超声纵-扭复合空心变幅杆的振动特性分析

超声纵-扭复合振动加工具有加工效率高、切削力及切削热量较低、可降低刀具磨损等优势,而纵-扭复合空心变幅杆可提供较好的冷却和排屑效果。利用四端网络法设计了圆锥过渡空心复合变幅杆,在其锥面开设螺旋沟槽作为"模态转换器",从而在变幅杆末端成功输出纵-扭复合振动。通过有限元仿真探究了螺旋沟槽数目n、螺旋沟槽角度θ及沟槽槽宽w对谐振频率f的影响规律及敏感度,结合中心孔直径d对变幅杆节点位置、谐振频率f、放大倍数m、扭纵分量比i等的影响规律,针对开设沟槽后频率偏移问题,提出一种谐振频率修正方法,并设计试验进行了验证。     

超声变幅杆的设计及有限元分析

超声变幅杆在超声加工中的应用日益广泛。结合超声变幅杆理论,采用ANSYS10．0对变幅杆进行了模态分析和参数修正,在此基础土,设计并加工了一个应用于超声显微切割系统中的、谐振频率为60kHz的半波长圆锥形变幅杆,并进行了相关实验。实验结果表明,利用ANSYS软件辅助设计方法得到的超声变幅杆,其谐振频率与模态分析值非常接近,为超声变幅杆的设计、校核和优化提供了一种新途径。     

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。     

阶梯形超声变幅杆的设计分析

当前由于科技的进步和对于各种材料的精度日益提高,各种细微粉体在各个领域受到了广泛的关注。随着超声加工的应用日益广泛,其中超声粉碎也逐渐应用于一些行业,由于各种形状的变幅杆都具有其各自的优缺点。利用理论设计公式求出变幅杆的参数,运用有限元分析软件ansys对阶梯形变幅杆进行模态分析,得到的结果表明利用计算机辅助设计可以在很大程度上可以克服数学模型的一些问题,并得到具有参考价值的结果,这就可以做为一种新的设计和校核的方法。     

超声变幅杆的设计与性能分析

利用变幅杆的理论设计公式,通过计算机辅助设计,计算出复合型变幅杆的谐振长度及位移分布等;并利用有限元对变幅杆进行模态和谐振分析,得到的结果与理论值通过位移分布曲线,可以直现地看到满足正弦波曲线,其精度满足工程设计的需要.     

超声珩齿的变幅杆设计与有限元分析

推导了不同形状函数变幅杆的四端网络表达式,完成了超声珩齿振动系统的结构设计.利用ANSYS软件进行了动力学分析,验证了设计的变幅杆可满足系统谐振的要求.中空变幅杆可有效地提高变幅杆的放大比,为大孔径齿轮的高效珩齿的变幅杆设计提供了一种新方法.     

超声变幅杆的模态分析和谐响应分析

运用有限元方法对四种变幅杆进行了模态分析和谐响应分析,研究了超声加工中变幅杆的动态性能,找出了变幅杆的固有频率,并在变幅杆达到谐振状态的条件下,求出了变幅杆的位移节点、放大系数、应力应变极大点位置.结论表明,有限元分析结果与理论分析结果符合较好,对工程实际中变幅杆的设计与研究具有较高的参考价值.     

圆锥形变幅杆节点的动力学分析及优化设计

变幅杆节点位置的选取直接影响着声学系统的传输效率,圆锥形复合变幅杆节点位置随着变幅杆的直径比N、长度l和外激频率f三个变量的变化而变化,固定其中任意两个变量,利用有限元软件MATLAB对第三个变量进行抽样计算得到节点样本值并将其拟合成图。应用有限元软件对其进行仿真,通过位移云图发现节点处径向截面外轮廓处位移并不为零。为了提高传输效率,降低节点位置选取所带来的振动,通过有限元软件MATLAB对节点进行优化设计。实验结果表明:以谐振频率20k Hz为例,优化后的振幅有所增大,传输效率进一步提高,谐振频率更加接近设计频率。     

超声变幅杆的模态分析

根据变截面杆纵向振动的波动方程,推导了悬链形超声变幅杆的频率方程,应用有限元法对变幅杆进行了模态分析,得到了共振频率、横向振动频率、位移节点和放大系数等重要参数。与理论计算值的比较表明,有限元法获得了很高的精度。     

带有加工工具的超声复合变幅杆的优化设计

鉴于传统的带有加工工具的超声复合变幅杆求解方法的不准确性,运用有限元法,设计带有加工工具的复合变幅杆,并对其进行动力学分析,包括模态分析、谐振分析;并在此基础上进行优化设计。在保证其突变处工作应力在其材料许用应力范围的前提下,得到其固有频率等于工作频率时复合变幅杆的最佳放大倍数及谐振长度;运用有限元法,分析了工具头的长度,直径对于整个变幅杆谐振长度、放大倍数的影响,为设计更多的复杂形变幅杆提出了一种新的思路。     

变幅杆连接工艺对旋转超声加工质量影响的研究

超声旋转加工是一种适用于脆硬材料加工的新技术,它强化了原加工过程,其加工效率随着材料脆性的增大而提高,实现了低耗能的目标。在超声旋转加工中,超声加工工具与变幅杆的连接对超声振动共振频率和超声波加工性能有很大影响。本文在深入研究旋转超声加工基本原理的基础上,分析了旋转超声加工时能量传递系统的关键制件-变幅杆和工具杆对超声加工精度的影响,并对变幅杆和工具杆制造工艺及连接的方法进行了初步研究。     

一种新型孔式模态转换型超声电机

针对斜槽式模态转换型超声电机工艺复杂,成本太高,研制了一种全新结构的孔式模态转换型超声电机.利用振动理论分析了电机的模态转换原理及工作机理.利用ANSYS软件对电机定子进行了仿真分析,分析了电机定子的工作模态和谐响应.制造了一台原理型样机,测量了样机的工作频率、振型、转速、转矩等.结果表明,这种电机的工作频率约为57.5 kHz,空载转速可达1 000 r/min,最大转矩可达0.15 N·m,其性能与所研制的斜槽式原理样机相近.     

旋转超声加工机理的有限元分析

旋转超声加工是加工玻璃、工程陶瓷和宝石等硬脆材料的有效方法,具有较高的生产率、良好的加工精度和表面质量。在对其加工机理的研究过程中,选用金刚石磨粒和玻璃工件进行建模,运用LS—DYNA软件对工件在加工中的应力变化情况和裂纹的产生与发展进行模拟,结合试验结果,对其加工机理进行研究,并对加工表面质量进行分析。     

旋转式超声波加工机理的有限元分析

利用有限元软件LS-DYNA建立了单颗磨粒旋转冲击玻璃工件的模型,计算模拟出工件受冲击的材料去除过程,分析了材料去除机理。模拟结果表明:冲击瞬间,裂纹交汇,接触区材料大片剥落;冲击过程中,工件表面裂纹开叉扩展,内部裂纹发展成亚表面层裂,磨粒持续压溃材料;切削力小,随着切削深度的增加,切削力变大。利用有限元软件LSDYNA对金刚石磨粒冲击玻璃材料的过程进行数值模拟,计算冲击过程的形变和切削力,研究工件表面和内部裂纹的产生与扩展过程,分析材料去除机理。     

旋转超声加工机床的研究

介绍了一种新型旋转超声加工机床，该机床采用了粗精频率跟踪的智能超声波发生器，提出并实现了两面定位的超声变幅杆结构，实验证明，整个机床运行安全可靠，对硬脆材料的超声加工效果明显。     

辅以工具旋转的超声波加工方法的研究

结合传统超声波加工和超声旋转加工的特点,提出了一种适合于对硬脆材料进行大面积加工的新方法：辅以工具旋转的超声波加工,并推导了其材料去除模型。     

数控旋转超声加工的工艺试验

以玻璃为被加工工件的材料，对数控旋转超声加工的工艺进行了初步试验研究，分析了材料去除的机理，通过工艺试验探讨了磨料粒度、工具旋转转速、工作台进给速度、分层厚度等工艺参数对材料去除率的影响。     

旋转超声加工的研究现状及发展趋势

随着航空航天、医疗制药、军事等领域的不断发展,硬脆材料的应用越来越广泛,针对硬脆及特殊材料加工方法研究成为加工制造研究的热点之一,其中旋转超声加工对硬脆材料和复合材料加工成为一种有效的加工方法.针对硬脆及复合材料的旋转超声工艺特性以及加工形式的研究现状进行分析,总结近年来国内外在旋转超声加工的设备、应用等方面的主要研究...     

螺旋沟槽参数对纵-扭变幅杆振动分量的影响

为更好地探究纵-扭复合超声振动加工技术在硬脆材料加工中的优势,提出一种新型扭转振动测评方法,设计纵-扭复合超声变幅杆。首先,理论推导了螺旋沟槽结构的纵-扭模态转换,揭示了纵、扭振动分量对变幅杆振动轨迹的影响;然后,在有限元分析中定义了扭纵分量比j,并分析了螺旋沟槽数目n、螺旋角度θ和槽宽d等参数对扭纵分量比j的影响规律。结果表明:扭纵分量比j随螺旋沟槽数目n及槽宽d的增加而变大,随螺旋角度θ的增加而先变大后减小,并利用正交参数的极差分析法得到各参数对其影响力度大小的主次。通过实验验证了有限元分析结果。     

纵扭模态叠加型超声振子的设计研究

对纵扭模态叠加型超声振子进行了理论研究,该超声振子由纵扭同频夹心换能器与法兰连接段组成。首先,基于等效电路法和传输线理论,研究了纵向及扭转振动在纵扭同频夹心换能器中的传播规律,得到了该换能器的纵、扭共振的等效电路和频率方程组,并通过合理选择各圆柱段的长度,实现了纵扭同频共振。之后,基于环槽结构具有纵振耦合和扭振隔离的特性,对该换能器进行了简并设计,在其末端构造出了纵、扭简并节点,解决了法兰设置问题。最后,应用有限元软件ANSYS对简并后的超声振子进行仿真分析,结果表明超声振子纵扭共振的同频偏差率得到显著降低。