圆锥形复合变幅杆纵-扭复合振动的实现

为解决纵-扭复合振动超声加工中复合振动的实现难题,对单激励纵-扭复合振动圆锥形复合变幅杆展开研究。基于变截面杆一维纵向振动和扭转振动理论,推导出圆锥形复合变幅杆纵向振动和扭转振动的频率方程,并确定其振动特性参数。阐释了单激励下圆锥形复合变幅杆纵-扭复合振动的实现机理,并通过应用实例给予验证。理论计算、数值分析与测试结果表明,选择合适的几何结构参数,圆锥形复合变幅杆可以实现纵-扭复合振动。

圆锥形变幅杆节点的动力学分析及优化设计

变幅杆节点位置的选取直接影响着声学系统的传输效率,圆锥形复合变幅杆节点位置随着变幅杆的直径比N、长度l和外激频率f三个变量的变化而变化,固定其中任意两个变量,利用有限元软件MATLAB对第三个变量进行抽样计算得到节点样本值并将其拟合成图。应用有限元软件对其进行仿真,通过位移云图发现节点处径向截面外轮廓处位移并不为零。为了提高传输效率,降低节点位置选取所带来的振动,通过有限元软件MATLAB对节点进行优化设计。实验结果表明:以谐振频率20k Hz为例,优化后的振幅有所增大,传输效率进一步提高,谐振频率更加接近设计频率。