变幅杆的ansys分析设计

《变幅杆的ansys分析设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、研究生课程论文课程名称现代设计方法题目变幅杆的ANSYS分析设计学院机电工程学院专业机械工程班级姓名张佳欢向义河胡鹏飞吕建军熊海亮鲁中原娄晓刚指导教师李刚炎2014年12月15日16变幅杆的ANSYS分析设计摘要由于很多材料的脆硬特性，传统加工方法已不能满足对这些材料零件的精密加工要求，尤其是在航空航天的需求更加强烈，超声波振动技术是日本首先提出来，然后超声振动精密切削技术便逐渐成为各国的研究热点。在设计超声波振动系统中，变幅杆的设计是核心部分，因此变幅杆是整个系统的核心部件。本文利用ANSYS有限元分析软件对变幅杆进行模态分析及谐响应分析，最终根据分

2、析结果对变幅杆进行修正。关键词：变幅杆，超声波，有限元分析AbstractBecausealotofhardbrittlecharacteristics,traditionalprocessingmethodhasbeencannotmeettherequirementoftheprecisionmachiningofthesematerialsparts,especiallyinaerospaceneedsmoreintense,ultrasonicvibrationtechnologywasputforwardbyJapan'sfirst,andt

3、henultrasonicvibrationprecisioncuttingtechnologyhasgraduallybecomethefocusinthecountries.Inthedesignofultrasonicvibrationsystem,thedesignisthecorepartoftheamplitude,sotheamplitudeisthecorecomponentofthewholesystem.Thispaper,byusingANSYSfiniteelementanalysissoftwarefortheamplitud

4、emodalanalysisandharmonicresponseanalysis,finallytomodifytheamplitudeaccordingtotheresultsoftheanalysis.Keywords：Amplitude，Ultrasonicwave，FiniteElementAnsys16一．研究内容简介碳纤维在高温高压环境中仍然能保持较高的强度，尺寸稳定性好，并且热膨胀系数小，质量轻，耐侵蚀。由于它本身的结构性能是由碳纤维的质地柔软而且粘性大的性能与强度较高、硬度大的纤维组织的性能共同决定的，两者呈现出二相或多相结构。其机械

5、加工性能比较差，是一种典型的难加工的材料。主要呈现特点如下：材料产生分层破坏，刀具磨损严重，寿命短，残余应力超声波振动切削实际上我们可以理解为超声波产生的振动，然后我们将这产生的振动施加到刀具上面，而且由于超声波是正弦波且具有周期性，所以刀具能够进行周期性的振动，正是由于刀具周期性的振动，使得刀具与工件间能够产生有规律的分离作用，而这一作用则是超声波振动切削的最大优势。在对超声波振动切削系统进行设计，并用matlab对理论计算值进行验证后。本文主要利用有限元软件对变幅杆进行动力学分析，优化其结构。本课题中超声波振动的频率为40千赫兹。图1超声波振动车削

6、系统在超声波振动车削过程中，与传统车削最大的不同是，施加了一定振幅的超声波振动，虽然这一振动的振幅值很小，但是超声波振动具有20kHz以上的高频率特性，所以刀具在单位时间内的振动次数多，刀具产生的速度快。在这种激励作用下，工件产生微观的裂纹，材料发生塑性变形而被去除，工件表面粗糙度低，加工精度好。1)切削力：切削力仅仅是普通车削的10%左右，切削力大大降低，切削时间缩短短，工件与刀具摩擦下降，切削温度降低，减少了热损伤和表面残余应力，以及热变形等。2)表面粗糙度：超声车削加工不会产生积屑瘤，表面粗糙度降低，从而提高了加工精度。3)16刀具寿命：由于是间

7、歇切削，切削温度低，刀具发热减少，磨损降低，寿命得到明显提高。1)切屑：切屑颗粒小，切屑温度低，切削温度低，排屑比较顺畅。2)切削液：超声振动车削，当工件与刀具分离时，切削液容易进入切削区，冷却润滑充分。超声波振动车削加工与普通车削加工中，两者刀具均存在着振动。不同的是普通切削加工中刀具的振动无规律性，无法控制刀具的运动轨迹，使得工件的加工质量下降和刀具的磨损严重。而超声波振动切削的刀具的振动具有一定的振幅，且具有高频特性，增大剪切角，可以减小刀具与工件的摩擦因数，使得应力更集中，工件的刚性得到加强。二.动力学分析原理相比于静力学分析而言，对于系统的动

8、力学分析，，它主要是确立结构的动力学特性，譬如振型或者振动频率等。在本次课题的超声波振动切削系