基于四換能器驅動球形超聲電機研究.pdf

1、山東理工大學山東理工大學碩士學位論文基于四換能器驅動球形超聲電機研究基于四換能器驅動球形超聲電機研究OPTIMUMDESIGNEMULATEEXPERIMENTOFTHESWICHEDTRANSDUCERTYPESPHERICALULTRASONICMOT研究生：郭萍萍郭萍萍指導教師：趙學濤趙學濤協(xié)助指導教師：碩士學位類別名稱：工學碩士工學碩士專業(yè)領域名稱：機械電子工程機械電子工程研究方向：超聲驅動超聲驅動論文完成日期：2011年4月2

2、0日2011年4月20日單位代碼：10433學號：YFZ06001069分類號：G40034密級：山東理工大學碩士學位論文摘要I摘要超聲電機作為一種全新的驅動器，它是利用壓電材料的逆壓電效應，將電能轉化成超聲頻域的微觀振動，進一步通過摩擦或聲懸浮驅動轉子作宏觀轉動的一種新型固態(tài)驅動器。超聲波電機結構簡單，響應速度快、低速時輸出大轉矩、斷電自鎖以及無磁場干擾等優(yōu)點受到國內外的廣泛關注，在許多領域中得到了實際應用，特別是在航空航天領域有著非

3、常美好的應用前景。近期在機器人仿生運動關節(jié)等領域，較多的提出三自由度驅動器的需求，由于超聲電機結構具有運動形式多樣的特點，使其能夠比較容易實現球形轉子三自由度驅動。本文首先從夾心換能器驅動過程的工作原理出發(fā)，采用有限元參數化建模的分析方法，通過對換能器尺寸參數進行總體優(yōu)化設計，從而找到驅動輸出較好的振形，指出了換能器主動振形與被動彎振在頂端質點形成的橢圓軌跡，并對優(yōu)化結果進行有限元分析，結果驗證了優(yōu)化方法得到的可行性和正確性。文中設計了