刘 垚，李 斌

（1.山西大学动力工程系，山西太原030006；2.山西省特种设备监督检验研究院，山西太原030006）

圆柱指数型复合型变幅杆的动力学分析

刘 垚1，李 斌2

（1.山西大学动力工程系，山西太原030006；2.山西省特种设备监督检验研究院，山西太原030006）

超声波加工中的变幅杆能放大振幅，并将声能有效传递至工具头。为使变幅杆工作有效、可靠，进而提高零件加工的精度和效率，变幅杆必须具有良好的动态特性。由于复合型变幅杆的截面复杂，用解析法无法进行求解计算，而有限元方法能较好地解决该问题。通过模态分析并利用ANSYS有限元软件，对复合型变幅杆进行动力学分析，最终找出了最佳振动形态的工作频率。

超声波加工；变幅杆；有限元；动态特性

变幅杆有时候也称作超声变速杆，它是把超声波能量聚在一起的工具。在超声加工中，变幅杆的作用是把质点振动位移和振动速度放大，同时与换能器进行阻抗匹配，与之产生共振效果。由此就能把超声波发生器的声能有效地传递到工具头上，产生高频振动作用[1-2]。

考虑到圆柱指数型复合型变幅杆的截面是从单一的圆柱面到复杂的指数型截面变化，波动方程无法进行精确求解，而利用有限元方法能准确计算出结果。有限元的原理是建立在变分计算的基础上，利用计算机进行数值计算，可解决工程上的许多问题[3-4]，如在弹塑性力学和动力学上的求解计算等。因此，本文使用有限元方法精确求解出圆柱指数型复合型变幅杆的性能参数。……