基于超声微驱动的超声波振动减摩机理

将超声电动机定子和转子接触区定子表面一点的超声波振动分解成水平振动和垂直振动 ,并分析了两个方向振动对超声电动机驱动作用的影响。提出水平振动产生摩擦驱动力 ,垂直振动影响水平驱动的效果 ,将垂直方向超声波振动的作用等效为普通滑动试验中引入垂直滑动方向超声波振动的作用研究 ,揭示了垂直方向超声波振动是导致超声驱动动摩擦因数降低的原因     

一种新型超声振动输送装置的研究

利用压电驱动原理,针对小块体物料的精密输送,设计了一种新型超声振动物料输送装置,并制作了原理样机。对装置输送性能进行了实验研究,结果表明：输送装置对表面光滑、质量大的物料输送效果好。当物料质量为72g,超声物料输送装置的输送速率可达60.45mm/s,装置的输送速率可通过改变工作电压或频率在一定范围内进行调整,以满足实际输送需求。     

双足型直线超声电机的设计及实验

研制了一种双足型直线超声电机；对其驱动机理进行了探讨，对定子表面质点椭圆运动的形成进行了分析；对定子进行了频率响应实验，分析了振子驱动足的运动干扰性。分别测定了电机的频率-速度关系、电压-速度关系、相位-速度关系。实验结果表明，双足型直线超声电机对制作工艺敏感系数小，易激发出有用模态，正反两向运动灵活，工作状态稳定，速度基本与输入电压成正比，可采用调压调速。     

液晶润滑添加剂5CB的减摩性能研究

液晶是一类介于固体和液体之间的物态,液晶态分子排列一维或二维长程有序,在垂直于表面的方向,液晶表现固体特性,阻止表面间的直接接触,而在没动剪切方向,液晶表现为低粘度液体,可有效地降低摩擦系数。本文对向列型液晶４－正戊基－４’－氰基联苯在正十六烷和季戊四醇酯中的减摩作用及机理进行了考察。     

硅片的超声流体喷射抛光实验研究

基于兆赫级压电振子驱动提出,一种新的流体喷射抛光方法,利用Z4120台式钻床搭建了流体喷射超声抛光实验装置,以2吋硅片为喷射抛光对象,通过实验验证了该抛光方法对硅片的精密化学机械抛光的实际效果。实验结果表明,在相同的实验工况下,硅片与喷射流的相对转速越高,抛光的效果越好。硅片转速相比抛光时间对硅片表面的粗糙度影响效果更明显。该抛光方法因无须借助抛光垫的接触作用,能使硅片在精密抛光过程中,避免抛光工具对硅片表面的损伤。     

双足型直线超声电机的实验研究

研制了一种新型直线超声电机,首先对其驱动机理进行了探讨,设计了电机的具体结构。其次对振子进行了频率响应实验,模态实验,实验表明电机可有效激励出所需振型。分别测定了电机的频率-速度关系、电压-速度关系、相位-速度关系。电机运行中正反两向运动灵活,工作状态稳定,速度基本与输入电压成正比,可采用调压调速;其最大无负载速度可达76 mm/s,最大输出推力2 N,达到了预期设计的目的。     

充液对压电振子超声振动频率的影响研究

振子在不同边界条件下模态将有较大的变化,利用ANSYS有限元模拟,对空心振子充液前后进行了对比模拟,并进行了振子的实际测试实验,探究了充液对空心振子超声振动模态频率的影响。有限元模拟分析及振子实际测试表明,空心振子在充液后,同阶振动频率将会降低,并且频率降低的幅度随着所充液体密度的增大而增大;对空心振子纵弯模态频率在充液前后的不同变化情况进行了研究与比较,对比发现,充液条件对于弯曲模态频率的影响大于对拉伸模态的影响;充液压电振子的幅频特性曲线呈非线性,软特性。为超声压电振子的模态频率微调提供了理论与实验依据。     

块体物料的超声振动输送及同步驱动

针对小块体物料的短距离精密输送问题,提出超声振动输送新方法,设计制作了基于弯曲行波的环形压电输送振子。依据模块化设计思想,将输送装置设计成3个单一输送振子的并列组合,采取多个振子的同步驱动。对所设计振子的模态及同步驱动特性进行了理论分析与实际测试,试验结果验证了超声振动输送装置同步驱动的可行性。     

压电式振动给料器驱动部件的力学分析

利用ANSYS软件分析了压电式振动给料器驱动部分,提取了固有频率和应力分析图,计算得出了幅频特性曲线。研究共振弹簧与系统共振频率之间的关系,找出了振动料斗的共振频率范围,为更好的自动化控制提供理论依据。     

硅片边缘超声振动抛光实验装置的研究

研制一种新型硅片边缘超声振动抛光装置,利用抛光振子超声振动所产生的能量对硅片边缘倒角斜面进行抛光加工,以达到提高硅片边缘表面质量的目的。抛光振子的工作面与硅片一侧的整个倒角斜面完全接触,并且能够实现不同工艺条件下的抛光实验。实验装置由抛光振子、振子的固定装夹装置、硅片的定位安装装置以及抛光压力和抛光液供给系统组成。抛光振子由超声电机的振子改造而成,根据硅片尺寸及硅片边缘倒角斜面的角度确定抛光振子工作面的角度,利用ANSYS软件对振子进行有限元分析,并对加工后振子进行了实际测试。该实验装置能够实现硅片与抛光振子之间无宏观相对转动的实验,又能对抛光时间、抛光转速、抛光压力,抛光液流量等工艺参数进行控制,进而研究不同参数对抛光实验的影响。     

超声切割用压电换能器理论设计及有限元仿真

基于波动方程和频率方程,建立了电镀金刚石线锯超声切割用压电换能器的解析模型,得到了压电换能器各组成部分的结构尺寸。借助有限元分析软件ANSYS对理论设计的压电换能器进行了动力学分析和优化设计,得到了压电换能器的优化模型。分析结果表明,有限元法对压电换能器的设计和分析具有很好的指导作用。这种换能器具有良好的性能,对下一步的应用研究有重要意义。     

超声电机在国外的发展

简要回顾了超声电机的发展，并简述其工作原理和结构形式，对其各种控制策略做了简要的比较。分析国外超声电机的关键问题及研究现状，探讨其在各领域中的应用前景及发展趋势。     

多频率超声振动磨削力分析及实验研究

对纳米复相陶瓷在多频率超声振动条件下的磨削力进行了理论分析,并对在不同磨削参数下的磨削力进行了实验研究。实验结果表明,在不同的超声振动磨削参数下,磨削力都随着频率的增加而减小。通过理论分析与实验结果的比较,发现该模型的理论预测与实验结果吻合。     

铝-镁合金的超声振动强化搅拌摩擦焊试验研究*

研究铝镁异种合金的连接可拓宽轻量化结构的应用领域,具有重要的学术意义和工程实用价值。进行常规搅拌摩擦焊(Friction stir welding, FSW)和超声振动辅助搅拌摩擦焊(Ultrasonic vibration enhanced friction stir welding, UVeFSW)的对比试验,并对结果进行分析。试验结果表明超声的施加可以拓宽工艺参数窗口,改善焊缝表面的成形,减少缺陷,优化界面结构,细化均化晶粒,提高接头的力学性能。进行载荷测试后发现,超声的加入可以降低焊接所需载荷,这有利于降低设备体积。而温度场的测试则说明,超声波对于焊件有预热作用。     

超声波振动珩磨振动系统试验研究

论述超声波振动珩磨振动系统的原理,通过振动试验分析振动系统中的变幅杆、弯曲振动圆盘、振动子系统的振动效果。     

机器人超声振动弹性研磨加工的力学模型

建立了机器人超声振动弹性研磨加工的力学模型,通过研磨试验研究了摩擦系数与各研磨参数的关系,并据此得到简化的研磨压力计算模型。     

基于近声场的超声悬浮试验

针对非接触式悬浮传输装置的良好应用前景,设计可应用于此种场合的基于近场声的超声作动器.对该作动器的核心驱动部件——压电换能器进行了结构设计并加工制造出了换能器样机.利用PVS-300F型多谱勒激光测振仪对换能器样机进行模态试验,获得了相关的动态特性参数.利用该作动器进行悬浮能力试验,发现随着激励电压的增大,悬浮高度呈现非线性增加.作动器最大单位面积悬浮重量为12.53 g/cm2.将试验结果与声辐射压力的理论计算比较,发现两者具有相似的变化趋势.     

超声珩磨声振系统自振频率的理论和实验研究

如何获得超声振动系统的固有频率是超声珩磨系统设计时的一个关键问题。提出了解决这一问题的一种方法．即通过调整振子系统的结构尺寸以获得所要求的振动频率。通过与实验数据的比较。证明这种设计方法是可行的。     

机器人超声振动弹性研磨加工的力学模型

建立了机器人超声振动弹性研磨加工的力学模型,通过研磨试验研究了摩擦系数与各研磨参数的关系,并据此得到简化的研磨压力计算模型。     

SiC陶瓷旋转超声振动套磨制孔有限元仿真及实验研究

为解决SiC陶瓷加工时容易出现崩边、裂纹等问题,结合仿真与实验对其进行旋转超声振动套磨制孔技术研究。根据SiC陶瓷宏观力学本构模型,建立SiC陶瓷制孔仿真有限元模型并进行加工过程仿真分析,相比常规制孔,超声振动制孔的仿真轴向力最大可减小26.1%。常规加工和超声振动加工的对比实验研究表明,旋转超声振动加工可减小轴向力达32.9%,可大幅减少陶瓷材料脆性断裂,显著改善孔壁表面质量。有限元仿真与实验研究所得的轴向力在超声振动下最大相差7.5%,常规条件下两者最大相差14%,验证了有限元模型的正确性。仿真和实验研究结果表明：超声振动加工可显著减小轴向力和刀具磨损、提高刀具耐用度、改善制孔质量、降低加工成本。