齿轮超声加工非谐振单元变幅器的设计理论及实验研究

全谐振超声振动设计理论要求超声振动系统的各个组成单元必须谐振于相同频率,而齿轮的结构尺寸却不能由超声系统谐振频率确定，导致超声齿轮加工振动系统不能用全谐振理论设计。针对全谐振理论的这个局限性,提出了非谐单元组成的超声振动系统设计理论。根据齿轮结构特点将其简化为（带孔）圆盘或环盘，推导出薄、厚圆盘、环盘与变幅杆组成变幅器的动力学方程，研究了轮齿（直齿、斜齿）对简化模型谐振频率的影响，建立了齿轮变幅器的设计理论体系，并形成适用于生产实践应用的完整设计图表，是一项具有重要应用价值的基础性研究。当非谐单元间的耦合应力等于零时，即由谐振单元组成变幅器时，非谐振单元组成变幅器的设计理论就蜕化为"全谐振方式"设计理论，因此，非谐设计理论涵盖了全谐振设计理论，是超声振动系统设计理论的扩展和深化。该理论也使超声系统设计从谐振单元划分变为任意单元的划分，提高了系统设计的灵活性。