柱面驱动杆式超声电机的研究

发布时间：2017-10-09 14:16

  本文关键词：柱面驱动杆式超声电机的研究

  更多相关文章： 超声电机 直线型 正交模态 双足驱动 动力学分析

【摘要】：超声电机有别于传统型的电磁电机,它利用了压电材料的逆压电效应,不需要中间机构,可通过摩擦力直接驱动动子做直线或旋转运动。因其工作原理特殊,因而具有电磁干扰小、启停灵敏、体积小、易于控制等特点。近几十年来,一大批国内外科研工作者致力于该类电机的研究,并取得了丰硕成果,在小功率驱动、精密仪器、航空航天等领域已得到广泛应用。本文具体研究内容如下:(1)对一种柱面驱动杆式超声电机进行了研究,该电机由两个驱动足及变幅杆构成,其中两驱动足分别安置在杆式振子的两自由端,变幅杆的作用是放大驱动足的振幅。在两正交弯曲模态复合下,驱动足上的质点形成椭圆运动,在驱动足与振子间施加预紧力,驱动足便可驱动动子沿直线运动。(2)对电机振子进行动态设计,得出振子几个主要设计参数:驱动足长度、变幅杆长度、基端长度、支撑厚度等对振子模态频率的影响,按照振子设计要求确定了振子最终尺寸;基于振子最终尺寸建立振子的有限元模型,进行谐响应分析、瞬态动力学分析,通过这两个仿真验证了振子理论设计的正确性。(3)根据有限元分析结果,对振子和电机其他结构进行了加工,详细描述了振子加工、装配时所注意的问题。搭建实验平台,对振子多项性能进行了测试,最后对电机单足驱动时的运行性能进行了测试,得出滑块正反向速度分别达到189mm/s、181mm/s。
【关键词】：超声电机 直线型 正交模态 双足驱动 动力学分析
【学位授予单位】：辽宁工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM359.9
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-19
• 1.1 超声电机的发展历程8-11
• 1.2 超声电机的优缺点11-12
• 1.3 超声波电机的分类12
• 1.4 超声电机的应用12-15
• 1.5 弯振复合型直线超声电机的研究进展15-18
• 1.6 本论文主要研究内容18-19
• 2 超声电机振子的结构设计及其驱动机理19-30
• 2.1 振子基本结构设计19-22
• 2.1.1 振子工作模态的选择19-20
• 2.1.2 振子结构设计20-22
• 2.2 压电材料简介22-23
• 2.3 振子振动理论23-27
• 2.3.1 杆的弯曲振动理论23-24
• 2.3.2 振子表面椭圆轨迹的合成24-27
• 2.4 电机振子驱动过程27-29
• 2.5 小结29-30
• 3 振子的动态设计与验证30-44
• 3.1 振子设计原则30
• 3.2 振子有限元模型30-34
• 3.2.1 有限元软件介绍30
• 3.2.2 振子材料选择30-32
• 3.2.3 振子有限元模型建立32-34
• 3.3 振子几何参数对模态的影响34-38
• 3.4 振子谐响应分析38-41
• 3.5 振子瞬态分析41-42
• 3.6 小结42-44
• 4 样机研制与实验44-57
• 4.1 样机结构设计44-46
• 4.2 振子零件的加工及装配46-50
• 4.2.1 振子零件加工要求46-47
• 4.2.2 振子的装配过程47-50
• 4.3 电机其他零件的加工50
• 4.4 原理样机的装配50-51
• 4.5 振子性能测试51-56
• 4.5.1 测试仪器及其工作原理51-53
• 4.5.2 振子实验测试53-55
• 4.5.3 电机运行状况测试55-56
• 4.6 小结56-57
• 5 结论57-58
• 参考文献58-60
• 攻读硕士期间发表学术论文情况60-61
• 致谢61

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本文编号：1000640