力特性影响很大，对刚度矩阵的贡献尤为突出，异型柱空心砌块结构由于其特殊的方式（先砌墙，后浇注），使其在结构上既有别于普遍的框架填充墙结构，又和剪力墙或壁式框架不同，故在地震作用下的内力计算还有待于进一步研究。