超声变幅杆设计资料.doc

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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
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学 号
指导教师
一、课题研究的依据和意义

超声加工是利用超声振动的工具在有磨料的液体介质或干磨料中产生磨料的冲击、抛磨、液压冲击及由此产生的气蚀来去除材料，或给工具或工件沿一定方向施加超声频振动进展加工，或利用超声振动使工件相互结合的加工方法[1]。。
超声加工示意图[2]
近几十年以来，超声加工，包括复合加工的开展极为迅速，工艺技术在深小孔加工、难加工材料加工方面有极为广泛的应用，尤其是在难加工材料领域解决了很多的技术问题，得到了良好的效果。难加工材料的研究促进了超声加工技术的开展，从而进一步促进了新材料的开展，不难发现，超声加工技术的应用会越来越广泛
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[3]。
而本课题所要研究的超声变幅杆是超声波振动系统中一个重要的组成局部。它与超声波换能器一起共同组成了超声波振子。超声波换能器是一种能把高频电能转化为机械能的装置，超声波变幅杆是一个无源器件，本身不产生振动，只是将超声波换能器输入的振动改变振幅后再传递出去，完成了阻抗变换。
超声波换能器在适宜的电场鼓励下能产生有规律的振动，其振幅一般在10左右，这样的振幅要直接完成焊接和加工工序是远远不够的。因此将换能器合理地连接一个超声变幅杆，超声波的振幅便能在很大的围变化，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，扩大适应温度围，延长换能器的使用寿命的作用。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的负载匹配，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的发热量，提高使用寿命。
超声变幅杆的开展及国外研究动态
最初，为了高强大功率超声波的应用，在上世纪40年代创造了纵振指数型变幅杆。50年代原联学者又提出了悬链线型变幅杆和多级组合变幅杆。60年代提出了描述变幅杆形状因数的概念，并开展了一种应力沿杆件均匀分布的高斯型变幅杆，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)超声的途径。上世纪80年代森荣司等又提出夹心弯曲换能器构造。90年代根本佐久良雄等人那么提出了夹心扭转换能器构造，大大推动了超声变幅杆的开展。随后又出现了弯曲振动变幅杆和扭转振动变幅杆，扩大了工业应用围。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的盘形或环形聚能器；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。在功率超声的加工和处理应用中，纵振型应用最为普遍。从单一变幅杆的母线