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基于Mindlin中厚板理论,对超声磨削系统中的大负载杯形工具变幅器进行了设计研究.将杯形工具变幅器分为变幅杆、圆盘段和圆管段三个部分,分别建立各部分的位移与应力函数,利用边界条件建立了杯形工具变幅器的频率方程.根据频率方程设计了杯形工具变幅器,通过有限元分析对所设计的变幅器进行了研究.研究结果表明,杯形工具变幅器的有限元仿真频率与设计频率基本一致.验证了杯形工具变幅器的设计方法的正确性,为超声磨削系统的设计提供了理论依据.