大輸出端面復(fù)合型變幅桿在超聲噴丸中的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、機(jī)械零件在預(yù)定的時(shí)間內(nèi)和規(guī)定的條件下，不能完成正常的功能，稱為失效。機(jī)械零件的失效形式主要有斷裂、過(guò)大的殘余應(yīng)變、表面磨損、腐蝕、零件表面的接觸疲勞和共振等。噴丸強(qiáng)化技術(shù)是提高機(jī)械零部件的疲勞強(qiáng)度的一種重要方法，這種方法近幾年來(lái)在航空、造船、常規(guī)兵器等部門得到了迅速的推廣和使用。
　　 噴丸強(qiáng)化不僅能顯著地提高零件的疲勞強(qiáng)度，而且還能提高零件的抗應(yīng)力腐蝕能力。噴丸強(qiáng)化除了顯著提高零件的上述性能之外，對(duì)其抗拉強(qiáng)度(σb)、屈服強(qiáng)度

2、(σs)、沖擊強(qiáng)度(αk)、塑性(δ)等基本上無(wú)明顯的影響。此外，噴丸強(qiáng)化工藝還有其成本低廉和生產(chǎn)率高的優(yōu)點(diǎn)。
　　 超聲噴丸作為一種新的表面強(qiáng)化方法，具有比傳統(tǒng)噴丸更加顯著的優(yōu)勢(shì)，它可以獲得比傳統(tǒng)噴丸更大的硬化層深度和更大的壓應(yīng)力值，同時(shí)表面粗糙度良好，具有潛在的應(yīng)用前景。
　　 對(duì)于目前的超聲噴丸加工過(guò)程，級(jí)聯(lián)式變幅桿的應(yīng)用極大地提高了彈丸的噴射速度，滿足了破壞受噴件安定性的要求；然而此時(shí)輸出端的端面面積又成為制約噴

3、丸效率的主要因素。因此，在滿足大振幅的前提下，為了增加輸出端的端面面積，提高噴丸效率，本文設(shè)計(jì)出一種新型大輸出端面級(jí)聯(lián)式變幅桿，得到了它的各項(xiàng)性能參數(shù)，并用ANSYS軟件對(duì)其進(jìn)行了有限元模擬仿真分析。此外，為了驗(yàn)證超聲噴丸強(qiáng)化能力，根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)加工出實(shí)驗(yàn)用復(fù)合型變幅桿，并進(jìn)行了噴丸強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)。主要研究?jī)?nèi)容有：
　　 1、通過(guò)對(duì)超聲變幅桿的原理和設(shè)計(jì)進(jìn)行深入的分析研究，根據(jù)實(shí)際要求，在滿足大輸出端面面積和較大放大比的前提下，選定變幅

4、桿輸入端和輸出端的面積，設(shè)計(jì)出了一種新型大輸出端面級(jí)聯(lián)式復(fù)合型變幅桿。
　　 2、運(yùn)用大型通用有限元分析軟件ANSYS進(jìn)行設(shè)計(jì)參數(shù)的修正，并對(duì)最終設(shè)計(jì)好的變幅桿進(jìn)行模擬仿真分析，得出復(fù)合型變幅桿的各項(xiàng)性能參數(shù)，與理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，得出結(jié)論十分相近。
　　 3、根據(jù)修正后的設(shè)計(jì)參數(shù)，加工制造出實(shí)驗(yàn)設(shè)備用矩形截面復(fù)合型變幅桿，并用PV70A型號(hào)阻抗分析儀對(duì)其進(jìn)行固有頻率的測(cè)量。由于實(shí)驗(yàn)條件的限制，僅在理論分析的基礎(chǔ)上

5、對(duì)矩形截面復(fù)合型變幅桿的放大比進(jìn)行了探討；將理論值與模擬仿真結(jié)果進(jìn)行比較，得出設(shè)計(jì)的變幅桿能滿足工程實(shí)際要求。
　　 4、選用不同種類的彈丸進(jìn)行超聲噴丸實(shí)驗(yàn)。在超聲噴丸強(qiáng)化過(guò)程中，彈丸在振動(dòng)工具頭的帶動(dòng)下不斷沖擊安裝在支架頂部螺桿上的壓電式力傳感器，隨后，沖擊力信號(hào)通過(guò)電荷放大器放大后傳給示波器，在示波器上讀出彈丸沖擊力所對(duì)應(yīng)的電壓的峰值。
　　 5、計(jì)算噴丸工藝在不同工藝參數(shù)下得到的沖擊力所對(duì)應(yīng)的沖擊應(yīng)力的大小。通過(guò)對(duì)