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1、四川大学本科毕业论文 超声波洁牙机手柄的有限元分析目录 中文摘要3Abstract4第一章 绪论51.1本文研究的背景及其意义51.1.1超声波洁牙机手柄的工作原理51.1.2超声波洁牙机手柄研究的重要意义51.2国内外超声波洁牙机手柄的发展简史和研究现状51.2.1超声波洁牙手柄的发展简史51.2.2超声波洁牙机手柄的研究现状61.3超声波洁牙机的特点及其应用71.3.1与传统的洁牙机（手柄）的比较71.3.2超声波洁牙机（手柄）的特点71.3.3超声波洁牙机（手柄）存在的缺点及其不足71.4论文研究的主要内容7第二章 压电现象82.1引言82.2压电效应82.2.1纵向和横向压电效应92.
2、2.2压电性92.2.3名词解释92.3压电效应参数10第三章 超声波洁牙机手柄换能器及其变幅杆的理论设计113.1压电材料及其性能113.2压电换能器的结构形式、特点及频率公式133.3夹心式压电换能器133.3.1夹心换能器的设计133.4超声波变幅杆的理论设计153.4.1超声波变幅杆概述153.4.2变截面杆纵振动的波动方程163.5 变幅杆分析小结18第四章 超声波洁牙机手柄的结构优化设计194.1 引言194.2 有限元分析法及其有限元分析软件简介204.2.1 有限元分析法204.2.2 有限元分析软件ANSYS214.3 超声波洁牙机手柄的换能器和变幅杆的有限元分析及仿真254
3、.3.1超声波洁牙机手柄的换能器和变幅杆的有限元模型254.3.2 超声波洁牙机手柄的模态分析274.3.3 不同长度换能器振动模态及其共振频率分析274.4 超声波洁牙机手柄的优化设计374.4.1振动频率和节点位置随压电陶瓷片厚度的变化374.4.2振动频率和节点位置随后盖板厚度的变化404.5本章总结42第五章 总结与展望44参考文献：44致谢45 超声波洁牙机手柄的有限元分析专业 机械设计制造及其自动化学生 杨波 指导老师 傅波中文摘要随着人么生活水平的提高，人们越来越重视牙齿的健康和清洁，超声波洁牙机作为一种安全，便捷的洁牙仪器得到广泛的应用。超声波洁牙机工作原理一般认为是这利用了超
4、声在液体中的“空穴效应”。超声波洁牙机的清洁原理，在于利用超声波振动清水，使微细的真空气泡在水里产生，当真空气泡爆破时释放了储存在气泡里面的能量，释放温度约摄氏 5000 度以及超过10,000磅吋的压力将物件表面的油脂或污垢带走。超声波洁牙机手柄作为洁牙机的主要工作部分，主要作用是把高频的超声波电信号转换成高频振动，为了使电能和机械能的转换率达到最高，也就是让压电陶瓷的固有频率和换能器，变幅杆的振动频率相一致，产生最大共振。本文基于有限元分析法，针对超声波洁牙机手柄进行了比较详细的研究与讨论。第一步概括的介绍超声波洁牙机手柄的基本结构和工作原理，其中包含压电陶瓷的压电效应，性能特点，常见概念
5、等等。通过改变超声波洁牙机手柄的各个结构参数，主要是指长度方面的，对于不同的结构参数，在Solidworks中建模然后导入到ANSYS Workbench中进行模态分析，观察不同的结构参数对对超声波洁牙机手柄振动的固有频率和节点位子的影响，之后选择最佳频率状态下所对应的超声波洁牙机手柄的结构参数，这样就可以达到优化的效果，作为超声波洁牙机手柄设计的理论参考。关键词：超声波，洁牙机手柄，有限元分析，结构优化 FEA of Ultrasonic Teeth Cleaner HandleMajor Mechanical Design, Manufacturing and AutomationStud
6、ent Yang Bo Tutor Fu BoAbstractWith the improvement of peoples living standard, there is a growing emphasis on dental health and cleaning, ultrasonic scaler as a safe, convenient scaling instrument is widely used. The working principle of ultrasonic scaler is generally considered that the use of hol
7、e effect of ultrasound in liquid. So ultrasonic scaler cleaning principle is to use ultrasonic vibration of water, as the stored energy in the bubble inside releases when a vacuum bubble burst, the pressure bring away grease or dirt on the surface of the object when the release temperature is about
8、5000 degrees Celsius and more than 10,000 pounds inch. Ultrasonic scaler scaler handle as the main part, its main function is to convert high-frequency ultrasonic to high frequency vibration signals, in order to make electrical and mechanical energy conversion rate the highest,that is, to make the n
9、atural frequency of piezoelectric ceramic and the vibration frequency of the transducer and horn line consistent, so that to produce the greatest resonance. The article conducts a preliminary study on ultrasonic scaler handle based on finite element analysis. First, a brief introduction on the struc
10、ture and working principle of ultrasonic scaler handle,including the piezoelectric effect, the performance characteristics of Piezoelectric ceramics.Described the finite element analysis software ANSYS Workbenchs applications in the design process of ultrasonic scaler handle, by changing all structu
11、ral parameters of the ultrasonic scaler handle, mainly refers to the length. Use Finite element analysis software ANSYS Workbench to do the analysis of different structural parameters on natural frequencies of the handle,and then select the structural parameters of the handle under the best conditio
12、n, to optimize the handle , as the preliminary reference to design the handle of ultrasonic scaler.Keywords:Ultrasonic, scaler handle, finite element analysis, structural optimization 第一章 绪论1.1本文研究的背景及其意义1.1.1超声波洁牙机手柄的工作原理 超声波洁牙机是一种利用压电陶瓷（Piezoelectric Ceramic）的逆压电效应超声振动。超声波洁牙机的主机并不直接振动，而是将产生的高频电信号通
13、过导线传输到超声波洁牙机手柄。压电陶瓷受到激励产生振动，进而带动工作头振动。与传统的洁牙机不同的是，超声波洁牙机不直接通过机械结构作用于牙齿，而是通过超声波（机械振动频率20kHz）在水中产生的超声空化作用把牙齿表面的牙垢震碎清除掉。相对有老式的纯机械式洁牙机，它对牙齿没有损害。超声波洁牙机及其手柄是一种涉及压电学、材料学、力学以及控制理论等学科交叉的机电一体化产品。1.1.2超声波洁牙机手柄研究的重要意义随着人么生活水平的提高，人们越来越重视牙齿的健康和清洁，超声波洁牙机作为一种安全，便捷的洁牙仪器得到广泛的应用。并且对洁牙机的智能化、标准化、节能性、环保性以及性价比提出了更高的要求。通过传
14、统的实验法研究超声波洁牙机手柄的工作方式、提高它的工作效率，已经不能满足现代市场经济的要求。基于的有限元分析法，可以很好的解决这个问题，因为它不需要涉及出成品就能对其产品进行仿真，并且通过有限元方法分析手柄各部分的固有频率和振型。通过改变尺寸达到让各个部分产生共振的效果。这一方法现在很流行，虽然有些情况下是为了避免共振。通过对超声波洁牙机手柄的有限元分析的研究，可以很好的了解这一过程，对以后的学习有很大的帮助。1.2国内外超声波洁牙机手柄的发展简史和研究现状1.2.1超声波洁牙手柄的发展简史超声波洁牙是人类洁牙发展史的一大亮点。从用手指摩擦洁牙到超声波洁牙，人类洁牙历史经历了一个漫长的时期。人
15、类在洁齿方面的战斗，可谓历史悠久。1700年前的古埃及人就会用鸢尾花制成牙膏, 然后用手指蘸取來清洁牙齿；非洲的坦桑尼亚居民则在口中反复咀嚼并搓动“洛菲拉”的树枝以达到清洁牙齿的效果。而礼记中，关于“鸡初鸣，咸-漱”的记载则表明我国人民于2000年前就知道早晨要用盐水漱口了，敦煌莫高窟的壁画更证明了用手指揩齿是唐宋时期的刷牙方式。据记载当时的“牙膏”是以茯苓等药材煮成的。1873年,英国高露洁公司推出了世界上第一支牙膏,拉开了现代人洁齿战斗的序幕。而今,刷牙已经成了人们日常生活中的习惯。同时,随着社会文明的发展，人类对口腔卫生保健也越来越重视。日常的牙刷从“手动”升级到 “电动”,牙膏的功能也越来越高级,洗牙作为一种新兴的护齿保健方式,也开始受到欢迎和关注。专业洗牙就是用超声洁齿器去除牙齿表面附着的软垢、菌斑和牙石。它的主要目的是清洁牙齿，预防牙龈病和评估口腔清洁程度
