本文關鍵詞：基于超磁致伸縮換能器的超聲強化裝置改進研究

  更多相關文章： 稀士超磁致伸縮換能器 動態(tài)輸出特性 樣機 有限元分析 損耗分析 正交試驗

【摘要】：超聲振動強化作為新工藝在提高零件表面質量方面有特殊的優(yōu)勢,常規(guī)的光整加工經常采用滾壓與噴丸強化,但經噴丸強化工藝后零件輪廓尺寸精度較低,滾壓處理后的強化層較淺,硬度較低,而超聲強化能更好的提高其表面質量。換能器作為超聲強化系統(tǒng)的核心組成部分,一直是決定超聲強化工藝的關鍵因素。本文對超聲強化原理及超磁致伸縮材料特性進行研究,為超磁致伸縮換能器的設計研發(fā)提供理論依據,研究換能器的動態(tài)輸出特性,針對超聲強化的技術要求對換能器的各部分結構尺寸進行設計計算,研制改進超磁致伸縮換能器樣機,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,建立了磁場分布模型,應用ANSYS有限元分析方法,對換能器的磁場進行了仿真分析,驗證了結構設計的合理性并進行結構優(yōu)化。搭建了測試磁滯損耗實驗平臺,計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)方法測試換能器內部溫度很困難,通過有限元分析模擬換能器溫度場,得到了實際的換能器溫度分布狀況,結果顯示換能器內部最高溫升為71℃,能滿足長時間超聲強化的工作需要。經測試換能器輸出振幅最大可達253μm,換能器輸出更加穩(wěn)定,本文設計的偏置磁場方式能適應不同頻率下消除倍頻效應的需要。應用正交試驗方法設計了三因素三水平正交試驗,研究擠壓量、進給量、工件轉速三個參數對超聲強化效果的作用規(guī)律與實際影響效果。得到對表面粗糙度而言最顯著的影響因素為進給量,對硬度影響最顯著影響因素為擠壓量,超聲強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。
【關鍵詞】：稀士超磁致伸縮換能器 動態(tài)輸出特性 樣機 有限元分析 損耗分析 正交試驗
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：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 超聲強化國內外研究現狀13-19
• 1.2.1 超磁致伸縮材料特性14-16
• 1.2.2 超聲換能器國內外發(fā)展現狀16-19
• 1.3 研究意義19-20
• 1.4 研究內容和總體框架20-24
• 1.4.1 論文主要內容20-21
• 1.4.2 總體框架21-24
• 2 超磁致伸縮超聲強化系統(tǒng)改進設計24-50
• 2.1 引言24
• 2.2 超聲強化系統(tǒng)設計理論依據24-28
• 2.2.1 超磁致伸縮超聲強化系統(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構設計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 驅動原件選型31-32
• 2.3.3 復合振子設計32-34
• 2.3.4 驅動線圈及偏置磁場設計34-38
• 2.3.5 碟簧結構選型38-39
• 2.3.6 熱補償結構設計39-40
• 2.3.7 磁軛設計40
• 2.3.8 超磁致伸縮換能器總體結構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 超聲強化電源主電路設計44-45
• 2.4.3 超聲電源整機制作與測試45-47
• 2.5 超聲強化裝置配件的設計47-49
• 2.5.1 超聲強化工具頭設計47-48
• 2.5.2 超磁致發(fā)射源信號發(fā)生器設計48-49
• 2.6 本章小結49-50
• 3 超磁致伸縮換能器磁場理論及有限元分析50-62
• 3.1 引言50
• 3.2 超磁致伸縮棒內部磁場分析50-53
• 3.3 電磁場有限元分析53-61
• 3.4 本章小結61-62
• 4 超聲換能器損耗分析與溫度場有限元分析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有限元仿真68-73
• 4.6 本章小結73-74
• 5 超磁致伸縮超聲強化正交試驗研究74-86
• 5.1 前言74
• 5.2 換能器輸出振幅測試74-77
• 5.2.1 電流脈寬參數對換能器振幅的影響75-76
• 5.2.2 不同波形與頻率的電流參數對換能器輸出影響76-77
• 5.3 超聲振動強化正交試驗研究77-84
• 5.3.1 試驗材料78
• 5.3.2 超聲強化試驗的因素設定78-79
• 5.3.3 粗糙度測量結果與分析79-82
• 5.3.4 硬度測量與結果分析82-84
• 5.4 本章小結84-86
• 6 結論與展望86-88
• 6.1 論文總結86
• 6.2 工作展望86-88
• 參考文獻88-92
• 作者簡歷及攻讀碩士學位期間取得的研究成果92-96
• 學位論文數據集96

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