基于ABAQUS的超声变幅杆设计及有限元分析

超声变幅杆是超声振动复合加工工艺中超声振动系统的重要部件。利用特征参数进行理论计算对超声变幅杆进行了设计。基于有限元分析软件ABAQUS对阶梯形超声变幅杆进行了模态分析,得到了符合设计要求的模态振型及固有频率,进行了谐响应分析,针对结果中出现的变幅杆应力集中现象在截面突变处添加过渡圆弧进行优化设计。最后,分析了不同半径的过渡圆角与变幅杆固有频率及最大应力的关系,结果表明,增加过渡圆弧可以改善应力集中现象,避免疲劳断裂达到优化设计的目的。     

基于超声振动加工变幅杆的优化设计

为确定超声振动加工机床变幅杆的类型和参数,分析了超声变幅杆在超声振动加工的主要作用,提出了一种优化设计超声变幅杆的方法。结合工程实例,建立了变幅杆的数学模型,得到变幅杆的基本尺寸参数,用SolidWorks软件建立超声变幅杆的三维模型,使用有限元分析模块进行模态分析和谐响应分析,根据分析结果确定优化参数,使用SolidWorks优化算例进行优化。结果表明,优化设计的超声变幅杆可以满足超声振动加工机床的需求,且工作性能有较大的提升,理论求解-有限元分析优化方法在设计变幅杆上具有准确性和高效性的特点。     

超声变幅杆的理论设计与ANSYS仿真分析

本文以超声波的传播原理为理论基础,根据牛顿定律得到变截面杆纵振动的波动方程。并由此计算了圆锥阶梯型复合超声变幅杆的尺寸,并用ANSYS软件对所设计的变幅杆进行模态分析及谐响应分析,验证了理论设计的合理性。     

基于超声振动的土壤切削挖掘装置设计与试验

针对农业装备触土部件工作阻力大、耗能高等问题,提出了利用超声波高频振动辅助土壤切削挖掘从而降低阻力的技术方案,设计了超声振动土壤切削挖掘装置。选定20kHz作为超声激振频率,基于耦合谐振效应的目标,分析、设计了夹心式换能器和圆锥形变幅杆等关键部件的结构参数。建立了变幅杆有限元模型,利用仿真方法对其进行模态分析和谐响应分析,仿真结果显示,变幅杆轴线伸缩固有频率接近20kHz,与设计值吻合。搭建了超声振动土壤切削挖掘阻力试验测试平台,进行了有、无超声波振动土壤切削挖掘阻力土槽对比试验,结果表明：相比无振动刚性挖掘铲,超声波振动挖掘铲能够有效降低土壤切削挖掘阻力,在1.5、2.5、3.5MPa 3种土壤硬度条件下,超声波振动挖掘铲所对应的降阻率分别为35.1%、40.7%和44.3%,土壤硬度越大,超声波振动挖掘铲的降阻效果越明显。当土壤含水率为20%~48%时,不论有无振动,土壤切削挖掘阻力均随着土壤含水率的增加先迅速降低后又缓慢回升。由于超声振动激励需要额外消耗能量,故振动挖掘总耗能并未降低。试验验证了超声振动土壤切削挖掘降阻方案的可行性以及参数设计的合理性。     

金刚石线锯超声复合加工系统锥形超声变幅杆的研究设计

对金刚石线锯超声复合加工系统中的超声变幅杆进行研究,利用超声变幅杆的特征参数,选取调质过后的45号钢进行理论计算,设计了半波长锥形超声变幅杆,调试能够达到预期的振动效果。     

硬韧材料旋转超声复合电解加工设计与试验

【目的】各类陶瓷、硬质合金等高硬、高韧材料机械加工效率低且精度差（甚至难以加工）,为解决硬、韧等难加工材料精密、高效加工问题,提出旋转超声复合电解加工新技术。【方法】设计、构建旋转超声复合电解加工系统,分析、探讨此加工方式的材料去除机理;对旋转超声振动装置中的旋转超声主轴、压电换能器、变幅杆进行设计;运用ANSYS工具对压电陶瓷堆进行模态分析和谐响应分析。【结果】对超声振动系统进行优化设计,实测系统超声振幅最大可达23μm,满足试验要求;对陶瓷（PZT）和硬质合金（YT15）进行加工对比试验,试验表明,旋转超声复合电解可加工出精细表面结构,同时加工效率可提高50%以上。【结论】所设计的加工系统能够实现硬、韧等难加工材料的高效率、高精度加工,提高加工效率和工件表面质量,具有显著的技术优势。     

大尺寸圆锥形超声变幅杆谐振频率的瑞利修正

根据瑞利近似理论,对大尺寸圆锥形超声变幅杆的纵向振动的谐振频率进行修正,并推导出了修正频率的表达式。利用有限元分析软件ANSYS对一些大尺寸圆锥形变幅杆进行模态分析。将修正前和修正后的结果与ANSYS分析结果相比,发现修正后的值更接近于有限元模拟值。     

农用超声喷雾变幅杆的结构设计与分析

超声喷雾应用于植保机械具有重要意义,农用变幅杆是超声喷雾纵振系统的关键组成部分。根据简单机械振动和超声波传播的原理,对农用超声喷头变幅杆进行理论设计。同时,利用有限元分析软件ANSYS workbench15.0求得农用超声变幅杆三维模型的固有频率,仿真出压电陶瓷激振下喷头的振动幅值,与动力学方程计算的结果进行比较,得出理论计算与仿真分析的误差值,最后通过试验比较验证了超声喷雾效果好于气力式喷雾。     

基于谐响应方法的某载货车振动分析

在ANSYS环境下建立了某载货车的有限元模型,应用有限元分析方法对该模型进行了模态分析和谐响应分析,通过有限元仿真分析的结果,确定了该车出现异常振动的原因。     

鼓式制动器模态及谐响应分析

为研究某农用车鼓式制动器在制动过程中的动力学特性,避免产生共振,对鼓式制动器进行模态和谐响应分析。建立鼓式制动器的三维模型,导入至ANSYS中对鼓式制动器进行模态分析,得到鼓式制动器的前六阶固有频率与模态振型。在模态分析基础上,对鼓式制动器进行谐响应分析,得到位移与频率响应曲线和加速度与频率响应曲线。结果表明:鼓式制动器的位移和加速度幅值分别在320 Hz和450 Hz时振幅最大,即固有模态阶数的第2阶和第3阶附近。通过谐响应分析,得出鼓式制动器易发生共振时的频率,为鼓式制动器的结构设计和优化提供理论依据。     

基于ANSYS-Workbench的低速电动车车身振动分析

本文以某低速电动车为研究对象,对其车身骨架的振动的影响因素进行了分析总结,通过对其进行模态分析和谐响应分析,提出了降低该车型车身振动及提高舒适性的途径和建议。     

汽车变速箱输入轴有限元仿真分析

变速箱输入轴将发动机提供的转矩和转速传递给变速箱,其强度和动态特性极大地影响了发动机动力传输的高效性、平稳性。运用ANSYS Workbench对输入轴进行强度分析、模态分析和谐响应分析,由强度分析结果可得出额定工况下输入轴强度满足要求,由模态分析结果可知轴的模态发生的部位和固有频率的大小,由谐响应分析结果可得出引起输入轴共振的模态。     

基于ANSYS Workbench的深孔内圆磨杆静动态特性分析

以某型号深孔内圆磨杆为研究对象,运用SolidWorks对磨杆进行几何建模,通过有限元分析软件ANSYS Workbench对模型进行静力学、模态及谐响应分析,研究磨杆在真实工况下的静力变形状况,以及在自由振动情况下的前6阶固有频率和振型状况以及在激振力作用下的动力响应特征.分析结果表明:磨杆前端变形量最大,但最大应力...     

基于里兹法的变幅杆—齿轮系统三维谐振特性分析

在超声齿轮加工振动系统设计时,需要将齿轮和变幅杆作为整体建模,由于现有求解方法对变幅杆采用一维振动理论、对齿轮采用二维振动理论,使二者的耦合边界条件难以匹配,同时两个理论对振动方式的描述也不完善,求解精度差。针对这些不足,提出基于里兹法,应用三维弹性动力学方程与能量变分原理建立数学模型,通过将变幅杆―齿轮系统划分为三个积分区域,求得关于系统谐振特性的特征值方程,避免了对变幅杆―齿轮接触处边界条件的耦合设置,并全面反映了系统的振动特性。求解结果表明:使用该方法求得的数值解与ANSYS分析结果接近,且模型避免了ANSYS分析不同对象模型时所需的复杂前处理过程。该方法具有较好的收敛特性,利于计算机编程求解,易于实现参数化设计。     

基于有限元的二维超声椭圆振动台优化与分析

针对二维超声椭圆振动台振动轨迹误差较大的问题,结合数学理论,分析产生误差的主要原因。通过在SolidWorks中建立了振动台的几何模型,并利用有限元软件仿真了振动台的模态。以振动台的伸缩模态频率和弯曲模态频率为基础,采用区间消去法优化了二维振动台的尺寸参数,使得两种振动模态频率相近。并对所优化的模型进行谐响应分析,拟合了振动台表面的运动轨迹。最终通过优化得到振动台的设计尺寸,将振动台的两种模态频率差值控制在0.5Hz,由此减少了振动椭圆轨迹的误差。     

喷雾机喷杆有限元模态分析与试验

针对喷杆喷雾机在田间正常作业时由于路面凹凸不平所引起的喷杆振动问题,对一种五段式喷杆进行了研究。利用Pro-E建立了该喷杆的三维几何模型,并采用ANSYS对该喷杆的有限元模型进行模态分析,求解出喷杆的前8阶固有频率和模态阵型,结果显示:前6阶固有频率均在10Hz以下,喷杆容易发生共振。通过锤击法对该喷杆进行模态试验,对比有限元试验与模态试验,结果发现:喷杆前8阶共振频率差均小于10%,各阶振型所对应的模态置信准则都大于0.8,验证了理论分析的准确性。此次有限元分析可为喷杆的进一步优化设计和动力学分析提供理论依据。     

利用有限元振动疲劳分析对水稻机遮阳棚支撑设计方案定性分析

阐述有限元分析疲劳分析流程,试验数据作为有限元分析输入的边界条件,通过利用模态叠加进行瞬态响应分析,振动疲劳分析,对两种设计方案进行定性分析,为设计提供理论参考。     

枸杞植株的动力学特性研究

为进行振动式枸杞采收装置的研发,需寻求枸杞植株动力学特性。通过田间调研获得枸杞植株基本参数和树形结构,利用Solid Works软件进行植株的三维模型的简化和建立,并利用ANSYS Workbench对植株进行了模态分析和谐响应分析,由模态分析获得植株前10阶固有频率。由谐响应分析可知:当激振频率为23Hz时植株能获得最大加速度响应;提取激振不同位置时各关键点的最大加速度值并进行曲线拟合,获得枸杞植株一侧枝条的动态传递规律模型,通过输入关键点代号,确定施加力的大小,选取对应激振条件,即可得到该关键点在激振条件下的最大加速度。     

某客车的动态响应分析

通过建立客车有限元模型,对客车模型进行自由模态分析,利用有限元模态计算结果对客车动态性能做出评价;对客车模型进行发动机激励下的谐响应分析,根据谐响应计算结果,对发动机激励下的整车结构动态性能进行了分析和了解;随后又对客车模型进行瞬态响应分析,模拟客车单个车轮通过正弦波形路面的工况,观测客车的动态响应情况。     

大型铸件的振动时效工艺参数研究

振动时效用于降低铸件内应力十分有效,但大型铸件的振动时效参数制定较为困难。使用有限元分析软件ANSYS对床身进行了振动时效模拟,根据模态分析和谐响应分析的结果进行工艺参数制定。生产实践表明工艺参数结果较为合理。