傳統(tǒng)的沖擊式壓電馬達通常由準靜態(tài)頻率下的鋸齒波電壓驅(qū)動,導致運動速度和輸出力相對諧振式馬達較低。諧振沖擊式壓電馬達利用多個模態(tài)的固有振動合成諧振狀態(tài)下的近似鋸齒波振動,彌補了傳統(tǒng)沖擊式壓電馬達的不足,大幅提升壓電馬達的功率輸出能力。本文提出一種基于非對稱音叉結(jié)構(gòu)的諧振沖擊式壓電直線馬達,屬于慣性驅(qū)動機構(gòu),采用非對稱壓電懸臂梁的音叉結(jié)構(gòu),通過調(diào)整組件尺寸參數(shù)調(diào)整慣性動子彎曲模態(tài)的諧振頻率比值,從而合成近似鋸齒波振動。本論文主要工作和創(chuàng)新點包括:1.提出基于慣性驅(qū)動的諧振沖擊式壓電直線馬達的基本構(gòu)造,建立慣性動子的理論模型并分析固有振動特性,探索諧振頻率的匹配方法并分析諧振特性與慣性質(zhì)量的關(guān)系。2.設(shè)計諧振沖擊式壓電直線馬達結(jié)構(gòu)并建立慣性動子的有限元結(jié)構(gòu)仿真模型,仿真分析通過改變磁鐵簧片質(zhì)量實現(xiàn)頻率匹配的方法并確定滿足1:2頻率比的慣性動子結(jié)構(gòu)參量。3.建立諧振沖擊式壓電直線馬達的動力學方程,設(shè)計MATLAB/Simulink仿真模型并確定動力學模型參量,仿真分析慣性動子振動特性以及馬達在準靜態(tài)和諧振下的沖擊驅(qū)動特性。4.制作馬達樣機并搭建實驗平臺,測試單個簧片以及慣性動子的振動特性,對比樣機在諧振與準靜態(tài)沖擊驅(qū)動下的運動特性。實驗結(jié)果表明諧振沖擊下的馬達運動速度大大提高。本論文研究豐富了諧振沖擊式壓電馬達的結(jié)構(gòu)形式,并進一步擴展了壓電馬達的理論、仿真和實驗分析方法。
【學位單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TM30
【部分圖文】：

圖 1.1 壓電馬達的分類Fig 1.1 Classification of piezoelectric motors馬達原理及結(jié)構(gòu)達是典型的仿生馬達，仿照自然界尺蠖的運箝位裝置模擬尺蠖的前后足，使用一個伸縮-驅(qū)動-箝位”三個步驟實現(xiàn)馬達的運動。按照運要分為行走型[17-18]、推進型[19-20]和推進-行走 所示。

圖 1.1 壓電馬達的分類Fig 1.1 Classification of piezoelectric motors.2.1 尺蠖式壓電馬達原理及結(jié)構(gòu)尺蠖式壓電馬達是典型的仿生馬達，仿照自然界尺蠖的運動而得名。尺蠖電馬達采用兩個箝位裝置模擬尺蠖的前后足，使用一個伸縮裝置來模擬尺蠖體，通過“箝位-驅(qū)動-箝位”三個步驟實現(xiàn)馬達的運動。按照運動產(chǎn)生的機理[1蠖式壓電馬達主要分為行走型[17-18]、推進型[19-20]和推進-行走混合型[21-22]三類作原理如圖 1.2 所示。

第一章 緒論Chanwoo Moon 等人研制了一種新型快速尺蠖式壓電直線馬達[23]，如圖 1.3（示，驅(qū)動元件采用了封裝式的壓電疊堆，馬達設(shè)計時加入了反饋系統(tǒng)，因此具有較高的穩(wěn)定性，分辨率達到 50nm，最大行程為 100mm，最高速度為 10.2m出力達 10N。Ma 等人設(shè)計了一種行走型尺蠖式壓電馬達[24]，如圖 1.3（b）所示夾緊機構(gòu)采用對稱杠桿放大結(jié)構(gòu)，中間傳動機構(gòu)采用復合式橋架結(jié)構(gòu)，執(zhí)行的工作行程為50mm，最小步距60μm，最大步距為105μm，最高速度達2.04mmnping Li 等利用 9 個壓電疊堆設(shè)計出了高精度旋轉(zhuǎn)尺蠖馬達[25]，如圖 1.3（c），在頻率為 1Hz、驅(qū)動電壓 20V 時，最小步進角為 4.95μrad；在頻率 30Hz、電壓 100V 下，最大轉(zhuǎn)速可達 6508.5μrad/s，最大輸出力矩為 93.1N mm。孫先濤衛(wèi)海等人設(shè)計了一種直線-旋轉(zhuǎn)型尺蠖式馬達[26]，如圖 1.3（d）所示，在直線模式下，該馬達的最小步距 0.049μm，最大運動速度 1450μm/s，最大輸出負 11.8N；在旋轉(zhuǎn)運動模式下時，該馬達最小步進角為 10.3μrad，最大轉(zhuǎn)270μrad/s，最大輸出力矩為 73.5N mm。
【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 李克學;;儲能沖擊式氣扳機的選擇及應(yīng)用[J];水利電力機械;1987年04期

2 任克敏;;新型沖擊式松土裝置提高了推土機能力[J];有色礦山;1987年04期

3 朱鶴齡;國產(chǎn)沖擊式氣扳機述評[J];工程機械;1988年08期

4 李基深;伍練臻;;CXL型沖擊式細碎機生產(chǎn)試驗研究[J];水泥;1988年10期

5 陳長柱;;間歇沖擊式旋轉(zhuǎn)犁的工作原理與力學計算[J];林業(yè)機械;1989年02期

6 王希云;;電動沖擊式U形螺栓拆裝機[J];機械工人.冷加工;1989年03期

7 楊藝;高仁瓊;;某水電站臥式?jīng)_擊式水輪發(fā)電機組振動嚴重超標的分析與處理[J];四川水力發(fā)電;2017年05期

8 韋琛群,張文斌,胡守忠;電測法測量沖擊式氣扳機的扭矩[J];上海工程技術(shù)大學學報;1994年03期

9 黃龍春;沖擊式氣扳機性能的分類[J];鑿巖機械氣動工具;1994年01期

10 張建志;沖擊式噴淋器的研制與應(yīng)用[J];環(huán)境污染與防治;1996年01期

相關(guān)博士學位論文 前1條

1 柏德恩;雙向驅(qū)動的回轉(zhuǎn)沖擊式超聲波鉆探器及性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2019年

相關(guān)碩士學位論文 前10條

1 王玉;基于非對稱音叉結(jié)構(gòu)的諧振沖擊式壓電直線馬達研究[D];合肥工業(yè)大學;2019年

2 艾麥提·布拉丁;沖擊式超聲波鉆驅(qū)動器設(shè)計及實驗研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2018年

3 王石安;沖擊式多晶硅破碎裝置的研究與設(shè)計[D];石河子大學;2017年

4 曹林寧;軸流式和沖擊式機組過渡過程計算模型優(yōu)化研究[D];河海大學;2003年

5 王建超;沖擊式消力墩水力特性研究[D];大連理工大學;2007年

6 周昇;慣性沖擊式直線電機的設(shè)計及其應(yīng)用[D];南京航空航天大學;2014年

7 宋國梁;基于沖擊式振動的PVDF壓電風能收集系統(tǒng)的研究[D];大連理工大學;2016年

8 趙亞慧;沖擊式壓電馬達建模仿真與激勵電路研究[D];合肥工業(yè)大學;2017年

9 王必強;沖擊式壓路機總體優(yōu)化設(shè)計與關(guān)鍵技術(shù)研究[D];長安大學;2011年

10 肇世華;沖擊式壓路機座椅懸架系統(tǒng)的研究[D];太原科技大學;2009年

本文編號：2857884