四驅(qū)動(dòng)足縱振復(fù)合超聲驅(qū)動(dòng)器的研究.pdf

1、超聲電機(jī)由于結(jié)構(gòu)靈活、高精度、響應(yīng)速度快、無(wú)電磁干擾等諸多優(yōu)點(diǎn)，已成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注熱點(diǎn)。目前理論比較成熟、最具有實(shí)用化潛力的旋轉(zhuǎn)超聲電機(jī)是傳統(tǒng)的貼片式行波超聲電機(jī)和新興起的換能器式行波超聲電機(jī)，但二者由于工作原理的限制和結(jié)構(gòu)的缺陷，均存在一定的局限性。
　　本文在分析了上述兩類(lèi)電機(jī)弊端的基礎(chǔ)上，提出了一種新型的四驅(qū)動(dòng)足縱振復(fù)合超聲驅(qū)動(dòng)器。該驅(qū)動(dòng)器力求在保留換能器式超聲電機(jī)利用壓電陶瓷 d33工作模式的高效率的同時(shí)，在結(jié)構(gòu)上突破

2、旋轉(zhuǎn)電機(jī)由環(huán)形行波驅(qū)動(dòng)的傳統(tǒng)思維，將驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)為四個(gè)換能器的組合結(jié)構(gòu)，直接在換能器端點(diǎn)設(shè)置驅(qū)動(dòng)足驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子。該驅(qū)動(dòng)器不僅結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單緊湊，而且具備更高的能量轉(zhuǎn)換效率和更大的驅(qū)動(dòng)力矩。
　　對(duì)提出的驅(qū)動(dòng)器構(gòu)型進(jìn)行理論分析，以考察方案的可行性。從模態(tài)分析到模態(tài)綜合的思路分析了驅(qū)動(dòng)器的復(fù)合工作模態(tài)；分析了工作模態(tài)的激勵(lì)原理，推導(dǎo)了驅(qū)動(dòng)足質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方程，驗(yàn)證了具備良好驅(qū)動(dòng)能力的橢圓軌跡的存在；結(jié)合工作模態(tài)和驅(qū)動(dòng)足的運(yùn)動(dòng)軌跡來(lái)考察驅(qū)動(dòng)器在一個(gè)振動(dòng)

3、周期內(nèi)的致動(dòng)機(jī)理，驗(yàn)證了所有驅(qū)動(dòng)足具備協(xié)調(diào)一致的驅(qū)動(dòng)能力，從理論上證明了驅(qū)動(dòng)器方案的可行性。
　　借助有限元分析軟件進(jìn)行仿真研究，以確定驅(qū)動(dòng)器的精確尺寸。在理論分析的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)縱振換能器的模態(tài)分析和瞬態(tài)分析，確定其尺寸參數(shù)；設(shè)計(jì)了能滿足結(jié)構(gòu)和預(yù)緊要求的鋸齒形彈簧塊，通過(guò)靜態(tài)分析，確定其鋸齒參數(shù)；最后建立整個(gè)驅(qū)動(dòng)器的有限元模型，進(jìn)行模態(tài)分析、瞬態(tài)分析、諧響應(yīng)分析，通過(guò)仿真結(jié)果確定驅(qū)動(dòng)器各部分的最終尺寸。
　　本文制作了實(shí)驗(yàn)