大端接圆柱杆的复合圆锥形变幅杆设计及应用

论文摘要

针对目前国产超声变幅杆耐用性较差的问题,设计一种新型复合变幅杆,满足振幅的条件下,使变幅杆具有较小的工作应力。通过波动方程建立新型复合变幅杆参数方程,着重计算了放大倍数、形状因数及应力极大点等参数。首先,采用有限元分析软件对变幅杆进行动力学分析,得到的结果与理论结果进行比较,验证了理论公式的正确性。然后,在此基础上与圆锥形变幅杆、指数形变幅杆及小端接圆柱杆的复合圆锥形变幅杆进行比较,结果表明新型复合变幅杆具有更好的综合性能和更小的最大应力。最后,基于ANSYS Workbench优化设计功能对变幅杆进行优化修整,对优化后的变幅杆进行阻抗分析和振动性能测试,测试结果表明新型复合变幅杆理论性能参数与实验测试结果基本一致,变幅杆的谐振频率为20 013 Hz,当换能器输出振幅峰峰值为13μm时,变幅杆的输出端振幅峰峰值可达40μm,变幅杆振幅实际放大倍数为3. 08,满足切削实验振幅的要求。

论文目录

• 1 新型复合变幅杆的理论模型
•   1) 频率方程
•   2) 位移节点x0
•   3) 放大倍数Mp
•   4) 输入力阻抗Zi
•   5) 形状因数φ
• 2 变幅杆的动力学分析
•   2.1 理论数据计算
•   2.2 动力学分析结果与理论数据比较
• 3 变幅杆性能参数和最大应力对比
•   3.1 变幅杆的性能参数对比
•   3.2 变幅杆的最大应力对比
• 4 新型复合变幅杆的实际应用
•   4.1 变幅杆的尺寸设计
•   4.2 变幅杆的性能测试
• 5 结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 靳涛,胡小平,于保华

关键词: 综合性能,寿命,最大应力,优化设计,有限元分析

来源: 北京航空航天大学学报 2019年08期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅱ辑,工程科技Ⅰ辑

专业: 金属学及金属工艺

单位: 杭州电子科技大学机械工程学院

基金: 国家自然科学基金(51475130),浙江省自然科学基金(LY17E050025)~~

分类号: TG506

DOI: 10.13700/j.bh.1001-5965.2018.0699

页码: 1630-1638

总页数: 9

文件大小: 522K

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