發(fā)布時(shí)間：2021-03-10 01:09

　　近年來,微型泵的研究與應(yīng)用已經(jīng)成為流體精密驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域的熱門研究方向,而運(yùn)用壓電振子作為驅(qū)動(dòng)部件的壓電泵可以通過振子的彎曲變形,并配合單向閥實(shí)現(xiàn)流體的單向傳輸。本文設(shè)計(jì)了一種基于懸臂梁閥的微型壓電泵,并進(jìn)行了相關(guān)理論研究與實(shí)驗(yàn)測試。對(duì)壓電振子的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行了仿真與實(shí)驗(yàn)測試,加工裝配壓電泵樣機(jī)并測試其輸出性能,優(yōu)化壓電泵結(jié)構(gòu),進(jìn)行理論分析與實(shí)驗(yàn)測試。具體工作內(nèi)容如下:根據(jù)設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)了壓電泵各零部件的結(jié)構(gòu),計(jì)算出滿足流量輸出要求所需要的振子中心最小位移并仿真確認(rèn)振子選型的正確性;考慮了加工技術(shù)和泵腔壓縮比設(shè)計(jì)了泵基座的泵腔高度和出/入流孔直徑;進(jìn)行閥片的模態(tài)仿真分析,確定閥片尺寸以及閥片有開度情況下所能通過的最大流量是否滿足設(shè)計(jì)要求。進(jìn)行了壓電振子的干模態(tài)分析和濕模態(tài)分析,確定了壓電振子的振型和共振頻率。對(duì)壓電振子進(jìn)行阻抗分析驗(yàn)證仿真正確性。搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)影響壓電振子中心振幅的因素進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。設(shè)計(jì)、制造、裝配出壓電泵樣機(jī)并進(jìn)行大量實(shí)驗(yàn),測試并分析了激勵(lì)信號(hào)的電壓、頻率對(duì)壓電泵輸出性能的影響。探究測試并分析了壓電泵泵腔高度、閥孔直徑和閥孔結(jié)構(gòu)對(duì)壓電泵輸出性能的影響。本文根據(jù)壓電泵預(yù)設(shè)要求（... 

【文章來源】：南京航空航天大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

集成錐形管狀壓電泵

入口通道PDMS 膜壓電致動(dòng)器有源電極外殼出口圖 1.1 集成錐形管狀壓電泵浦項(xiàng)工科大學(xué)的 Kim[23]等人在 2014 年研究了兩泵腔串聯(lián)之間相位差對(duì)壓電。該泵通過傳統(tǒng)的 MEMS 工藝制造了兩個(gè)互相串聯(lián)的泵室與三個(gè)擴(kuò)張口元件。圖 1.2 為該無閥微型泵的平面結(jié)構(gòu)圖和閥孔結(jié)構(gòu)圖。兩種泵腔具有不同的泵過控制系統(tǒng)改變兩組激勵(lì)信號(hào)的頻率和相位差來測量壓電泵輸出流量。實(shí)驗(yàn)輸出性能很大程度上取決于兩個(gè)激勵(lì)信號(hào)的相位差，在高頻信號(hào)下（>500H佳相位差為 180o。當(dāng)激勵(lì)頻率低于 500Hz 后，激勵(lì)信號(hào)的頻率接近同相位，大。當(dāng)激勵(lì)頻率在 1100Hz 時(shí)，相位差對(duì)泵輸送性能影響最大。

圖 1.3 蠕動(dòng)式微泵結(jié)構(gòu)爆炸圖源科技大學(xué)的 Kim 和 Oh[25]等人在 2010 年根據(jù)行波旋轉(zhuǎn)式超聲馬達(dá)的應(yīng)用于微型泵的傳遞機(jī)構(gòu)，并以此創(chuàng)新性的設(shè)計(jì)出一種無閥壓電泵。K模式作為流體傳播的手段。泵由兩個(gè)同軸的圓柱體連接在一起。內(nèi)環(huán)為泵體。這種泵摒棄了截止閥的原理是因?yàn)槿鋭?dòng)動(dòng)作產(chǎn)生了一個(gè)緊密密封應(yīng)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)電壓停止后，兩個(gè)圓柱環(huán)產(chǎn)生滑動(dòng)交界面，阻止流體流出，被動(dòng)截止閥的截流作用。為了配合驅(qū)動(dòng)波波形和泵體尺寸之間的變化，位移特性，確定最佳設(shè)計(jì)條件，并制作了樣機(jī)泵，分析結(jié)果測試其性能30V 的輸入電壓下，該泵的最大流速為 595μL/ min，最高背壓為 0.88kP，確認(rèn)了蠕動(dòng)式壓電致動(dòng)器可以有效的應(yīng)用于無閥式微型泵的流體傳輸械與材料研究所（KIMM）的 Ham 和 Seo[27]等人在 2010 年設(shè)計(jì)出一種的壓電泵。如圖 1.4 所示，該鉸鏈杠桿放大機(jī)構(gòu)由基本骨架、連接有鋼器組成。通過壓電致動(dòng)器的橫向伸縮效應(yīng)推動(dòng)小球動(dòng)作，因此通過杠桿器微小的振動(dòng)放大。當(dāng)給壓電致動(dòng)器施加 100V 的電壓時(shí)，測得其放


本文編號(hào)：3073790