發(fā)布時(shí)間：2017-04-24 06:13

  本文關(guān)鍵詞：非傳統(tǒng)超聲加工裝置的聲學(xué)特性研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：當(dāng)前國(guó)防軍工、新能源等領(lǐng)域的高端裝備技術(shù)飛速發(fā)展,對(duì)大尺寸、異形、深腔、曲面等復(fù)合材料構(gòu)件的整體制造技術(shù)要求越來越苛刻,而超聲輔助加工在硬脆材料的加工領(lǐng)域具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),因此適用于大尺寸、異形深腔、曲面等構(gòu)件整體加工的超聲輔助加工系統(tǒng)的研制也備受關(guān)注。目前,該系統(tǒng)中的大長(zhǎng)徑比變幅桿和杯形變幅桿的研制尚未得到很好的解決,本文對(duì)此系統(tǒng)展開如下研究:一、對(duì)超聲換能器進(jìn)行了解析設(shè)計(jì)和優(yōu)化,利用仿真對(duì)換能器進(jìn)行了模態(tài)分析、諧響應(yīng)分析、導(dǎo)納特性分析,分別獲得了換能器的諧振頻率、振型與前后輸出端的幅頻曲線和導(dǎo)納特性圖。通過實(shí)驗(yàn)對(duì)換能器進(jìn)行了阻抗和振幅的測(cè)量,可穩(wěn)定輸出工作頻率25.3kHz,振幅為4.2μm。闡述了非接觸電能傳輸裝置的結(jié)構(gòu)和原理,同時(shí)分析了原、副邊電路的匹配形式。仿真表明:該裝置的磁芯間隙為0.5mm時(shí)傳遞效率達(dá)到75%左右,磁芯間隙為1mm時(shí)傳遞效率達(dá)到60%左右。二、基于傳輸矩陣?yán)碚撛O(shè)計(jì)了圓錐復(fù)合、指數(shù)復(fù)合和懸鏈復(fù)合的三種大長(zhǎng)徑比變幅桿,并建立有限元模型對(duì)其進(jìn)行模態(tài)分析和剛度分析。研制了三種變幅桿并對(duì)其進(jìn)行振動(dòng)性能測(cè)試和工作穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明設(shè)計(jì)頻率與仿真和實(shí)驗(yàn)頻率基本一致,且懸鏈復(fù)合變幅桿桿各項(xiàng)性能表現(xiàn)最好。三、基于彎曲振動(dòng)理論、耦合振動(dòng)理論和變幅桿設(shè)計(jì)理論,結(jié)合有限元分析,設(shè)計(jì)了一種超聲杯形變幅桿。研究了其結(jié)構(gòu)剛度和耦合動(dòng)力學(xué),研究表明杯形桿的剛度較好,且當(dāng)變幅桿與杯形頭的諧振頻率相同或相近時(shí),耦合效果最好,輸出振幅最大。利用限元仿真和實(shí)驗(yàn)測(cè)試,研究了杯形頭的壁高、底厚、內(nèi)徑和外圓倒角對(duì)杯形變幅桿模態(tài)的影響,研究表明:杯形變幅桿的固有頻率隨著杯形頭的底厚減小而降低;隨著杯形頭的壁高、內(nèi)徑減小而升高;隨著外圓倒角的增大變化不大,且實(shí)測(cè)結(jié)果與仿真分析基本一致。對(duì)設(shè)計(jì)的杯形變幅桿進(jìn)行阻抗特性和振幅特性分析,實(shí)驗(yàn)表明:振動(dòng)系統(tǒng)聲電轉(zhuǎn)換效率高,工作性能穩(wěn)定,杯形頭輸出端面振幅變化不大,為7~8.0μm,與軸向夾角為70.2度左右,且沿軸向方向越靠近輸出端輸出振幅越大,兩種實(shí)驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果一致。
【關(guān)鍵詞】：換能器 非接觸電能傳輸裝置 大長(zhǎng)徑比變幅桿 杯形變幅桿 耦合動(dòng)力學(xué)
【學(xué)位授予單位】：河南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG663
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-18
• 1.1 研究的背景及其意義10-11
• 1.2 超聲輔助加工系統(tǒng)部件研究現(xiàn)狀11-16
• 1.2.1 換能器的研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 超聲電能傳輸技術(shù)的研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.3 變幅桿的研究現(xiàn)狀13-16
• 1.3 超聲輔助加工系統(tǒng)研究現(xiàn)狀16-17
• 1.4 本課題研究?jī)?nèi)容17-18
• 2 超聲輔助加工系統(tǒng)研究18-36
• 2.1 超聲輔助加工系統(tǒng)組成18-19
• 2.2 換能器設(shè)計(jì)19-26
• 2.2.1 換能器方案設(shè)計(jì)19-20
• 2.2.2 換能器建模20-22
• 2.2.3 換能器有限元分析22-25
• 2.2.4 換能器性能測(cè)試25-26
• 2.3 非接觸電能傳輸裝置設(shè)計(jì)26-33
• 2.3.1 非接觸電能傳輸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)26-27
• 2.3.2 非接觸電能傳輸裝置電路匹配27-30
• 2.3.3 非接觸電能傳輸裝置有限元仿真30-33
• 2.4 本章小結(jié)33-36
• 3 大長(zhǎng)徑比變幅桿設(shè)計(jì)36-52
• 3.1 大長(zhǎng)徑比變幅桿的聲學(xué)特性分析36-42
• 3.1.1 大長(zhǎng)徑比變幅桿數(shù)學(xué)建模36-41
• 3.1.2 磨頭的設(shè)計(jì)41-42
• 3.2 大長(zhǎng)徑比變幅桿有限元分析42-45
• 3.2.1 大長(zhǎng)徑比變幅桿模態(tài)分析42-43
• 3.2.2 大長(zhǎng)徑比變幅桿剛度分析43-45
• 3.3 實(shí)驗(yàn)分析45-50
• 3.3.1 復(fù)合變幅桿振動(dòng)特性實(shí)驗(yàn)45-47
• 3.3.4 大長(zhǎng)徑比變幅桿穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)47-50
• 3.4 本章小結(jié)50-52
• 4 杯形變幅桿設(shè)計(jì)52-76
• 4.1 杯形變幅桿設(shè)計(jì)52-62
• 4.1.1 杯形變幅桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)52-54
• 4.1.2 帶杯形工具變幅桿振動(dòng)分析54-56
• 4.1.3 杯形變幅桿仿真56-61
• 4.1.4 杯形變幅桿桿剛度分析61-62
• 4.2 變幅桿與杯形頭耦合特性研究62-65
• 4.2.1 頻率耦合特性63-64
• 4.2.2 振幅耦合特性64-65
• 4.3 杯形頭幾何參數(shù)對(duì)振動(dòng)系統(tǒng)的影響研究65-72
• 4.3.1 杯形頭幾何參數(shù)對(duì)振動(dòng)系統(tǒng)影響分析65-66
• 4.3.2 杯形變幅桿仿真分析66-69
• 4.3.3 實(shí)驗(yàn)測(cè)試與仿真對(duì)比69-72
• 4.4 杯形變幅桿振動(dòng)實(shí)驗(yàn)72-75
• 4.4.1 阻抗特性實(shí)驗(yàn)研究72-73
• 4.4.2 振幅特性實(shí)驗(yàn)研究73-75
• 4.5 本章小結(jié)75-76
• 5 總結(jié)與展望76-78
• 5.1 主要總結(jié)76-77
• 5.2 展望77-78
• 參考文獻(xiàn)78-84
• 作者簡(jiǎn)歷84-86
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集86

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 王時(shí)英;呂明;軋剛;;非諧環(huán)盤及變幅桿組成的變幅器動(dòng)力學(xué)特性研究[J];聲學(xué)學(xué)報(bào)(中文版);2008年05期

2 張向慧;錢樺;;1/2波長(zhǎng)復(fù)合形變幅桿的有限元分析[J];南京理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2010年01期

3 賈振鋒;趙波;;超聲磨削系統(tǒng)中圓錐形變幅桿的數(shù)值模擬及性能測(cè)試[J];機(jī)械研究與應(yīng)用;2010年04期

4 尚彥芝;蔡曉君;劉湘晨;高鉅;;單一變幅桿的設(shè)計(jì)分析[J];新技術(shù)新工藝;2011年03期

5 佘銀柱;呂明;王時(shí)英;;1/2波長(zhǎng)復(fù)合變幅桿的數(shù)值設(shè)計(jì)[J];太原理工大學(xué)學(xué)報(bào);2011年06期

6 趙明;李藝;考海濤;陶柏霖;;超聲拋光變幅桿動(dòng)態(tài)分析及其優(yōu)化[J];工具技術(shù);2012年04期

7 劉湘晨;高炬;;一種復(fù)合型變幅桿的設(shè)計(jì)與分析研究[J];新技術(shù)新工藝;2012年09期

8 盧干;徐向};;復(fù)合變幅桿有限元分析[J];機(jī)械工程師;2012年09期

9 劉洋;鄭建新;劉傳紹;;大截面超聲珩磨圓錐形變幅桿設(shè)計(jì)[J];機(jī)械設(shè)計(jì);2013年09期

10 甘露華;丁艷紅;張曉東;;高斯形復(fù)合變幅桿的有限元分析[J];制造業(yè)自動(dòng)化;2013年18期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 秦磊;曹輝;葉發(fā)根;;大尺寸階梯變幅桿的頻率修正[A];2009年西安-上海聲學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2009年

2 胡志海;劉傳紹;;超聲去應(yīng)力變幅桿設(shè)計(jì)及修正[A];2007年中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)年會(huì)之第12屆全國(guó)特種加工學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2007年

3 胡志海;劉傳紹;;超聲去應(yīng)力變幅桿設(shè)計(jì)及修正[A];2007年中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)年會(huì)論文集[C];2007年

4 繆新磊;朱永偉;張超鳳;;超聲加工中變幅桿動(dòng)力學(xué)分析及其對(duì)比試驗(yàn)[A];第14屆全國(guó)特種加工學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2011年

5 賈楊;沈建中;;階梯形變幅桿的頻率特性分析[A];中國(guó)聲學(xué)學(xué)會(huì)功率超聲分會(huì)2005年學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2005年

6 賀西平;武良丹;張小鳳;;高頻超聲在變幅桿件中傳播損耗的測(cè)試[A];中國(guó)聲學(xué)學(xué)會(huì)功率超聲分會(huì)2005年學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2005年

7 鳳飛龍;沈建中;鄧京軍;;用二維等效電路模型研究大截面圓柱變幅桿的振動(dòng)[A];中國(guó)聲學(xué)學(xué)會(huì)功率超聲分會(huì)2005年學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2005年

8 高健;張鵬利;林書玉;;大尺寸拋物線型變幅桿的研究[A];2009年度全國(guó)物理聲學(xué)會(huì)議論文集[C];2009年

9 馮冬菊;趙福令;徐占國(guó);郭東明;;超聲波加工工具對(duì)復(fù)合變幅桿諧振性能的影響[A];第十屆全國(guó)特種加工學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2003年

10 胡皇印;張?jiān)齐?林金鉗;;超聲珩磨聲學(xué)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[A];第九屆全國(guó)振動(dòng)理論及應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2007年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 鄭建新;陶瓷型面的數(shù)控展成蠕動(dòng)進(jìn)給超聲磨削技術(shù)的基礎(chǔ)研究[D];南京航空航天大學(xué);2007年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 陳冬;超聲近場(chǎng)懸浮用變幅桿的優(yōu)化及實(shí)驗(yàn)研究[D];大連理工大學(xué);2015年

2 劉瑋;圓錐過渡階梯形變幅桿設(shè)計(jì)及超聲粉碎實(shí)驗(yàn)研究[D];太原理工大學(xué);2016年

3 李井;基于冪函數(shù)形與指數(shù)—圓錐形變幅桿進(jìn)行超聲噴丸的研究[D];太原理工大學(xué);2016年

4 衣春杰;超聲滾壓機(jī)理分析及實(shí)驗(yàn)研究[D];青島科技大學(xué);2016年

5 趙金墜;非傳統(tǒng)超聲加工裝置的聲學(xué)特性研究[D];河南理工大學(xué);2015年

6 趙明;超聲拋光機(jī)理研究及其變幅桿設(shè)計(jì)[D];蘇州大學(xué);2012年

7 張可昕;基于有限元的超聲復(fù)合變幅桿的動(dòng)力學(xué)分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)[D];北方工業(yè)大學(xué);2012年

8 梅景放;超聲波懸浮用非常規(guī)變幅桿的研究[D];大連理工大學(xué);2013年

9 趙雙雙;面向蜂窩復(fù)合材料加工的超聲波變幅桿設(shè)計(jì)[D];杭州電子科技大學(xué);2015年

10 孫濤;正弦形復(fù)合變幅桿的設(shè)計(jì)及其動(dòng)力學(xué)分析[D];太原理工大學(xué);2015年

  本文關(guān)鍵詞：非傳統(tǒng)超聲加工裝置的聲學(xué)特性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：323714