超声研齿声学系统的非谐振设计与验证

作者：朱德荣; 杨建军; 邓效忠^*; 郭浩杰

来源：振动工程学报, 2018, 31(06): 1049-1060.

DOI：10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2018.06.016

• 超声研齿
• 螺旋锥齿轮
• 声学系统
• 非谐振设计
• 整体有限元分析

在螺旋锥齿轮超声加工领域,为了提高齿轮研磨的均匀性和齿面上材料的去除效率,提出了由非谐振负载锥齿轮组成的超声研齿声学系统的设计方法。根据螺旋锥齿轮的结构特点,将齿轮简化成以节锥线为母线的圆锥台,并与换能器和变幅杆相结合构成声学系统模型。在超声波传播原理和质点机械振动理论的基础上,通过振动耦合的速度和内力连续条件,以及边界条件建立声学系统的振动频率方程,进而确定满足谐振频率和振动模态的声学系统形状尺寸参数。利用有限元方法对整体声学系统进行模态和谐响应分析,得到其在纵向谐振频率16.072kHz激励下输出振幅达到7.08μm。最后进行了螺旋锥齿轮的超声研磨和传统研磨对比实验,结果表明超声研齿工艺具有明显的技术优势,这为超声加工在螺旋锥齿轮精密制造中的应用提供了一定的理论与实验基础。

• 单位
  西北工业大学; 河南科技大学