隨著硬脆性難加工材料的應用領域越來越廣泛,諸如藍寶石、單晶硅等自然界中硬度較高的材料,傳統(tǒng)研磨拋光技術已不能滿足對其表面研磨加工質量的要求。壓電超聲換能器是壓電超聲振動加工技術的核心,它的工作原理是利用壓電陶瓷的逆壓電效應實現(xiàn)電能和機械能之間的相互轉換,也是決定超聲振動系統(tǒng)性能的關鍵因素。其結構簡單且制作方便、機電耦合系數(shù)及機電轉換效率高等優(yōu)點被廣泛應用于超聲清洗、超聲探測、超聲輔助加工等領域。因此,本文提出將壓電超聲振動施加于傳統(tǒng)研磨拋光加工上,設計了一種縱向諧振壓電超聲系統(tǒng),為進一步的提高硬脆性材料的研磨拋光效率和表面質量。本文的研究工作可分為以下幾個部分:(1)介紹了超聲加工的特點及應用。介紹了壓電超聲研磨拋光技術的應用背景和特點,并概括了國內外在壓電超聲振動系統(tǒng)方面的發(fā)展狀況。介紹了壓電材料的基本特性以及它的使用注意事項;對壓電方程和振動模態(tài)進行了分析。(2)基于超聲振動方程和諧振設計理論,對縱向諧振壓電超聲系統(tǒng)各個部分進行了結構設計和材料選型。以縱向諧振壓電超聲系統(tǒng)為研究對象,建立了其機電耦合環(huán)節(jié)的數(shù)學模型,研究了系統(tǒng)的機電耦合特性,主要分析了縱向諧振壓電超聲系統(tǒng)的振動頻率方...

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 超聲加工技術與應用
    1.3 壓電超聲振動研磨拋光技術的研究狀況
        1.3.1 壓電超聲輔助研磨拋光技術
        1.3.2 壓電超聲輔助研磨拋光技術的應用
        1.3.3 壓電超聲振動系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀
    1.4 論文的主要研究內容
第二章 壓電材料基本特性及壓電振動
    2.1 壓電材料的基本特性
        2.1.1 壓電材料的物理特性
        2.1.2 壓電陶瓷的性能參數(shù)
        2.1.3 機電耦合系數(shù)與品質因數(shù)討論
    2.2 壓電振動
        2.2.1 壓電方程
        2.2.2 壓電振子的振動模式
        2.2.3 壓電陶瓷的分類及應用
    2.3 本章小結
第三章 壓電超聲振動系統(tǒng)的設計與分析
    3.1 壓電換能器的類型選擇
    3.2 壓電換能器的設計
        3.2.1 換能器材料選擇
        3.2.2 換能器設計理論分析
        3.2.3 換能器尺寸確定
    3.3 變幅桿的設計與分析
        3.3.1 變截面變幅桿
        3.3.2 階梯形變幅桿理論分析設計
    3.4 壓電超聲振動系統(tǒng)的機電特性分析
        3.4.1 靜態(tài)電容和機電轉化系數(shù)
        3.4.2 壓電超聲振動系統(tǒng)的動態(tài)剛度
    3.5 本章小結
第四章 壓電超聲振動系統(tǒng)的有限元分析與優(yōu)化
    4.1 有限元分析
        4.1.1 有限元法
        4.1.2 模態(tài)分析
    4.2 變幅桿的有限元分析與優(yōu)化
        4.2.1 階梯形變幅桿的模態(tài)分析
        4.2.2 階梯形變幅桿的優(yōu)化
    4.3 壓電超聲振動系統(tǒng)的有限元分析
        4.3.1 壓電超聲振動系統(tǒng)的模態(tài)分析
        4.3.2 壓電超聲振動系統(tǒng)的諧響應分析
    4.4 本章小結
第五章 壓電超聲振動系統(tǒng)的阻抗和振幅特性測試
    5.1 阻抗特性測試
        5.1.1 阻抗測試原理
        5.1.2 阻抗測試結果分析
    5.2 振幅測試試驗
        5.2.1 測試系統(tǒng)的組成
        5.2.2 振幅測量原理
        5.2.3 測量結果分析
        5.2.4 阻抗特性與振幅對超聲研磨的影響討論
    5.3 本章小結
第六章 結論與展望
    6.1 結論
    6.2 創(chuàng)新性
    6.3 展望
參考文獻
致謝
攻讀碩士學位期間取得的成果



本文編號：3871210