纵弯转换超声振动雾化系统的振动特性与设计研究

提出了由纵向振动系统与弯曲振动圆盘组成的纵弯转换超声振动雾化系统的新型结构。通过理论分析和有限元分析,揭示了由换能器、变幅杆与工具组成的振动系统的各种谐振状态特性, 研究了系统的谐振设计方法。分析表明：新型雾化振动系统工作于负载谐振模式,其谐振频率主要取决于纵振动系统的结构,弯曲振动薄圆盘相当于系统的负载。当弯曲振动圆盘谐振频率与系统的谐振频率越接近时,系统的输出振幅越大。通过实验证明了理论研究正确性。     

纵—弯复合模式超声换能器的研究

研究了一种新型的纵-弯复合振动模式超声换能器,该换能器由均匀截面细棒及两组不同结构的压电陶瓷元件组成.导出了此类换能器的频率设计方程.实验表明,纵向共振频率与弯曲振动共振频率基本一致,且实测值与设计值比较符合.     

纵－扭复合振动夹心式压电超声换能器的研究

本文从纵振动和扭转振动的波动方程出发,结合复合振动换能器各组成部分在一维条件下,纵振动和扭转振动的等效网络,以一维声传输线理论为基础,推导出了复合振动换能器所满足的纵振动和扭转振动共振频率方程,通过合理地选择变截直的弯延指数β,从而设计出了同一长度下,纵振动的基波和扭转动的二次谐波可以共振的纵－扭复合振动换能器,并对影响弯延指数β的因素进行了初步的探讨。     

纵弯复合多自由度球形超声电机的研究

摘 要：目前国内外对多自由度超声电机的研究和应用尚属探索阶段,出现了多种结构的多自由度超声电机。本文提出了一种新型单振子纵弯夹心换能器式超声电机结构,由单一驱动足产生多自由度振动轨迹,驱动球形转子作多自由度运动;对十字交叉换能器做了模态分析,对纵振和弯振做了模态简并;建立了驱动足的运动轨迹方程,并仿真分析了典型驱动方式下驱动足的振动轨迹;试验测试了样机转子绕X、Y、Z轴转动的速度与电压之间的关系和转矩与速度之间的关系,计算了相应情况下电机的最大效率;电机旋转方向与分析结果一致。
     

纵弯转换球面超声振动聚焦系统谐振特性研究

对由纵向振动换能器与薄球壳组成的纵弯转换超声振动球面聚焦系统进行理论、实验研究,揭示系统的振动特性。研究表明,系统具有完全与不完全两种谐振模式。 在不完全谐振模式下系统具有整体谐振及局部共振两种状态,在两种状态下系统均可实现谐振。 基于研究结果,提出系统在不同谐振状态下的设计方法。对新型聚焦系统设计、应用具有重要实际意义。     

纵-扭复合超声振动加工系统设计及频率简并研究

纵-扭复合超声振动加工技术在硬脆性材料的加工中受到越来越多的重视,针对该种需求,设计了一种纵-扭复合超声振动加工系统,基于有限元方法对该类系统普遍存在的频率简并问题进行了研究。利用数值解析方法设计出超声换能器和超声变幅杆,之后在变幅杆上做出螺旋槽,一部分纵向振动转换为扭转振动;以目标频率附近的纵、扭谐振频率尽量接近为原则,利用有限元软件分析系统的结构参数对纵、扭谐振频率的影响规律,实现频率简并;在此基础上对系统进行模态分析和瞬态动力学分析,结果表明系统可以实现纵-扭复合超声振动,验证了此种频率简并方法的有效性和实用性。     

纵－扭复合振动夹心式压电超声换能器的研究

本文从纵振动和扭转振动的波动方程出发，结合复合振动换能器各组成部分在一维条件下，纵振动和扭转振动的等效网络，以一维声传输线理论为基础，推导出了复合振动换能器所满足的纵振动和扭转振动共振频率方程，通过合理地选择变截面杆的弯延指数β，从而设计出了同一长度下，纵振动的基波和扭转振动的二次谐波可以共振的纵－扭复合振动换能器，并对影响弯延指数β的因素进行了初步的探讨。实验结果表明，理论计算与实验结果基本符合。     

大功率纵-弯超声振动系统的研究

本文研究了一种大功率纵－弯昨合模式超声振动系统。该系统由两个纵向大功率夹心式压电超声换能器及一个均匀截面直棒组成。文中给出了该振动系统的具体结构及其共振频率设计方程。根据均匀直棒的纵向及弯曲振动理论,导出了振动系统中纵向及弯曲振动同频共振的条件。     

纵-扭复合超声对滚齿面强化机理及表面特性研究

为了强化齿面,提高齿轮表面的使役性能,使用一种新的纵-扭复合强化加工方法对齿轮进行强化。首先,基于赫兹接触理论和齿轮啮合理论,建立了纵-扭超声滚压齿面等效应力的理论模型;其次采用有限元仿真技术对该加工方式进行了模拟;最后利用已经搭建好的试验平台进行了一系列的纵-扭超声对滚齿面强化试验。通过对比仿真与理论结果对比,施加纵-扭超声后可以有效的提高接触应力,中有无超声振动接触应力提高约1.7倍～2倍,致使齿轮表面材料发生屈服进而完成。试验结果进一步表明纵-扭超声滚强化压改善了齿面的表面特性。当施加纵-扭复合超声振动时,齿面残余应力随阻尼力矩增大而增加,沿齿廓方向残余应力呈现先增大后减小趋势,在节圆处残余应力值最大。齿面的显微硬度HV_1.0数值沿齿廓呈现时变特性,超声滚压强化加工可以改善齿面表面形貌。与传统滚压相比,超声滚压强化后表面峰谷间距加宽,粗糙度降幅可达45%～55%。因此,纵-扭超声对滚强化加工可以实现齿面强化、改善齿面特性,提高残余压应力和显微硬度、降低表面粗糙度并提高齿面质量。     

纵-弯复合系统的振动特性研究

本文对一种常用的纵－弯复合振动系统进行了研究,该系统由一个弯曲振动工具头及一个纵振动驱动系统组成,文中对复合振动系统的振动特性进行了理论及实验研究,推出了系统的共振及反共振频率方程,还导出了复合振动系统的机械输入阻抗,并对系统的共振频率随长度的变化规律进行了探讨,实验表明,复合振动系统共振频率的测试值与计算值符合较好,系统的共振频率随振动系统几何尺寸的变化而变化,并且,弯曲振动系统的尺寸变化对频率     

齿轮超声加工大振幅纵弯谐振变幅器的设计

为了使纵弯谐振变幅器的输出振幅满足齿轮超声加工的要求,设计了一个带有级联变幅杆的变幅器.利用Mindlin中厚板理论,根据变幅杆各段的力和位移耦合条件、变幅杆与齿轮的力和位移耦合条件、边界条件,推导出变幅器的频率方程和位移方程,实现了变幅器的设计,并求得变幅器的振幅分布曲线.通过理论求解、有限元软件ANSYS进行模态分析和谐响应分析、变幅器谐振特性试验分析变幅器的动力学特性,得出三者的结果一致,齿轮分度圆处的振幅为12μm,较常用的变幅器有了较大的提高,满足了齿轮超声加工的需求.     

先进陶瓷材料超声振动铣磨加工表面粗糙度仿真及实验(英文)

为了对超声振动铣磨加工先进陶瓷的表面粗糙度进行预测,建立了加工表面形貌的仿真模型.通过实验测得砂轮表面形貌和磨粒突出高度信息,并对这些信息进行Kolmogorov-Smirnov正态验证,发现砂轮表面形貌不服从高斯分布.对非高斯分布的数据进行Johnson变换,建立砂轮形貌的数值模型.结合砂轮表面形貌和磨粒与工件的相对运动分析,提出了一种表面轮廓搜索方法,进而生成了加工表面的三维形貌.最后,在DMG ULTRASONIC 70-5 linear机床上进行切削实验,对仿真结果进行了验证,结果表明仿真与实验结果具有较好的一致性,并对仿真误差产生的原因进行了分析.     

Experimental investigations into electric discharge grinding and ultrasonic vibration-assisted electric discharge grinding of Inconel 601

The paper presents experimental investigations into electric discharge grinding (EDG) and ultrasonic vibration-assisted electric discharge grinding (UVAEDG) of Inconel 601. The process parameters selected for both processes were duty cycle, discharge current, pulse on time, grinding wheel speed, work speed, and speed ratio to study their influence on responses like surface roughness (R_a) and material removal rate (MRR). It was found that duty cycle, wheel speed, work speed, discharge current, speed ratio, and pulse duration significantly influenced MRR and R_a. It was inferred that MRR increased with increase in duty cycle, wheel speed, current, work speed, and pulse duration in both EDG and UVAEDG processes. It was also inferred that R_a increased with rise in duty factor, pulse on time, and discharge current in EDG and UVAEDG processes.     

Built-up edge reduction in drilling of AISI 1045 steel

In this study, a combined drilling method consists of ultrasonic-assisted drilling (UAD) under the presence of minimum quantity lubrication (MQL), is evaluated. Effect of this method on machinability factors is investigated by implementation of a dynamometer and a vision-measuring microscope. Then the results are compared with the values obtained in conventional drilling, and separately UAD and MQL-drilling. As a result, it was revealed that the output parameters were significantly improved when combined MQL–UAD method was exerted. In particular, built-up edge and drill skidding have almost been eliminated. Moreover, it was shown that increase of tool rake angle and producing broken chips caused thrust force and surface roughness to be reduced in UAD and UAD–MQL. In the combined strategy, burr-less hole has been achieved due to the formation of solid burr at the exit surface of drilled hole.     

带合金碳化钨涂层极片轧辊表面硬度的在线测量

本文分别采用便携式里氏硬度计和超声波硬度计测量带硬面涂层的极片轧辊表面硬度,结果表明:采用便携式里氏硬度计测量的硬度远低于实际硬度,而超声波硬度计测量的结果与实际结果非常相近。另外,超声波硬度计测试零件表面硬度时对工件表面损伤非常小的特点,特别适合于各种带有涂层零件表面硬度的现场在线测量。     

不同振动方式下的钛合金超声振动铣削表面完整性研究

钛合金在机械工程领域应用广泛,其加工表面完整性对钛合金工件的耐磨性、疲劳强度、使用寿命有着非常重要的影响.通过对工件施加不同振动方向的超声振动,开展了不同振动方向下的TC4钛合金超声振动侧铣平面试验,分析了不同振动方式的运动学轨迹特征,研究了振动方式、切削参数对钛合金加工表面完整性的影响规律.结果表明:法向振动铣削后的...     

基于能量等效原理的金属材料硬度预测方法

硬度是一种广泛应用于材料科学与工程实际中的力学性能参数.基于能量等效原理,对于均匀连续、各向同性、应力-应变关系符合Hollomon律的金属材料,提出了一种获取布氏、洛氏硬度的半解析预测模型,已知材料的Hollomon律参数即可预测其布氏、洛氏硬度.使用少量有限元计算确定出预测模型的待定参数,再进行更广泛的有限元计算验...     

铝合金内表面电爆炸喷涂不同比例钼-高碳钢的性能对比研究

为了提高铝合金工件内表面的耐磨损能力,采用电爆炸喷涂技术在LY12基体上进行了制备钼和80号高碳钢复合涂层的实验研究.通过钼/高碳钢交替喷涂制备了钼和高碳钢的喷涂次数比分别为1:1和1:2的复合涂层,并对涂层进行了检测.结果表明,电爆炸喷涂的复合涂层形成了良好的冶金结合,涂层具有硬度高、抗磨损、粗糙度小、结合强度好的优点,层数比为1:2时涂层的性能更加优越.     

表面超声滚压处理对高速列车车轴钢疲劳性能的影响

对EA4T型高速列车车轴钢棒状旋转弯曲疲劳试样实验段磨削加工后进行了表面超声滚压处理。观察了处理前后试样的表面形貌及表层微观组织,测量了处理前后试样的表面粗糙度、表层硬度及表层残余应力。利用旋转弯曲疲劳实验得到处理前后试样的疲劳极限。结果表明:表面超声滚压处理后,试样的疲劳极限由352MPa提高到401MPa。疲劳极限的提高主要由于表面超声滚压处理后试样表面粗糙度降低、表层强度及残余压应力增加。