白内障超声乳化手术以其切口小、愈合快、散光小、术后视力恢复快、手术损伤小等优点已成为治疗白内障的重要手术方式。超声乳化仪是白内障超声乳化手术重要的辅助仪器,其主要包括超声波发生器和超声乳化手柄两部分。超声乳化手柄是超声乳化仪的核心部件,其性能的好坏直接影响到手术的效果。超声乳化手柄主要包括超声换能器和超声变幅杆两部分,在实际工作时,还会在前端安装乳化针头。超声换能器的功能是将电能转换为机械振动,但其辐射端面的振幅只有几个微米。而白内障摘除手术时,辐射端面的振幅一般需要几十到一百多微米,因此必须在换能器的端面连接超声变幅杆,将振幅放大。从超声换能器功率重量比的角度要求,总是希望能以较小的重量产生较大的输出能量。所以课题的目的是,寻求一种既能满足手术需要,又能获得小体积和轻质量的超声乳化手柄。故课题提出了1/4波长超声换能器加1/4波长超声变幅杆的手柄结构,减小手柄的体积和质量。论文首先根据变截面细杆和压电陶瓷片机电等效电路推导出1/4波长夹心式超声换能器的机电等效电路,再运用等效电路法对28kHz和40kHz两种频率的超声换能器结构尺寸进行设计。然后,利用解析法对两种频率的1/4波长阶梯形变幅杆进行设计,并确定其最佳圆弧过渡段。最后,在有限元分析软件ANSYS11.0中,对两种频率的手柄进行模态分析和加上负载针头的手柄进行优化。对优化后的手柄进行谐响应分析和导纳特性的研究,表明40kHz手柄与28kHz手柄相比虽然压电转换系数低、振幅放大系数小,但体积小、机械品质因素高、机械损耗小、频带窄、最大应力小、加速度大。两种手柄分别与针头组成的整个振动系统振幅放大系数相当,且针头末端振幅均在100μm以上,均能满足白内障手术的需要。故40kHz手柄更符合设计要求。