旋轮几何参数对变幅器模态的影响研究

李新和 杨 飞 何霞辉

（中南大学机械工程学院，湖南长沙 410083）

旋压失稳是大径厚比回转零件的超限减薄旋压过程中容易出现的问题。为了进一步提高旋压工件径厚比，笔者将超声加工技术引入到薄壁零件的旋压加工上来。由于超声加工具有宏观力小，表面精度高等特点，对改善旋压失稳状况将有较好的应用前景。

近年来，随着超声技术基础研究的进展和在不同领域实际应用的特殊需要，对振动系统的工作方式和设计计算、振动方式及其应用研究都取得了新的进展［1］。马玉平等对等厚度圆盘几何尺寸对振动特性的影响作了相关研究［3］;林玉书对纵向振子与圆盘组成的弯曲振动超声换能器进行了理论研究［4］;王时英等对圆盘和变幅杆组成的谐振变幅器的设计进行了理论研究［2］。前面的研究的圆盘都是等厚度圆盘，笔者研究的旋轮是变厚度的，且将超声技术应用于旋压也是一种新的尝试。

超声振动系统由超声电源、换能器、变幅杆和工具头等部分组成，是超声设备的核心部分。在传统应用中，超声振动系统大都采用一维纵向振动方式，并按“全调谐”方式工作［1］。本文研究超声旋压变幅器由纵振变幅杆与弯曲振动的旋轮组成。由于旋轮并不是等厚度薄圆盘，沿直径方向厚度发生变化，且最大厚度大于半径的1/5，因此频率计算比较复杂。旋轮与变幅杆耦合后需对变幅器进行修正设计，以满足系统谐振要求。变幅杆（旋轮轴）不仅传递声能，而且承担传动和支撑的作用，定型后不便于修改。……