超声珩齿系统中新型复合变幅杆的设计与研究

在对超声珩齿系统中新型复合变幅杆进行理论分析的基础上,采用有限元软件ANSYS对变幅杆作了模态分析,并建立了一套超声振动谐振频率测试系统.理论计算、有限元分析和实验测量三者结果相比,符合较好,为超声变幅杆的设计优化提供了新的途径.     

超声喷丸中矩形截面复合型变幅杆的动力学特性研究

为了改善超声喷丸过程中变幅杆输出端的端面面积,提高喷丸效率,用解析法设计了一种矩形截面复合型变幅杆,计算了其动力学参数。在此基础上,运用ANSYS有限元分析软件对其进行了动力学分析,求得了相应的动力学参数。通过对比分析,证明了用ANSYS设计变幅杆的可行性,为复合型变幅杆的设计提供了一种有效的方法。     

超声加工中变幅杆的动力学分析

运用ANSYS软件动力学分析中的模态分析和谐响应分析方法，研究了超声加工中变幅杆的动态性能。找出变幅杆的固有频率，并在变幅杆达到谐振状态的条件下，求出自由端面的振幅，由此得到变幅杆的振幅放大比，为超声加工中变幅杆的设计提供了一种新方法。     

抗性负载的余弦形复合变幅杆设计及动力学特性研究

为了解决简单形状变幅杆有时无法满足实际工程应用需要的问题,运用变幅杆纵向振动等效四端网络的方法,推导出质量抗性负载的余弦形复合变幅杆频率方程和放大系数一般公式;同时讨论负载变化对变幅杆性能的影响.依据理论通式设计了一个变幅杆,应用有限元软件ANSYS对其进行模态分析和谐响应分析,结果表明:其共振频率和放大系数与设计理论值吻合较好,从而验证了设计的合理性,为超声复合变幅杆和工具的设计和应用提供了一定的理论依据.     

正弦圆柱形复合变幅杆的设计及其动力学分析

针对超声变幅杆的研究现状,基于一维纵向振动理论,提出了一种设计变幅杆的新方法。通过推导正弦形变幅杆的频率方程和放大倍数的计算公式,发现在变幅杆面积系数选定的前提下,改变正弦形母线的初相,可以得到形状以及放大倍数不同的变幅杆。在此基础上设计了一种小端带有圆柱杆的正弦形复合变幅杆。理论推导与ANSYS动力学分析表明,选择合适的正弦段母线初相与长度,能够获得放大倍数与形状因数优于阶梯形的复合变幅杆。     

铝合金超声波铸造用变幅杆的设计与研究

应用ANSYS有限元分析软件对材料特性和母线形状参数对变幅杆主要性能的影响进行了分析,并结合铝合金铸造的特点,设计了一种适应于铝合金铸造用的全波长双阶梯形级联变幅杆。应用该软件对变幅杆进行模态分析,并对加工出来的双阶梯形变幅杆进行了相关试验。结果表明,采用该方法设计的变幅杆,试验所得性能参数值与仿真值达到一致。实际生产表明,该双阶梯型变幅杆各项参数都达到了设计要求,且具有耐腐蚀、抗疲劳,强稳定性等特点。     

新型超声变幅杆的优化设计

基于传统形状的变幅杆放大系数与形状因数不能同时放大的局限性,以3次样条曲线作为变幅杆轴截面的母线形状,应用ANSYS有限元动力学分析与优化设计方法,设计出了在满足材料许用工作应力条件下、具有良好形状因数与较大振幅放大系数的新型变幅杆。     

倒锥形复合变幅杆的动力学分析

基于传统圆截面变幅杆的设计理论,利用波的纵振动方程求解倒锥形复合变幅杆的谐振频率、节点位置和放大系数等性能参数。利用WORKBENCH软件的模拟仿真功能,建立倒锥形复合变幅杆的有限元模型,对变幅杆进行包括模态和谐响应在内的动力学分析。通过分析变幅杆对称面上的等效应力云图,获得变幅杆在工作状态下应力集中的位置,为变幅杆的工艺优化提供可靠的指导,同时也为形状复杂的变截面复合变幅杆的设计和分析提供了新的方法。     

超声波镗削复合振型变幅杆的设计与分析

超声振动加工在难加工材料方面的应用越来越广,而在镗削中应用的不多。大量的实验证明复合振动加工效果优于普通振动加工效果,而如何在超声镗削加工中实现"复合"是一个棘手的问题。针对复合超声镗削,设计一种实现纵扭复合振动的变幅杆。阐述振型转换原理,进行结构计算,借助有限元软件ANSYS分析结构各项参数对性能的影响并总结规律,为复合超声镗削变幅杆的设计和优化提供了参考。     

圆柱指数型复合型变幅杆的动力学分析

超声波加工中的变幅杆能放大振幅,并将声能有效传递至工具头。为使变幅杆工作有效、可靠,进而提高零件加工的精度和效率,变幅杆必须具有良好的动态特性。由于复合型变幅杆的截面复杂,用解析法无法进行求解计算,而有限元方法能较好地解决该问题。通过模态分析并利用ANSYS有限元软件,对复合型变幅杆进行动力学分析,最终找出了最佳振动形态的工作频率。     

微小孔加工超声电火花系统设计

在难切削材料的微小孔电火花加工中,电火花机床的电极丝一般由机床电主轴端部引入导向套中定位,基于此设计一种通孔式超声系统。所设计的指数过渡阶梯形变幅杆能将两种单一形变幅杆的优势结合起来,且便于电极丝的放入。结合所购置的超声发生器和换能器将此变幅杆的谐振频率设计为43 kHz,大端面设计为20 mm,小端面设计为12 mm。计算其余参数后使用ANSYS进行有限元分析、参数优化,并对加工后的超声系统进行阻抗分析试验,再安装于电火花机床上对不同材料进行微孔加工,观测入口形貌。计算与试验表明：仿真优化后的超声系统的频率与实际频率相差很小,稳定性较高;添加超声加工微孔,不论是加工效率还是孔的表面形貌,都比普通电火花加工质量好。试验结果验证了该超声系统符合初始设计要求。     

超声辅助微细磨料水射流加工装置的研制及实验研究

为了提高磨料水射流的加工性能,设计了超声辅助微细磨料水射流加工系统,磨料供给采用前混合方式。超声喷嘴装置是该系统的关键,并研究了其加工机理,利用超声振动产生具有空化效应的脉冲水射流,通过脉冲射流的高强度动压力作用和空化作用以提高磨料水射流的加工能力。变幅杆是超声装置的核心部件,通过有限元分析验证变幅杆的性能,确保变幅杆能够有效且准确地工作。冲蚀实验证明:超声振动作用可以提高冲击力及材料去除率。然而,随着振幅的增加,表面质量下降。     

超声-电弧复合焊接系统换能器优化设计

研究了超声-电弧复合焊接系统中超声换能器的优化设计方法.根据超声-电弧复合焊接系统工作条件确定了超声换能器整体形式和各部分材料.通过传统解析法推导了超声换能器整体谐振频率方程,求解各部分基础尺寸.利用有限元分析软件ANSYS对解析法设计的超声换能器结构进行了模态分析,研究了前后盖板尺寸对于超声换能器谐振频率的影响并优化...     

三种基于夹心换能器驱动的球形超声马达设计

文章在换能器设计理论基础上利用有限元方法对夹心换能器进行了优化设计,通过改变前端变幅杆的长度、底座高度以及前端厚度的几何参数进行分析,得到了换能器前端变幅杆几何参数与换能器性能之间的关系,变幅杆的长度与换能器固有频率成反比,与振幅成正比,变幅杆的底座高度和前端厚度与固有频率和振幅放大系数皆成反比.以夹心换能器为驱动,提出三种新型多自由度球型马达结构设计,分别介绍了三种马达结构,分析了驱动原理和运动轨迹的实现,对比了相互之间的优缺点.对四换能器球形马达进行了样机试验,实际工作频率为33.300kHz,在驱动电压110V时,最大输出力矩为0.13Nm,最高转速可达46r/min.     

基于电磁超声的金属板测厚技术仿真研究

针对金属板厚度测量问题,研究了电磁超声波在金属板中的传播特性,根据有限元理论,利用ANSYS有限元分析软件对金属板测厚换能器进行了仿真分析。建立了测厚换能器的三维模型,对模型进行了电磁分析和电磁结构耦合分析。分别得出了被测试件内感生出的涡流和受到的洛伦兹力以及被测试件内部受到的位移情况。仿真结果表明,被测试件内质点受到的洛伦兹力方向为向下,且线圈正下方的洛伦兹力最大;通过不同时刻质点位移的变化可以直观地观察出电磁超声波在板中的传播状况;通过对单个质点位移的分析得出了该模型产生的电磁超声波的质点位移最大方向是向下的;该模型产生的超声波是向下的,可用于模拟电磁超声的测厚情况。     

热超声键合压电换能器的动力学特性

基于有限元方法和试验测试,研究了芯片封装用压电超声换能器的动力学特忡。借助ANSYS压电耦合和非线性接触分析功能,对换能器自由和约束状态下的振动特性进行了分析。探讨了超声能量在空间域、时域和频域的传递规律。由模态分析得到换能器的振动形式,通过谐响应分析提取其在正弦电压激励下的振动信息,经瞬态分析获得换能器的瞬态响应。结果表明,螺栓径向尺寸和预紧力影响换能器的模态分布和动态特性,压电晶堆加载电压的频率影响超声能量传递特性。通过键合试验考察了焊点质量与螺栓径向尺寸的关系。分析和试验结果为换能器设计和键合工艺优化提供了指导。     

超声波导入杆与振动子之间的共振度对铝合金铸锭组织的影响及其模拟试验

研究了在超声波导入杆与振动子之间的各种共振度下,超声波振动对Al Si合金,Al Zn合金铸锭组织的影响,分析了超声波对铝合金铸锭细化的作用效果。结果表明:随着超声波导入杆与振动子之间的共振程度的增加,铸锭的细化效果也大幅度增加。并用氯化铵水溶液对这一结果进行了模拟试验。