超声振动切割细胞系统的设计

根据细胞微切割实验对超声振动切割系统的要求,对夹心式超声换能器和超声变幅杆组成的振动系统进行了设计,超声换能器采用夹心式压电换能器,变幅杆是一种将等截面圆柱形阶梯变幅杆的一端替换成圆锥形变幅杆构成的新型复合圆锥阶梯形变幅杆,设计了超声换能器和变幅杆的基本结构,并给出其制造尺寸.     

超声振动钻削系统中声振系统的试验研究

超声振动钻削中声振系统的共振是实现超声振动钻削的关键技术问题。为此参照等效质量原理对声振系统进行了激振试验,并对试验条件和试验方法进行了介绍。通过对变幅杆的修正,达到实现声振系统共振的目的。经过多次试验分析,证明该方法简单可行。     

超声振动切削刀具设计

介绍频率40kHz,振幅在(10～35)μm范围可调的振动刀具的设计过程,该刀具选用通用信号发生器作为超声波信号源,对其(0～5)V正弦电压信号进行放大,输出幅值(0～350)V用于激励压电换能器,将超声电振荡转换成机械振动,对振动信号再经变幅杆机械放大,使刀具振动幅值达到(10～25)μm以上进行切削。利用该刀具切削工件的精度和表面粗糙度达到精密切削的效果,并且已进行了天然金刚石精细切削不锈钢零件的实验,切削后的刀具磨损量明显降低。     

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。     

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。     

压电式超声振动系统开发设计

针对压电式超声振动系统中换能器和变幅杆的设计公式及步骤复杂的问题,提出利用软件的二次开发,在UG软件平台上研究振动系统的三维造型的方法.开发结果表明该方法可以很好的解决压电超声换能器和变幅杆在设计过程中存在的问题,简化了设计过程,缩短了新产品的开发周期.     

超声振动特性在磨削加工系统中的应用

将超声振动特性应用于磨削加工系统中变幅杆的设计,利用振动模态分析和谐振响应分析方法,研究了超声磨削谐振系统和变幅杆的动态特性,确定了变幅杆的共振频率及在该频率下的谐振响应状态,求出了变幅杆自由端面在谐振状态下的振幅,由此获得了变幅杆的振幅放大系数。据此设计了最佳形状的变幅杆,并通过仿真分析验证了其设计合理性。     

激光沉积成形用超声振动系统的研制

为了细化晶粒、均匀组织成分,将超声振动引入激光沉积成形系统中.针对沉积系统的结构特点,设计了超声振动系统,对其中的超声电源和换能器进行了选择,并对超声变幅杆进行了设计和计算;然后测试了系统性能,并采用工艺试验验证其效果;从试验试件的宏观形貌、内部组织两方面,分析了超声振动对沉积层组织的影响.结果表明施加超声作用后沉积层单道沉积高度变小,原本较长的枝晶被振动的各种效应打碎,晶粒得到细化.     

工件超声振动电火花线切割复合加工试验研究

借助ANSYS软件对变幅杆、夹具和工件进行整体的动力学研究,设计了一套超声振动电火花线切割复合加工装置。在相同加工参数下,分别采用工件超声振动电火花线切割复合加工和传统的电火花线切割加工对45钢进行切割试验。试验结果表明:与传统的电火花线切割加工相比,超声振动电火花线切割复合加工的效率提高了约15%,表面粗糙度减小了约10%。     

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。     

超声磨削系统中圆锥形变幅杆的数值模拟及性能测试

由变幅杆大端直径、放大倍数、面积系数等已知条件,按照变幅杆设计理论对超声振动系统中的变幅杆进行设计;确定出其理论共振长度、小端直径、位移节点、放大系数、形状因数等参数。利用ANSYS进行建模,并对变幅杆振动性能进行数值模拟分析以确定其合理性。最后对该变幅杆振动性能进行试验测试分析。     

超声振动车削组合系统的共振分析

对超声振动车削系统进行了合理分解 ,分析计算了各子结构 (部件 )的机械阻抗 ,然后应用机械阻抗综合法求得组合系统的共振频率 ,为在试验中寻求系统的谐振点提供了理论依据。经过计算发现 ,变幅杆的长度对系统振动频率的影响不如弯曲刀杆显著。     

超声纵—扭振动铣削系统的研制

研究了超声声学系统,斜槽式变幅杆形成纵—扭振动的基本原理,对变幅杆的振动形式进行仿真,对超声纵扭振动装置系统进行了研制和测试。试验结果表明:斜槽式变幅杆能有效地将纵向振动转化为纵—扭振动。研制的超声纵扭振动系统匹配特性好,振动稳定性高,能够满足加工要求。     

直刃尖刀超声辅助切割Nomex蜂窝芯切削力分析

以直刃尖刀超声辅助切割Nomex蜂窝芯的简化模型为基础,建立基于脆性断裂力学理论的超声辅助切削动态力模型,并分情况讨论了刀具与材料间的相对运动关系。分析指出在不同振幅条件下,材料的切割破坏存在断续和连续两种形式,进而推导了切割过程中的切削力的理论公式。其中超声振幅、刀具前倾角、进给速度和超声频率等参数对材料切削力大小均有影响。在理论分析的基础上,开展了超声辅助切割Nomex蜂窝芯复合材料实验。试验结果表明,进给方向的超声振幅和刀具前倾角对切削力的影响较大：当进给方向的超声振幅从0到15 μm变化、刀具前倾角从15°到45°变化时,切削力均可降低70%~80%;进给速度和超声频率对于切削力影响较小：当进给速度从500到6000 mm/min变化12倍时,切削力仅变为1.5倍;超声频率35 kHz与15 kHz相比,切削力降低10%~30%。试验结果与理论分析结论一致。     

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。     

基于ANSYS的超声变幅杆的优化设计

基于ANSYS，从阶梯形变幅杆具有最大振幅放大倍数的优点和直径突变处应力集中的缺点出发，对其形状进行了优化设计，得到了一种既具有大的振幅放大倍数，又保证了各部分工作应力在其材料许用应力范围内的新型的复合型变幅杆。     

一种新型纵扭复合超声振动系统的研究

提出了一种新型纵扭复合超声振动系统的设计方法,并应用有限元软件对其正确性进行仿真验证。利用矩阵传输理论得出了指数过渡变幅杆的纵扭共振频率方程及放大倍数,其间利用MATLAB软件对此频率方程进行了求解;然后通过对圆棒中有纵扭复合振动时的应力状况进行分析,得出了一种新型的纵扭同频激励方式。按此法设计纵扭复合超声振动系统,并应用有限元软件ANSYS进行模态分析与瞬态动力学分析。结果表明:有限元分析与理论计算结果吻合较好。     

超声电解复合加工装置的振动系统优化设计

为设计精密超声电解复合加工深小孔装置的振动系统,设计了1/2波长超声振动系统和以局部共振理论为指导的工具系统。基于波动方程,分别建立1/4波长超声换能器和变幅杆的解析模型,得到换能器和变幅杆的结构尺寸。借助有限元分析软件ANSYS对理论设计的变幅杆和超声振动系统进行动力学分析、压电分析和优化设计,得到了变幅杆和超声振动系统的优化模型。分析结果表明,有限元法对变幅杆和超声振动系统的设计制作具有指导意义,缩短了设计周期,降低了设计成本,所设计的超声振动系统具有良好的性能。     

蜂窝材料超声波切割声学系统研究

根据超声波加工原理,设计了一种新型Nomex蜂窝材料数控超声波切割主轴。采用四端网格法对变幅杆进行了有限元分析和位移节点修正。建立了超声波切割声学系统有限元模型,并进行了模态分析。从振型图可以看出变幅杆法兰盘处位移变化较小,输出端振幅较大。利用激光位移传感器测量了刀具的振动位移,圆形刀振幅a=22.37μm,满足加工要求。利用超声波切割主轴对Nomex蜂窝材料进行了大量切割实验,取得了加工表面平整光滑、加工精度高、切削过程中没有粉尘污染等显著效果。     

功率超声变幅杆振动能量传输性能的研究

能量传递是功率超声设备中一个非常关键和复杂的问题。这里就功率超声变幅杆在有负载情况下的速度波、力波和功率传递的特性从理论上进行了研究并得到了一些相关的结论,对提高超声设备能量传递效率和进一步研究整个超声振动系统的能量传递性能有重要意义