超声车铣圆环斜槽传振杆设计

针对超声波车铣加工,设计了一种谐振频率30 kHz的圆环斜槽传振杆,阐述了30 kHz圆环斜槽传振杆纵扭共振的基本原理。利用有限元分析方法,计算了圆环斜槽传振杆的尺寸和斜槽的位置以及力学特性,并比较了有限元分析结果和理论结果。有限元分析结果比理论值结果小,是由于将圆环斜槽传振杆作为理想的模型。用阻抗分析仪对圆环斜槽传振杆进行了测试,并比较了测试结果和有限元分析值,偏差较小,相对偏差符合要求。实验测试结果表明,测试参数和设计结果一致。     

圆环斜槽传振杆的纵扭振动转换

工具的复合振动在切削和焊接加工中能得到优于单向振动输出模态加工的质量,并可大幅提高加工效率和延长工具寿命.利用圆环斜槽传振杆可使单向模态的纵振换能器实现超声纵扭共振模态的输出.这种方法结构简单、使用方便,并具有很高的转换效率.研究从斜槽对应力波的反射作用原理出发,推出纵波在斜槽作用后的应力波应力状态.研究这种应力波在圆环斜槽传振杆中的传播形式,指出它是沿螺旋线传播的主应力波并推出了其传播声速.在此基础上,证明圆环斜槽传振杆存在纵扭共振模态,利用传输线等效电路导出传振杆的频率方程.通过分析圆环斜槽传振杆的振动特性,得出影响纵扭振动输出参数的因素.根据加工要求的振动输出参数,在实际应用中可准确地确定圆环斜槽传振杆的几何尺寸.有限元模态分析、试验结果与理论分析一致.     

双斜槽式模态转换型变幅杆研究

以斜槽变幅杆为研究对象,利用有限元分析方法,对单斜槽变幅杆和双斜槽变幅杆的放大比进行了计算。在数值模拟的结果上分析了单斜槽变幅杆斜槽距输出端面距离、双斜槽间距、斜槽偏角以及在端面施加不同负载对变幅杆放大比的影响。通过有限元仿真计算结果,得到不同放大比双斜槽变幅杆的斜槽设计参数。所得的结论对生产实践中选择不同结构变幅杆具有重要的参考意义。     

搅拌摩擦焊超声振动系统的设计与分析

针对传统搅拌摩擦焊技术在焊接时出现的焊缝不均匀、焊缝质量差等缺陷,提出将超声振动系统与传统搅拌摩擦焊相结合,设计了超声辅助搅拌摩擦焊系统。在搅拌头传振杆上开出若干斜槽,使纵向振动在搅拌头传振杆中传播时出现扭转分量,实现振动模式之间的转换。利用Solid Works软件对超声振动系统进行实体建模,并用ANSYS Workbench软件对不同参数下超声振动系统的振动形态进行分析与对比。研究结果表明,通过改变搅拌头传振杆上狭缝的宽度和倾斜角,可以改善搅拌头的振动形态,进而改善焊接质量。     

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。     

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。     

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。     

旋转超声加工用纵扭共振变幅杆的动力学分析

旋转超声振动加工在加工硬脆性复合材料方面应用越来越广,旋转超声振动系统性能的好坏直接影响超声加工的质量,而超声变幅杆是该系统中必不可少的结构器件。针对超声铣磨加工,设计了一种纵扭共振复合型变幅杆。计算了纵振圆锥—圆柱复合变幅杆的结构参数和功能参数,并与有限元分析结果做了比较。阐述了通过圆环斜槽来实现振型转换的基本原理,并通过有限元分析的方法,分析了斜槽的几何参数对变幅杆振动模态和性能参数的影响规律。     

超声波去除小孔毛刺试验及装置中变幅杆设计

根据超声波去除毛刺的原理设计了去除小孔毛刺试验装置;运用声学波动理论设计了单一纵振圆锥过渡阶梯形变幅杆,并对纵扭共振变幅杆的结构进行了设计;通过ANSYS仿真分析,得出了纵扭共振变幅杆的结构参数对其谐振频率及扭转振幅与纵振振幅之比的影响规律,并由此规律设计出纵扭共振变幅杆实例;将所设计的单一纵振与纵扭复合振动变幅杆用于超声去毛刺的试验。结果表明:所设计的变幅杆有较好的振动性能;在磨料悬浮液浓度处于合适的范围内,纵扭复合振动较单一纵振对毛刺有更好的去除效果。     

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。     

减振镗杆稳健性分析及优化

为提高镗杆减振性能的稳健性,建立减振镗杆的二自由度系统动力学模型。运用蒙特卡洛仿真方法系统地分析了减振镗杆不确定性因素对动力放大系数的影响规律。综合考虑参数与变量不确定性,以减小激振频域内的最大动力放大系数的均值和标准差为优化目标,对减振系统进行了稳健设计。遗传算法求解结果和仿真试验表明,优化后的减振镗杆减振性能及其稳健性得到了显著改善。     

圆锥型变幅杆的动力学分析及优化

根据经典理论公式设计超声加工使用的圆锥型变幅杆参数,通过ANSYS动力学分析来观察工件的动力特性,保障所设计的变幅杆接近最佳谐振状态。通过动力学分析结果,可以很清楚地查看纵振频率,以及在纵振频率下所表现出来的应力、位移特性。同时,为了尽可能逼近真实情况,对变幅杆-刀片系统进行综合仿真优化,并使得优化后的结构频率在允许误差范围内最接近工作频率。     

磁致伸缩致动器的动态响应特性研究

对由磁致伸缩致动器和变幅杆(传振杆)构成的振动系统在不同工作状态下的动态响应特性进行了理论分析和实验研究。揭示了影响相位滞后和输入阻抗的主要因素和规律。     

多模联振式超声波裂解系统的设计与优化

为了解决传统超声波裂解仪器裂解效率低、交叉污染风险高的问题,开发了多模联振式超声波裂解系统。通过仿真分析,发现球冠结构传振膜的前十阶振动模态的固有频率具有台阶式分布的规律,这为利用传振膜多阶模态的联合共振提供了可能。基于ANSYS模态分析,分别研究了曲率半径、厚度和预载力对传振膜多阶振动模态联合共振特性的影响,并对传振膜的结构参数和预载力进行了优化设计。据此加工制作传振膜,搭建多模联振式超声波裂解实验平台,并验证其裂解效能。生物实验结果显示,本文所设计的多模联振式超声波裂解系统的裂解率高于传统超声波裂解仪器。     

超声波珩齿振动装置设计及其精度分析

阐述了超声波珩齿振动装置主要部件的选取和设计,分析了装置中轴承的径向误差通过套筒、传振杆、变幅杆传递后,最终对加工轮加工精度的影响,并给出了珩齿轮加工误差的计算方法,从理论上确定了加工轮的精度等级,为实验研究提供了一定的理论依据。     

二重动力吸振的车床镗削系统减振装置的设计

针对内蒙古某特大型机加企业结构件中大长径比镗杆的刚性差,达不到图纸加工精度要求,设计了二重动力吸振镗削系统,建立了二重动力吸振的动力学模型,基于优化准则分析了吸振器质量比对最优频率比和最佳阻尼比以及对减振性能的影响。进行了普通数控车床改造,设计了二重动力吸振的镗削减振结构,通过最优减振参数的确定,设计加工出镗削减振装置。通过ADAMS仿真实验验证其减振效果,结果表明,安装有二重动力吸振器减振装置的减振效果明显,是未安装吸振器的4倍以上。切削实验表明镗削吸振装置能显著提高零件加工表面质量。     

纵波回形变幅杆的研究

由于在回形变幅杆中,纵向振动通过中间圆盘耦合,传统纵振变幅杆的设计方法已经不能完全适用,根据回形变幅杆的结构特点和振动传播特性,分析了纵波在变幅杆圆盘中发生的模态形式变化。在圆盘部位振动以切向振动模态为主,类似于柱面波径向传插,耦合后又转换为纵波形式输出。基于波动方程建立了回形变幅杆的频率方程,并讨论了利用频率方程结合有限元进行变幅杆结构尺寸的设计方法。试验结果表明,回形变幅杆的频率和变幅比与理论计算结果基本一致,且机械阻抗较小。     

超声复合变幅杆的设计与研究

在轴向超声振动钻削中,要实现整个声振系统的谐振,变幅杆的设计至关重要.为此就超声复合变幅杆的结构进行分析,设计制造出用于小直径超声振动钻削的复合变幅杆,并应用该变幅杆进行声振系统的试振,试振证明效果良好,能满足小直径深孔超声振动钻削的要求.     

轴承振动传感器频响特性研究

本文研究了滚动轴承振动测量中传感器（加速度型）的频响特征。建立和分析了传感器的力学模型;打出了影响传感器频响特性的各个因素并进行了实验验证。结果表明,接触刚度对谐振频率有最为显著的影响,提高接触刚高可采用线接触形式和提高传振杆材料弹性模量的方法。减小等效质量对提高谐振频率也有明显的效果。该结论也适用于类似的测振传感器。     

基于三维场的斜槽电机齿槽转矩优化分析

齿槽转矩是有槽电机固有的特性,对电机起动、可靠性以及控制精度等都具有较大影响。以某型产品为实验载体,根据斜槽对电机齿槽转矩的抑制原理求得该产品的最佳斜槽角度;应用Ansfot Maxwell 3D分析直槽与斜槽对齿槽转矩的不同影响,得到两种定子结构电机齿槽转矩的仿真曲线,对比分析两种曲线表明特定斜度的斜槽对电机齿槽转矩具有显著的抑制作用;根据平衡法搭建了试验台,对比分析仿真数值与实验结果,验证了有限元仿真方法的正确性。