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纵扭模态叠加型超声振子的设计研究
  • ISSN号:1001-3997
  • 期刊名称:《机械设计与制造》
  • 时间:0
  • 分类:TH16[机械工程—机械制造及自动化] TH113.1[机械工程—机械设计及理论]
  • 作者机构:[1]新乡学院机电工程学院,河南新乡453003, [2]河南理工大学机械与动力工程学院,河南焦作454000
  • 相关基金:基金项目:国家“863”计划资助项目(2013AA040103);国家自然科学基金资助项目(51475148)
中文摘要:

对纵扭模态叠加型超声振子进行了理论研究,该超声振子由纵扭同频夹心换能器与法兰连接段组成。首先,基于等效电路法和传输线理论,研究了纵向及扭转振动在纵扭同频夹心换能器中的传播规律,得到了该换能器的纵、扭共振的等效电路和频率方程组,并通过合理选择各圆柱段的长度,实现了纵扭同频共振。之后,基于环槽结构具有纵振耦合和扭振隔离的特性,对该换能器进行了简并设计,在其末端构造出了纵、扭简并节点,解决了法兰设置问题。最后,应用有限元软件ANSYS对简并后的超声振子进行仿真分析,结果表明超声振子纵扭共振的同频偏差率得到显著降低。

英文摘要:

The modal superposition type longitudinal-torsional composite ultrasonic vibrator is studied. The ultrasonic vibrator consists of a sandwiched co-frequency longitudinal-torsional transducer and a flange connecting section. First of all, based on equivalent circuit method and transmission line theory, the propagation characteristics of the longitudinal and torsional vibrations in the ultrasonic transducer were analyzed, and the equivalent circuit and longitudinal-torsional resonance frequency equations were derived. Meanwhile, the simultaneous resonance of the longitudinal and torsional vibrations in the sandwich transducer was realized by controlling the cylindrical section length. Then, the longitudinal-torsional degenerate node is constructed on the ultrasonic transducer, by using the characteristics of the ring groove structure with longitudinal vibration coupling and torsional vibration isolation. So, the problem of flange arrangement was solved. At last, the structural dynamic simulation analysis of the new ultrasonic vibrator were carried by the finite element software ANSYS. The results show that the frequency deviation rate of the longitudinal-torsional resonance system is significantly reduced.

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期刊信息
  • 《机械设计与制造》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国教育部
  • 主办单位:辽宁省机械研究院 东北大学
  • 主编:张义民
  • 地址:沈阳市皇姑区北陵大街56号
  • 邮编:110032
  • 邮箱:mdm1963@163.com
  • 电话:024-86899120 86894543
  • 国际标准刊号:ISSN:1001-3997
  • 国内统一刊号:ISSN:21-1140/TH
  • 邮发代号:
  • 获奖情况:
  • 中文核心期刊,中国科技核心期刊,辽宁省优秀科技期刊一等奖,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:30635