超声变幅杆的设计与性能分析.pdf

《装备制造技术》2009年第8期 超声变幅杆的设计与性能分析 潘 慧 （绍兴文理学院元培学院，浙江 绍兴312000） 摘要：利用变幅杆的理论设计公式，通过计算机辅助设计，计算出复合型变幅杆的谐振长度及位移分布等；并利用有限元对变幅杆进 行模态和谐振分析，得到的结果与理论值通过位移分布曲线，可以直观地看到满足正弦波曲线，其精度满足工程设计的需要。 关键词：超声变幅杆；振幅；模型；有限元分析 超声变幅杆，是超声振动系统中一个重要的组成部分，它 ξ =a ξ cos(Kx +a ) 1 1 1 1 在振动系统中的主要作用，是把机械振动的质点位移或速度 ξ =a ξ cos(Kx +a ) n 2 1 2 放大，并将超声能量集中在较小的面积上即聚能，因此也称超 ξ =a ξ cos(Kx +a ) m 3 1 3 声变速杆或超声聚能器。超声变幅杆一般由用户根据生产情 频率方程（两端自由）组为 况自行设计，所以超声变幅杆的设计、制造以及实现声振系统 K R(l ) tan(Kl +a )+tanKl + 3 =0 2 2 3 [1] K ′ KR 的谐振，是超声轴向振动钻削系统中的关键问题 。 2 K 1R(0) tana2= tanKl - K ′ 1 KR1 1 复合变幅杆设计 放大系数M ： p cos(Kl + a )cosKl 在超声振动系统工作中，由超声换能器辐射面所产生的 M =N 2 2 · 2 p cosa cosKl 1 3 振动幅度非常小，当工作频率在20