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针对硬脆性材料在加工过程中表面容易产生裂纹和凹坑等缺陷，应用超声振动切削原理，提出一种基于3-SPS机构的刀尖可做空间复杂轨迹振动的非共振型压电超声振动切削结构。首先叙述了结构的运动机理及刀尖的微观运动轨迹，设计出压电振子结构，建立工作头的三维模型，并对工作头机构进行了运动分析、仿真和动力学分析，最后进行结构优化以及应力校核并加工出样机，验证该结构的可行性并得到其刀尖能够产生空间复杂振动轨迹的结论。