周期性扇形孔结构对斜槽型纵扭复合模态超声振动系统性能的影响*

为了解决基于斜槽结构的模式转换型纵扭复合模态超声振动系统存在的扭转分量较小、纵、扭转化效率较低的问题,论文对基于周期性扇形孔和斜槽结构的模式转换型纵扭复合模态超声振动系统进行了研究,主要仿真分析了扇形孔结构参数对基于斜槽结构的模式转换型纵扭复合模态超声振动系统谐振频率、扭转振幅、旋转角度和剪切应力的影响规律,并找到使系统获得最佳纵扭转换效率的扇形孔结构参数,且求解出扇形孔结构的引入对系统性能的改善幅度。     

纵-扭谐振超声滚压系统设计与试验

为实现6061铝合金高效优质表面强化,采用有限元仿真法优化设计了阶梯型纵-扭谐动变幅杆,设计、制造了一套纵-扭超声滚压试验装置。纵-扭谐动通过检测变幅杆输出端纵向、扭转两个方向的振幅间接验证。进行超声滚压试验,结果表明：相比普通滚压加工,纵-扭谐振超声滚压过试件表层显微硬度最高提高了41%;在所选参数范围内出现随着静压力增大表面显微硬度整体呈现局部变化整体增大趋势,随着转速增加呈现局部变化整体减小的趋势,随着进给量的增大先增大后减小的现象;相比普通滚压加工,纵-扭谐振超声滚压过的工件表面组织更细密光滑,滚痕由于扭振的高频反复挤压明显减少,形貌得到了较大改善,从而证明纵-扭超声滚压加工能更有效的实现6061铝合金的强化处理。     

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。     

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。     

新型柱孔式模式转换型纵-扭复合模态超声振动系统*

为了改善基于螺旋槽结构和斜槽结构的模式转换型纵-扭复合模态超声振动系统存在的结构复杂、扭转分量较小等问题,论文提出了基于新型柱孔式复合变幅杆的模式转换型纵-扭复合模态超声振动系统,并利用有限元法和数据分析对其进行了仿真分析,结果表明,引入新型柱孔式复合变幅杆的系统的输出端面的剪切应力、旋转角度得到了大幅提升,能够有效地提高纵、扭振动的转换效率。     

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     

性能可调的纵向振动圆锥形超声变幅杆*

提出了一种基于压电效应的性能可调纵向振动圆锥形超声变幅杆,并对其振动性能进行了研究。该变幅杆由传统的圆锥形超声变幅杆和压电陶瓷材料组合而成。论文研究了圆锥变幅杆中压电陶瓷材料的厚度、位置以及电阻抗的改变对变幅杆性能参数的影响,并进行了数值模拟仿真及实验验证。结果表明,通过改变压电陶瓷材料的厚度、位置和电阻抗值,可以实现变幅杆共振频率和位移放大系数的改变。理论计算结果与数值模拟值和实验测试值符合得很好。     

超声变幅杆设计用表的计算机编制(IV)——纵、扭振变幅杆两用表

本文从分析纵振和扭振杆件振动方程及其解出发,得到两相对应的纵、扭振杆在外形、性能及尺寸应用声学     

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(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。     

狭缝式环形超声聚能器的径向振动特性

对一种狭缝式环形超声聚能器的径向振动特性进行了研究。基于机电类比原理,通过引入面积比系数,推出了聚能器的径向振动机电等效电路及频率方程;得出了其径向位移振幅放大系数表达式。通过数值计算,探讨了聚能器第1、2阶径向共振频率及振幅放大系数与其半径比的关系;分析了狭缝长度、角度及数目对聚能器振幅放大系数及共振频率的影响,并进行了有限元仿真。研究表明,聚能器的振幅放大系数随其半径比的变化存在极大值,并随狭缝数量、长度及宽度增加而增大;而其径向共振频率则随三者的增加而减小,理论与有限元仿真及实验结果符合较好。     

One-dimensional longitudinal-torsional vibration converter with multiple diagonally slitted parts

For increasing the available vibration velocity of the one-dimensional longitudinal-torsional vibration converter, a new type of complex vibration converter with multiple slitted parts installed in the positions avoiding longitudinal nodal positions along the converter for decreasing the maximum vibration stress level at the vibration nodal part was studied. The free end of the converter vibrates in an elliptical or circular locus. Complex vibration systems with elliptical to circular or rectangular to square loci can be applied effectively for various high-power applications, including ultrasonic welding of metal or plastics, ultrasonic wire bonding of IC, LSI and electronic devices, and also ultrasonic motors. The converter with multiple slitted parts was improved in the vibration stress level and the quality factor compared with the converter with single slitted part.     

一种纵扭复合换能器型超声马达的原理及实验研究

本文从纵扭振动换能器理论出发，计算了一种新的复合换能器型超声马达，并进行了实验研究，测出了其主要性能参数。     

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。     

纵扭复合型超声波电机纵振动数学模型

建立了纵扭复合型超声波电机的纵振动数学模型,通过仿真分析得到了电机的各种纵振动过程。仿真结果表明:只有摩擦材料参数和电机预压力选择合适,保证定转子在一个振动周期内接触、分离,并得到合适的接触角,从而实现电机的纵扭同频振动,电机才会有稳定的输出转矩和较高的效率。此外,该模型还从理论上证实了简化力传递模型中转子不动假设的合理性。      

纵扭复合型超声波电机的特性研究

纵扭复合型超声波电机是最典型的低速大力矩电机,其系统模型等尚有不少问题值得探讨,特别是摩擦面的力传递模型,直接涉及这种电机的特性。结合研制的纵扭复合型超声波电机样机,从理论和实验上分析研究了各种因素对机械特性的影响,并对电机接触面的转换效率进行了分析计算,指出了这种电机效率偏低的缘由。另外实验验证了这种电机具有工作频域较宽的特性。     

The performance and design of ultrasonic vibration system for flexural mode

The matrix method for analyzing flexural vibration system is outlined. The displacement, stress and velocity gain of ultrasonic flexural vibration systems are investigated by transfer matrix method. A design method is given for flexural transducer and vibration system.     

The complex-mode vibration of ultrasonic vibration systems

The longitudinal-flexural and torsional-flexural vibrations are studied for the ultrasonic solid horn and the ultrasonic vibration system comprised of a sandwich transducer and a solid horn. The discussed solid horn is of arbitrary non-uniform cross-section. The analysis on flexural-mode vibration is based on Timoshenko theory. The theoretical results are verified by experiment.     

夹心式纵-扭复合模式压电超声换能器的共振频率

本文对夹心式纵－扭复合振动模式压电超声换能进行了研究，从换能器的等效电路出发，在无耦合时，得出换热能器纵向振动模式及扭转振动模式的各自共振频率方程，实验表明，换能器各自共振频率的测试值与理论计算值基本符合。     

夹心式纵-扭复合模式压电超声换能器的共振频率

本文对夹心式纵-扭复合振动模式压电超声换能器进行了研究．从换能器的等效电路出发，在无耦合时，得出了换能器中纵向振动模式及扭转振动模式的各自共振频率方程．实验表明，换能器各自共振频率的测试值与理论计算值基本符合．