【正文】 把機械振動的質(zhì)點位移或速度放大，將超聲能量集中在較小的面積上，變幅桿之所以能擴大振速或者位移振幅，正是由于通過它的每一界面的振動能量不變（忽略傳播中的損耗），截面積小的地方密度大，而能量密度J正比于振幅A的平方式中 —系數(shù)，； —能量密度； —振幅；由上式可知，截面積越小，能量密度越大，振動幅度越大。 從減輕機械加工難度以及減小疲勞破換兩點出發(fā)，本文采用復(fù)合圓錐變幅桿。 圓錐部分任意位置的截面的截面積表達(dá)式為 （312）式中 ——系數(shù)，； —圓錐變幅桿的大端面半徑； —圓錐變幅桿的大端面半徑； —變幅桿圓錐部分長度； —變幅桿輸入端面積； —變幅桿輸出端面積；將式（312）代入式（31），得： （313） （314）基于諧振頻率處結(jié)合面阻抗匹配的原理，得節(jié)圓右側(cè)部分的邊界條件為： （315） （316） （317） （318） （319） （320） （321） （322）式中 —工具段部振速； —工具端部輸入阻抗；因為加工中工具端部輸入阻抗不確定，故假設(shè)。將式（315）（316）（317）（318）（321）（322）代入式（32）（33）（313）（314）得：將式（312）代入（23）（214）得復(fù)合圓錐前后諧振比：式中 將式（319）代入（33）（314）的頻率方程 （321）取設(shè)計頻率，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，許用應(yīng)力其所受剪應(yīng)力為：符合要求。 軸的校核進(jìn)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(dāng)?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(jìn)行校核。軸的最小軸為12mm,軸的強度校驗公式為：式中：，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，；，軸所受的扭矩Nm；；，軸的抗扭截面系數(shù)，軸的轉(zhuǎn)速，；，軸傳遞的功率，；，計算截面處軸的直徑，許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，代入數(shù)據(jù)得 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。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(dǎo)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(dá)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(jìn)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 定子圖 53 電機殼圖54 深溝球軸承圖55 散熱片1．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 碳刷殼圖 58 聯(lián)軸器圖 59 圓柱滾子軸承圖 510 輸出軸圖 511 彈簧定位片1. 圖 512 傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 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整機外觀圖圖 515 小型切割機的整機裝配圖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(dāng)普遍，但這類材料堅硬易碎，導(dǎo)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(dāng)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(dǎo)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(yán)重了。本文針對這一現(xiàn)象，進(jìn)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(biāo)零件，可以減少尺寸，使得結(jié)構(gòu)更加緊湊，更加小型化。7 致謝畢業(yè)設(shè)計不僅是對前面所學(xué)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(xué)習(xí)的東西還很多，通過這次設(shè)計，我明白了學(xué)習(xí)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(xué)習(xí)，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(xì)心指導(dǎo)，在曾老師的悉心指導(dǎo)下讓我懂得了不少的東西，比如獨立思考解決問題，要學(xué)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。8 參考文獻(xiàn)[1],1985.[2]. 化學(xué)工業(yè)出版社,2005.[3]. 高等教育出版社,1996.[4]. 科學(xué)出版社,2005.[5]. 化學(xué)工業(yè)出版社,2009.[6]理論力學(xué)第六版. 高等教育出版社,2007.[7]材料力學(xué)第四版. 高等教育出版社,2007. [8]葉邦彥, . 華南理工大學(xué)學(xué)報 (自然科學(xué)版),1994.[9],2004.[10],1996.[11]陳永校，,1994.[12]應(yīng)崇福,1994.[13],1984.[14],1958.[15],1987.[16] NAKAGAWA, T., SUZUKI, K., UEMATSU, T. Proceedings of Winter Annual Meeting of ASME, Vol. 17 (198511), 1.