【摘要】：為了滿足航空、航天及精密儀器等領(lǐng)域?qū)τ诘退俅筠D(zhuǎn)矩微特電機(jī)的需求，本文綜合超聲電機(jī)技術(shù)與諧波傳動(dòng)技術(shù)，提出一種新型的超聲換能器式波發(fā)生器壓電諧波電機(jī)，并對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析。 首先，進(jìn)行壓電諧波電機(jī)的方案設(shè)計(jì)，在簡(jiǎn)單介紹壓電諧波電機(jī)結(jié)構(gòu)型式及布置方式的基礎(chǔ)上，提出壓電陶瓷疊堆式波發(fā)生器和超聲換能器式波發(fā)生器兩種驅(qū)動(dòng)方式的壓電諧波電機(jī)方案，經(jīng)過(guò)綜合比較，確定采用超聲換能器式波發(fā)生器壓電諧波電機(jī)的設(shè)計(jì)方案。 第二，進(jìn)行壓電諧波電機(jī)驅(qū)動(dòng)源的超聲換能器設(shè)計(jì)與分析。在簡(jiǎn)單介紹超聲換能器設(shè)計(jì)理論及變幅桿設(shè)計(jì)理論的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)二級(jí)圓錐變幅桿超聲換能器，并對(duì)其進(jìn)行模態(tài)分析、諧振分析及瞬態(tài)分析，獲得滿足需要的超聲換能器縱振諧振頻率及振型，通過(guò)諧振分析驗(yàn)證了諧振頻率下超聲換能器的輸出位移最大，瞬態(tài)分析結(jié)果顯示，當(dāng)輸入電壓500V、諧振頻率為共振諧振頻率的正弦交流電壓時(shí)，超聲換能器前端位移輸出為80um。 第三，進(jìn)行位移放大機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析。為進(jìn)一步擴(kuò)大超聲換能器的輸出位移，設(shè)計(jì)二級(jí)杠桿雙圓弧刃口彈性位移放大機(jī)構(gòu)放大該位移，分析其主要尺寸參數(shù)在給位移放大機(jī)構(gòu)位移輸入端施加位移載荷時(shí)，其最大等效應(yīng)力、最大應(yīng)變及實(shí)際放大倍數(shù)隨各尺寸參數(shù)變化的變化規(guī)律，選取合適的尺寸參數(shù)對(duì)位移放大機(jī)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，分析優(yōu)化前后柔輪的應(yīng)力應(yīng)變分布情況及考慮位移損失的實(shí)際放大倍數(shù)，以及位移放大機(jī)構(gòu)的輸出位移，驗(yàn)證該位移輸出是否滿足柔輪變形需求。 最后，，進(jìn)行換能器式波發(fā)生器壓電諧波電機(jī)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。換能器式波發(fā)生器壓電諧波電機(jī)主要由換能器式波發(fā)生器、柔輪、剛輪及殼體等組成，其中換能器式波發(fā)生器由共用一個(gè)六邊形八面體的六組二級(jí)變幅桿超聲換能器式壓電驅(qū)動(dòng)器和六組二級(jí)杠桿位移放大機(jī)構(gòu)組成。進(jìn)行柔輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其主要尺寸參數(shù)對(duì)其應(yīng)力應(yīng)變影響規(guī)律的分析，獲得滿意的柔輪結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上，完成壓電諧波電機(jī)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
【圖文】：

可分為不同形式的諧波電機(jī)。諧波電機(jī)波電機(jī)，是利用旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作為諧波電機(jī)中的波發(fā)生器，它既具有電機(jī)的功能同時(shí)又可以作為減速器來(lái)使.E.Moskwiji 首先提出了電磁式諧波電機(jī)，該電機(jī)具傳動(dòng)比大、響應(yīng)快、工作可靠性好等優(yōu)點(diǎn)。但是由摩擦式，所以隨著摩擦材料的磨損以及工作時(shí)溫度的變化，導(dǎo)致電機(jī)的精度也相應(yīng)的降低，因此該電用。隨后美國(guó)等國(guó)家對(duì)電磁式諧波電機(jī)進(jìn)行了更加多專利，其中有些產(chǎn)品已經(jīng)在航空航天、精密機(jī)械域的到了實(shí)際的應(yīng)用。馬達(dá)將旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與諧波傳動(dòng)結(jié)合起來(lái)的一種新型電器作用的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與柔輪之間的電磁耦合，來(lái)產(chǎn)生.1 所示。

變形。柔輪的剖面由圓形變成了橢圓形，且柔輪發(fā)生變形的相應(yīng)觸。當(dāng)鐵芯繞組在柔輪外面有滿足諧波傳動(dòng)要求的 kn 組時(shí)，通過(guò)控制鐵芯繞組或者將各個(gè)繞組連接在正弦交流電上這兩種方法，部形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，在其作用下會(huì)使柔輪產(chǎn)生周期性變形如圖 1.2和鐵芯繞組這個(gè)時(shí)候柔輪就會(huì)輸出旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)[14]。
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TB552

【參考文獻(xiàn)】

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1 曹勝玉,辛洪兵;壓電諧波電機(jī)單級(jí)杠桿式位移放大機(jī)構(gòu)的有限元分析[J];北京工商大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2005年03期

2 辛洪兵,謝金瑞,何惠陽(yáng),張作梅;諧波傳動(dòng)技術(shù)及其研究動(dòng)向[J];北京輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào);1999年01期

3 趙淳生;面向21世紀(jì)的超聲電機(jī)技術(shù)[J];中國(guó)工程科學(xué);2002年02期

4 閻長(zhǎng)罡;石陽(yáng);楊亮;施志輝;李偉;于偉;;四分之一波長(zhǎng)夾心式壓電超聲換能器的設(shè)計(jì)研究[J];工具技術(shù);2011年03期

5 謝金瑞;;國(guó)內(nèi)外諧波傳動(dòng)的應(yīng)用和發(fā)展[J];光學(xué)機(jī)械;1979年04期

6 辛洪兵,鄭偉智,趙罘;彈性鉸鏈研究[J];光學(xué)精密工程;2003年01期

7 辛洪兵,鄭偉智;諧波馬達(dá)的原理與特點(diǎn)[J];機(jī)械設(shè)計(jì)與研究;2003年02期

8 袁江波;謝濤;齊海群;肖娜;;基于ANSYS的超聲拉絲換能器研究[J];機(jī)械設(shè)計(jì)與制造;2008年02期

9 王應(yīng)彪;劉傳紹;王遠(yuǎn);張慶文;;縱向壓電式換能器模態(tài)分析及實(shí)驗(yàn)研究[J];機(jī)械設(shè)計(jì)與制造;2011年03期

10 陽(yáng)培,張立勇,王長(zhǎng)路,王建敏;諧波齒輪傳動(dòng)技術(shù)發(fā)展概述[J];機(jī)械傳動(dòng);2005年03期

本文編號(hào)：2580749