超声变幅杆的设计
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本科毕业论文
(2015届)
题目超声变幅杆及其性能参数测试平台设计学院机械工程学院
专业机械设计制造及其自动化
班级
学号
学生姓名
指导教师
完成日期2015年5月
诚信承诺
我谨在此承诺:本人所写的毕业论文《超声变幅杆及其性能参数测试平台设计》均系本人独立完成,没有抄袭行为,凡涉及其他作者的观点和材料,均作了注释,若有不实,后果由本人承担。
承诺人(签名):
年月日
摘要
本文从已知的变幅杆大小端直径、工作频率和材料出发,对超声加工系统中的变幅杆进行了研究。本文主要包括以下研究内容:
1.根据已有的变幅杆大小端直径,通过波动方程理论,完成对阶梯型、指数形、圆锥形三种变幅杆的外形设计计算。
2.利用有限元方法,借助有限元软件ANSYS对设计出的三种变幅杆进行动力学分析。先在SolidWorks中建立三种变幅杆的三维模型,再导入ANSYS中进行模态分析和谐响应分析。模态分析是指在规定超声波发生器所产生的振动的频率范围内,测定出变幅杆的各个固有频率。谐响应分析是指确定变幅杆的一个固有频率,并在变幅杆的一个固定断面施加一个正弦规律的振动,再测定变幅杆的自由端的振动变化。通过比较自由端和固定端的振幅大小变化,求出所设计的变幅杆的振幅放大比。
3.搭建实验测定平台。搭建了单独测定变幅杆放大系数的实验平台,还搭建了测定超声振动系统性能的实验平台,并对已有的变幅杆加以实验测定。通过阻抗分析仪、激光位移传感器等得到谐振频率、放大系数的实际测量数据,并判定了已有的超声振动系统的性能。
关键词:超声变幅杆;有限元;模态分析;谐响应分析;实验平台