【正文】 656655565c o ss i ns i ns i nc o slklklkZZvBlklkZZvAff ????? ?? ??666666 cossin lkvB lkvAff 將式（ 312）代入（ 23）（ 214）得復合圓錐前后諧振比： bavvbf ? 式中 ll lklkrrlklklklkZZa s i ns i nc osc oss i ns i n 44543322332223 ?????????? ????? 55665556 c oss i ns i n lklklkZZb ???? 手持式超聲振動切割機的機構(gòu)設(shè)計 19 將式（ 319）代入（ 33）（ 314）的頻率方程 ?????????????? ???????5445444555655544544466c o tt a n1t a nc o tt a nrlkrrlklkZZlkrlk rrlklk （ 321） 取設(shè)計頻率 KHZf 60? ，則振動系統(tǒng)各部分結(jié)構(gòu)尺寸如下圖所示： 圖 32 超聲振動系統(tǒng)各部分的尺寸 手持式超聲振動切割機的機構(gòu)設(shè)計 20 4 部分零件的強度校核 鍵的校核 在小型超聲切割機工作過程中，半圓鍵受到最大的扭矩為 ，許用應(yīng)力? ? MPap 30?? 其所受剪應(yīng)力為： 33 ???? ????? k ldTp? 符合要求。 軸的校核 進行軸的強度計算 [3]時，應(yīng)該根據(jù)具體的受載情況，采取相應(yīng)的計算方法，并恰當?shù)倪x取其許用應(yīng)力，忽略對軸的剛度及其振動穩(wěn)定性進行校核。 軸的最 小軸為 12mm,軸的強度校驗公式為： ? ?rTT d nPWT ?? ???? 9 5 5 0 0 0 0 式中： T? ，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力， MPa ； NmT ? ，軸所受的扭矩 Nm； Nm ； TW ，軸的抗扭截面系數(shù)， 3mm 1000?n ，軸的轉(zhuǎn)速， r/min ； wp 350? ，軸傳遞的功率， KW ； mmd 12? ，計算截面處軸的直徑， mm ??r? ，許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力， MPa 手持式超聲振動切割機的機構(gòu)設(shè)計 21 代入數(shù)據(jù)得 163DWt ?? 1 0 0 0 5 5 0 0 0 03 ???T? 選用軸的材料為 45， 45 的許用應(yīng)力 為 1525MPa,因此軸的最大應(yīng)力符合設(shè)計要求。 手持式超聲振動切割機的機構(gòu)設(shè)計 22 5 小型超聲切割機的整機裝配 小型超聲切割機的整體裝配 [5]包括動力系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)以及超聲振動系統(tǒng)這三個部分，大部分連接采用六角螺栓連接，使得結(jié)構(gòu)更加牢靠、緊湊，殼體與殼體之間的配合部分都有引導的卡位定位，使得安裝更加方便，同時保證精度，同時整個裝置也留有空間用以線路布置，以使得整機達到可行。 動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 小型切割機的動力結(jié)構(gòu)系統(tǒng)由電機軸（轉(zhuǎn)子，如圖 51）、定子（如圖 52）、電機殼（如圖 53）、螺釘、軸承（如圖 54）散熱片（如圖 55）組成，其結(jié)構(gòu)圖，如圖 56 所示，動力系統(tǒng)的裝配過程是先用螺釘將定子裝在電機殼，把軸承裝進電機軸上，再將這兩個整體配合起來，最后裝上散熱片，完成組裝。 圖 51 電機軸 圖 52 定子 手持式超聲振動切割機的機構(gòu)設(shè)計 23 圖 53 電機殼 圖 54 深溝球軸承 圖 55 散熱片 手持式超聲振動切割機的機構(gòu)設(shè)計 24 1．散熱片 圖 56 動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 小型超聲切割機的傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由碳刷殼（如圖 57）、聯(lián)軸器（如圖 58）、圓柱滾子軸承（如 圖 59）、輸出軸（如圖 510）、定位彈簧片（如圖 511），其結(jié)構(gòu)圖，如圖 513 所示，該結(jié)構(gòu)是由一對聯(lián)軸器連接，再輔以定位和配合而完成的。 圖 57 碳刷殼 手持式超聲振動切割機的機構(gòu)設(shè)計 25 圖 58 聯(lián)軸器 圖 59 圓柱滾子軸承 圖 510 輸出軸 手持式超聲振動切割機的機構(gòu)設(shè)計 26 圖 511 彈簧定位片 1. 碳刷殼 圖 512 傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 手持式超聲振動切割機的機構(gòu)設(shè)計 27 超聲振動系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 超聲振動系統(tǒng)是小型超聲切割機的核心部分，它由后蓋板、電極片、壓電陶瓷片、螺桿、前蓋板、變幅桿和墊圈組成，如圖 513所示 圖 513 超聲振動系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 小型超聲切割機的整機裝配 由上可知，小型超聲切割機由動力系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、超聲振動系統(tǒng)三大部分組成，它是由這三個部分通過螺栓和各零件的精確卡位組裝而成的，其 PROE 3D整機外觀，如圖 514所示，其 CAD完整裝配圖，如圖 515 所示。 圖 514 小型超聲切割機的 PROE 3D整機外觀圖 手持式超聲振動切割機的機構(gòu)設(shè)計 28 板 承 釘 26.開口墊片 圖 515 小型切割機的整機裝配圖 手持式超聲振動切割機的機構(gòu)設(shè)計 29 6 結(jié)束語 超聲加工是新型的加工技術(shù)，是未來發(fā)展的趨勢。目前，硬脆材料在工業(yè)中的應(yīng)用相當普遍，但這類材料堅硬易碎，導致它們的孔加工是一大難題。小型切割機是日常生活乃至工程建設(shè)中非常便捷的切割加工工具，傳 統(tǒng)的小型切割機在切割瓷磚，超薄零件時，由于瓷磚是脆性材料，當傳統(tǒng)切割機在切割的時候，經(jīng)常出現(xiàn)瓷磚會碎掉，這樣一來會造成了成品率不高，同時也造成了浪費，甚至出現(xiàn)大量的固體污染，特殊垃圾；對超薄零件而言，和脆性材料一樣，由于薄這個特殊原因，導致了加工的時候也容易碎掉，另外，超薄零件對于切削應(yīng)力，切削熱是非常敏感的，容易產(chǎn)生熱變形，特別是對于精度要求高的零件，考慮熱變形是重中之重，而如果在加上低剛度的條件的話，那么傳統(tǒng)切割機在加工的時候，成品率就更加低了，浪費和造成的垃圾就更加嚴重了。本文針對這一現(xiàn)象，進行小型超 聲切割機的結(jié)構(gòu)設(shè)計，得到一下結(jié)論： 1. 小型超聲切割機的設(shè)計首先必須考慮切割機的尺寸，盡量要讓它小型化。 2. 小型超聲切割機小型化的關(guān)鍵在傳動系統(tǒng)和超聲振動系統(tǒng)的設(shè)計，采用聯(lián)軸器傳動，結(jié)構(gòu)簡單，符合傳動鏈盡量短的原則，又可以很好的把超聲振動系統(tǒng)安裝到切割機上面，實現(xiàn)超聲切割，采用四分之一波長壓電式換能器和四分之一波長變幅桿組成的超聲振動系統(tǒng)，對小型超聲切割機的小型化有重大的意義。 3. 部分可以可以采用塑料，可以降低成本，減輕重量，優(yōu)化結(jié)構(gòu)。 4. 必要時采用非標零件，可以減少尺寸，使得結(jié)構(gòu)更加緊湊，更加小型化。 手持式超聲振動切割機的機構(gòu)設(shè)計 30 7 致謝 畢業(yè)設(shè)計不僅是對前面所學知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。通過這次畢業(yè)設(shè)計使我明白了自己原來知識還比較欠缺，自己要學習的東西還很多，通過這次設(shè)計，我明白了學習是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學習，努力提高自己的知識和綜合素質(zhì)。 在此，感謝曾老師的的細心指導，在曾老師的悉心指導下讓我懂得了不少的東西，比如獨立思考解決問題，要學會去尋找資料，發(fā)現(xiàn)問題，解決問題等，讓我受益匪淺。在此論文完成之際，向他表示由衷的感謝，同時也感謝所有教育過我的專業(yè)老師。 手持式超聲振動切割機的機構(gòu)設(shè)計 31 8 參考文獻 [1]隈部淳一郎 .精密加工振動切削基礎(chǔ)與應(yīng)用機械工業(yè)出版社 ,1985. [2]曹鳳國 .超聲加工技術(shù) . 化學工業(yè)出版社 ,2021. [3]濮良貴 .紀名剛 .機械設(shè)計第八版 . 高等教育出版社 ,1996. [4]胡敏強 .超聲波電機原理與設(shè)計 . 科學出版社 ,2021. [5]王三民 .機械設(shè)計計算手冊 . 化學工業(yè)出版社 ,2021. [6]理論力學第六版 . 高等教育出版社 ,2021. [7]材料力學第四版 . 高等教育出版社 ,2021. [8]葉邦彥 , 周澤華 .超聲振動切削改善 硬脆材料加工性的研究 . 華南理工大學學報 (自然科學版 ),1994. [9]林書玉 .超聲換能器的原理及設(shè)計 .北京科學出版社 ,2021. [10]袁易全 .近代超聲原理及應(yīng)用 .南京大學出版社 ,1996. [11]陳永校，郭吉豐 .超聲波電動機 .浙江大學出版社 ,1994. [12]應(yīng)崇福 ,查濟璇 .超聲和它的眾多應(yīng)用 .湖南教育出版社 ,1994. [13]陳貴生 .超聲換能器設(shè)計 .海洋出版社出版 ,1984. [14]邵衛(wèi)平 .超聲及其應(yīng)用 .上?？茖W技術(shù)出版社 ,1958. [15]林仲茂 .超聲變幅桿的原理和設(shè)計 .科學出版社出 版 ,1987. [16] NAKAGAWA, T., SUZUKI, K., UEMATSU, T. Proceedings of Winter Annual Meeting of ASME, Vol. 17 (198511), 1.