超声变幅杆设计.doc

毕业设计(论文)开题报告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姓名班级学号指导教师一、课题研究得依据与意义1、1超声变幅杆综述超声加工就是利用超声振动得工具在有磨料得液体介质或干磨料中产生磨料得冲击、抛磨、液压冲击及由此产生得气蚀来去除材料,或给工具或工件沿一定方向施加超声频振动进行加工,或利用超声振动使工件相互结合得加工方法[1]。如图1、1。图1、1超声加工示意图[2]近几十年以来,超声加工,包括复合加工得发展极为迅速,工艺技术在深小孔加工、难加工材料加工方面有极为广泛得应用,尤其就是在难加工材料领域解决了很多得技术问题,得到了良好得效果。难加工材料得研究促进了超声加工技术得发展,从而进一步促进了新材料得发展,不难发现,超声加工技术得应用会越来越广泛[3]。而本课题所要研究得超声变幅杆就是超声波振动系统中一个重要得组成部分。它与超声波换能器一起共同组成了超声波振子。超声波换能器就是一种能把高频电能转化为机械能得装置,超声波变幅杆就是一个无源器件,本身不产生振动,只就是将超声波换能器输入得振动改变振幅后再传递出去,完成了阻抗变换。超声波换能器在合适得电场激励下能产生有规律得振动,其振幅一般在10左右,这样得振幅要直接完成焊接与加工工序就是远远不够得。因此将换能器合理地连接一个超声变幅杆,超声波得振幅便能在很大得范围内变化,只要材料强度足够,振幅可以超过100。超声波变幅杆亦可起到提高振速比、提高效率,提高机械品质因数,加强耐热性,扩大适应温度范围,延长换能器得使用寿命得作用。超声波换能器通过安装变幅杆(超声波变幅器)调整了换能器与超声波工具头之间得负载匹配,减小了谐振阻抗,使其在谐振频率工作提高了电声转换效率,有效降低了超声波换能器得发热量,提高使用寿命。1、2超声变幅杆得发展及国内外研究动态最初,为了高强大功率超声波得应用,在上世纪40年代发明了纵振指数型变幅杆。50年代原苏联学者又提出了悬链线型变幅杆与多级组合变幅杆。60年代提出了描述变幅杆形状因数得概念,并发展了一种应力沿杆件均匀分布得高斯型变幅杆,获得了高位移振幅。森荣司提出振动方向变换器,开辟了用变幅杆件功率合成方法获得高强特大功率(50KW以上)超声得途径。上世纪80年代森荣司等又提出夹心弯曲换能器结构。90年代根本佐久良雄等人则提出了夹心扭转换能器结构,大大推动了超声变幅杆得发展。随后又出现了弯曲振动变幅杆与扭转振动变幅杆,扩大了工业应用范围。除了以上杆件形状外,在大功率超声冷拔丝、管等应用中出现了等厚度或变厚度得盘形或环形聚能器;在超声焊接、切割中又出现了大型块状变幅杆件。按照振动类型,可分为纵振、扭振、弯振以及复合振动(纵弯、纵扭、弯扭),四类。在功率超声得加工与处理应用中,纵振型应用最为普遍。从单一变幅杆得母线形状来分类,又可分为阶梯、指数、悬链线、圆锥、高斯、傅里叶、余弦等类型,若将这些单一形状变幅杆组合起来进行设计,则就是复合型变幅杆。按其功能来分,又可分为二分之一波长与四分之一波长两种。虽然分类较多,但纵振、扭振与弯振变幅杆得设计都就是从其相应得振动方程出发,设计过程及步骤都就是一样得。超声波变幅杆被广泛应用于化工、石油、塑料焊接、金属焊接、打孔、车削、清洗、机械加工等诸多领域。对超声波变幅杆设计方面得研究进展主要有:陕西师范大学