当今,在精密加工领域,对工件或产品的表面质量要求越来越高。例如半导体工业中的硅片加工,对表面粗糙度和洁净度提出了极高的要求。为了避免工件在加工或运输过程中对表面产生划痕或污染,寻找一种非接触的悬浮夹持和运输的方法,具有重要的现实意义。本文以超声波近场声悬浮为研究对象,探索超声波悬浮运用于精密加工领域的可行性。旨在更深入地发掘超声波近场声悬浮机理,从而提出一种基于超声波近场声悬浮效应的非接触夹具。本文运用近场声悬浮理论、有限元法、直接边界元法等相关理论和分析方法,内容主要围绕近场声辐射力大小、变幅杆工作表面声场分布、近场声悬浮条件以及非接触夹具设计几个方面进行,主要研究成果是:1、研究了用于声场分布的直接边界元法。采用有限元法对超声系统进行模态分析和谐响应分析,利用边界元法计算了超声系统辐射声场,得到了矩形变幅杆的表面声压和辐射声场,并与理论值比较,验证了边界元法求解辐射声场的正确性。2、应用声学理论,建立了近场辐射声压求解模型,推导出圆形悬浮物初始悬浮条件的计算公式。运用有限元与边界元分析技术,计算了悬浮物悬浮条件。以矩形超声振子为例,利用自行设计的悬浮试验装置,测试并分析了超声波近场悬浮物体的条件,理论分析结果得到了较好的实验验证。3、采用有限元方法,对超声波非接触夹具系统进行了模态分析和谐响应分析,得到了夹持系统的振幅与随频率变化规律。最后通过实验验证了非接触夹具的可行性。本文的创新之处在于:(1)将激光三角法应用在测量近场声悬浮高度上;(2)使用有限元法和边界元法联合求解得到矩形变幅杆的表面辐射声场;(3)建立圆片状物体的超声波近场悬浮条件;(4)设计了一种能够实现稳定地悬浮片状物体的夹具。