外圓柱功率超聲振動珩磨諧振系統(tǒng)設(shè)計(jì)及有限元分析.pdf

1、不銹鋼閥芯廣泛應(yīng)用于各種伺服閥中,其表面質(zhì)量直接影響著伺服閥的使用壽命和工作可靠性。目前,大連理工大學(xué)利用普通珩磨技術(shù)加工不銹鋼閥芯取得了良好的效果,但是普通珩磨加工效率低、且油石易堵塞,還會出現(xiàn)顫振及噪聲等現(xiàn)象,致使這種精密加工技術(shù)的應(yīng)用受到限制。為此,本論文提出了以功率超聲振動珩磨代替普通珩磨的加工方法。在功率超聲振動珩磨加工理論研究的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了外圓柱功率超聲振動珩磨諧振系統(tǒng),并推導(dǎo)了諧振系統(tǒng)的頻率方程,特別是提出了基于中厚板理

2、論設(shè)計(jì)彎曲振動圓盤的新方法,促進(jìn)了功率超聲振動珩磨技術(shù)的應(yīng)用及推廣。
　　主要研究工作和結(jié)論如下:
　　(1)研究了外圓柱功率超聲振動珩磨的工作原理,并對其運(yùn)動學(xué)進(jìn)行了分析;基于油石條上總的動態(tài)有效磨粒數(shù)模型,建立了外圓柱功率超聲振動珩磨單顆磨粒磨削力模型和材料去除率模型,為進(jìn)一步深入研究外圓柱功率超聲振動珩磨機(jī)理奠定基礎(chǔ)。
　　(2)對外圓柱功率超聲振動珩磨諧振系統(tǒng)的關(guān)鍵部件進(jìn)行了設(shè)計(jì),并利用有限元的方法對所設(shè)計(jì)部件

3、尺寸的合理性進(jìn)行了驗(yàn)證,特別是提出了基于中厚板理論設(shè)計(jì)彎曲振動圓盤的新方法;通過對比不同尺寸的彎曲振動圓盤發(fā)現(xiàn),直徑為58mm的彎曲振動圓盤設(shè)計(jì)精度更高,這與試驗(yàn)中選擇直徑為58mm的彎曲振動圓盤相符合,從而驗(yàn)證了基于中厚板理論設(shè)計(jì)彎曲振動圓盤的優(yōu)越性。
　　(3)基于彎曲振動圓盤、變幅桿及撓性桿—油石座工具振動系統(tǒng)的振動模態(tài),并結(jié)合相對應(yīng)的邊界條件,推導(dǎo)出外圓柱功率超聲振動珩磨諧振系統(tǒng)的頻率方程;利用ANSYS有限元仿真軟件對外

4、圓柱功率超聲振動珩磨諧振系統(tǒng)進(jìn)行了有限元仿真分析,得到最優(yōu)頻率為20039Hz,與理論設(shè)計(jì)頻率20000Hz相吻合,從而驗(yàn)證了諧振系統(tǒng)各關(guān)鍵部件尺寸設(shè)計(jì)的合理性。
　　(4)通過對比改善工件表面潤滑性能常見的加工工藝方法,得出外圓柱功率超聲振動珩磨工藝更優(yōu);探討了平頂網(wǎng)紋形成機(jī)理,并分析了平頂網(wǎng)紋微結(jié)構(gòu)表面幾何參數(shù)及表面粗糙度對潤滑性能的影響;通過分析得知:微結(jié)構(gòu)表面幾何參數(shù)和表面粗糙度的取值均存在一個最佳范圍使得潤滑效果達(dá)到最好