旋轉(zhuǎn)超聲加工振動系統(tǒng)有限元分析及優(yōu)化.pdf

1、超聲加工技術(shù)在國內(nèi)未得到很大程度的推廣，其關(guān)鍵原因也是在超聲加工振動系統(tǒng)的許多關(guān)鍵技術(shù)還存在技術(shù)瓶頸。其中振動系統(tǒng)的設(shè)計的精確程度直接影響了超聲加工工作效率，因此其具有重要的研究價值。
　　本論文運(yùn)用縱向振動理論對超聲振動系統(tǒng)的工具刀、變幅桿進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計。通過理論計算得到圓直桿半波長縱向振動頻率20000Hz時其長度尺寸參數(shù)，并進(jìn)行有限元模態(tài)與諧振分析驗證其固有頻率與諧振頻率。通過理論計算初步得到變幅桿的各個尺寸參數(shù)。并對變幅桿進(jìn)

2、行了模態(tài)分析與諧振分析，確定變幅桿縱向振動模態(tài)頻率為19397Hz，諧振頻率為18176Hz，諧振頻率不在超聲工作頻率范圍19000Hz~21000Hz內(nèi)。
　　文中還對超聲加工振動系統(tǒng)不同關(guān)鍵件的聯(lián)接進(jìn)行了仿真處理，通過對兩個關(guān)鍵件結(jié)合面法向接觸剛度分形模型和結(jié)合面切向接觸剛度分形模型研究，建立一個結(jié)合面虛擬材料模型，虛擬材料厚度和虛擬材料的材料屬性可由法向分形接觸剛度和切向分形接觸剛度理論求得。將超聲振動系統(tǒng)關(guān)鍵件聯(lián)接表面使用

3、虛擬材料進(jìn)行有限元建模，通過模態(tài)分析與諧響應(yīng)分析，得到縱向振動諧振頻率為18979Hz，不在超聲工作頻率范圍19000Hz~21000Hz內(nèi)，因此需要對振動系統(tǒng)的關(guān)鍵件進(jìn)行尺寸優(yōu)化。
　　論文的最后部分對振動系統(tǒng)進(jìn)行了尺寸優(yōu)化，通過對振動系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)化建模，然后建立優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型，利用有限元軟件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。優(yōu)化以后振動系統(tǒng)諧振頻率在超聲工作頻率范圍19000Hz~21000Hz內(nèi)的同時確保諧振頻率更接近20000Hz。從而不僅使