Please wait a minute...
工程设计学报
工程设计学报  2013, Vol. 20 Issue (2): 140-145    
工程设计理论、方法与技术     
齿轮超声加工纵向振动系统的设计与实验研究
 秦慧斌1,2, 吕明1, 王时英1, 佘银柱1
1.太原理工大学 机械工程学院，山西 太原 030024；
2.中北大学 机械工程与自动化学院，山西 太原 030051
Design and experiment research of longitudinal vibration system in gear ultrasonic machining
 QIN  Hui-Bin1,2, LV Ming1, WANG  Shi-Ying1, SHE  Yin-Zhu1
1.College of Mechanical Engineering， Taiyuan University of Technology， Taiyuan 030024， China;
2.School of Mechanical Engineering & Automation， North University of China， Taiyuan 030051， China
 全文: PDF(845 KB)   HTML
摘要： 为了解决齿轮超声加工纵向振动系统设计问题，基于纵向振动动力学方程，利用结合面的力、位移振动耦合与边界条件，提出纵向振动变幅器的非谐振设计方法，推导了频率方程；应用Matlab2011Ra对变幅器未知尺寸、振型分布进行理论数值求解，并利用ANSYS12.0对所设计变幅器进行模态分析与谐响应分析．设计加工了不同模数齿轮的纵向振动变幅器，基于C6140车床搭建了齿轮超声加工纵向振动系统的激光测振仪测试系统，进行谐振实验．变幅器的谐振频率和振幅经理论求解、有限元分析、实验测试对比，各自的最大求解偏差都小于5%，可以满足工程应用需要.研究表明：可应用力、位移耦合非谐振设计方法，完成中小模数齿轮变幅器的纵向振动系统设计，对齿轮超声振动系统设计具有理论指导和工程应用价值．
关键词： 非谐振设计;  纵向振动;  变幅器;  谐振实验;  振动特性    
Abstract: This paper presents a nonresonant design approach to design transformer based on kinetic equation， force and displacement coupling， and boundary condition in order to design longitudinal vibration system in gear ultrasonic machining. Therefore， frequency equation was achieved in this way. The unknown parameters and mode shape had been theoretically solved under the help of Matalab2011Ra. Furthermore， the modal and harmonic analysis had been implemented in ANSYS12.0 . Transformers in longitudinal vibration for different modulus were designed and machined. The laser vibrometer test system based on C6140 lathe was set up to measure the vibration frequency and displacement of longitudinal vibration system. A harmonious vibration experiment was carried out. Comparisons were made with the frequencies and displacement arising from the presented method， finite elements method， and resonant vibration experiment. The largest error is less than 5%, which can meet the need of engineering application.
The non-resonant design method of force and displacement coupling is competent for designing transformer in longitudinal vibration system， which has certain theoretical guidance and engineering application significance to design the vibration system of gear ultrasonic machining．
Key words: non-resonant design    longitudinal vibration    transformer    resonant experiment    vibration characteristic
出版日期: 2013-04-28
基金资助:

国家自然科学基金资助项目（50975191）；山西省研究生优秀重点创新项目（20113027）．
服务　　
把本文推荐给朋友
加入引用管理器
E-mail Alert
RSS
作者相关文章　　
秦慧斌
吕明
王时英
佘银柱

引用本文:

秦慧斌, 吕明, 王时英, 佘银柱. 齿轮超声加工纵向振动系统的设计与实验研究[J]. 工程设计学报, 2013, 20(2): 140-145.

QIN Hui-Bin, LV Ming , WANG Shi-Ying, SHE Yin-Zhu. Design and experiment research of longitudinal vibration system in gear ultrasonic machining. Chinese Journal of Engineering Design, 2013, 20(2): 140-145.

链接本文:

https://www.zjujournals.com/gcsjxb/CN/    或    https://www.zjujournals.com/gcsjxb/CN/Y2013/V20/I2/140

[1] 白杨溪, 陈洪月, 陈洪岩, 王鑫. 多约束条件下采煤机摇臂横向振动分析及试验验证[J]. 工程设计学报, 2020, 27(6): 707-712.
[2] 曾光, 边强, 赵春江, 殷玉枫, 冯毅杰. 变参数下角接触球轴承保持架的稳定性与振动特性分析[J]. 工程设计学报, 2020, 27(6): 735-743.
[3] 王川, 方海辉, 那枫, 金浩, 王安义, 刘静. 基于升沉补偿的钻柱-采油树纵向下放安装研究[J]. 工程设计学报, 2020, 27(4): 478-486.
[4] 黄志强, 徐子扬, 牟新明, 梁春平, 唐宇杰. 半主动天车升沉补偿试验平台设计与分析[J]. 工程设计学报, 2019, 26(2): 215-222.
[5] 黄志强, 李刚, 陶知非, 郝磊. 可控震源振动器有限元模态分析与试验验证[J]. 工程设计学报, 2017, 24(5): 530-535.
[6] 刘文, 张晋红, 林腾蛟, 杨云, 蔡云龙. 三支点桥式起重机结构噪声预估及其影响因素研究[J]. 工程设计学报, 2017, 24(5): 580-587,594.
[7] 梁 欣，吕 明，王时英. 新型齿轮超声加工纵向振动系统的设计[J]. 工程设计学报, 2015, 22(5): 381-386.
[8] 梁 欣，吕 明，王时英. 新型齿轮超声加工纵向振动系统的设计[J]. 工程设计学报, 2015, 22(4): 381-386.
[9] 梁 欣，吕 明，王时英，秦慧斌. 齿轮超声加工大振幅纵弯谐振变幅器的设计[J]. 工程设计学报, 2015, 22(2): 172-177.
[10] 佘银柱, 吕 明, 王时英. 超声珩齿中弯曲振动变幅器的设计与研究[J]. 工程设计学报, 2011, 18(6): 471-476.
[11] 张 鄂, 刘明利, 邵晓春, 单军勇, 王东生. 动态环境人-车系统的人体振动特性研究与仿真[J]. 工程设计学报, 2009, 16(3): 166-171.
[12] 张 鄂,许林安,刘中华,李晓玲. 自由度坐姿人体上体系统动力学建模与振动特性研究[J]. 工程设计学报, 2008, 15(4): 244-249.
[13] 吴宁祥, 吴克勤, 由美雁, 谢里阳. 裂纹梁的动态特性仿真[J]. 工程设计学报, 2006, 13(4): 236-240.