倒锥形复合变幅杆的动力学分析.pdfVIP

《电JJU-E与模具)2015年第5期 设计 ·研 究 倒锥形复合变幅杆的动力学分析 张 明，衣春杰，赵方晓，毛蜀平 (青岛科技大学机电工程学院，山东青岛266061) 摘要：基于传统圆截面变幅杆 的设计理论 ，利用波的纵振动方程求解倒锥形复合变幅杆的谐 振频率、节点位置和放大系数等性能参数 。利用WORKBENCH软件的模拟仿真功能，建立倒锥形 复合变幅杆的有限元模型，对变幅杆进行包括模态和谐响应在 内的动力学分析。通过分析变幅杆 对称面上的等效应力云图，获得变幅杆在工作状态下应力集 中的位置 ，为变幅杆的工艺优化提供 可靠的指导，同时也为形状复杂的变截面复合变幅杆的设计和分析提供了新的方法。 关键词：倒锥形变幅杆；有限元；WORKBENCH；应力 中图分类号 ：TG663 文献标识码 ：A 文章编号 ：1009—279X(2015)05一O054—04 DynamicAnalysisofInvertedConicalCompositeHorn ZhangMing，YiChunjie，ZhaoFangxiao，MaoShuping (CollegeofElectromechanicalEngineering，QingdaoUniversityofScienceandTechnology， Qingdao266061，China) Abstract：Based on the design theory ofthe traditional circular section horn，performance praametersincludingtheresonant~equency，node position and amplification factorofthe inverted conicalhorn can besolved using the longitudinal vibration equation ofthe sonic．Finite element analysissoftwareWORKBENCH wasusedtoestablishthecompositehorn finiteelementmodel，andits dynamicsincludingmodalanalysisand harmonicresponseanalysiswereanalyzed．Byanalyzingthe equivalentstresscloudofthehorn on thesymmetry plane，thepositionofstressconcentration in its working conditionwasobtained，SO reliableguidanceforthe processoptimization ofthehorn was provided．Andthenew designandanalysismethodsforthecomplexshapeofvariablecross-section horn wereprovided． Keywords：invertedconicalhorn ；finiteelement；WORKBENCH；stress 随着超声波理论的完善和超声技术的发展，超 对复合型变幅杆的研究具有重要意义。 声振动的应用越来越广泛 ，常常被用于超声车削、 倒锥形复合变幅杆 的基本结构为圆锥窄端接 超声滚压、超声清洗等加工领域”【。超声振动系统一 圆柱杆 ，倒锥形结构在实际应用 中可提高辐射能 般 由超声发生装置 、能量转换装置及超声变幅聚能 量、增大辐射面域，用 以改善换能器与辐射介质间 装置组成 。变幅杆是常见的超声变幅聚能部件 ，其