变幅杆

摘要： 在难切削材料的微小孔电火花加工中,电火花机床的电极丝一般由机床电主轴端部引入导向套中定位,基于此设计一种通孔式超声系统。所设计的指数过渡阶梯形变幅杆能将两种单一形变幅杆的优势结合起来,且便于电极丝的放入。结合所购置的超声发生器和换能器将此变幅杆的谐振频率设计为43 kHz,大端面设计为20 mm,小端面设计为12 mm。计算其余参数后使用ANSYS进行有限元分析、参数优化,并对加工后的超声系统进行阻抗分析试验,再安装于电火花机床上对不同材料进行微孔加工,观测入口形貌。计算与试验表明:仿真优化后的超声系统的频率与实际频率相差很小,稳定性较高;添加超声加工微孔,不论是加工效率还是孔的表面形貌,都比普通电火花加工质量好。试验结果验证了该超声系统符合初始设计要求。

摘要： 变幅杆是超声刀的重要组成部分,起放大振幅的作用。材料弹性模量的改变对同一结构下变幅杆的性能会产生影响。利用纵向波动方程理论进行超声变幅杆的参数化建模,并使用有限元模拟软件对不同弹性模量变幅杆进行模态与谐响应分析。在满足变幅杆设计要求的前提下,研究了TC4钛合金弹性模量对阶梯悬链形超声刀变幅杆结构共振频率、输出端位移幅值和应力极大值的影响。研究结果表明:结构共振频率随TC4弹性模量的增加而升高;输出端位移幅值和应力极大值均随TC4钛合金弹性模量增加先增大后减小;工作频率为55.5 kHz,弹性模量在106~107 GPa,110~111 GPa时变幅杆的应力极大值均小于400 MPa,输出端位移幅值均在30~50μm,达到超声刀变幅杆的性能要求。

摘要： 基于超声波斜入射理论对斜槽式变幅装置复合振动机理进行分析,设计出一种具有斜槽结构的变幅杆,可在单激励条件下实现X,Y,Z三个方向的同频简谐振动。阐述了三维空间简谐运动的合成规律,使用ABAQUS有限元软件对变幅杆进行模态分析,得到了固有频率与振型,进而通过瞬时动力学分析得到了变幅杆输出端的振动特性,并通过ORIGIN数据分析软件验证了变幅杆输出端在空间中的振动轨迹为类椭圆。研究表明,变幅杆存在的特定斜槽角度使斜槽转换效率最高。

摘要： 针对橡胶等难切割材料的加工问题,该文设计了一种基于夹心式压电换能器的超声刀。根据振动及波动理论设计了夹心式压电换能器及其变幅杆。利用有限元分析软件ANSYS 14.0对超声刀进行了模态分析,得到了超声刀工作模态的谐振频率。最后搭建实验测试平台,通过实验测出了样刀的谐振频率,并进行了功率和切割效果测试。实验结果表明,随着负载的增加,超声刀的功率呈线性变化,且负载相同时,输出功率随驱动电流的增大而增大,参考电流分别为200 mA、250 mA、300 mA时,对应切割7张纸的功率分别为3.7 W、4.1 W、5.9 W,功率特性良好。与普通刀具相比,超声刀切割时,切口更光滑整齐,切割效果良好。

摘要： 为解决超声电火花复合加工中超声振动加载于电极丝上的问题,将电火花加工机床中的电极丝由电主轴端部放入导向套中,对这种结构超声变幅杆进行研究,引入了一种轴心通孔式超声变幅杆,便于放入电极丝。通过解析计算得到振动频率为28kHz的两种不同形状的超声变幅杆的谐振频率和放大系数。利用ANSYS软件进行分析对比及优化,对解析计算进行验证,并进行了阻抗分析试验。研究结果表明:优化后的频率误差及放大系数误差较小,理论计算和实际谐振频率为1%左右,证明所设计的超声变幅杆符合设计要求。

摘要： 为解决大功率超声换能器的发热问题,对径向穿孔变幅杆的纵向振动特性进行了研究.利用有限元数值仿真方法探讨了穿孔深度、孔径及穿孔数量对变幅杆共振频率的影响,以及有无穿孔情况下其轴上位移振幅及振速的分布.结果表明:一端穿孔使得变幅杆谐振频率增大,节面穿孔使得变幅杆谐振频率降低,且基频频率仿真结果和理论计算结果的相对误差随穿孔数量、孔径及穿孔深度的增加而减小;不同位置穿孔对等截面及变截面变幅杆位移及振速放大系数影响均不大,且均对变幅杆节面位置影响很小;一端穿孔的变幅杆可获得更高的振动位移及振速;数值计算与有限元仿真结果较好吻合.此结果将有利于散热型大功率超声换能器的研究.

摘要： 基于振动切削原理设计了用于径向振动外圆车削TC4钛合金的振动车刀刀杆.超声振动频率为20kHz,变幅杆横截面直径为32 mm,刀杆尾部与变幅杆连接处采用螺纹连接,螺纹孔规格为M18×20 mm,在此基础上对振动车刀刀杆进行建模计算,然后利用ANSYS Workbench有限元仿真软件对所设刀杆做模态分析及谐响应分析,设计符合加工要求的径向振动外圆车削车刀刀杆.

摘要： 针对目前换能器工作效率低,结构性差等问题,设计了一种以Fe-Ga材料为核心的窗式换能器.搭建实验平台对窗式换能器中的核心元件Fe-Ga材料进行磁特性测量,绘制了Fe-Ga材料在不同频率下的磁滞曲线,计算了对应的磁损耗、矫顽力以及剩磁的大小.构建了变幅杆的理论模型,以变幅杆纵振波动方程为基础,通过理论计算,推导了变幅杆的谐振频率、位移节点、放大倍数.最后通过COMSOL多物理场有限元软件对换能器建立了仿真模型,通过磁-力耦合对换能器进行了频域和时域仿真,得到了换能器的谐振频率、位移大小以及应力分布情况,通过仿真验证了换能器理论计算的准确性,为下一步的换能器制作提供了有效的指导作用.

摘要： 传统变幅杆中,负载稳定性最好的为指数形变幅杆.为了满足应力加载下的实际应用并追求大的放大系数,研究了直孔形和锥孔形指数形变幅杆.有限元法计算了应力及振动位移沿轴向分布的规律,解析法计算了变幅杆的谐振长度、放大系数、形状因数、位移节点及应力极大值点.结果表明,谐振频率和面积系数相同时,直孔形的指数形变幅杆与传统的阶梯形变幅杆的放大系数相近,而锥孔形的指数形变幅杆比阶梯形还大15％.直孔形和锥孔形的指数形变幅杆的形状因数均比传统的单一变幅杆大.几种变幅杆的应力极大值点和位移零点之和都近似等于对应变幅杆的谐振长度.

摘要： 为研究玻璃超声振动模压中变幅杆的高温振动特性,基于纵振波动方程设计所需频率变幅杆,利用ANSYS workbench DM建立参数化模型.考虑变幅杆高温下的材料特性变化,现对变幅杆进行热传导分析,得到其温度分布和结构热膨胀变形后,对髙温下的变幅杆进行模态分析以及频率响应分析.得知其在不同温度下的共振频率及振幅分布,分析研究表明,变幅杆共振频率随温度升高而降低,振幅随温度升髙略增;当温度超过120°C时,变幅杆在模压中出现不起振的情况.最后根据此模型进行变幅杆的尺寸进行了优化设计.

摘要： 传统变幅杆能量沿轴线方向传播,有些应用场合需要改变纵振动传播方向,并有良好的振幅放大系数.本文提出了输出端为锥形的夹角型变幅杆,并利用有限元方法计算了其谐振频率和放大系数,计算结果与实验测试结果相符.

摘要： 对旋转超声电火花加工系统的超声发生装置进行了结构设计.用解析法对装置中的阶梯型变幅杆进行了参数计算,并用MATLAB分析了其理论位移.通过Solidworks对变幅杆进行三维实体建模,然后导入到有限元分析软件ANSYS workbench中,进行了模态分析.通过分析不同长度变幅杆与共振频率的线性关系,对其长度过度圆弧和进行了修正.通过模态和谐响应分析,验证优化了解析法计算的各尺寸的合理性.通过实验测试了变幅杆的振幅.研究结果为旋转超声加工变幅杆的设计提供一定的理论依据.

摘要： 变幅杆是超声振动系统中的重要组成部分.结合变幅杆理论,采用有限元分析软件对变幅杆进行模态分析及谐响应分析,获得了共振频率、位移节点和放大系数等重要参数.而后对带有工具头的变幅杆进行了分析,在试验基础上验证了设计的变幅杆的放大系数,最后试验了不同变幅杆对加工速度的影响.

摘要： 针对微塑性成形工艺过程对位移和力等参数精确控制的要求,分析了起声振动辅助成形系统的设计要点,提出了关键设计参数.本文设计的超声振动辅助微塑性成形系统主要由机床本体系统、超声振动系统以及伺服控制系统等主要单元组成.机床本体设计参考四柱液压机结构形式,采用两端固支梁和压杆的简化模型,计算得到主要结构尺寸,并采用ABAQUS验证其刚度;通过选用匹配的超声发生器和换能器,满足成形过程超声振动要求,利用理想变截面杆纵振波动方程设计变幅杆结构,采用ABAQUS进行变幅杆模态分析,确保设计振幅满足要求;伺服控制系统,采用可编程多轴控制器PMAC卡控制伺服电机,通过光栅尺和力传感器反馈实现髙精度的位置与成形压力控制.通过测试证实在纯铜压缩试验中叠加超声振动,成形压力显著降低,成形精度达到4μm.

摘要： 根据近年来超声加工技术的发展状况,综述了超声振动系统中换能器及变幅杆的研究现状,超声加工技术在难加工材料、深小孔加工、薄壁件加工、超声表面光整强化、超声焊接以及磨粒冲击加工方面的应用,并对超声加工技术的发展趋势进行了展望.

摘要： 本文利用等效电路法，对哑铃型变幅杆的设计提出了一种优化方案，并在此基础上提出了该结构的换能器的设计方法。在设计换能器中，为了验证本文理论的可行性，加工了两个变幅杆和一个换能器。实验测试表明，理论值及实验测试之间的偏差很小。整体的实验结果表明：本文所提出的理论是可行的。

摘要： “超声化学”的发展拓展了功率超声的应用，而对超声振动系统装置的要求更高：高功率、高效率，长期连续可靠稳定工作。作者通过分析比较，对高功率超声振动系统的设计与研究做了一些探讨，特别对变幅杆的形式作了计算分析，选择了一种更适合於高功率超声振动系统的设计。

摘要： 基于弯曲振动理论和耦合振动理论，设计了一种新型大尺寸筒形超声塑焊振动系统。该振动系统由纵向振动换能器及变幅杆、弯曲振动金属圆盘和耦合振动圆筒四部分组成。换能器和变幅杆的纵向振动驱动圆盘的二次弯曲模式振动，圆盘的二次弯曲模式振动激励圆筒的纵向模式振动，实现了工具头在较高频率下谐振。实验结果表明，振动系统的测试频率与计算频率比较符合，在大信号下测试的纵-弯-纵振动模式转换效果很好。研究结果为高频大尺寸超声焊接系统的设计提供了思路。

摘要： 本发明涉及一种变幅圆锥杆弯曲振动固有频率的模拟计算方法，包括：基于铁木辛柯梁原理构建变截面铁木辛柯梁振动的理论模型，使用傅里叶级数与辅助函数构建欧拉‑贝努利梁的挠度函数；根据所述挠度函数，使用拉格朗日函数极小化得到系数满足条件的线性方程组，将线性方程组的解作为不同边界条件下圆锥形欧拉‑贝努利梁的各阶固有频率；根据所述不同边界条件下圆锥形欧拉‑贝努利梁的各阶固有频率得到变幅圆锥杆弯曲振动的固有频率。本发明可以提高计算效率、计算过程收敛迅速、计算结果精确度高。

摘要： 本实用新型公开了一种左右双出杆变幅液压油缸用新型固定装置，旨在解决安装费时费力，安装精度要求较高的不足。该实用新型包括第一双出杆变幅液压油缸、第二双出杆变幅液压油缸，其特征在于，还包括第一支架、第二支架、车架连轴、第一支座、第二支座；所述的第一双出杆变幅液压油缸与第一支座连接，第二双出杆变幅液压油缸与第二支座连接，第一支座与第一支架连接，第二支座与第二支架连接；所述的第一支架、第二支架分别与车架连轴连接。采用上述结构后，可利用一个车架连杆和两个支架固定两个液压油缸，安装余量大，安装灵活，降低了安装精度要求。

摘要： 本发明题为“超声变幅杆、超声外科器械以及制造超声变幅杆的方法”。本发明提供了一种用于超声外科器械的超声换能器组件的超声变幅杆，所述超声变幅杆包括主体和鼻部。所述主体限定管状构型，所述管状构型具有中空内部和从中穿过以延伸到所述中空内部中的多个狭槽。所述鼻部从所述主体向远侧延伸。所述主体限定近侧连接器，所述近侧连接器被构造成使得所述主体能够被固定到压电堆，并且所述鼻部限定远侧连接器，所述远侧连接器被构造成使得所述鼻部能够与波导接合以将由所述压电堆产生的超声能量传输到所述波导。

摘要： 本发明题为“超声变幅杆、超声外科器械以及制造超声变幅杆的方法”。本发明提供了一种用于超声外科器械的超声换能器组件的超声变幅杆，所述超声变幅杆包括主体和鼻部。所述主体限定管状构型，所述管状构型具有中空内部和从中穿过以延伸到所述中空内部中的多个狭槽。所述鼻部从所述主体向远侧延伸。所述主体限定近侧连接器，所述近侧连接器被构造成使得所述主体能够被固定到压电堆，并且所述鼻部限定远侧连接器，所述远侧连接器被构造成使得所述鼻部能够与波导接合以将由所述压电堆产生的超声能量传输到所述波导。

摘要： 本发明涉及超声振动辅助加工领域，具体涉及一种搭配专用铣削刀具的纵‑扭共振变幅杆。其特征在于，包括纵‑扭共振变幅杆、专用铣削刀具。所述的纵‑扭共振变幅杆，包括顶部、底部圆柱段，中部带四个斜槽的圆台段。专用铣削刀具包括顶部外螺纹、过渡段、有安装加持位置的圆柱段、有切削刃的锥段。变幅杆与刀具之间采用螺纹连接。本发明提出了一种将纵向振动转化为纵向和扭转复合振动的超声变幅杆，并设计了搭配使用的超声振动辅助铣削直刃刀具。本发明主要用于芳纶蜂窝材料的超声振动辅助铣削加工，与传统的加工方式相比，所述结构具有振动幅度大，铣削力平稳，材料去除率高，铣削质量好等优势，能够改善芳纶蜂窝材料加工时的撕裂、孔格变形、毛边等缺陷。

摘要： 本发明公开了一种用于强化高强度表面高速超声喷丸的振动变幅杆，包括：主轴，为回转体且以第一轴线为中轴线；圆盘，为回转体且以第一轴线为中轴线，所述圆盘设于主轴中部并径向向外延伸，且所述圆盘的截面沿第二轴线对称，所述第二轴线与第一轴线垂直；其中主轴在圆盘两侧均设有安装槽以安装压电致动器，用于产生超声振动；且所述第二轴线与主轴的振动波峰重合。本发明利用所述第二轴线与主轴的振动波峰重合，使得超声振动波峰处施加至圆盘，通过圆盘对喷丸进行超声激励，利用多个压电致动器的超声振动叠合产生高振幅、高能量的超声激励，可满足高硬度的工件加工需求。

摘要： 本发明涉及变幅杆，包括变幅杆段和连杆段，变幅杆段和连杆段同轴连接，变幅杆段和连杆段一体成型。一种换能器，包含所述变幅杆。有益效果为：变幅杆段和连杆段一体成型，能有效的减少能量在传递过程中的损失，使换能器达到相对优越的匹配性能，提高换能器转化效率，方便装配，减少漏水的风险敞口，传统变幅杆和连杆进行螺纹装配增加了漏水的风险，降低防水难度。

摘要： 本实用新型公开一种金刚石内孔磨削用变幅杆快速锁紧装置，包括与变幅杆窄端螺纹配合的圆台形套筒，所述圆台形套筒内部下侧开设有圆台形空腔，所述圆台形空腔与变幅杆窄端固设的弧形夹片外侧配合，所述弧形夹片内侧与研磨钢针配合；本实用新型装置能够完全取代现行的变幅杆与研磨钢针银焊焊接的装置，其连接操作方式简单、高效，大大简化了金刚石内孔研磨工序，提高了研磨效率。

摘要： 本实用新型属于超声波焊接技术领域，且公开了一种三支点超声波金属焊接变幅杆装置，包括钛合金变幅杆，所述钛合金变幅杆的顶部固定安装有一号钛片，所述一号钛片的顶部固定安装有一号法兰盖，所述钛合金变幅杆的中部固定安装有支撑圈，所述钛合金变幅杆的底部固定安装有二号钛片，所述二号钛片的底部固定安装有二号法兰盖。本实用新型通过设置有一号钛片、固定法兰和支撑圈等以实现承受压力更强的优点，采用在钛合金变幅杆上加多一圈支撑点，与一号钛片和二号钛片形成三个支点的变幅杆装置，可以增加钛合金变幅杆的承受力，之前的是靠固定两钛片承受所有压力，这样便可以达到承受压力更强的目的。

摘要： 本公开内容提供一种N阶变幅杆，所述变幅杆具有一输出端和一输入端，所述输出端与泌尿系统超声碎石探针连接，所述变幅杆沿着轴线长度可分为N+1部分；所述N+1部分各自具有一输出端面和一输入端面，沿着所述输出端至所述输入端，各部分输出端面的面积依次增大，且相邻部分的输出端面的面积大于输入端面的面积；所述N+1部分中至少一部分为非圆柱体；其中，所述N为≥2的整数。本公开内容有助于实现如下效果之一：有效增大换能器的振幅；有效降低了超声波换能器的发热量提高耐热性；延长换能器的使用寿命，兼顾超声碎石设备的增益和稳定性。