文章摘要
张水田,李远.蛋糕超声波辅助切割刀的优化设计[J].声学技术,2015,34(2):152~156
蛋糕超声波辅助切割刀的优化设计
The structural design of ultrasonic cutter for cakes
投稿时间:2014-03-26  修订日期:2014-05-25
DOI:10.16300/j.cnki.1000-3630.2015.02.010
中文关键词: 超声切割刀  谐振频率  优化设计  振幅分布
英文关键词: ultrasonic cutter  resonant frequency  optimal design  amplitude distribution
基金项目:长江学者与创新团队发展计划(IRT1063)、新世纪优秀人才支持计划(NCET-11-0852)
作者单位E-mail
张水田 华侨大学脆性材料加工技术教育部工程研究中心, 福建厦门 361021 577127345@qq.com 
李远 华侨大学脆性材料加工技术教育部工程研究中心, 福建厦门 361021  
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中文摘要:
      为了适应切割大尺寸、粘性食品的要求,设计了频率为20kHz的食品用超声切割刀。采用有限单元法对其进行模态分析,获取各阶固有频率、刀具刃口振幅分布等参数。通过对切割刀刀身结构进行敏感性分析,得到了切割刀结构尺寸对切割刀输出端位移的均匀性、纵向振动固有频率与邻近频率的影响。对影响程度大的结构参数进行了二次优化,使所设计的切割刀在20kHz频率附近以纵向振动模式为主,谐振频率与邻近固有频率间距足够大,刃口振幅位移分布均匀性得到较大的提高。
英文摘要:
      An ultrasonic cutter of 20 kHz for food is designed to meet the demand of cutting large viscoelastic food. By analyzing its model with the finite element method, the natural frequencies of all orders and the distribution of displacement amplitude of cutter edge are obtained. The influence of the structure size on the uniformity of displacement at the output port, the longitudinal natural frequency of vibration and the adjacent frequency are analyzed. The structural parameters with high sensitivities are redesigned to make the cutter dominated by the longitudinal vibration near 20 kHz. The interval between the resonant frequency and the natural frequencies is large enough, and the distribution of displacement amplitude on the cutting edge surface is greatly improved.
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