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复合结构研齿换能器的动力学特性与设计
Dynamic Characteristics and Design of Composite Structure Lapping Transducer
  
DOI:10.16450/j.cnki.issn.1004-6801.2020.01.011
中文关键词:  研齿换能器  频率方程  参数修正  动力特性  阻抗和振动测试
英文关键词:lapping gear transducer  frequency equation  parameter correction  dynamic characteristics  impedance and vibration test
基金项目:(国家自然科学基金资助项目(51375144,51475141,51405135);河南省高校科技创新人才计划资助项目(15HASTIT025)
作者单位
朱德荣1,杨建军2,邓效忠3,李聚波2 (1.西北工业大学机电学院 西安710072)(2.河南科技大学机电学院 洛阳471003)(3.河南科技大学机械装备先进制造河南省协同创新中心 洛阳471003) 
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中文摘要:
      利用4段复合式变幅杆及夹心式压电陶瓷换能器的结构,研制了一种用于超声辅助研磨弧齿锥齿轮的新型换能器。首先,根据牛顿定律和超声波传输线理论,推导得到了超声研齿换能器的频率方程,依据压电陶瓷的谐振频率、振动模式和输入功率,确定了复合式超声研齿换能器的结构参数;其次,运用等效声学参数修正法和质量互易法,对设计的换能器进行了声学和结构参数的修正;然后,利用ANSYS分析软件进行了模态分析和谐响分析,对换能器的谐振频率、振动幅度、振动速度比和导纳等动力参数进行了研究;最后,进行了阻抗特性测试和振动特性实验和通过5对弧齿锥齿轮的超声研磨实验,进一步证实了复合结构研齿换能器的超声研磨性能。
英文摘要:
      A new type of transducer for ultrasonic assisted-lapping of spiral bevel gear is produced based on a four-section composite horn and sandwich piezoelectric ceramic transducer. First, the frequency equation of the ultrasonic lapping transducer is derived according to Newton's law and the theory of the ultrasonic transmission line. Second, the structural parameters of the transducer are determined with the resonant frequency, vibration mode and the input power of piezoelectric ceramics. Then, the acoustic and structural parameters are modified by the equivalent acoustic parameter correction method and the mass reciprocity method. Furthermore, the modal analysis and harmonic response analysis are carried out in ANSYS, by which the resonant frequency, vibration amplitude, vibration speed ratio and admittance of the transducer are deeply studied. Finally, the impedance characteristic test and vibration characteristic experiments are carried out. The ultrasonic-lapping performance of the composite structure lapping transducer is confirmed by the ultrasonic lapping experiments of 5 pairs of spiral bevel gears.
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