《表1 换能器各部件材料参数》

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《纵振型超声振子的设计与有限元分析》

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夹心式压电换能器存在一个节面，当做简谐运动时，节面上任一点的位移和振速始终为零。因节面处在换能器中承受的应力最大，故在换能器设计中选择节面时理论上应远离压电陶瓷堆，但又因振子工作时需设置一个法兰进行安装定位，为了减小外界因素对振子振动特性的干扰，法兰必须设计在节面处。此外，考虑到本文设计的超声振子用于旋转超声振动铣削，铣削力较小，压电陶瓷堆抗张力能力较弱，且为了简化计算，本设计中换能器的节面设置在压电陶瓷堆与前端盖交界处，即图3中l3=0。在功率超声领域，采用大的刀具振幅和频率，可获得更多的加工能量，相应的工件材料的去除率增大，但变幅杆和刀具承受的应力也会很大，易产生疲劳破坏，降低使用寿命[13]，所以在满足需要的同时适当地减小超声频率、振幅等可提高超声振子的使用寿命。本设计选用PZT8压电陶瓷片，规格：?40 mm×?15 mm×5 mm，数量：4片，并将超声振子谐振频率初步设计为20 kHz，换能器其它各部件参数如表1所示。