为了解决超声振动系统谐振频带窄与振动系统频率漂移范围宽的矛盾,提出了PC机和单片机组成的频率跟踪系统.在此基础上将频率跟踪系统应用于功率超声珩磨加工,结果表明此频率跟踪系统能稳定、实时地对振动系统的频率进行跟踪,使振动系统总工作在最佳的谐振状态,更好地实现了功率超声加工的工艺效果.

超声波是指频率高于人耳听觉上限的声波。超声技术是一门以物理、电子、机械及材料学为基础的通用技术,通过超声波产生、传播及接收的物理过程实现的。介绍了超声技术的特点以及在电子专用设备领域的应用。

针对压电式超声振动系统中换能器和变幅杆的设计公式及步骤复杂的问题,提出利用软件的二次开发,在UG软件平台上研究振动系统的三维造型的方法。开发结果表明该方法可以很好的解决压电超声换能器和变幅杆在设计过程中存在的问题,简化了设计过程,缩短了新产品的开发周期。

近年来，超声加工方法已经越来越多地应用于脆硬材料的加工，超声声学系统是功率超声设备的核心和关键所在，其设计的好坏直接影响到其应用的效果。在分析超声声学系统工作原理的基础上，给出了该声学系统的具体设计方案，并且专门针对硅镜超声加工声学系统进行了设计及实验。实验结果表明，所设计的声学系统性能比较稳定，换能器发热较少，效率较高。

超声加工技术是在传统制造加工技术中,对工件或者工具施加沿一定方向的可控的超声频振动而形成的一种新型加工技术,其具有提高加工工件表面质量、减小加工工具磨损、降低加工区域温度及减少切削力等诸多优点。介绍了超声加工技术在超声振动系统、加工工艺参数、超声复合加工和深小孔加工等方面的研究进展,概括了各项研究的加工特点。综合近年来对超声加工技术的研究进展,分析了对超声加工技术研究中存在的待解决问题,并阐述了未来超声加工技术的发展趋势。

为了避免加工过程中碳/碳化硅复合材料的异形、深腔燃烧室构件出现分层、撕裂和毛刺等缺陷,提出一种超声辅助锉削加工系统。首先基于多级放大原理,应用传输矩阵法,推导了多级变幅杆的频率方程,并利用MATLAB7.1软件对该频率方程进行求解,实现了多级变幅杆的超声振动;基于薄板弯曲振动原理,应用ANSYS Workbench软件对带有直槽的锉削刀具进行结构优化设计,实现了锉削刀具的超声振动;之后,分别对设计和制造出的超声辅助锉削系统进行有限元分析与振动特性测试,结果显示二者与理论分析结果较好的一致性,谐振频率的误差在0.68%～1.75%。最后,利用研制的超声锉削系统对超声速推进器燃烧室进行切削试验,获得了较好的加工效果。

外加超声电源激励产生的复合振动输出模态作用于加工刀具上,从而改变实际超声加工过程中刀具相对于工件之间的运动状态,出现不同于传统磨削加工的运动特性,由运动合成原理,在分析纵扭复合振动作用下刀具切削运动轨迹特征及由此产生的加工特性下对普通磨削加工和复合振动超声加工进行磨削工程氧化锆陶瓷材料表面试验,提出了超声加工运动形式的不同所体现出的工艺优势,理论与试验结果表明超声振动下独特的运动形式体现出的加工特性会促进切屑排除,使得刀痕沟槽均匀,改善加工表面质量,突出超声加工工艺方法应用于精密及超精密加工的重要意义。

针对超声辅助磨削碳纤维复合材料不仅可以保证砂轮的自锐性,而且可以抑制碳纤维复合材料缺陷的产生。研究适应超声速推进器中异形、深腔燃烧室构件的超声加工系统;基于一维振动理论和薄板振动理论,分别建立了多段式变幅杆和异形砂轮的频率方程,并在此基础上应用MATLAB 7.1软件进行数值计算获得了带有异形砂轮的多段式变幅杆;之后,对设计出超声振动系统分别进行有限元分析和固有频率测试,结果表明二者相对设计频率的误差在1.4%以内。通过对研制的超声加工系统对碳纤维复合材料构件进行切削试验,获得了较好的加工效果。