本文關(guān)鍵詞：縱扭與彎曲超聲變幅桿的設(shè)計研究

  更多相關(guān)文章： 縱扭 彎曲 超聲變幅桿 優(yōu)化設(shè)計

【摘要】：隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,功率超聲技術(shù)廣泛的應(yīng)用于各方面。在超聲加工技術(shù)中,縱-扭超聲加工技術(shù)與彎曲超聲車削技術(shù)在硬脆材料加工上具有高效率、高精度等優(yōu)點(diǎn),因而人們紛紛把目光轉(zhuǎn)向縱-扭與彎曲超聲振動系統(tǒng)的研究上。作為縱-扭與彎曲超聲振動系統(tǒng)的重要組成部分,縱-扭與彎曲超聲變幅桿的研究受到人們的重視。但由于縱向振動與扭轉(zhuǎn)振動在同一變幅桿中傳播速度不同,難以達(dá)到同頻共振,且彎曲變幅桿設(shè)計計算復(fù)雜,因而對縱-扭與彎曲超聲變幅桿設(shè)計的研究較少。在此背景下,對于縱-扭與彎曲超聲變幅桿的研究的重要意義不言而喻。本文主要部分包括縱-扭與彎曲超聲變幅桿的理論設(shè)計、模擬仿真與優(yōu)化設(shè)計。首先根據(jù)縱向振動與扭轉(zhuǎn)振動的波動理論方程,分別推導(dǎo)出指數(shù)型、圓錐型、階梯型及指數(shù)復(fù)合型超聲變幅桿達(dá)到同頻共振相應(yīng)的頻率振動方程,并得出縱-扭變幅桿達(dá)到同頻共振的條件。其次分別推導(dǎo)出帶螺旋槽指數(shù)復(fù)合型超聲變幅桿與彎曲超聲變幅桿的頻率振動方程。通過ANSYS軟件驗(yàn)證理論設(shè)計出的縱-扭變幅桿能達(dá)到縱扭同頻共振,且縱-扭與彎曲變幅桿的理論設(shè)計與仿真分析結(jié)果相一致。通過ANSYS軟件對不同條件下變幅桿進(jìn)行分析,得出影響縱-扭同頻共振的因素包括變幅桿的長度、面積系數(shù)及變幅桿形狀,且它們對變幅桿節(jié)點(diǎn)位置亦有影響。并在此基礎(chǔ)上,應(yīng)用ANSYS中APDL參數(shù)化設(shè)計語言對三次樣條曲線型變幅桿的形狀尺寸進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計,得到既能滿足縱扭同頻共振,并且具有縱向與扭轉(zhuǎn)共同位移節(jié)點(diǎn)的縱扭變幅桿。最后通過理論求解出彎曲變幅桿相應(yīng)形狀尺寸參數(shù)。通過ANSYS進(jìn)行模態(tài)分析與諧振分析說明彎曲超聲振動系統(tǒng)輸出振幅能滿足加工要求。對縱扭超聲振動系統(tǒng)進(jìn)行了分析,在換能器輸出為縱向振動時,可通過在變幅桿上開螺旋槽從而達(dá)到縱扭共振,且系統(tǒng)共振頻率在誤差允許范圍內(nèi)。
【關(guān)鍵詞】：縱扭 彎曲 超聲變幅桿 優(yōu)化設(shè)計
【學(xué)位授予單位】：北方工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG663
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 緒論8-16
• 1.1 課題研究的背景和意義8-9
• 1.2 超聲變幅桿的概述9-12
• 1.2.1 超聲變幅桿的材料選擇10
• 1.2.2 超聲變幅桿的分類10-11
• 1.2.3 超聲變幅桿的設(shè)計方法11
• 1.2.4 超聲變幅桿的性能參數(shù)11-12
• 1.3 超聲加工及超聲變幅桿國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-15
• 1.3.1 超聲加工技術(shù)概述12-13
• 1.3.2 超聲變幅桿的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢13-15
• 1.4 研究內(nèi)容15-16
• 第二章 縱-扭復(fù)合與彎曲超聲變幅桿的理論設(shè)計16-37
• 2.1 縱扭超聲變幅桿的理論設(shè)計研究16-32
• 2.1.1 指數(shù)型縱扭變幅桿的設(shè)計18-22
• 2.1.2 圓錐型縱扭超聲變幅桿的設(shè)計22-25
• 2.1.3 階梯型縱扭超聲變幅桿的設(shè)計25-28
• 2.1.4 指數(shù)型復(fù)合縱扭超聲變幅桿的設(shè)計28-32
• 2.2 螺旋槽式縱扭超聲變幅桿的設(shè)計32-34
• 2.2.1 螺旋槽產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動的原理32-33
• 2.2.2 帶螺旋槽的指數(shù)型復(fù)合縱扭超聲變幅桿的設(shè)計33-34
• 2.3 彎曲超聲變幅桿的設(shè)計34-36
• 2.4 本章小結(jié)36-37
• 第三章 基于ANSYS縱扭與彎曲超聲變幅桿動力分析37-50
• 3.1 縱扭超聲變幅桿的仿真分析37-44
• 3.2 帶螺旋槽指數(shù)復(fù)合型縱扭超聲變幅桿的仿真分析44-47
• 3.3 彎曲超聲變幅桿的仿真分析47-49
• 3.4 本章小結(jié)49-50
• 第四章 縱扭超聲變幅桿的優(yōu)化設(shè)計50-65
• 4.1 變幅桿的形狀與面積系數(shù)對頻率及節(jié)點(diǎn)的影響50-54
• 4.2 變幅桿的形狀與長度對頻率及節(jié)點(diǎn)的影響54-56
• 4.3 三次樣條型縱扭超聲變幅桿的優(yōu)化設(shè)計56-63
• 4.3.1 基于ANSYS的優(yōu)化設(shè)計理論57-58
• 4.3.2 三次樣條曲線型縱扭超聲變幅桿建模58-60
• 4.3.3 三次樣條型縱扭超聲變幅桿的優(yōu)化設(shè)計60-63
• 4.4 本章小結(jié)63-65
• 第五章 縱扭與彎曲超聲振動系統(tǒng)的仿真分析65-74
• 5.1 彎曲振動系統(tǒng)的仿真分析65-70
• 5.2 縱扭超聲振動系統(tǒng)的仿真分析70-72
• 5.3 本章小結(jié)72-74
• 第六章 結(jié)論與展望74-76
• 6.1 主要結(jié)論74
• 6.2 展望74-76
• 參考文獻(xiàn)76-79
• 在學(xué)期間的研究成果79-80
• 致謝80

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 萬德安;包幸生;劉春節(jié);;超聲變幅桿的動態(tài)性能分析[J];現(xiàn)代制造工程;2005年12期

2 萬德安,劉春節(jié);超聲變幅桿的模態(tài)分析[J];機(jī)械與電子;2004年04期

3 孫魯涌,周異,張?jiān)齐?超聲變幅桿參數(shù)計算軟件的開發(fā)[J];杭州電子工業(yè)學(xué)院學(xué)報;2004年03期

4 張寧寧;;扭轉(zhuǎn)振動超聲變幅桿的負(fù)載特性研究[J];四川理工學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版);2011年02期

5 黃仕彪;;圓錐形超聲變幅桿的固有頻率測試實(shí)驗(yàn)研究[J];現(xiàn)代機(jī)械;2008年03期

6 張波,趙波,李濟(jì)順,劉傳紹;功率超聲變幅桿固有頻率的模態(tài)分析[J];機(jī)械制造;2005年05期

7 原豐霞,張慧君,朱國良;基于ANSYS的超聲變幅桿的優(yōu)化設(shè)計[J];機(jī)械工程師;2004年11期

8 侯志利;秦慧斌;武文革;;超聲變幅桿的三維變型設(shè)計與數(shù)控編程[J];組合機(jī)床與自動化加工技術(shù);2014年04期

9 戴向國 ,傅水根 ,王先逵 ,張桂香;新型超聲變幅桿結(jié)構(gòu)設(shè)計[J];現(xiàn)代制造工程;2002年04期

10 陳永昌;李守華;譚家隆;;一種功率超聲變幅桿振幅位移的測量方法[J];物理測試;2007年05期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 呂海濤;朱杰;嚴(yán)碧歌;;余弦形負(fù)載超聲變幅桿輸入阻抗特性的研究[A];中國聲學(xué)學(xué)會功率超聲分會2005年學(xué)術(shù)會議論文集[C];2005年

2 楊超華;阮世勛;;以ANSYS進(jìn)行扭振超聲變幅桿振動特性分析[A];中國聲學(xué)學(xué)會功率超聲分會2005年學(xué)術(shù)會議論文集[C];2005年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前8條

1 左益平;縱扭與彎曲超聲變幅桿的設(shè)計研究[D];北方工業(yè)大學(xué);2016年

2 黃霞春;超聲變幅桿的參數(shù)計算及有限元分析[D];湘潭大學(xué);2007年

3 顧鼎超;超聲變幅桿優(yōu)化設(shè)計仿真及負(fù)載效應(yīng)實(shí)驗(yàn)研究[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2009年

4 楊超華;大截面超聲變幅桿振動特性研究及設(shè)計軟件開發(fā)[D];廣東工業(yè)大學(xué);2006年

5 謝欣平;超聲變幅桿的瞬態(tài)動力學(xué)研究[D];江蘇科技大學(xué);2011年

6 高潔;超聲變幅桿的優(yōu)化設(shè)計及聲學(xué)特性分析[D];陜西師范大學(xué);2006年

7 石斌;高速高精度機(jī)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)/控制一體化設(shè)計模型的研究[D];上海交通大學(xué);2007年

8 高艷霞;功率超聲諧振系統(tǒng)及其CAE技術(shù)研究[D];中北大學(xué);2008年

，

本文編號：556315