圆锥型压电换能器的动态设计与实验研究.pdfVIP

机械设计与制造 第3期 6 Machinery Design Manufacture 2012年 3月 文章编号：1001—3997(2012)03—0006—03 圆锥型压 电换能器的动态设计与实验研究冰 王宏祥 白 洋 胡 静 何 勃 (’辽宁工业大学 振动工程研究所，锦州 121001)(锦州矿山机器集团有限公司，锦州 121003) Dynamicdesignandexperimentalstudyintheconicalpiezoelectrictransducer WANGHong-xiang，BAIYang，HUJing2,HEQing (InstituteofVibrationEngineering，LiaoningUniversityofTechnology，Jinzhou121001，China) (ZJinzhouMinigMachinery(Group)Co．，Ltd，Jinzhou121003，China) 【摘 要】对一种圆锥型夹心式压电换能器进行了动态设计与实验分析。利用有限元分析方法对 换能器进行了动态设计，给出了该类压电换能器有限元建模方法，分析了换能器主要结构尺寸对振动 模态、固有频率的影响。依据有限元分析结果，提出了一种基于数值分析的换能器优化设计方法，简化 了设计过程。在数值分析的基础上，设计、研制了圆锥型夹心式压电换能器，并对压电换能器进行了性 能测试。并将实验测试数据和有限元分析结果进行了对比，测试结果验证了数值分析与设计方法的合 理性。 关键词：换能器 ；有限元n，模态分析；压电 A【bstract】Dynamicdesignandexperimentalanalysishavebeendoneonaconicalsandwichpiezo- electricultrasonictransducer．Usingthefiniteelementanalysismethodforthedynmaicdesing oftransducer， andthemodelingmethodofthepiezoelectrictransducersisgiven．Theinfluenceofthemainstructuresizeon vibrationmodalandnaturalfrequencyhasbeennaalysis．Basedonthefniteelementnaalysisresults．putfor— wardamethodontheoptimizationdesing ofthetransducer，themethodisbasedonthenumericalanalyssi methodThismethodconsimplfiythedesingprocess．Basedonthenumerical，sandwichpiezoelectricultrasonic transducerisdesingedandmade，andthetransducerhasbeentestedTheexperimenttestdataandfiniteele— mentanalysisresultsarecomparedandthetestresultsverfiythenumericalnaalysisnaddesingmethod Keywords：Transducer：Finiteelement；M odalanalysis；Piezoelectric 中图分类号：TH12，TB552 文献标识码：A 1弓I言 能、结构简单、制作方便等优点，目前已经被广泛应用到超声物料 压电换能器也称为郎之万换能器，由于具有良好的电声性 输送、超声加工、超声电机等相关领域…。压电换能器作为激振源， ★来稿日期