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文檔簡介
1、壓電超聲電機(USM,ultrasonic motor)是近二十多年才發(fā)展起來的新型微電機系統(tǒng),具有低轉(zhuǎn)速、高轉(zhuǎn)矩、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單等諸多優(yōu)點。USM在多個環(huán)節(jié)具有較強的非線性因素,這些因素的存在對整機系統(tǒng)的性能產(chǎn)生明顯的影響。 壓電材料非線性是超聲電機中主要非線性因素之一,對超聲電機在考慮壓電材料非線性特性時的動力學建模和機理分析,尚未展開深入的理論分析。本文考慮壓電材料二次非線性本構(gòu)關(guān)系,應用廣義Hamilton原理和Ray
2、leigh-Ritz法等方法建立了旋轉(zhuǎn)行波超聲電機定子駐波振動、定子行波振動、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動和軸向運動及整機的非線性動力學模型;應用非線性動力學理論和方法,研究了超聲電機系統(tǒng)的非線性動力學行為。論文工作包括以下幾部分: 1.對超聲電機非線性動力學建模與機理分析的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進行了綜述; 2.建立了旋轉(zhuǎn)行波超聲電機定子駐波振動的非線性動力學模型,使用多尺度法計算動力學模型的駐波振動主共振響應。研究發(fā)現(xiàn),振動主共振響應中存在二次
3、諧波、振幅跳躍和多解現(xiàn)象,數(shù)值積分的結(jié)果驗證了解析解的正確性; 3.不考慮摩擦界面力,建立了旋轉(zhuǎn)行波超聲電機定子行波振動的非線性動力學模型。使用多尺度法計算動力學模型的行波振動主共振二次近似響應,揭示了主共振響應中存在模態(tài)分裂、振幅不等、振幅跳躍和多解現(xiàn)象,分析系統(tǒng)參數(shù)對系統(tǒng)響應的影響。數(shù)值積分給出系統(tǒng)主共振的穩(wěn)定解; 4.考慮摩擦界面力的影響,建立了旋轉(zhuǎn)行波超聲電機整機(不包括控制系統(tǒng))的非線性動力學方程; 5
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