超声变幅杆的设计方法主要有两种：其一，是根据变幅杆实际需要的特定性能，来设计变幅杆满足波动方程的外形函数；其二，是根据一些随坐标有规律变化的外形函数来得出波动方程的解，并由此计算出变幅杆的各种性能参量。

根据实际应用的要求，设计计算变幅杆的一般步骤如下。

① 确定工作频率f及变幅杆输出端的最大位移振幅

② 选择制作变幅杆的材料。

③ 根据所选择材料的声速及疲劳强度来估计所需要的形状因数

④ 根据换能器辐射面所能得到的位移振幅 来估算总放大系数 。换能器辐射面的振动速度主要取决于输入换能器的电功率，电声转换效率以及散热情况，一般来说不宜超过125cm/s（相当于在20kHZ时振幅为10μm ）

⑤ 根据所需要的放大系数Mt、形状因数 、工作稳定程度、阻抗特性以及振动形式来选择变幅杆的类型，并确定变幅杆输入端（一般为大端）和输出端（一般为小端）的直径或面积之比。但应注意变幅杆输入端的直径不能选取过大，否则变幅杆的横向振动就不可忽略，一般取 , D为变幅杆大端直径，λ为波长，如果在实际应用中，工艺要求变幅杆的直径与波长之比大于1/4,例如接近于1/2波长，则应釆取一些措施，比如在变幅杆上沿纵向开一些细槽以减小横向振动。此外，变幅杆两端直径之比或面积之比也不能过大，否则变幅杆过于细长，弯曲劲度不够，会引起不希望出现的其他振动而影响加工质量。

⑥ 如果单节变幅杆不能满足总放大系数而需要用两节变幅杆串联使用时，还应满足下列关系：

式中，下标1,2代表第一和第二变幅杆，为给定的形状因数。

两节变幅杆串联组合成全波长变幅杆，如图5-17所示，第一节为推动节，第二节为输出节。总的设计原则是推动节的形状因数 值可以较小，而放大系数应较大；输出节应选用形状因数值较大的变幅杆。表5-14列出了推动节和输出节可供选择的变幅杆。