大輸出端面復合型變幅桿在超聲噴丸中的實驗研究.pdf

1、機械零件在預定的時間內(nèi)和規(guī)定的條件下，不能完成正常的功能，稱為失效。機械零件的失效形式主要有斷裂、過大的殘余應變、表面磨損、腐蝕、零件表面的接觸疲勞和共振等。噴丸強化技術是提高機械零部件的疲勞強度的一種重要方法，這種方法近幾年來在航空、造船、常規(guī)兵器等部門得到了迅速的推廣和使用。
　　 噴丸強化不僅能顯著地提高零件的疲勞強度，而且還能提高零件的抗應力腐蝕能力。噴丸強化除了顯著提高零件的上述性能之外，對其抗拉強度(σb)、屈服強度

2、(σs)、沖擊強度(αk)、塑性(δ)等基本上無明顯的影響。此外，噴丸強化工藝還有其成本低廉和生產(chǎn)率高的優(yōu)點。
　　 超聲噴丸作為一種新的表面強化方法，具有比傳統(tǒng)噴丸更加顯著的優(yōu)勢，它可以獲得比傳統(tǒng)噴丸更大的硬化層深度和更大的壓應力值，同時表面粗糙度良好，具有潛在的應用前景。
　　 對于目前的超聲噴丸加工過程，級聯(lián)式變幅桿的應用極大地提高了彈丸的噴射速度，滿足了破壞受噴件安定性的要求；然而此時輸出端的端面面積又成為制約噴

3、丸效率的主要因素。因此，在滿足大振幅的前提下，為了增加輸出端的端面面積，提高噴丸效率，本文設計出一種新型大輸出端面級聯(lián)式變幅桿，得到了它的各項性能參數(shù)，并用ANSYS軟件對其進行了有限元模擬仿真分析。此外，為了驗證超聲噴丸強化能力，根據(jù)設計參數(shù)加工出實驗用復合型變幅桿，并進行了噴丸強化實驗。主要研究內(nèi)容有：
　　 1、通過對超聲變幅桿的原理和設計進行深入的分析研究，根據(jù)實際要求，在滿足大輸出端面面積和較大放大比的前提下，選定變幅

4、桿輸入端和輸出端的面積，設計出了一種新型大輸出端面級聯(lián)式復合型變幅桿。
　　 2、運用大型通用有限元分析軟件ANSYS進行設計參數(shù)的修正，并對最終設計好的變幅桿進行模擬仿真分析，得出復合型變幅桿的各項性能參數(shù)，與理論計算結果進行對比分析，得出結論十分相近。
　　 3、根據(jù)修正后的設計參數(shù)，加工制造出實驗設備用矩形截面復合型變幅桿，并用PV70A型號阻抗分析儀對其進行固有頻率的測量。由于實驗條件的限制，僅在理論分析的基礎上

5、對矩形截面復合型變幅桿的放大比進行了探討；將理論值與模擬仿真結果進行比較，得出設計的變幅桿能滿足工程實際要求。
　　 4、選用不同種類的彈丸進行超聲噴丸實驗。在超聲噴丸強化過程中，彈丸在振動工具頭的帶動下不斷沖擊安裝在支架頂部螺桿上的壓電式力傳感器，隨后，沖擊力信號通過電荷放大器放大后傳給示波器，在示波器上讀出彈丸沖擊力所對應的電壓的峰值。
　　 5、計算噴丸工藝在不同工藝參數(shù)下得到的沖擊力所對應的沖擊應力的大小。通過對