变幅杆外形结构对超声纵向振动性能参数的影响
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集 中 与变 幅杆 外形 结 构 相关 。
以上对两种变幅杆进行的模态分析结果表明 ，由于变幅杆外
０
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形结构对 陛能参数 的影响， 理论设计的阶梯形变 幅杆或者谐振频
率严重偏离设计频率值， 或者放大系数严重减小 ， 因而需要分析变
图 １理论设计变幅杆外形结构尺寸
幅杆外形结构对性能参数的影响规律 ， 进而对变幅杆进行修正。
渡 圆 弧半径 暂 设定 为 Ｒ ８ ｍ。 ＝ｍ
比用 同样的步骤进一步研究未加约束 的变幅杆的振型发现 ： 卢 当＿ １．６ｋ ｚ ８ ８ Ｈ 时变 幅杆作纵向振动 ， ８ 而其放大系数 ＝ ．１。虽然 ３ ８ ０
放大系数较为接近理论设计值 ， 但其谐振频率 已严重偏离设计频 率值 ， 偏差高达 ５６％， ． ６ 这与截面突变处 的应力集 中有关 ， 而应力
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机 械 设 计 与 制 造
２ｌ ２ 文章 编 号 ：０ １ ３９ （０ ０ ０ — ２ ２ ０ １０ — ９ ７ ２ １ ）４ ０ １— ２ Ｍ ａ ｈ ｎ ｒ Ｄｅ ｉ ｎ ｃ ｉｅｙ ｓｇ ＆ Ｍ ａ ｕ ａ ｔ ｒ ｎ ｆｃｕｅ
第 ４期 ２１ ０ ０年 ４月
变幅杆外形结构对超 声纵 向振 动性 能参数的影响 木
１月 舌 Ｊ Ｉ
在 准 双 曲面齿 轮 超声 研 齿 系统 变 幅杆 的设 计 中 ， 者 对 变 幅 笔
第 ｌ ０阶模态作进一步分析 ， 可以确定变幅杆的放大系数 约为 １０， ． ２ 可见理论设计 的变幅杆尽管其谐振频率在设计频率附近 ， ６ 但其放大系数 已经严重减小 ， 不能满足使用要求 。 考虑到理论设计时未在节点处添加约束 ， 为和理论设计值对
。 ห้องสมุดไป่ตู้
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中图分类 号 ： Ｈ１ 。 ６ ７ 文献标 识码 ： Ｔ ２０５． ５ Ａ
杆外形结构对超声纵 向振动性能参数的影响进行 了分析研究 。 试验所选用的变幅杆 ，其主要设计尺寸根据理论计算确定 ， 如图 １ 所示 。大端长 ａ ６．ｒ 小端长 ｂ ａ ２ ｍ＝４５ ｍ； ＝２ ａ ５ ｍ； ＝＋ｍ ６． ａ ｒ 变幅 杆总长 Ｌ ａ ｂ １ ７ ｍ； ＝＋ ＝ ２ ｍ 大端直径 Ｄ ５ ｒｍ； ＝ ２ 小端直径 ｄ ３ ｍ 过 ａ ＝ ０ ｍ；
计算机辅助设计与仿真分析是利用计算机对 系统的工作状 态和运行过程进行模 拟， 从而预知所设计的对象是否满足实际使 用要求 ， 可以及早发现和修正设计缺陷， 因此 ， 在变幅杆的设计 中
３变幅杆外形结构对性能参数的影响
３１ ． 过渡圆弧对变幅杆性能参数 的影响
假设变幅杆过渡圆弧半径 ＝ １ １ ） ｍ，而其他尺寸不变 ， （— ｍ １ 引入有限元分析可以大量减少试验修 正和调试 的次数 ， 提高设计 下面利用 Ｐｏ ｒ Ｍ来分析过渡圆弧半径对 阶梯形变幅杆的性 能参 ／ 效率 ， 降低制造成本。 数 的影响。考虑到理论计算时并未对变幅杆施加约束 ， 而在试验
ｉＡ Ｃ 荻律对阶 梯形变幅 杆进行模态分 修正， 放大系 共振频 析和 求出 数、
率、 位移节点等重要参数， 了变幅杆外形结构尺寸的变化对超声纵向振动性能参数的影响。 分析 关键 词 ： 超声； Ｔ ； ｔ Ｊ 阶梯形变幅杆 ； ｔｐ ｅ ｌａ ｏ ｉ ｈ ｒ； ｒ／ ＣＨ ＮＩＡ； 分析 ｔ ￣ Ｓｅ ｐ ｄｕ ｒｓ ｎ ｏｎ Ｐ ｏＭＥ Ａ Ｃ 模态 ｔ ｃ
伍利群
（ 南工 学院 ， 阳 ４ １０ ） 湖 衡 ２ ０ ８
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图 １理论设计变幅杆外形结构尺寸
幅杆外形结构对性能参数的影响规律 ， 进而对变幅杆进行修正。
渡 圆 弧半径 暂 设定 为 Ｒ ８ ｍ。 ＝ｍ
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放大系数较为接近理论设计值 ， 但其谐振频率 已严重偏离设计频 率值 ， 偏差高达 ５６％， ． ６ 这与截面突变处 的应力集 中有关 ， 而应力
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变幅杆外形结构对超 声纵 向振 动性 能参数的影响 木
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第 ｌ ０阶模态作进一步分析 ， 可以确定变幅杆的放大系数 约为 １０， ． ２ 可见理论设计 的变幅杆尽管其谐振频率在设计频率附近 ， ６ 但其放大系数 已经严重减小 ， 不能满足使用要求 。 考虑到理论设计时未在节点处添加约束 ， 为和理论设计值对
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中图分类 号 ： Ｈ１ 。 ６ ７ 文献标 识码 ： Ｔ ２０５． ５ Ａ
杆外形结构对超声纵 向振动性能参数的影响进行 了分析研究 。 试验所选用的变幅杆 ，其主要设计尺寸根据理论计算确定 ， 如图 １ 所示 。大端长 ａ ６．ｒ 小端长 ｂ ａ ２ ｍ＝４５ ｍ； ＝２ ａ ５ ｍ； ＝＋ｍ ６． ａ ｒ 变幅 杆总长 Ｌ ａ ｂ １ ７ ｍ； ＝＋ ＝ ２ ｍ 大端直径 Ｄ ５ ｒｍ； ＝ ２ 小端直径 ｄ ３ ｍ 过 ａ ＝ ０ ｍ；
计算机辅助设计与仿真分析是利用计算机对 系统的工作状 态和运行过程进行模 拟， 从而预知所设计的对象是否满足实际使 用要求 ， 可以及早发现和修正设计缺陷， 因此 ， 在变幅杆的设计 中
３变幅杆外形结构对性能参数的影响
３１ ． 过渡圆弧对变幅杆性能参数 的影响
假设变幅杆过渡圆弧半径 ＝ １ １ ） ｍ，而其他尺寸不变 ， （— ｍ １ 引入有限元分析可以大量减少试验修 正和调试 的次数 ， 提高设计 下面利用 Ｐｏ ｒ Ｍ来分析过渡圆弧半径对 阶梯形变幅杆的性 能参 ／ 效率 ， 降低制造成本。 数 的影响。考虑到理论计算时并未对变幅杆施加约束 ， 而在试验
ｉＡ Ｃ 荻律对阶 梯形变幅 杆进行模态分 修正， 放大系 共振频 析和 求出 数、
率、 位移节点等重要参数， 了变幅杆外形结构尺寸的变化对超声纵向振动性能参数的影响。 分析 关键 词 ： 超声； Ｔ ； ｔ Ｊ 阶梯形变幅杆 ； ｔｐ ｅ ｌａ ｏ ｉ ｈ ｒ； ｒ／ ＣＨ ＮＩＡ； 分析 ｔ ￣ Ｓｅ ｐ ｄｕ ｒｓ ｎ ｏｎ Ｐ ｏＭＥ Ａ Ｃ 模态 ｔ ｃ
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