超声碎石手术对人体创伤小、适用范围广、术后恢复快、清石彻底、术后复发率低等优点得到了广泛的应用。医用超声振动系统变幅杆是超声碎石设备的主要部件,是超声碎石系统的主要组成部分,同时也是超声碎石设备与结石之间能量传递的媒介,在超声碎石系统中主要起导振和放大振幅的作用,其性能好坏直接影响碎石效果。影响超声波变幅杆的因素有很多,主要有变幅杆材料、变幅杆类型、输入端与输出端面积比,同时医用超声波变幅杆有一定的长度和频率要求,长度大于300mm,频率50k Hz,单一变幅杆无法满足长度要求,因此需要与导振杆相连,导振杆的尺寸对整体振动系统影响很大。为了满足碎石手术要求,导振杆为中空设计,外径不宜过大,从而使导振杆的壁厚较薄,与变幅杆之间连接困难,常采用焊接的工艺连接,本文研究的目的是探究变幅杆材料和结构对变幅杆振动性能的影响,研究焊接工艺对疲劳寿命的影响,为变幅杆和连接方式的设计方面提供实验结果和工艺参考。论文针对变幅杆材料和结构类型,选用振动效果较好的钛合金、黄铜、不锈钢,变幅杆的结构类型选择阶梯型变幅杆和复合型变幅杆。用解析法对不同材料、不同结构的变幅杆进行设计,采用有限元法对变幅杆进行模态分析和谐响应分析,探究不同材料变幅杆的固有频率与设计频率的差值,同时研究不同材料在固有频率共振下的谐振状态,包括幅频特性曲线、振幅放大倍数、等效应力值等。通过比较不同材料、不同结构类型变幅杆的放大倍数和等效应力,选择合适的变幅杆的材料和结构类型。同时研究了输入端与输出端尺寸对变幅杆谐振状态的影响,选择合适的输出端尺寸。借助有限元分析方法确定导振杆长度,使其在满足频率的情况下满足长度要求、同时研究了导振杆尺寸对变幅杆固有频率和谐振状态的影响,选择符合要求的导振杆尺寸。文中对单一变幅杆和导振杆连接方式进行了研究,研究发现TC4钛合金有良好的振动特性,由于导振杆的壁厚较薄,无法对其进行螺纹连接,论文选择适用于薄壁金属连接的激光脉冲焊接方法。通过研究不同激光电流、脉宽、离焦量下的焊缝形貌、显微组织和力学性能,寻找合适的焊接工艺。研究发现,电流90A、激光脉宽3.5ms、离焦量为+3mm、焊接速度100mm/min,脉冲频率15Hz下,0.3mm厚的薄壁TC4钛合金有良好的焊接性能。应用疲劳寿命分析软件（ncode Design Life）对超声波变幅杆谐响应结果进行疲劳寿命分析,预测超声变幅杆和焊缝连接处的疲劳寿命,数值模拟结果表明,超声变幅杆疲劳寿命在10¹⁰次以上,寿命最薄弱点在超声波变幅杆圆弧过渡处,焊缝处的疲劳寿命较高,没有对整体的疲劳寿命产生影响,可见焊接的方法进行连接是可行的。