论文摘要：径向和径向扭转复合振动模式夹层压电超声换能器

　　在功率超声运用本领范围中，如超声焊接、超声荡涤、超声振荡切削以及超声马达等，夹心式压电超声换能器是一类被普遍运用的功率型超声换能器。所以，其安排和创造也是功率超声的中心实质。夹心式构造压电超声换能器的便宜是不妨实行大功率输入和高的能量变换功效，而且可经过改变幻能器盖板的尺寸来变换其谐振频次。保守的夹心式压电超声换能器重要有纵向、改变和委曲振荡以及它们的复合振荡形式夹心换能器，如纵—扭、纵—弯复合振荡形式等。但是，跟着超声本领的兴盛，功率超声运用范畴连接夸大，须要安排百般振荡形式的超声换能器，以符合各别运用场所的须要。 　　鉴于夹心式压电超声换能器的安排道理，正文创作性地提出了径向振荡夹心式压电超声换能器的观念。创造了换能器的径向振荡模等效通路，导出了其径向共振频次方程，并兑换能器举行了有限元模态领会和试验接洽。在此普通上，进一步提出和接洽了一种斜槽式径—扭复合振荡形式夹心式压电超声换能器，给出了其机电类比等效通路及共振频次方程。动作其运用范例，将之运用于超声马达试验，并试制出了径—扭形式变换型超声马达原型机。 　　正文重要发展了以次几上面的接洽： 　　（1）在现有的表面普通上，对压电陶瓷薄圆盘和压电陶瓷薄圆环的基频及一次泛频径向振荡模举行了进一步的表面和试验接洽，并举行了有限元模态领会；计划了压电圆环与沟通尺寸压电圆盘的一次泛频之比随压电圆环表里半径比的变革联系。截止表白，当压电圆环表里半径之比趋于1时，压电圆环的第二阶（及之上）共振频次趋势无量大。进而不妨证明干什么压电薄壁圆环振子没有径向高次谐波的因为。这一论断也同样实用于非压电弹性圆环的高阶径向振荡景象。 　　（2）创造了等厚薄弹性薄圆环、圆锥形切面及指数形切面弹性薄圆环的平面径向宁静面改变振荡的机电等效通路；从等效通路辨别导出了它们的平面径向和改变共振频次方程；给出了径向位移及角位移散布因变量及夸大系数的表白式；计划了对于各别的泊松比，环形振子的径向和改变共振频次方程的第一阶振荡根随圆环表里半径比的变革联系，为环形振子的工程安排供给了参考按照。 　　（3）创造了厚薄极化压电薄圆盘与非金属环形盖板复合而成的径向振荡夹心式压电超声换能器的径向模等效通路；计划了换能器节圆场所的决定题目；给出了平均厚薄钢和铝盖板辨别与PZT-4压电晶片径向复合换能器的前三阶径向共振 位移表面散布弧线；经过试验测定了径向振荡夹心式压电超声换能器共振基频邻近的等效通路参数及灵验机电啮合系数Keff。截止表白，表面和试验适合较好。 　　（4）动作径向振荡夹心式压电超声换能器的扩充，提出并接洽了斜槽式径—扭形式变换压电超声换能器；创造了径—扭复合振荡形式压电换能器的机电等效图并得出了其共振频次方程；商量了斜槽的观点兑换能器共振频次的感化，并经过试验举行了考证，表面与试验截止适合较好。同声，对径—扭复合形式振荡及形式变换机理举行了有限元仿真领会。动作这种斜槽式径—扭复合振荡形式压电超声换能器的简直运用，胜利地试制出了径—扭形式变换型超声马达原型机。 　　试验表明，正文接洽的径向及径—扭复合振荡形式夹心式压电超声换能器是对径向振荡压电换能器的兴盛。沿用夹心式构造安排的手段，一上面可普及径向振荡压电陶瓷换能器的功率含量；另一上面可经过变换环形盖板的安排尺寸改变幻能器的谐振频次，实行广播段大功率输入，使之可用来功率超声，如超声马达等范围。因