本文關(guān)鍵詞：基于超磁致伸縮換能器的超聲強(qiáng)化裝置改進(jìn)研究

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【摘要】：超聲振動(dòng)強(qiáng)化作為新工藝在提高零件表面質(zhì)量方面有特殊的優(yōu)勢(shì),常規(guī)的光整加工經(jīng)常采用滾壓與噴丸強(qiáng)化,但經(jīng)噴丸強(qiáng)化工藝后零件輪廓尺寸精度較低,滾壓處理后的強(qiáng)化層較淺,硬度較低,而超聲強(qiáng)化能更好的提高其表面質(zhì)量。換能器作為超聲強(qiáng)化系統(tǒng)的核心組成部分,一直是決定超聲強(qiáng)化工藝的關(guān)鍵因素。本文對(duì)超聲強(qiáng)化原理及超磁致伸縮材料特性進(jìn)行研究,為超磁致伸縮換能器的設(shè)計(jì)研發(fā)提供理論依據(jù),研究換能器的動(dòng)態(tài)輸出特性,針對(duì)超聲強(qiáng)化的技術(shù)要求對(duì)換能器的各部分結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算,研制改進(jìn)超磁致伸縮換能器樣機(jī),并且完成超聲電源的研制。通過理論分析超磁致伸縮換能器的磁場(chǎng),建立了磁場(chǎng)分布模型,應(yīng)用ANSYS有限元分析方法,對(duì)換能器的磁場(chǎng)進(jìn)行了仿真分析,驗(yàn)證了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性并進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。搭建了測(cè)試磁滯損耗實(shí)驗(yàn)平臺(tái),計(jì)算了換能器各類損耗,包括渦流損耗、磁滯損耗、電阻損耗,并且提出了減少能量損耗的方法。常規(guī)方法測(cè)試換能器內(nèi)部溫度很困難,通過有限元分析模擬換能器溫度場(chǎng),得到了實(shí)際的換能器溫度分布狀況,結(jié)果顯示換能器內(nèi)部最高溫升為71℃,能滿足長(zhǎng)時(shí)間超聲強(qiáng)化的工作需要。經(jīng)測(cè)試換能器輸出振幅最大可達(dá)253μm,換能器輸出更加穩(wěn)定,本文設(shè)計(jì)的偏置磁場(chǎng)方式能適應(yīng)不同頻率下消除倍頻效應(yīng)的需要。應(yīng)用正交試驗(yàn)方法設(shè)計(jì)了三因素三水平正交試驗(yàn),研究擠壓量、進(jìn)給量、工件轉(zhuǎn)速三個(gè)參數(shù)對(duì)超聲強(qiáng)化效果的作用規(guī)律與實(shí)際影響效果。得到對(duì)表面粗糙度而言最顯著的影響因素為進(jìn)給量,對(duì)硬度影響最顯著影響因素為擠壓量,超聲強(qiáng)化前后較前道工序粗糙度下降80%左右,表面硬度提高28.5%左右。
【關(guān)鍵詞】：稀士超磁致伸縮換能器 動(dòng)態(tài)輸出特性 樣機(jī) 有限元分析 損耗分析 正交試驗(yàn)
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG663
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 1 緒論12-24
• 1.1 研究背景12-13
• 1.2 超聲強(qiáng)化國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-19
• 1.2.1 超磁致伸縮材料特性14-16
• 1.2.2 超聲換能器國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀16-19
• 1.3 研究意義19-20
• 1.4 研究?jī)?nèi)容和總體框架20-24
• 1.4.1 論文主要內(nèi)容20-21
• 1.4.2 總體框架21-24
• 2 超磁致伸縮超聲強(qiáng)化系統(tǒng)改進(jìn)設(shè)計(jì)24-50
• 2.1 引言24
• 2.2 超聲強(qiáng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論依據(jù)24-28
• 2.2.1 超磁致伸縮超聲強(qiáng)化系統(tǒng)工作原理24-25
• 2.2.2 超磁致伸縮材料工作特性25-28
• 2.3 超磁致伸縮換能器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)28-42
• 2.3.1 超磁致伸縮換能器的輸出特性分析29-31
• 2.3.2 驅(qū)動(dòng)原件選型31-32
• 2.3.3 復(fù)合振子設(shè)計(jì)32-34
• 2.3.4 驅(qū)動(dòng)線圈及偏置磁場(chǎng)設(shè)計(jì)34-38
• 2.3.5 碟簧結(jié)構(gòu)選型38-39
• 2.3.6 熱補(bǔ)償結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)39-40
• 2.3.7 磁軛設(shè)計(jì)40
• 2.3.8 超磁致伸縮換能器總體結(jié)構(gòu)40-42
• 2.4 超聲電源的研制42-47
• 2.4.1 超磁致伸縮換能器電源匹配分析42-44
• 2.4.2 超聲強(qiáng)化電源主電路設(shè)計(jì)44-45
• 2.4.3 超聲電源整機(jī)制作與測(cè)試45-47
• 2.5 超聲強(qiáng)化裝置配件的設(shè)計(jì)47-49
• 2.5.1 超聲強(qiáng)化工具頭設(shè)計(jì)47-48
• 2.5.2 超磁致發(fā)射源信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)48-49
• 2.6 本章小結(jié)49-50
• 3 超磁致伸縮換能器磁場(chǎng)理論及有限元分析50-62
• 3.1 引言50
• 3.2 超磁致伸縮棒內(nèi)部磁場(chǎng)分析50-53
• 3.3 電磁場(chǎng)有限元分析53-61
• 3.4 本章小結(jié)61-62
• 4 超聲換能器損耗分析與溫度場(chǎng)有限元分析62-74
• 4.1 引言62
• 4.2 換能器磁滯損耗分析62-65
• 4.3 換能器渦流損耗分析65-68
• 4.4 線圈電阻損耗分析68
• 4.5 超磁致伸縮換能器溫度場(chǎng)有限元仿真68-73
• 4.6 本章小結(jié)73-74
• 5 超磁致伸縮超聲強(qiáng)化正交試驗(yàn)研究74-86
• 5.1 前言74
• 5.2 換能器輸出振幅測(cè)試74-77
• 5.2.1 電流脈寬參數(shù)對(duì)換能器振幅的影響75-76
• 5.2.2 不同波形與頻率的電流參數(shù)對(duì)換能器輸出影響76-77
• 5.3 超聲振動(dòng)強(qiáng)化正交試驗(yàn)研究77-84
• 5.3.1 試驗(yàn)材料78
• 5.3.2 超聲強(qiáng)化試驗(yàn)的因素設(shè)定78-79
• 5.3.3 粗糙度測(cè)量結(jié)果與分析79-82
• 5.3.4 硬度測(cè)量與結(jié)果分析82-84
• 5.4 本章小結(jié)84-86
• 6 結(jié)論與展望86-88
• 6.1 論文總結(jié)86
• 6.2 工作展望86-88
• 參考文獻(xiàn)88-92
• 作者簡(jiǎn)歷及攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果92-96
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集96

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本文編號(hào)：597219