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文檔簡(jiǎn)介
1、隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,各種高性能的陶瓷材料不斷涌現(xiàn),它們?cè)诠こ躺暇哂辛己玫膽?yīng)用前景。由于陶瓷材料具有高強(qiáng)度、耐高溫、耐磨損、耐腐蝕等優(yōu)良性能,目前已被應(yīng)用于機(jī)械、電子、航空、汽車(chē)等領(lǐng)域,但由于強(qiáng)度和脆性高,難以加工,其應(yīng)用受到制造成本的限制。超聲波加工已被證明是陶瓷、石英、金剛石、半導(dǎo)體等硬脆材料加工的有效方法。 變幅桿是超聲波加工中一個(gè)重要的組成部分,它主要有兩個(gè)作用,聚能作用和有效的把聲能傳遞給負(fù)載。變幅桿作為振幅擴(kuò)大裝置,應(yīng)
2、該在一定的頻率下,為工具端面提供最大的振幅,以提高超聲波加工的材料去除率和效率。 本文以提高旋轉(zhuǎn)式超聲波加工中材料去除率為出發(fā)點(diǎn),對(duì)變幅桿進(jìn)行了研究。主要研究?jī)?nèi)容有: 1.運(yùn)用變幅桿設(shè)計(jì)的理論,根據(jù)變幅桿兩個(gè)端面的直徑,利用變幅桿的理論計(jì)算公式分別設(shè)計(jì)出指數(shù)形、圓錐形、復(fù)合型、階梯形變幅桿的諧振長(zhǎng)度、位移分布、振幅放大比。并由位移分布函數(shù)得到位移分布曲線(xiàn),可以比較直觀(guān)地看到位移分布曲線(xiàn)滿(mǎn)足正弦波特點(diǎn)。 2.根據(jù)振
3、動(dòng)理論和有限元方法,借助于有限元軟件ANSYS進(jìn)行變幅桿的動(dòng)力學(xué)分析。這包括模態(tài)分析和諧響應(yīng)分析,分別建立了四種變幅桿的有限元模型,用模態(tài)分析確定了在超聲波發(fā)生器的激振頻率范圍內(nèi),變幅桿的固有頻率,利用這個(gè)固有頻率,對(duì)變幅桿進(jìn)行諧響應(yīng)分析,其目的是為了得出變幅桿在固有頻率下,當(dāng)固定端面施加一個(gè)隨正弦規(guī)律變化的振幅時(shí),自由端面所得到的振幅是怎樣變化的。在得到自由端面的振幅后,求出了變幅桿的放大比。 3.建立了一套加速度實(shí)驗(yàn)測(cè)量系統(tǒng)
4、。利用250w的超聲波發(fā)生器進(jìn)行激振實(shí)驗(yàn),由于超聲波發(fā)生器發(fā)出的是正弦波,通過(guò)測(cè)量加速度信號(hào)來(lái)得到位移。在變幅桿與傳振桿結(jié)合處及變幅桿的自由端分別安裝加速度傳感器,測(cè)量加速度,用電荷放大器把信號(hào)放大,由數(shù)字示波器采集和記錄加速度信號(hào),根據(jù)位移與加速度的關(guān)系,可以計(jì)算位移的大小,從而求得變幅桿的放大比。 將理論計(jì)算、有限元分析和實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果三者相比較,可以得出有限元的結(jié)果更接近實(shí)驗(yàn)測(cè)量的結(jié)果。初步的研究表明,有限元方法可以為超聲波
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