橢圓超聲振動切削技術作為一種新型的加工技術,因具有減小切削力、提高刀具使用壽命、降低切削溫度、提高已加工表面質量和精度、改善排屑情況等優(yōu)點,而受到國內外學者的廣泛關注。同時,在橢圓超聲振動切削過程中,刀尖處不會受到交變的拉壓應力,從而可以有效減少刀具崩刃現象的發(fā)生。此外,在刀與工件的分離階段,后刀面與已加工表面脫離接觸,有助于提升表面質量。因此,在理論上,橢圓超聲振動切削是對直線超聲振動切削的完善,設計一種可靠、高效的橢圓振動鏜削裝置在實際加工中具有重要意義。實現單激勵橢圓超聲振動切削的方式有復合換能器和復合變幅桿兩種。本文采用復合變幅桿的設計方案,將壓電換能器輸出的單一縱向振動,轉變成兩種復合振動模態(tài),進而實現復合變幅桿末端刀具的橢圓振動切削。同時,在理論上對復合變幅桿和換能器進行了設計。使用理論設計、有限元仿真和實驗驗證相結合的設計方法。通過對復合變幅桿模態(tài)分析,得到的固有頻率及振型驗證了相關設計理論的正確性。通過結構瞬態(tài)動力學分析,得到復合變幅桿刀尖處的運動軌跡,表明其能夠實現橢圓振動軌跡,驗證了理論設計的正確性。此外,在刀尖處施加相同的外力時,對兩組復合超聲振子進行靜力學分析顯...

【文章頁數】：76 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 課題的來源及意義
    1.2 橢圓振動切削的研究現狀
        1.2.1 國外研究現狀
        1.2.2 國內研究現狀
    1.3 研究的主要內容
第二章 橢圓超聲振動鏜削裝置振動系統(tǒng)的設計與計算
    2.1 橢圓超聲振動鏜削系統(tǒng)方案設計
    2.2 縱扭振動系統(tǒng)設計與計算
        2.2.1 變截面變幅桿的波動方程
        2.2.2 圓錐體縱振與扭轉的振動特性
        2.2.3 圓柱體縱振與扭轉振動特性
        2.2.4 圓錐形階梯變幅桿縱扭復合振動特性
        2.2.5 縱扭復合變幅桿理論設計計算
    2.3 縱彎振動系統(tǒng)設計與計算
        2.3.1 簡諧力作用下有阻尼系統(tǒng)響應
        2.3.2 基礎作簡諧運動時阻尼系統(tǒng)的響應
        2.3.3 復合運動微分方程的合成
        2.3.4 縱彎復合變幅桿理論設計計算
    2.4 換能器的理論設計與計算
        2.4.1 換能器的設計理論
        2.4.2 換能器的理論設計計算
    本章小結
第三章 振動系統(tǒng)性能的仿真分析
    3.1 縱彎振動系統(tǒng)仿真分析
        3.1.1 縱彎復合變幅桿模態(tài)分析
        3.1.2 結構瞬態(tài)動力學分析
        3.1.3 添加刀片后的有限元分析
    3.2 縱扭振動系統(tǒng)仿真分析
        3.2.1 縱扭復合變幅桿的有限元分析
        3.2.2 添加刀片后的有限元分析
    3.3 復合變幅桿刀尖處的軌跡圖
    3.4 換能器的仿真分析
    3.5 超聲振子的仿真分析
        3.5.1 模態(tài)分析
        3.5.2 結構靜力學分析
    本章小結
第四章 機械系統(tǒng)的結構設計與實驗分析
    4.1 壓電換能器的結構設計
        4.1.1 前蓋板
        4.1.2 后蓋板
        4.1.3 壓電陶瓷部分
        4.1.4 銅電極片
        4.1.5 絕緣套筒
        4.1.6 預應力螺栓和螺母
    4.2 超聲鏜削裝置的整體結構設計
        4.2.1 刀柄、拉釘的選擇
        4.2.2 電能傳輸裝置及其選擇
        4.2.3 外套桶的設計
        4.2.4 法蘭的結構設計
        4.2.5 鏜削裝置的整體結構
    4.3 聲學系統(tǒng)測試實驗
        4.3.1 測試分析原理
        4.3.2 測試結果分析
    4.4 縱彎、縱扭超聲振動系統(tǒng)的對比
    本章小結
結論與展望
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文
致謝



本文編號：3745450