本文關(guān)鍵詞：縱彎耦合振動(dòng)型駐波壓電驅(qū)動(dòng)器的研究

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【摘要】：近年來,國(guó)內(nèi)外壓電驅(qū)動(dòng)器的研究熱點(diǎn)逐步從旋轉(zhuǎn)型壓電驅(qū)動(dòng)器轉(zhuǎn)移至直線型壓電驅(qū)動(dòng)器,而直線型壓電驅(qū)動(dòng)器主要采用模態(tài)復(fù)合以實(shí)現(xiàn)致動(dòng),包括:縱彎復(fù)合、彎彎復(fù)合,彎扭復(fù)合和縱扭復(fù)合等形式。對(duì)于傳統(tǒng)縱彎復(fù)合直線電機(jī),其采用獨(dú)立的壓電陶瓷組分別激勵(lì)縱振和彎振,或是單獨(dú)采用彎振陶瓷利用不同的激勵(lì)信號(hào)分別激勵(lì)縱振和彎振,該類電機(jī)存在以下不足:(1)驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺乏靈活性,對(duì)裝配精度要求較高;(2)須分別激勵(lì)縱振和彎振,驅(qū)動(dòng)電路較為復(fù)雜,電源設(shè)計(jì)復(fù)雜。本文提出并研制一種縱彎耦合振動(dòng)型駐波壓電驅(qū)動(dòng)器,創(chuàng)新之處在于采用單一壓電陶瓷組同時(shí)實(shí)現(xiàn)縱振和彎振激勵(lì),在保證驅(qū)動(dòng)效果的同時(shí)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)電路的簡(jiǎn)化;其中,縱振為主動(dòng)激勵(lì)產(chǎn)生,彎振為在非對(duì)稱邊界條件下耦合產(chǎn)生。本文首先從縱彎耦合振動(dòng)型駐波壓電驅(qū)動(dòng)器的振動(dòng)理論開始分析,對(duì)梁的縱振和彎振數(shù)學(xué)模型進(jìn)行推導(dǎo),并建立了梁端面質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程,得到了其斜橢圓軌跡的運(yùn)動(dòng)方程,對(duì)驅(qū)動(dòng)器的等效電路進(jìn)行了分析。然后基于理論分析設(shè)計(jì)了縱彎耦合振動(dòng)型駐波壓電驅(qū)動(dòng)器,并從模態(tài)分析、諧響應(yīng)分析和瞬態(tài)分析方面對(duì)驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行了仿真分析,得到驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)足的運(yùn)動(dòng)軌跡及相關(guān)的性能參數(shù),同時(shí)通過仿真分析了非對(duì)稱邊界條件對(duì)驅(qū)動(dòng)器性能的影響。在完成仿真分析的基礎(chǔ)之上開始制作實(shí)驗(yàn)樣機(jī),搭建實(shí)驗(yàn)測(cè)試平臺(tái),從實(shí)驗(yàn)上測(cè)試了非對(duì)稱邊界條件對(duì)縱彎耦合振動(dòng)型駐波驅(qū)動(dòng)器性能的影響,然后進(jìn)行了壓電驅(qū)動(dòng)器的機(jī)械特性測(cè)試,并實(shí)現(xiàn)了單向驅(qū)動(dòng),驅(qū)動(dòng)器最大空載速度為891.3mm/s,最大負(fù)載推力可達(dá)39.2N;在單向直線驅(qū)動(dòng)的基礎(chǔ)上,對(duì)兩種不同的雙向驅(qū)動(dòng)方案進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN384

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