成志婕，王建青，祝锡晶，周雯雯

(中北大学机械工程学院，山西 太原 030051)

1 引言

随着我国汽车制造业的不断发展，对内燃机的制造要求越来越高。缸套-活塞环作为内燃机中主要的运动副，其摩擦造成的能量损耗约占总能量损耗的一半以上，因此如何降低此摩擦副的能量损耗，成为内燃机行业的研究热点[1]。近年来，大量实验研究表明，表面微坑对改善工件表面摩擦润滑性能具有重要意义[2]。表面微坑超声振动加工系统由超声波发生器、换能器和工具杆构成，利用超声波振动在工件表面形成分布规律和结构参数可控的表面微坑[3]，超声波发生器激励换能器产生高频机械振动，经过变幅杆放大位移振动幅度，推动工具杆在工件表面加工出一定分布规律和一定尺寸的微坑。为了提高加工效率，要求换能器要一直工作在谐振频率下，这就对超声波发生器与换能器的匹配提出一定要求。

在微坑加工过程中，换能器的谐振频率受温度、负载等影响会发生漂移，影响换能器的工作性能，降低加工效率。传统的频率跟踪方法是通过超声波发生器采集回路中的电压、电流信号，经过控制系统分析处理得到当前换能器的新谐振频率，然后调整超声波发生器的激励频率以匹配换能器的新谐振频率，确保换能器在谐振状态下工作[4]。但是，换能器的各项尺寸参数、材料选择都是根据设计谐振频率确定的，而新谐振频率与设计谐振频率有偏差，可能引起换能器发热、性能损失以及非接触电能传输的匹配电路失效等问题[5-6]。……