梁延德，魏剑宇，何福本，陈.

（大连理工大学 机械工程学院，辽宁 大连.16024）

超声波近场悬浮稳定性提高方法与实验研究

梁延德，魏剑宇，何福本，陈.

（大连理工大学 机械工程学院，辽宁 大连.16024）

摘.：在超声波近场悬浮系统中，回复力的大小是影响悬浮稳定性的重要因素。在分析悬浮片和变幅杆中间空气层的流速分布的基础上，根据空气粘性切应力理论解释了回复力的来源，提出新的回复力理论模型，并根据该回复力理论模型得到提高悬浮稳定性的办法，即提高变幅杆边缘位置的声压和降低变幅杆中心位置声压。应用有限元方法设计并制造了球面端面变幅杆，和传统的平面端面变幅杆进行对比实验，将不同质量的悬浮片偏心不同距离放置，分别测量了其往复运动的周期和不同位置的悬浮片倾角。实验结果证明了该理论模型的合理。

近场声悬浮；回复力；有限元；变幅杆

1.言

在精密加工领域，对零件的表面质量要求越来越高，例如在集成电路中，对直径是300mm的硅片平整度要求＜0.1μm，并且不能有过分的应力集中[1-2]。如果采用传统的接触式夹持与运输技术，很容易产生微小的划痕，破坏了其原有的表面精度，因此采用非接触式操作将是提高高精密零件质量的关键。现在常用的悬浮技术有磁悬浮、静电悬浮、空气悬浮和光悬浮，但是磁悬浮和静电悬浮对悬浮物材质有要求，空气悬浮设备复杂，光悬浮的悬浮力小[3-7]。1975年，文献[8]首次发现了超声波近场悬浮现象，当平面物体处在以超声频率振动的平面声源上方时，会在近声场处被声源所产生的辐射力悬浮[9]。……