学位： 工学硕士
学科： 机械设计及理论
论文题目： 冲击式超声波钻的换能器驱动特性研究
- 通过一种基于ANSYS对换能器进行模态分析与谐响应分析来优选变幅杆构型尺寸参数的方法，研究了五组不同构型参数以及两种不同网格单元尺寸水平对换能器冲击端振幅和谐振频率的影响规律。得到了各组构型尺寸参数变化下的影响趋势，从而确定梯度范围内的最优值。
- 提供了一种基于COMSOL分别对换能器预紧力和热传递进行仿真分析的方法。得到预紧力的大小对换能器谐振频率几乎没有影响，预紧力的大小理论上对换能器冲击端振幅影响较大的结论。特别地，在接近最佳预紧力附近时，振幅呈指数增长，达到最高，但是实际情况往往由于无法精准控制预紧力大小而与峰值相差较大。得到不同环境初始温度下，换能器稳态表面温度分布，以及换能器表面关键点稳态温度随低温环境初始温度变化的曲线，且不同关键点的变化趋势有较高的一致性。
- 设计了一个精度相对较高的自动预紧力加载平台，满足给定功能以及精度要求。设计了一套完整的自动预紧平台控制系统。组装了自动预紧平台的机械系统，制作了自动预紧平台的控制箱。
- 测试了自动预紧平台的功能，得到了两种直径尺寸换能器分别在三种不同预期扭矩下的实际预紧扭矩随时间变化的曲线，与期望曲线符合度较高，但是加载与卸载过程中有少量波动。得到了在常温常压下，换能器表面实际温度随时间变化的曲线，验证了此条件下仿真分析稳态温度分布结果的正确性。
所获奖项：
- 研究生一等奖学金