简明设计复合扭振变幅杆

传统设计复合扭振变幅杆的方法是利用各形状函数杆之间的角位移连续和力矩连续的边界条件,来确定方程中的待定系数,导出频率方程。本文利用各形状函数分界之间机械阻抗相等的方法来设计复合扭振变幅杆。可简化设计,物理意义明显。这种方法也适用于纵振复合变幅杆的设计。     

几种扭振复合超声变幅杆的研究

对左、右段为圆柱型、中间段为变截面杆的三段式复合扭振超声变幅杆给出了频率方程和参数计算通式据此得出中间段l2分别为指数型、类国雄型、类悬镇线型和类余弦型，而l1=l3≠0，或l1≠0；或l3≠0的各种组合复合杆的参数计算式，并算出了其参数值，给出了主要参数曲线．测试了十组典型试件的谐振频率和放大系数，实验结果与理论值基本一致，本法可组合成许多适应各种用途的扭振复合杆     

扭振超声变幅杆谐振参数测定方法的研究

介绍以小信号正弦电磁激振和脉冲设击激振，加速度计进行信号检测的扭振超声变幅杆谐振频率和角位移放大系数的测定方法。该法已应用于科研试验中。     

几种扭振复合超声变幅杆的研究

对左、右段为圆柱型、中间段为变截面杆的三段式复合扭振超声变幅杆给出了频率方程和参数计算通式据此得出中间段l2分别为指数型、类国雄型、类悬镇线型和类余弦型，而l1=l3≠0，或l1≠0；或l3≠0的各种组合复合杆的参数计算式，并算出了其参数值，给出了主要参数曲线．测试了十组典型试件的谐振频率和放大系数，实验结果与理论值基本一致，本法可组合成许多适应各种用途的扭振复合杆     

扭振阶梯形变幅杆频率方程的一般表示

利用变截面杆扭报方程和边界条件，导出的扭振阶梯形变幅杆的频率方程，在S1=S2，或l1=l2时，并不适于实际情况．本文首先导出了扭振声传输线方程，并用之对阶梯形变幅杆的频率方程作了一般表示．     

纵-扭复合振动模式指数型复合超声变幅杆的研究

本文对指数型纵－扭复合振动模式的复合超声变幅杆进行了理论及实验研究，该变幅杆由均匀截面直棒及指数型截面杆组成。文中推出了变幅杆中纵向振动及扭转振动的共振频率方程，通过发迹指数型变截面棒的截面变化规律，实现了同一变幅杆中纵向振动与扭转振动的同频共振。     

抗性负载超声变幅杆振动特性研究

在负载为纯力抗的状况下，利用纵振型变幅杆等效四端网络，对频率方程和放大系数进行了研究．得到了三类常用变幅杆频率方程和放大系数的表达式；并通过MATLAB编程，分别绘制了三类变幅杆共振频率及放大系数随负载变化的曲线图．这将对超声变幅杆的研究和设计提供一定的理论依据．     

超声变幅杆设计用表的计算机编制(Ⅲ)——关于几种简单型扭振杆

本文绘出指数型D=D_(1~(e~(-βχ))、类圆锥型D=D_1(1-αχ)~(1/2)、类是链线型D=D_2{cj[γ(L-χ)]}~(1/2)和两段等长圆柱组成的阶梯型四种扭振变幅杆,各主要参数的理论计算公式和方程以及据此在电子计算机上编制出的直径比N=1.01—7.00、dN=0.01的设计用表的概况。表列了部分数据,绘制了各种杆件参数对比曲线,对所得结果作了简要综述和说明。     

斜槽式单激励纵扭超声变幅杆设计*

为实现在纵向单激励超声振动输入条件下获得纵扭谐振输出,提出一种基于声波传播理论为基础设计阶梯型变幅杆,并在其小端增加沿中心轴均布6斜槽的圆环传振杆的方案：首先数值计算进行理论设计,然后使用有限元进行分析修正,最后确定变幅杆尺寸。结果表明：理论设计谐振频率20kHz,仿真分析在19457Hz时变幅杆能够实现纵扭谐振;根据仿真结果制作变幅杆,阻抗测试结果谐振频率为19884Hz,与理论值、仿真值误差较小;在输入端加载幅值为5μm的纵向单激励超声振动,测试输出端截面圆周上任意一点,其切向和纵向振幅分别为12.7μm和8.5μm,表明变幅杆实现了纵扭谐振且振幅增强。     

超声变幅杆的超声精密加工

本文探讨了超声变幅杆的精密加工．作者研制了双刀反间进给超声车削装置和单刀正向进给超声车削装置，采用了具有频率跟踪系统的晶体营型超声波发生器．超声车削设备连续140min工作时，频率漂移量只有29HZ，最高温度只有38℃．试验结果表明，加工精度可达IT7－ITS，表面粗糙度几可达0．4－0．8m，加工效率提高15倍，有效地解决了超声变幅杆的精密加工难题．     

基于能量修正法进行大尺寸指数型超声变幅杆准确设计

基于能量修正法修正了大尺寸变幅杆纵振动共振频率方程，得出了其修正频率表达式，分析了大尺寸指数型变幅杆的共振频率修正值，并利用有限元软件ANSYS对一组大尺寸指数变幅杆进行了模态分析。结果表明，比起一维理论值，修正后的频率值更接近于有限元仿真分析结果，变幅杆的尺寸越大（即径长比越大）这种修正效果越明显。     

超声变幅杆性能参数的计算机辅助计算

本文在分析计算变幅杆性能参数的共性的基础上，给出了一种算法，能够快速计算任意级复合变幅杆的性能参数，绘出应力及位移分布。编制了相应的计算程序，该程序界面友好，为复杂变幅杆的设计、优化以及性能参数的计算提供了方便。     

大截面超声变幅杆的近似设计理论

木文研究了大截面圆形变幅杆的设计问题,通过引进变幅杆的等效半径,利用表观弹性法理论,分析了圆锥形、指数形及悬链线形三种常用变幅杆的耦合振动,给出了适用于工程应用的近似设计及计算公式.理论计算及实验表明,利用近似理论计算设计大截面变幅杆,物理意义明显,计算简单,利用计算器便可迅速得出所需数据。与一维理论的计算结果相比,考虑径向振动后所得到的大截面变幅杆的谐振频率更接近于实际测量值,并且设计频率与测量频率之间的误差也完全满足工程上的要求.     

碟形超声变幅杆的设计

优化超声变幅杆的形状结构可有效地提高水域声场分布和空化区域,提升对水域超声空化效果。通过模拟分析发现传统超声变幅杆在水域中具有声场分布均匀性差、变幅杆端部声压高等特征,不利于声波在水域中传播。基于此,提出并优化设计了一种具有碟形结构的变幅杆,位于变幅杆的最大振幅处的碟形结构,有更大的振动位移;模拟表明其水域声场和声压均衡度显著优于传统变幅杆,铝箔空化腐蚀实验进一步证实了其水域中的声压分布均匀性。同时,实验通过铝箔的空化腐蚀、KI剂量测定及工件表面油渍去除对比了传统变幅杆和碟形变幅杆,分析表明碟形变幅杆所在水域中有较大的空化腐蚀区域,腐蚀速率明显提升,声化学反应速率提高,油渍去除程度增强,说明了设计的碟形变幅杆能够促进空化泡的产生,增加水域空化区域。     

带工具的高能聚焦超声变幅杆的有限元分析

在分析高能聚焦超声原理的基础上，本文研究了高能聚焦超声技术，并且对安装工具后的变幅杆进行了有限元分析。试验表明，高能聚焦超声技术在清洗、焊接领域具有高效、可连续工作的优势。     

超声变幅杆设计用表的计算机编制(Ⅱ)

本文用类似第(Ⅰ)部分的方法,编制了含指数型、圆锥型、悬链线型过渡段的阶梯型复合变幅杆的设计用表.表列了公式和方程的变换结果、概述了表格数据所反映的各种复合杆尺寸及性能参数的变化趋势,最后对设计用表举了应用例.     

使用Inventor软件的超声变幅杆模态分析

使用Inventor软件建立超声变幅杆三维实体模型,并利用软件中集成的ANSYS有限元分析模块对其进行了模态分析,得到变幅杆各阶振型和纵向振动固有频率。分析结果表明,固有频率的模态分析值与实测值接近。Inventor软件将形状设计与力学分析集为一体,方便了变幅杆的设计。     

带有锥形孔的复合变幅杆设计及动态分析

在超声振动拉丝加工过程中,为了实现线材的顺利拉拔,需要应用带有锥形孔的复合变幅杆。为此,本文基于等效四端网络与传输矩阵法,建立了带锥形孔圆锥变幅杆的传输矩阵,推导出带锥形孔圆锥过渡复合变幅杆的频率方程的一般公式。根据推导出的频率方程,应用区间搜索法和牛顿迭代法获取了准确的数值解,实现了该复合变幅杆的纵向振动。之后,应用有限元软件Ansys对设计出的复合变幅杆分别进行模态分析和动力学特性分析,获得了各段不同长度下复合变幅杆谐振频率、放大系数以及最大应力值的变化规律。最后,对制造出的复合变幅杆进行阻抗与振动性能测试,结果表明其频率准确,且振幅比较稳定。     

以双曲正割型杆为基础的新型扭振变幅杆

推导出不存在外缘剪应力极大点的扭振超声变幅杆─－１／４波长双曲正割型杆，以此为基础组成半波长复合杆，另外１／４波长杆可以是圆柱型、指数型、类圆锥型、类悬链线型或类余弦型。对一些复合杆的谐振频率和放大系数进行了实验验证，实验结果与理论值基本一致。复合杆具有放大系数大，输人阻抗随工作频率偏移变化小，不存在外缘剪应力极大点，可输出的扭振能量大大高于同种材料的其它类型杆等一系列优点，因而对于大功率超声领域是非常有用的。