指数形扭转振动变幅杆的设计2795

本科毕业设计(论文)指数形扭转振动变幅杆的设计郑重声明，独立进行研究贡献的其他个人和集月本科毕业设计(论文)幅杆的设计作者黄俊杰申请学位工学学士学科专业测控技术与仪器答辩委员会主席李东升指导教师郑慧峰培养单位中国计量学院 评阅人张斌 III计IIIIVV附录变幅杆的外形尺寸附录模态分析及谐响应分析命令流文件1 中国计量学院本科毕业设计(论文) 1.1引言超声变幅杆在超声加工系统中具有振幅放大、阻抗匹配和保护换能器的作用，是功率超声振动系统设计中一个重要组成部分。超声波换能器通过安装超这种设计方法不仅设计精度不高，而且浪费时间和费用。由2 中国计量学院本科毕业设计(论文) 削、超声车削、钻孔与镗孔、超声抛光、超声喷丸、超声清洗、超声焊接等。图超声加工方法示意图般(1)超声深小孔加工超声波与电火花结合以及超声振动磨削的加工办法，能有效解决因传统工艺所(2)难加工材料的超声加工 (3)超声振动切削3 中国计量学院本科毕业设计(论文) 特点，正是这一特点才使得刀尖每次能以极大的加速度冲击工件进行切割。()超声复合加工()微细超声加工技术这一低频段。夹心式压电陶瓷换能器在低频段超将对扭转振动换能器进行简单介绍。4 中国计量学院本科毕业设计(论文) 单，。5 中国计量学院本科毕业设计(论文) 指指数形变幅杆()阶梯形变幅杆通过对变截面扭转振动变幅杆与变截面纵向振动变幅杆的波动方程的比较可以发现，他们之间各量的对应关系为：纵向振动位移，截面的极惯性矩←→变幅杆的横截面积。因此，分析纵向振动变幅杆的结果可以直接应用到扭转振动变幅杆中。6 中国计量学院本科毕业设计(论文)论二章超声变幅杆的设计原理三章超声变幅杆的参数计算第四章超声变幅杆的有限元分析望图章节安排第四章介绍了有限元软件以及通过其仿真得到设计的变幅杆各性能7 为中国计量学院本科毕业设计(论文) 为超声变幅杆的设计原理指数形变幅杆()确定变幅杆的工作频率，()确定变幅杆的工作频率，。()选择材料。对材料的要求是()估计形状因数。一般方法算出变幅杆的形状因数为。()放大系数K。指数形变幅杆的横截面极惯性矩Ip(x)按指数规律沿x轴而减小在xl的截面处，扭转角振幅放大系数K21IIpIp21NI()节点位置。通过均匀截面杆的波动方程以及边界条件，可以得到变幅杆的2.2变截面杆扭转振动的波动方程设横截面的扭转角为(x,t)扭矩为M(x,t)作用在x和x+dx两平面所限定81 积相平衡，即(()扭转力矩M=?P?x。PsPS将及O代入式()得P ()ωωs2.3指数形变幅杆坐标原点x=0处的截面极惯性矩为I，横截面的极惯性矩I按指数规律沿p1pI(x)=Ie一axpp1在杆的末端即x=l处，极惯性矩I振幅放大系数K为Qp1III9??xx=l??xx=l 我们称N为惯性矩系数。1a=ln(I/I)lp1p2l1此时方程()的解为ssss?xs?xssss边界条件为xx,11?lx=0???xx=022?lx=l () () ()2.3.1频率方程和谐振长度由式()和边界条件()的?=?=0，可以得到关系式?xx=0?xx=ls2CSSK () ()pNpN由上式可以看出，在指数形变幅杆中，声波的速度和圆频率有关，且只有根据()()及al=lnN，可以得到谐振长度l1l=K,入=K2Kf ()由边界条件()及式()和()可以确定常数A=Q，1式()得到质点位移Q的分布aas应变或应变力分布为00x(0x(")() () ()放大系数QK=2=Q1III ()"对实心指数杆I=D4"p32a1 K=K.D/22=D1sQD/2D12由式()并利用边界条件x=0时Q=Q得到A=Q；由式()及边界条件1M=_IG?Q，得到1p1?xx=0M=_IG(aA+k'B)(x=01p1s而由边界条件?Q=0得?xx=?xss将，代入式()得到则输入力阻抗Z为inZin=j1=_al+kl()1in=js1()in=js1()01ss其中Z=IpC0p1s我们知道，变幅杆中的最大质点振动速度Qmax与杆中的最大扭矩Mmax成正maxpC (?x) (?x) kv式()经过整理，可以得到扭转角沿杆的轴向分布表达式sMasMa将式()代入式()得应变极大值为而由式()得ssM其中xM由式()求得。 () () () () 中国计量学院本科毕业设计(论文) 表kHz，材料为号钢，放大系数为，号钢参数特性(Kg/m3)E弹性模量 (GPa)s拉强度(MPa)EE数计算由式()()得aa4o22f1-4o2l 中国计量学院本科毕业设计(论文) 、检查f>s是否成立f=20000即满足f>s、求位移节点x0由式x=larcctglnN10爪爪1.61QMsM以ssssM、求形状因数0，由式()0=1s0=1se-以xM如1.56ksink'xssM量，计算出指数形变幅杆外形的加工尺寸。变幅杆直径 中国计量学院本科毕业设计(论文) a径向变化按D=De一4x计算(附录A)。13.3本章小结 中国计量学院本科毕业设计(论文) 与多数软件接口，实现数据的共享和交换，如点： 中国计量学院本科毕业设计(论文) 中国计量学院本科毕业设计(论文) 中国计量学院本科毕业设计(论文) 4.3谐响应分析 中国计量学院本科毕业设计(论文) 中国计量学院本科毕业设计(论文) 位移节点分析要选择距离轴较近的一条中心轴平行的直线上的质点位移来观察位移节点的位所示： 中国计量学院本科毕业设计(论文) 中国计量学院本科毕业设计(论文)固有频率(kHz)放大系数5位移节点(mm)应变极大点(mm) 中国计量学院本科毕业设计(论文) 具有振幅放大、阻抗匹配和保护换能器的作 中国计量学院本科毕业设计(论文) 曹凤国，张勤俭超声加工技术林仲茂．变幅杆的原理和设计北京：化学工业出版社．．：．．林书玉．斜槽式纵扭复合模式压电超声换能器的研究，声学学报，，．．：．．．超声变幅杆的原理和设计．北京：科学出版社，． 中国计量学院本科毕业设计(论文) 附录变幅杆的外形尺寸2lnN其中：a=1=0.0356lnx4aa10012438456789 中国计量学院本科毕业设计(论文) 附录模态分析及谐响应分析命令流文件/CLEAR,ALL 中国计量学院本科毕业设计(论文) ！面绕轴挤出形成柱体，并产生体单元/CLEAR,ALL 中国计量学院本科毕业设计(论文) 点ALLSALLS 中国计量学院本科毕业设计(论文) 姓名起止时间论文(著)题目无黄俊杰出生年月教育经历学习/工作单位浙江海盐向阳小学浙江海盐武原中学浙江海盐博才实验学校浙江海盐海盐高级中学实习经历广州广电计量测试有限公司本科在读期间发表的论文期刊名称、卷次本科在读期间获奖情况所学专业/所从事学科领域测控技术与仪器生发表时间 中国计量学院本科毕业设计(论文) 关键词关键词*变幅杆指数形扭转振动论文赞助学位授予单位*中图分类号*学位授予单位代码*论文题名*并列题名*作者姓名*培养单位名称*指数形扭转振动变幅杆的设计论文语种*简体中文学号*0900201513培养单位代码*培养单位地址邮编10356浙江省杭州下沙高教园区学源街310018学科专业*测控技术与仪器研究方向*精密仪器测量学制*学位授予年*论文提交日期*2013年导师姓名*郑慧峰职称*讲师评阅人张斌答辩委员会主席*李东升答辩委员会成员李文军，毛谦敏，郑永军，林敏，黄咏梅，孙斌电子版论文提交格式文本(√)图像()视频()音频(