1/2波长圆锥过渡复合超声变幅杆优化设计

圆锥过渡阶梯型复合变幅杆可增大阶梯形变幅杆位移放大倍数,还可解决阶梯形变幅杆在直径突变处位置应力集中的缺点,加工方便,适用于多种工业应用场合。基于波动理论进行变幅杆设计,用ANSYS软件进行有限元分析及尺寸优化,得到复合变幅杆的最佳共振频率、节点位置和放大系数等性能参数,并用试验验证其振动情况。结果表明:设计的复合变幅杆参数与试验测试结果一致,实际加工的变幅杆振动性能良好。     

圆环斜槽结构复合变幅杆的结构优化与实验

根据实际工作需求,设计出工作频率为28 k Hz、过渡段为指数型的复合变幅杆。利用小端圆柱转换圆环斜槽结构来实现单激励纵-扭复合振动,并通过仿真分析讨论了复合变幅杆大端长度、斜槽倾斜角度、斜槽宽度、斜槽长度等结构参数对共振频率的影响规律。在此基础上优化结构并进行试验研究,结果表明该变幅杆实现了纵-扭复合振动并基本满足实际工作需求。     

用于功率超声磨削声学系统的阶梯型变幅杆节点位置研究

通过理论推导及有限元仿真模拟,分析找出了阶梯型变幅杆节点实际位置与传统理论位置的差别,同时分析指出超声波在变幅杆中传播时将引起材料的横向变形,泊松比的存在使纵向弹性变形会引起材料的横向变形。分析了阶梯型变幅杆振动特性,指出节点向细端移动可以减小节盘的振动。通过阶梯型变幅杆节点位置实验,验证了以上分析结论。     

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。     

阶梯型变幅杆圆弧过渡动力学分析

阶梯型变幅杆由于加工简单,易修正,放大比大等优点,应用较广,然而由于大小端过渡处的应力、位移分布比较复杂,从而导致谐振频率小于理论频率,一直制约着其在实际生产中的运用。本文通过Ansys有限元分析软件对阶梯形变幅杆大小端突变处添加不同的过渡圆弧,综合比较、分析不同圆弧下阶梯型变幅杆的共振频率,放大比和应力分布状况,从而从中找出不同阶梯形变幅杆对应的最佳过渡圆弧,为阶梯型变幅杆的后续研究和具体设计提供了一定的理论依据。     

变幅杆外形结构对超声纵向振动性能参数的影响

应用Pro/MECHANICA软件对阶梯形变幅杆进行模态分析和修正,求出放大系数、共振频率、位移节点等重要参数,分析了变幅杆外形结构尺寸的变化对超声纵向振动性能参数的影响。     

超声珩齿指数型变幅器的动力学特性

超声振动可以有效地减小珩磨力,超声空化现象与切削液的共同作用对珩磨轮实现实时动态清洗,从而减小珩磨轮堵塞、提高加工效率,超声和珩齿进行复合加工是一种应用前景良好的齿轮精加工方法.超声珩齿的加工对象--齿轮,是一类特殊负载(直径大,厚度小),且对振动系统的加工频率影响大,在超声振动系统设计时,必须将变幅杆和齿轮组成变幅器进行全面考虑.鉴于此,根据应力耦合,将齿轮作为圆盘,采用指数型变幅杆,推导频率方程,对变幅杆的设计长度和变幅器振动频率进行数值分析,发现变幅杆的共振频率恰好是变幅器的失谐频率,变幅器的共振频率与变幅杆的固有频率也不相同,这能够为超声珩齿变幅器的设计提供理论依据.     

基于有限元分析阶梯型复合变幅杆的设计

为了获得放大系数大、振动可靠的变幅杆,设计了带圆锥过渡的1/4波长阶梯型变幅杆。通过理论计算得到阶梯型变幅杆的几何模型,并基于有限元方法,应用ANSYS软件对变幅杆进行模态分析和谐响应分析,获得了变幅杆频率、放大系数和最大应力的变化规律,为阶梯型复合变幅杆的设计提供了参考。     

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。     

解析法设计阶梯型变幅杆可靠性研究

通过有限元法验证了阶梯型变幅杆解析法设计的可靠性。首先利用传统解析法设计了一种常用阶梯型变幅杆,然后通过有限元分析软件AMSYS Workbench 12.1进行了模态分析和谐响应分析,把仿真得到的变幅杆固有频率、小端面的振动位移以及变幅杆的应力值和解析法设计值进行比较,验证了解析法的可靠性。     

二维超声椭圆振动变幅杆的设计

运用振动基本理论研究了二维简谐运动的合成规律并通过仿真验证了其正确性,并运用弹性波入射理论解释了开斜槽式阶梯型变幅杆实现纵—弯复合振动的机制;对开斜槽式阶梯型变幅杆进行了设计,分析了变幅杆结构参数与振动参数及放大倍数的关系;给出了设计实例,应用有限元法对变幅杆进行了模态分析、瞬时动力学分析和振动轨迹分析。研究结果表明,开斜槽阶梯型变幅杆能实现二维椭圆振动轨迹,对超声振动辅助精整加工的工具系统设计具有一定的指导意义。     

纵扭超声变幅杆的优化设计研究

为了减少纵扭超声加工过程中能量的损失,文中从纵扭超声振动中纵向振动与扭转振动中的同一变幅杆中同频共振条件出发,基于ANSYS有限元模态分析、谐响应分析模块,利用ANSYS优化设计方法对变幅杆结构与尺寸进行优化,设计出在同一变幅杆中纵向振动与扭转振动有共同位移节点,同时变幅杆满足许用应力且具较大振幅放大倍数。通过ANSYS仿真验证在共同节点处可对纵扭超声变幅杆进行固定。     

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。     

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。     

大截面复合超声变幅杆振动特性研究

利用有限元法分析了圆锥、指数、悬链线型三类复合大截面超声变幅杆共振频率、放大系数、位移节点随大端面尺寸变化的关系,同时分析了同一截面位置三类超声变幅杆的径向振动分布特点,并与一维纵振动结果比较,研究结果可为此类复合变幅杆的设计及应用提供理论指导。     

超声变幅杆的动态性能分析

根据变截面杆纵向振动的波动方程,推导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模态分析,得到共振频率、横向振动频率、位移节点、放大系数等重要参数。与理论计算值比较表明,有限元法可获得很高精度。     

超声变幅杆参数化优化设计研究

超声振动系统的关键在于将机械振动的质点位移或速度放大的变幅杆。将ANSYS的优化功能应用到圆锥过渡阶梯型复合变幅杆的优化设计中,先通过APDL语言对变幅杆进行参数化建模和模态分析,然后进入设计优化器以振幅放大系数的倒数为目标函数进行优化。同时,在VB的可视化界面中输入变幅杆的参数,通过编写的程序代码,VB可视化调用ANSYS生成的优化文件,在工作目录下生成3种可供用户选择的结果文件,实现了变幅杆的参数化优化设计,这样不仅避免了一般设计人员反复解算微分方程、超越方程等数学难题,也提高了变幅杆谐振长度与谐振频率优化设计的分析效率。     

一种复频超声加工钻的设计及有限元分析

针对工程陶瓷等材料耐磨、抗高温但具有很高的硬度和较大的脆性,加工困难,提出了复频超声加工钻,即在变幅杆和钻杆之间放置一个自由质量块,让超声电源发出的高频和自由质量块引起的低频共同振动完成切削的一种超声加工钻,以提高钻头输出端的冲击力和加工效率。为了研究球形自由质量块对复频加工效率的影响,设计了一种可以放置球形和柱形自由质量块的复频超声加工钻,计算了具有圆锥形过渡的阶梯形变幅杆的具体尺寸和相关参数。最后对这种复频超声加工钻进行了有限元分析,发现其振动频率在一定范围内随钻杆伸出变幅杆长度的增大而减小,且满足实验规定的频率范围。     

圆锥过渡段阶梯形复合变幅杆的模态分析及优化设计

基于传统变幅杆的设计理论,对圆锥过渡段阶梯形变幅杆进行理论研究;利用有限元软件ANSYS建立复合变幅杆的有限元模型,并对其振动特性进行分析,计算得到复合变幅杆的振动频率、节点长度和放大系数等性能参数,与理论计算值比较表明,有限元法可获得很高的计算精度.利用ANSYS的优化设计功能,得到了变幅杆的最优化设计尺寸.     

指数型复合变幅杆的设计及负载特性研究

设计了一个指数型复合变幅杆,应用ANSYS有限元分析软件进行模态分析和谐响应动力学分析.研究结果表明,设计的变幅杆的共振频率和放大系数与理论符合,为超声复合变幅杆及工具的设计和应用提供了一定的理论参考.