超聲振動(dòng)輔助磨削加工相較于傳統(tǒng)磨削加工有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì),在超聲輔助磨削聲學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,節(jié)點(diǎn)位置不但影響聲學(xué)系統(tǒng)的能量傳輸效率,而且也影響到系統(tǒng)的發(fā)熱與諧振頻率漂移,成為整個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定和有效工作的關(guān)鍵。傳統(tǒng)變幅桿節(jié)點(diǎn)位置設(shè)計(jì),并未考慮固定件—法蘭盤(pán)外觀尺寸,導(dǎo)致其與實(shí)際節(jié)點(diǎn)位置相差較大,而利用有限元優(yōu)化設(shè)計(jì)或者試驗(yàn)修整,所得結(jié)果仍與實(shí)際節(jié)點(diǎn)位置有所偏差。此外,二維超聲振動(dòng)系統(tǒng)中每個(gè)部件是按照振動(dòng)理論單獨(dú)設(shè)計(jì)的,每個(gè)部件尺寸都受到半波長(zhǎng)整數(shù)倍“束縛”,而每個(gè)零件又存在制造和材料的誤差,裝配后的二維超聲磨削組合系統(tǒng)共振問(wèn)題成為影響其加工穩(wěn)定性的重要因素,因此建立新的變幅桿節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)公式以及二維超聲磨削系統(tǒng)的共振模型對(duì)于推進(jìn)超聲復(fù)合加工的實(shí)際應(yīng)用顯得尤為重要。本文基于變幅桿縱振波動(dòng)方程,在考慮固定件—法蘭盤(pán)外觀尺寸的前提下,建立了新的超聲變幅桿節(jié)點(diǎn)計(jì)算公式,并通過(guò)有限元仿真和振動(dòng)特性實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該理論的可靠性,同時(shí)利用機(jī)械阻抗綜合法對(duì)二維超聲輔助磨削系統(tǒng)進(jìn)行了共振分析。主要研究?jī)?nèi)容如下:首先,從超聲波振動(dòng)理論出發(fā),在考慮法蘭盤(pán)壁厚和直徑的情況下,推導(dǎo)出變幅桿節(jié)點(diǎn)位置理論計(jì)算公式,在此公式的基礎(chǔ)上,利用有限元分析軟件,找出了法蘭盤(pán)的直徑和壁厚的最優(yōu)解;之后通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)和仿真驗(yàn)證:相較于傳統(tǒng)的變幅桿設(shè)計(jì)理論,基于新的變幅桿節(jié)點(diǎn)計(jì)算公式所設(shè)計(jì)的變幅桿諧振頻率更接近于設(shè)計(jì)頻率,振動(dòng)效果更好。其次,基于橢圓振動(dòng)加工原理,將二維超聲磨削系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分解為兩個(gè)相互垂直的一維磨削系統(tǒng)的設(shè)計(jì),并進(jìn)一步基于新的變幅桿節(jié)點(diǎn)計(jì)算公式設(shè)計(jì)了二維超聲振動(dòng)系統(tǒng),分析了節(jié)點(diǎn)對(duì)二維超聲系統(tǒng)的影響,并對(duì)變幅桿和托板組成系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析,結(jié)果表明該聲學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)較為合理,為二維超聲磨削系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用提供一定的設(shè)計(jì)理論。最后,對(duì)二維超聲磨削振動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)化,利用機(jī)械阻抗綜合分析法,對(duì)二維超聲振動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)研究和共振分析,建立了二維超聲振動(dòng)組合系統(tǒng)模型,獲得了二維超聲振動(dòng)系統(tǒng)固有頻率方程,從而使超聲磨削中聲學(xué)系統(tǒng)元件尺寸擺脫了半波長(zhǎng)整數(shù)倍疊加的“束縛”。
【學(xué)位單位】：河南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：TG663
【部分圖文】：

不同形式的二維超聲輔助磨削技術(shù)

超聲橢圓振動(dòng)系統(tǒng)

超聲振動(dòng)系統(tǒng)
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 李井;丁艷紅;梁欣;;冪函數(shù)形復(fù)合變幅桿的設(shè)計(jì)與分析[J];機(jī)械設(shè)計(jì)與制造;2015年10期

2 張勤儉;曹建國(guó);趙路明;;基于有限元方法的階梯形超聲變幅桿設(shè)計(jì)及優(yōu)化[J];應(yīng)用基礎(chǔ)與工程科學(xué)學(xué)報(bào);2015年S1期

3 王維鴿;賀西平;;超聲縱振動(dòng)空心變幅桿的特性[J];陜西師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2015年04期

4 許立;梁超;楊亮;施志輝;;超聲振動(dòng)車(chē)削中復(fù)合變幅桿的設(shè)計(jì)與研究[J];機(jī)械設(shè)計(jì)與制造;2014年08期

5 蔡耀中;吳立群;楊賢龍;;解析法設(shè)計(jì)階梯型變幅桿可靠性研究[J];機(jī)械工程與自動(dòng)化;2014年03期

6 潘巧生;劉永斌;賀良國(guó);潘成亮;鄧知森;;一種大振幅超聲變幅桿設(shè)計(jì)[J];振動(dòng)與沖擊;2014年09期

7 劉豆豆;賀西平;李家星;;變幅桿位移節(jié)點(diǎn)和應(yīng)變極大位置的關(guān)系[J];陜西師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2014年03期

8 唐軍;趙波;陳曦;;縱-扭同頻復(fù)合超聲振動(dòng)變幅桿設(shè)計(jì)[J];陜西師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2013年06期

9 甘露華;丁艷紅;張曉東;;高斯形復(fù)合變幅桿的有限元分析[J];制造業(yè)自動(dòng)化;2013年18期

10 趙明利;程雪利;趙波;;帶工具頭超聲變幅桿節(jié)點(diǎn)定位偏差問(wèn)題分析[J];聲學(xué)技術(shù);2013年03期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 閆艷燕;納米復(fù)相陶瓷二維超聲振動(dòng)輔助磨削機(jī)理及其表面質(zhì)量研究[D];上海交通大學(xué);2008年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前8條

1 高峰;RB-SiC超聲輔助磨削及剩余強(qiáng)度研究[D];大連理工大學(xué);2016年

2 左益平;縱扭與彎曲超聲變幅桿的設(shè)計(jì)研究[D];北方工業(yè)大學(xué);2016年

3 陳匯資;非傳統(tǒng)超聲變幅桿設(shè)計(jì)與試驗(yàn)分析[D];河南理工大學(xué);2016年

4 郎獻(xiàn)軍;軸向超聲振動(dòng)輔助磨削的磨削力建模研究[D];中南大學(xué);2014年

5 蔡耀中;超聲微泡發(fā)生方法及裝置設(shè)計(jì)研究[D];杭州電子科技大學(xué);2014年

6 張雄;單激勵(lì)二維超聲振動(dòng)切削裝置設(shè)計(jì)及其性能的研究[D];河南理工大學(xué);2012年

7 高艷霞;功率超聲諧振系統(tǒng)及其CAE技術(shù)研究[D];中北大學(xué);2008年

8 高潔;超聲變幅桿的優(yōu)化設(shè)計(jì)及聲學(xué)特性分析[D];陜西師范大學(xué);2006年

本文編號(hào)：2885669