【摘要】： 本文將壓電驅(qū)動(dòng)與液壓傳動(dòng)技術(shù)相結(jié)合,提出了一種新型的壓電疊堆驅(qū)動(dòng)式液壓直線(xiàn)馬達(dá)(壓電液壓直線(xiàn)馬達(dá)),它具有壓電驅(qū)動(dòng)與液壓馬達(dá)的綜合技術(shù)優(yōu)勢(shì)。研究中以壓電疊堆泵為動(dòng)力元件驅(qū)動(dòng)液體循環(huán)實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳輸與運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換,進(jìn)而形成液壓缸的宏觀直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),主要研究?jī)?nèi)容如下: 1.建立了壓電疊堆驅(qū)動(dòng)器的力學(xué)模型,研究壓電疊堆變形量及驅(qū)動(dòng)力與其結(jié)構(gòu)參數(shù)和控制參數(shù)間的關(guān)系;獲得壓電疊堆驅(qū)動(dòng)器機(jī)電能量轉(zhuǎn)換效率及機(jī)械效率的影響因素,在此基礎(chǔ)上對(duì)壓電疊堆的幅頻特性進(jìn)行了測(cè)試,為壓電液壓直線(xiàn)馬達(dá)的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。 2.建立了包括壓電疊堆、單向閥及液壓缸在內(nèi)的壓電液壓馬達(dá)系統(tǒng)的的簡(jiǎn)化模型,獲得了影響壓電液壓直線(xiàn)馬達(dá)工作性能的關(guān)鍵要素;研究了不同負(fù)載(彈性負(fù)載和恒力負(fù)載)對(duì)壓電液壓直線(xiàn)馬達(dá)機(jī)械效率的影響規(guī)律;分析相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)(包括泵腔薄膜剛度、腔體高度、液壓缸直徑、單向閥的結(jié)構(gòu)及法孔位置等)對(duì)壓電泵及壓電液壓直線(xiàn)馬達(dá)性能的影響規(guī)律,并給出相應(yīng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則;對(duì)泵腔薄膜及剛性頂塊組合剛度進(jìn)行了有限元分析。 3.設(shè)計(jì)研制了壓電液壓直線(xiàn)馬達(dá)試驗(yàn)樣機(jī),并以泵腔薄膜剛度和腔體高度為調(diào)整對(duì)象,進(jìn)行壓電泵及壓電液壓直線(xiàn)馬達(dá)性能的測(cè)試與分析,獲得了相關(guān)參數(shù)對(duì)壓電泵流量、壓電液壓馬達(dá)輸出速度及驅(qū)動(dòng)力的影響規(guī)律。試驗(yàn)結(jié)果表明,利用壓電疊堆泵驅(qū)動(dòng)流體循環(huán)可實(shí)現(xiàn)壓電液壓直線(xiàn)馬達(dá)的預(yù)期功能,試驗(yàn)中所獲得的液壓馬達(dá)的最大速度和驅(qū)動(dòng)力分別為11.8mm/s和90N,證明了壓電液壓直線(xiàn)馬達(dá)的可行性。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類(lèi)號(hào)】：TH38
【圖文】：

閥控制相結(jié)合的類(lèi)型上哪，27]，而國(guó)內(nèi)的研究還僅限于原理分析及模擬仿真階段128，29]，并無(wú)相關(guān)的試驗(yàn)研究報(bào)道。由壓電液壓直線(xiàn)馬達(dá)的基本結(jié)構(gòu)和原理簡(jiǎn)圖(圖1、圖2)不難發(fā)現(xiàn)，與現(xiàn)有的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)相比，其優(yōu)勢(shì)在于:體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單;集成度高，密封性好;易于通過(guò)電壓和頻率調(diào)整實(shí)現(xiàn)力和速度的實(shí)時(shí)控制;可通過(guò)一次循環(huán)一個(gè)液滴的方法實(shí)現(xiàn)步進(jìn)式驅(qū)動(dòng)，等等。因此，壓電液壓直線(xiàn)馬達(dá)比傳統(tǒng)液壓馬達(dá)的應(yīng)用范圍更廣，更適用于航空航天、行走機(jī)器人、精密定位、伺服控制等微小系統(tǒng)和遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)。動(dòng)力軸壓電振子閥儲(chǔ)能器液 液壓缸 缸··(直動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng))))圖1一1壓電液壓馬達(dá)連接示意圖圖1一2集成式壓電液壓馬達(dá)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖壓電液壓直線(xiàn)馬達(dá)是將壓電驅(qū)動(dòng)與液壓傳動(dòng)技術(shù)相結(jié)合的混合驅(qū)動(dòng)器，是壓電泵流體驅(qū)動(dòng)功能的進(jìn)一步發(fā)展，在結(jié)構(gòu)和原理方面有別于現(xiàn)有的壓電直線(xiàn)馬達(dá)

操作等領(lǐng)域。目前，壓電直動(dòng)式驅(qū)動(dòng)器的研究已經(jīng)趨于成熟，壓電疊堆驅(qū)動(dòng)器就是比較常見(jiàn)的一種直動(dòng)式驅(qū)動(dòng)器。國(guó)內(nèi)外已經(jīng)有很多公司生產(chǎn)相關(guān)的產(chǎn)品(圖1一3)，例如國(guó)外的德國(guó)P工公司、日本的TOKIN公司、美國(guó)的nPOINT公司等等，其定位平臺(tái)的精度能夠達(dá)到0.05一Inm。國(guó)內(nèi)的哈工大博實(shí)公司生產(chǎn)的精密定位工作臺(tái)位移分辨率能夠達(dá)到1一ZOnm。2005年韓國(guó)啟明大學(xué)設(shè)計(jì)了一種基于兩級(jí)杠桿放大原理的柔性鉸鏈微位移工作臺(tái)13’!，在閉環(huán)控制下，分辨率優(yōu)于30nln。華中科技大學(xué)研制了一種結(jié)構(gòu)小巧的納米級(jí)精密定位平臺(tái)132]，并應(yīng)用電容微位移傳感器對(duì)定位平臺(tái)實(shí)行反饋控制，有效地克服了壓電陶瓷執(zhí)行機(jī)構(gòu)的非線(xiàn)性和遲滯效應(yīng)，該系統(tǒng)定位精度優(yōu)于Inm。a德國(guó)PI公司的壓電疊堆產(chǎn)品b德國(guó)PI公司微動(dòng)平臺(tái)c韓國(guó)微驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)的微定位系統(tǒng)圖1一3直動(dòng)式壓電驅(qū)動(dòng)器

利用慣性原理制成的慣性沖擊式直線(xiàn)馬達(dá) (inertiaSlipmotor)，在時(shí)序控制電壓信號(hào)的作用下，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)定向移動(dòng)，行程較大，但是負(fù)載能力與其他方式相比較弱。其結(jié)構(gòu)及工作原理如圖1一4所示。有關(guān)壓電慣性驅(qū)動(dòng)技術(shù)的研究以日本東京大學(xué)T.Higuchi等人的課題組進(jìn)行的最早、最為系統(tǒng)。他們研制的慣性驅(qū)動(dòng)器在機(jī)器人、電火花加工和自動(dòng)裝配線(xiàn)上均有很好的應(yīng)用[33l。國(guó)內(nèi)的研究主要集中在高校，中國(guó)科技大學(xué)、上海交通大學(xué)和吉林大學(xué)等單位都進(jìn)行了一些探索性的工作[34，3’l。吉林大學(xué)壓電驅(qū)動(dòng)與控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)室基于慣性沖擊原理，研制出一種自由端帶有集中質(zhì)量塊的懸臂式壓電驅(qū)動(dòng)器，以壓電雙晶片為驅(qū)動(dòng)單元，具有移動(dòng)和旋轉(zhuǎn) (((((盆》 St.rttt ------七二口口口口 }}}}}}}}}}} .......國(guó) _ddddd ~~~~~￡邏當(dāng)’ ’己 己己己 《.)密。d圖1一4慣性沖擊式精密驅(qū)動(dòng)器原理圖二自由度的慣性沖擊式驅(qū)動(dòng)器[35]。移動(dòng)步長(zhǎng)分辨率為0.08卜m，旋轉(zhuǎn)步長(zhǎng)分辨率為1協(xié)rad，具有較好的綜合性能。嵌位式直線(xiàn)馬達(dá) (inchwormmotor)是利用自然界某些爬行類(lèi)動(dòng)物行走的方法而提出的

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 李鵬;晶片式壓電液壓驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究[D];吉林大學(xué);2011年

本文編號(hào)：2803376