摘要：超声变幅杆是超声加工装备中的重要部件,现有的优化设计方法经验依赖性强、计算量大,共振频率会因节点法兰等产生偏移。提出了一次成型的参数化自动建模方法、自适应网格划分方法、超声性能分析判别算法及以差分进化算法为核心的优化设计方法。提出了基于Python语言和APDL语言的自动化设计系统。并以细长型带节点法兰贝塞尔曲线形变幅杆为例,进行了自动设计。设计结果及试验表明,共振频率偏移的消除率达98.7%,放大系数符合设计目标。在保证了超声性能的前提下,大幅节约了人力成本,缩短了超声加工设备的设计周期。

摘要：超声变幅杆是超声振动系统中的重要元件,针对传统的设计方法存在着效率低、精度差等缺点,以超声变幅杆的设计原理和结构类型为重点,运用现代设计技术,在SolidWorks平台的基础上,使用Visual Basic语言开发了超声变幅杆数字化设计系统。该系统集成了实例推理技术和专家系统等现代设计方法,实现了变幅杆从类型选择到结构尺寸确定等一系列工作的智能化,提高了变幅杆设计的质量和效率。

摘要：超声变幅杆是功率超声振动系统中的重要组成部件.本文在三维建模的基础上对阶梯形变幅杆进行了模态分析与谐响应分析.对阶梯形变幅杆的轴向应力分布情况的分析表明,在大端和小端的连接处变幅杆受到的应力最大,容易出现疲劳断裂.最后,本文用有限元法对带工具的变幅杆进行了优化设计.优化的结果表明,随着阶梯形变幅杆过渡圆弧半径的增大,振动的固有频率也随之增加,同时变幅杆最大应力分布向小端移动,且最大值变小.这表明增大过渡圆弧半径可以达到阶梯形超声变幅杆的目的.

摘要：针对超声加工的应用现状,以SolidWorks 2011为设计平台,利用Visual Basic6.0,开发超声变幅杆的三维变型辅助设计软件;利用VB调用SolidWorks的API函数通过参数驱动自动生成新的三维模型,实现了超声变幅杆的三维变型设计。根据变幅杆解析型回转曲面的几何外形建立其相应的数学模型,采用模块化的思想进行宏程序编程,快速设计加工了大、中、小截面指数形变幅杆。通过对变幅杆进行有限元模态分析与谐振特性实验,验证了变幅杆设计、宏程序编程的正确性。提出的三维变型设计和解析型回转曲面宏程序编程方法有助于超声变幅杆的快速设计和高效数控加工,这对于推广应用超声振动加工技术具有重要意义。

摘要：为得到大振幅比的复合型变幅杆,研究了优化设计的方法.以窄端带有圆锥杆复合指数形变幅杆为例,在给定谐振频率和变幅杆大端及小端直径条件下,以谐振长度为设计变量,谐振频率为状态变量,放大系数为目标函数进行APDL语言优化设计.以得到的最佳设计序列,与传统解析法和程序结合的优化设计方法进行比较.结果表明,有限元优化方法与传统解析优化法得到的最大放大系数值相同.文章提供了一种有限元优化设计变幅杆的方法.

摘要：超声变幅杆在沿轴线方向作纵向振动时,由于存在泊松效应,纵向振动会引起变幅杆沿径向方向的横向振动。传统变幅杆在设计过程中,忽略横向振动的影响则会导致计算出的谐振频率高于实际频率。为了让变幅杆理论设计谐振频率与实际频率相符合,分别对简单圆柱杆和阶梯形变幅杆进行研究,推导出常用半径比范围内简单阶梯形变幅杆的频率修正公式,使其满足设计和使用要求,并可以减少能量传输过程中的能量损耗。

摘要：以3次B样条曲线作为超声变幅杆横截面的轮廓形状,应用有限元软件ANSYS的动力学分析功能与优化设计方法,设计出在既能满足材料许用工作应力、又具有较高形状因数与较大振幅放大系数的新型超声变幅杆。应用Matlab软件对其节点位置进行理论计算。针对传统基于波动理论的求解方法计算量大,变幅杆轮廓线质点与对应轴线质点之间存在相对偏移等问题,提出一种基于Ansys有限元动力学分析与优化设计方法的变幅杆节点定位方法。并应用于传统形状变幅杆进行比较,验证了其正确性。

摘要：提出了一种前端开横向矩形通孔的柱型变幅杆.利用有限元方法计算了谐振频率下振幅放大倍数和输出端面位移分布,研究了孔尺寸对变幅杆谐振频率的影响并优化了孔尺寸,得到最大放大倍数,与传统变幅杆相比放大倍数有大幅提高.分析了优化前后变幅杆的应力.将变幅杆与换能器相连接,激光测振仪测试了振动系统的频率、振型、变幅杆的输出端面位移分布及相对于变幅杆输入端的振幅放大倍数,测试结果与有限元计算结果一致.测试结果还表明激励电压与变幅杆输出端位移具有线性关系.

摘要：研究了纵向及扭转振动在指数型变幅杆中的传播规律。通过选择指数型变幅杆的截面函数变化形式 ,导出了在同一变幅杆中纵向及扭转振动同频共振的条件 ,推出了指数型纵 -扭复合变幅杆的频率设计方程 ,为超声应用技术中纵

摘要：超声波塑料焊接的纵振变幅杆需要易于装夹的无振动法兰,但薄片状法兰不易保证足够的刚度和加工质量,而厚片法兰易造成变幅杆的共振频率偏移,针对上述问题,对一种圆弧过渡阶梯型变幅杆进行了初步设计。在变幅杆的节点位置添加了薄片状法兰,然后对薄法兰的外侧加块,再利用ANSYS Workbench的Shape Optimization工具对块结构进行了优化,实现了在质量增加较少的情况下保证法兰处的强度;之后以两圆柱的长度为设计变量,对变幅杆进行了参数型设计,修正了变幅杆的长度,使其共振频率在19. 75 k Hz～20. 15 k Hz范围内,且节点恰好位于法兰处。研究结果表明:优化后的变幅杆振型呈轴向阶梯型分布,法兰无振动且易于装夹,薄片状法兰式变幅杆质量为0. 85 kg;优化后的变幅杆质量为0. 914 kg,质量增长了7. 5%,等效应力减少了21. 4%,最大主应力减少了59. 6%。