椭圆轨迹对超声波椭圆振动切削的影响

运用有限元仿真技术,从影响椭圆轨迹的参数入手,模拟了不同椭圆轨迹下TC4钛合金超声波椭圆振动切削过程,得到了不同椭圆轨迹下切削力和切削温度的变化曲线。经过对比分析,结果表明TC4钛合金超声波椭圆振动切削切削力、切削温度随相位差增大先减小后增大,切削力随切削方向、切屑流出方向振幅和振动频率的增大而减小,而切削温度随切削方向振幅增大而增大,随切屑流出方向振幅、振动频率增大而减小。     

超声波直线电机的研究

超声波直线电机的驱动源是螺母拧紧型复合振动子 ,通过纵向振动和弯曲振动产生驱动力。振动子两端与直线导轨侧面接触 ,当纵向振动和弯曲振动的相位差为 90°时 ,振动子两端接触面产生椭圆运动 ,并通过摩擦力驱动直线工作台移动。这种直线电机体积小 ,结构简单 ,输出推力大 ,可以用于精密控制的直线工作台     

功率超声珩磨铸铁缸体的试验研究

功率超声珩磨装置功率超声珩磨装置就是将超声波发生器产生的超声频电振荡通过换能器转换为超声频纵向机械振动,变幅杆将换能器的纵向振动扩大后传给弯曲振动圆盘,挠性杆再将弯曲振动变成纵向振动后传给油石座,油石座带动与其烧结在一起的油石进行纵向振动,如图1所示。我们进行了直径47mm立式功率超声珩磨装置的设计及制造、装配,成功地完成了47mm孔径缸套珩磨系统,实际加工后,考核其尺寸精度均可达IT6级,表面粗糙度可达Ra0.1μm,圆度、圆柱度可达0.007mm,与国外同类装置相比,该超声波珩磨装置具有如下优点:①由于珩磨杆不振动,可节省能量…     

利用导波传输实现二维高频超声振动

为简化二维超声椭圆振动结构,提高刀尖振动响应精度,利用导波具备单向动态刚度特性,研制了利用导波线传导超声振动的高频二维振动装置。该装置由101.96 kHz的纵振换能器和纵-弯复合振动工具头组成,用导波线将换能器和振动工具头连接起来,通过两路激励电源输出相位差的调节,能够获得相应的二维振动轨迹,并利用有限元仿真模态分析对该装置进行结构优化,确定最优结构。对整体二维振动装置振动特性检测结果表明,振动工具头前端的刀尖能产生一个0.4 mm振幅的纵-弯复合振动。该装置可以应用于超精密切削,如航空航天、军事、电子和光学等需要高精度或难加工零部件的加工。     

超声波液体传送装置的设计

提出了一种行波型超声液体传送装置,其传送机理是利用纵向振动的超声波换能器激起传送管上的弯曲行波,使输送管管壁质点产生椭圆运动从而在液体中产生声流来驱动液体运动。从理论上证明了超声波液体传送装置中行波和声流的存在,并建立了有限元模型。该装置具有结构简单、响应迅速和噪声小等特点。     

超声波椭圆振动切削技术

主要阐述了超声波椭圆振动切削原理和刀具椭圆振动系统;分析了超声波椭圆振动切削运动特性;介绍了超声波椭圆振动切削的实际切削效果。最后,对超声波椭圆振动切削技术进行了展望。     

三电机振动筛转子对其运动的影响分析及应用

三电机自同步椭圆振动筛被广泛应用于煤矿及石油工业,针对其在实际应用中运动轨迹不理想的问题,提出了通过调试转子质量参数在一定程度上增大激振椭圆振幅。首先,利用拉格朗日方程、庞加莱法对系统的同步行为进行了理论研究,并通过数值分析求解出偏心块不同质量比情况下同步相位差近似解,定性分析了转子质量比对系统同步行为及系统运动响应的影响;然后,建立了机电耦合模型,通过计算机模拟获得同步相位差和相应的运动响应;最后,动态测试实验研究结果映证了数值分析的正确性。研究结果表明,通过调节偏心电机转子参数可以获得理想的椭圆轨迹,同时不改变转子间的同步行为,对该类振动系统的工程应用有重要的设计参考意义。     

一种用于鸭翼控制的摇头型双圆环压电马达研究

针对制导弹药平台对舵机的紧凑、直驱等要求,提出了一种采用夹心式换能器诱发双圆环弯曲振动的复合型压电定子结构,由此可构成结构精巧的摇头型双圆环旋转压电马达,用以驱动鸭式舵翼产生特定的偏转运动。该马达中的复合定子主体为一个具有四片压电陶瓷片的夹心式换能器,分别在换能器两输出端设计了利于放大振幅的环形圆盘;夹心式换能器的摇头运动激励出两端环形圆盘的五阶弯曲模态,通过圆环将输出振幅进一步放大;两个圆盘形转子在一定的预压力作用下与复合型压电定子两端的圆环表面保持紧密接触,通过摩擦将圆环表面的椭圆轨迹转换为转子的旋转运动。设计了可用于某制导系统鸭舵偏转操纵的直驱马达结构,建立了基于夹心式换能器的双圆环形定子结构动力学模型,通过有限元软件对定子的模态进行了仿真分析,设计并加工出了样机。搭建了测试平台对样机的输出特性进行了实验,测试结果表明：该双圆环（双）输出轴马达可实现双输出轴同时旋转,在300 V峰峰值的驱动电压下,最大转速可达190 r/min,最大输出扭矩可达0.07 N·m。     

复合结构研齿换能器的动力学特性与设计

利用4段复合式变幅杆及夹心式压电陶瓷换能器的结构,研制了一种用于超声辅助研磨弧齿锥齿轮的新型换能器。首先,根据牛顿定律和超声波传输线理论,推导得到了超声研齿换能器的频率方程,依据压电陶瓷的谐振频率、振动模式和输入功率,确定了复合式超声研齿换能器的结构参数;其次,运用等效声学参数修正法和质量互易法,对设计的换能器进行了声学和结构参数的修正;然后,利用ANSYS分析软件进行了模态分析和谐响应分析,对换能器的谐振频率、振动幅度、振动速度比和导纳等动力参数进行了研究;最后,进行了阻抗特性测试和振动特性实验和通过5对弧齿锥齿轮的超声研磨实验,进一步证实了复合结构研齿换能器的超声研磨性能。     

功率型椭圆超声振动切削机构的研究

通过对椭圆超声振动切削机构切削性能的研究,设计一种能在标准四工位刀架上安装、切削性能优良的功率型椭圆超声振动切削机构。该机构通过两轴振动机构的调幅联动,很好地克服了谐振型超声振动切削机构的椭圆振动轨迹生成的限制,很容易生成特定微小区域内的任意椭圆轨迹。正交设计使该机构安装便捷、适用加工对象范围广,切削参数要求低,便于推广使用。实验证明,该椭圆超声振动切削机构明显改善试件表面纹理,切屑排出顺畅,工件表面的粗糙度明显降低。     

实现超声波扭转振动的几种装置及其特点

本文介绍了几种实现超声波扭转振动的装置及其特点,并根据实际应用需要,在纵向振动窗式换能器的基础上,提出了一种更适于生产实际的扭转换能器。为超声扭转振动的应用提供了多种可供选择的方式。     

基于力学状态反馈的聚合物微器件超声波精密联接系统

针对聚合物微器件的联接搭建了超声波精密联接系统。该系统选用工作频率为60kHz的超声换能器提供高频、低振幅超声波振动,以降低振动对微结构的影响。应用高细分步进电机及直线导轨驱动超声波工具头的纵向移动,并为联接提供压力。提出了基于力学状态反馈的超声波精密联接流程,联接过程中,联接界面的聚合物软化后产生压力跳变,以该信号切断超声波振动,实现了联接能量的自适应精确控制。应用虚拟仪器技术建立了控制系统,设计了基于力学状态反馈的超声波精密联接流程并进行了PMMA微器件的联接实验,对该方法的作用机制进行了分析,得到了对于该种材料及尺寸零件的最佳联接参数。     

超声振动车削系统中纵向变幅杆的结构设计

在对超声振动车削试验系统的纵向变幅杆进行理论分析的基础上 ,设计了可与换能器可靠共振的指数型纵向变幅杆。     

一种新型回转超声振动主轴的设计及测试

设计了一种新的回转超声纵向振动主轴结构,该设计将换能器与主轴结合为一体,以轴承史承其节面位置,并以此为基础设计了换能器及变幅杆,以小型高速滑环为换能器旋转供电,利用弹簧同时实现定压预紧和隔离振动影响的作用。此后,应用ANSYS对主轴结构进行了动力学分析,得到了与设计接近的固有频率及振动模态,并对该结构系统的超声振动输出效果做了测试,发现利用轴承支承对该系统的超声振动输出影响不大,证明了该超声振动主轴系统的实用性。     

双机振动系统振动方向角动态调节仿真及实验

振动方向角是影响振动机械筛分效率和输送速度等性能的关键参数,为了实现振动方向角的动态调节,针对双轴椭圆振动系统研究了两激振电机供电频率对振动方向角的影响。首先,采用拉格朗日方法建立系统动力学模型,经过理论推导得到两激振电机在不同供电频率下能够实现稳定同步状态,但相比于同供电频率而言,椭圆轨迹的振动方向角发生改变;其次,利用数值方法建立振动系统仿真模型,计算得到系统椭圆轨迹并分析得出振动方向角随供电频率的变化规律;最后,通过搭建双轴椭圆实验样机进行实验验证。研究结果表明:在系统保持同步运转下改变两激振电机的供电频率,振动系统稳定同步状态发生改变且振动方向角能够实现大幅度(0～90°)调节。     

复合振动磨削用椭圆超声换能器的结构设计及ANSYS有限元分析

随着科学技术的发展,光学元件和工程陶瓷等先进材料得到广泛应用,迫切需要解决传统磨削加工硬脆性材料效率低与质量差等难题。相关研究已经证实,椭圆形超声振动辅助磨削（EUAG）方法能够实现硬脆性材料的低损伤和低应力去除。本文基于行波型超声电动机的原理,利用ANSYS有限元软件进行建模、模态分析及灵敏度分析,实现了椭圆形超声振动换能器结构参数的优化设计,并对优化模型进行了谐响应分析,得到了在相应激励下换能器椭圆振动长短轴方向的振幅值。本文利用ANSYS软件,成功优化设计了椭圆形超声振动换能器,为实现EUAG技术奠定了基础。     

压电换能器的设计与温度特性研究

针对目前超声振动加工中存在的压电陶瓷发热严重,影响换能器性能和寿命的问题,通过对压电换能器进行设计、分析与试验对比,在保证输出振幅能够满足加工要求的前提下,得出振动系统合适的输入电压范围,使超声振动系统能够稳定运行。首先对超声换能器进行谐响应分析和稳态热分析,分析结果显示,对压电陶瓷施加电压后,换能器输出端的振幅最大,压电陶瓷的温度最高。建立试验平台进行试验分析,试验结果表明,当输入电压达到140 V时,压电陶瓷的温度高于居里温度的一半,此时振幅趋于峰值30.0μm。当输入电压为70～130 V时,输出振幅足够大,压电陶瓷的发热情况良好,能够满足系统长时间工作的要求,为超声振动系统能够稳定工作提供了一种可行方法。     

超声波振动中工中的自动调谐技术研究

本文以超声波振动切削为例介绍了超声波振动加工中自动调谐技术的实现方法。文章首先简单介绍了超声波振动切削系统的组成 ,然后分析了系统中换能器的电阻抗特性 ,提出了振动加工中自动调谐技术的实现方法 ,最后给出了该方法在振动切削系统中的试验效果。     

超声波扭转振动铰孔装置

基于分离型振动切削原理,设计了一种振动频率为20.7KHz、振幅为15μm的扭转振动装置。该装置由两个纵向换能器、两个纵向变幅杆、一个扭转变幅杆和支座组成,使用时将其安装在车床上,可完成对精密小深孔的超声振动铰削。     

超声波扭转振动镗孔装置设计

根据分离型振动切削原理设计了一种振动频率为20·7kHz、振幅为15μm的扭转振动装置。该装置由两个纵向换能器、两个纵向变幅杆、一个扭转变幅杆和支座组成,使用时将其安装在车床上,可对精密深孔进行超声振动镗削。