超聲磨削加工是一種硬脆材料的精加工工藝,可大幅降低磨削力和磨削熱,提高磨削精度和磨削效率。超聲磨削加工設(shè)備是超聲磨削加工的實(shí)際載體,而超聲磨削變幅器設(shè)計(jì)的優(yōu)劣又直接影響其加工效果,所以超聲磨削變幅器設(shè)計(jì)方法具有重要的研究意義。目前超聲磨削變幅器的設(shè)計(jì)理論多針對小負(fù)載刀具,變幅器材料均為單一材料,不適用于多材料、大負(fù)載的階梯環(huán)盤砂輪,限制了大負(fù)載超聲磨削變幅器的使用。本文基于Mindlin理論對縱彎諧振變幅器的振動模型進(jìn)行了研究,提出了其理論設(shè)計(jì)方法,并開發(fā)了縱彎諧振變幅器設(shè)計(jì)軟件。利用該設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)了縱彎諧振模式超聲磨削主軸。該研究可為大負(fù)載階梯環(huán)盤砂輪的縱彎諧振變幅器的設(shè)計(jì)提供理論與試驗(yàn)依據(jù)。本文的研究工作主要有以下幾個(gè)方面:(1)基于Mindlin理論推導(dǎo)了單環(huán)盤橫向彎曲諧振的位移等物理量的表達(dá)式,根據(jù)環(huán)盤之間的連續(xù)條件和邊界條件建立了階梯環(huán)盤橫向彎曲耦合振動模型。利用該模型求解了多個(gè)階梯環(huán)盤橫向彎曲諧振頻率,并通過有限元仿真和諧振試驗(yàn)驗(yàn)證了其準(zhǔn)確性。(2)結(jié)合變幅桿縱振和階梯環(huán)盤橫向彎曲諧振模型,利用環(huán)盤與變幅桿的連續(xù)條件,建立了縱彎諧振變幅器的振動模型,推導(dǎo)了相應(yīng)的頻率方程并研究...

【文章頁數(shù)】：88 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
1 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 超聲磨削工藝的特點(diǎn)和應(yīng)用
    1.3 超聲磨削設(shè)備的研究現(xiàn)狀
    1.4 超聲磨削變幅器的理論研究現(xiàn)狀
        1.4.1 環(huán)盤振動的研究
        1.4.2 縱彎諧振變幅器的研究
    1.5 目前研究存在的不足
    1.6 研究意義與課題的來源
    1.7 論文的主要研究內(nèi)容
2 多材料階梯環(huán)盤橫向彎曲耦合振動的研究與試驗(yàn)
    2.1 Mindlin中厚板動力學(xué)理論
        2.1.1 彈性動力學(xué)的基本方程
        2.1.2 中厚板動力學(xué)理論的基本方程
        2.1.3 環(huán)盤的圓柱坐標(biāo)動力學(xué)方程
    2.2 多材料階梯環(huán)盤的分析模型
    2.3 多材料階梯環(huán)盤分析模型的頻率方程
    2.4 計(jì)算實(shí)例與有限元分析
    2.5 諧振特性試驗(yàn)
    2.6 本章小結(jié)
3 縱彎諧振超聲磨削變幅器的設(shè)計(jì)及其諧振特性研究
    3.1 縱彎諧振超聲磨削變幅器分析模型的建立
    3.2 縱彎諧振超聲磨削變幅器的設(shè)計(jì)
    3.3 有限元分析與阻抗分析試驗(yàn)
    3.4 縱彎諧振超聲磨削變幅器的諧振特性
    3.5 本章小結(jié)
4 基于Matlab/GUI的超聲磨削變幅器的設(shè)計(jì)工具
    4.1 階梯環(huán)盤橫向彎曲耦合振動頻率計(jì)算模塊
        4.1.1 頻率計(jì)算模塊功能設(shè)計(jì)
        4.1.2 頻率計(jì)算模塊工作流程
        4.1.3 頻率計(jì)算模塊圖形用戶界面設(shè)計(jì)
    4.2 縱彎諧振變幅器設(shè)計(jì)模塊
        4.2.1 變幅器設(shè)計(jì)模塊功能設(shè)計(jì)
        4.2.2 變幅器設(shè)計(jì)模塊工作流程
        4.2.3 變幅器設(shè)計(jì)模塊圖形用戶界面設(shè)計(jì)
    4.3 縱彎諧振變幅器有限元分析輔助模塊
        4.3.1 有限元分析輔助模塊結(jié)構(gòu)
        4.3.2 有限元分析輔助模塊工作流程
        4.3.3 有限元分析輔助模塊圖形用戶界面設(shè)計(jì)
    4.4 本章小結(jié)
5 縱彎諧振超聲磨削主軸設(shè)計(jì)
    5.1 超聲磨削主軸的主要構(gòu)成
        5.1.1 換能器
        5.1.2 超聲發(fā)生器
        5.1.3 角接觸球軸承
        5.1.4 刀柄
        5.1.5 金剛石砂輪
    5.2 超聲磨削變幅器的設(shè)計(jì)
        5.2.1 變幅器的理論設(shè)計(jì)
        5.2.2 法蘭盤位置的設(shè)計(jì)
    5.3 超聲磨削主軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        5.3.1 超聲振動系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        5.3.2 機(jī)械主軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    5.4 本章小結(jié)
6 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 創(chuàng)新點(diǎn)
    6.3 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及所取得的研究成果



本文編號：4014436