本文關鍵詞：圓盤式微振動給料器的建模與仿真分析，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著精密制造、微電子生產、醫(yī)藥生產等行業(yè)的發(fā)展,對精細給料、精密供送、超微加工等提出了更高的要求,國外已廣泛采用微納振動輸送的裝置來實現(xiàn)輸送和定位。壓電陣子驅動的微振動輸送裝置已成為了國內外的研究熱點。本論文首先闡述了壓電振子的研究目的和意義,綜述了振動給料裝置技術的發(fā)展歷程和國內外發(fā)展現(xiàn)狀,該技術目前日本和歐美等國家研究比較多,其產品已應用到工程實際中。國內研究主要集中在結構和參數(shù)優(yōu)化,對其核心部件壓電振子理論研究較少。以圓盤式壓電振子為研究對象,對其組成及結構、性能參數(shù)進行分析,確定合適的壓電陶瓷材料、金屬基板材料及結構形式。利用正交試驗方法確定壓電雙晶片振子的最佳尺寸組合。通過壓電效應的計算分析,建立壓電方程及壓電振子的振動模式,確定振子類型、支撐方式以及驅動波形。建立圓盤式壓電振子的振動模型,對其進行動力學分析,應用Rayleigh-Ritz近似求解法,對軸對稱壓電雙晶片振子的激振過程進行求解,推導出壓電雙晶片振子的彎曲振動的固有頻率與相對應的振型的計算表達式,并對最大位移處的激振力進行求解。根據(jù)壓電雙晶片振子的實際結構,建立圓盤式壓電雙晶片振子的有限元模型并對其進行靜態(tài)分析與實驗測試,兩條曲線的對比表明實驗測試與仿真結果基本趨勢一致,但存在5%左右的誤差,其誤差主要原因由于有限元模型是簡化模型而且參數(shù)都是理想化狀態(tài)的。因此證明對其結構的三維建模是可行的。運用SolidWorks軟件,對圓盤式壓電振動給料器進行建模。并對壓電振動給料器的工作過程進行分析,建立其動力學模型,推導出壓電振動給料器的物料輸送的振動微分方程。建立圓盤式壓電振動給料器的有限元模型,運用ANSYS軟件對系統(tǒng)進行模態(tài)分析,得到振動給料系統(tǒng)的前6階模態(tài)云圖,其中一階模態(tài)振型符合實際工作狀態(tài),其固有頻率為225,12Hz。對壓電振動給料器整機進行仿真分析和實驗研究,分別得到輸送速度與激振頻率激振電壓的關系曲線,由這些關系曲線可以看出,當電源電壓一定,電源頻率達到振動給料器的固有頻率時,輸料速度達到最大值；并且激振頻率一定,輸送物料的速度隨著電源電壓的升高而增大。
【關鍵詞】：微振動輸送 壓電雙晶片振子 固有頻率 試驗研究 仿真分析 模型
【學位授予單位】：哈爾濱商業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH237.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 1 緒論12-20
• 1.1 課題研究的目的及意義12-13
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀13-18
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀13-16
• 1.2.2 國內研究現(xiàn)狀16-18
• 1.3 存在的主要問題18
• 1.4 論文主要工作18-20
• 2 圓盤式壓電振子理論分析與參數(shù)優(yōu)化20-30
• 2.1 圓盤式壓電振子的組成20-23
• 2.1.1 壓電陶瓷材料的性能參數(shù)20-22
• 2.1.2 壓電陶瓷材料的選擇22-23
• 2.2 壓電效應與壓電方程23-25
• 2.2.1 壓電效應23-24
• 2.2.2 壓電方程24-25
• 2.3 運用正交試驗選擇壓電雙晶片的最優(yōu)尺寸25-26
• 2.4 壓電雙晶片振子26-29
• 2.4.1 壓電振子的振動模式26-27
• 2.4.2 壓電雙晶片振子類型27
• 2.4.3 壓電雙晶片振子的支撐方式27-28
• 2.4.4 壓電雙晶片振子的驅動波形28-29
• 2.5 本章小結29-30
• 3 圓盤式壓電雙晶片振子的力學模型與有限元分析30-40
• 3.1 圓盤式壓電雙晶片的力學分析30-32
• 3.2 Rayleigh-Ritz法求解32-34
• 3.2.1 求Umax,Tmax,UEmax32-33
• 3.2.2 求解33-34
• 3.2.3 激振力的求解34
• 3.3 壓電振子的有限元分析34-38
• 3.3.1 壓電振子的有限元分析34-35
• 3.3.2 壓電雙晶片振子的靜態(tài)分析與測試35-36
• 3.3.3 壓電雙晶片振子的動態(tài)分析與測試36-37
• 3.3.4 圓盤式壓電振子的阻抗測試分析37-38
• 3.4 本章小結38-40
• 4 圓盤式壓電振動給料器建模與有限元分析40-51
• 4.1 圓盤式壓電振動給料器的建模與工作過程分析40-41
• 4.1.1 圓盤式壓電振動給料器的建模40
• 4.1.2 圓盤式壓電振動給料器的工作過程分析40-41
• 4.2 圓盤式壓電振動給料器振動模型建立41-43
• 4.3 圓盤式壓電振動振動給料裝置參數(shù)計算43-45
• 4.3.1 主振彈簧和壓電振子剛度的計算43-44
• 4.3.2 阻尼系數(shù)及給料能力44
• 4.3.3 振動裝置的質量與固有頻率44-45
• 4.4 圓盤式壓電振動振動給料裝置參數(shù)計算45-47
• 4.4.1 支撐彈簧的設計45-46
• 4.4.2 減振裝置的設計46
• 4.4.3 底座的設計46-47
• 4.5 有限元分析47-50
• 4.5.1 有限元模型的建立47-48
• 4.5.2 模態(tài)分析48-50
• 4.6 本章小結50-51
• 5 圓盤式壓電振動給料器的試驗分析51-56
• 5.1 整機實驗分析51-54
• 5.1.1 給料機樣機51
• 5.1.2 測試系統(tǒng)的組成51-52
• 5.1.3 幅頻特性52-53
• 5.1.4 頻率與物料輸送速度的關系53
• 5.1.5 電壓與物料輸送速度的關系53-54
• 5.2 本章小結54-56
• 結論56-58
• 參考文獻58-62
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術論文62-64
• 致謝64

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本文編號：429191