微型壓電驅(qū)動(dòng)器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊,響應(yīng)速度快,低速大扭矩,電磁兼容性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),在微型機(jī)器人、精密位移平臺(tái)、醫(yī)療器械等高精度且對(duì)結(jié)構(gòu)尺寸有較高要求的驅(qū)動(dòng)器件中有著廣泛的應(yīng)用前景。本研究旨在設(shè)計(jì)并制造出基于壓電厚膜的長(zhǎng)徑比小于1的微型壓電驅(qū)動(dòng)器。通過(guò)ANSYS建立壓電驅(qū)動(dòng)器壓電仿真模型,求解微型壓電驅(qū)動(dòng)器模態(tài)振型、諧振頻率和振動(dòng)幅度。通過(guò)電噴射工藝在鈦彈性體上制備環(huán)形PZT壓電厚膜,并經(jīng)過(guò)退火結(jié)晶和分區(qū)極化實(shí)現(xiàn)微型壓電驅(qū)動(dòng)器的加工,有效簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)壓電驅(qū)動(dòng)器的制備工藝。首先,對(duì)微型壓電驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行原理進(jìn)行分析,從理論推導(dǎo)出壓電驅(qū)動(dòng)器旋轉(zhuǎn)行波的形成,確定了以鈦為彈性體,以PZT壓電厚膜為壓電驅(qū)動(dòng)層的微型壓電驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu);建立了微型壓電驅(qū)動(dòng)器壓電仿真模型,分別進(jìn)行了模態(tài)分析、諧響應(yīng)分析和瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析,求解了微型壓電驅(qū)動(dòng)器在不同模態(tài)下的諧振頻率以及振幅在頻域和時(shí)域的響應(yīng),研究了壓電驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)尺寸和齒結(jié)構(gòu)對(duì)諧振頻率的影響。然后,配制了PZT溶膠和PZT粉末復(fù)合懸浮液,開(kāi)發(fā)了電噴射工藝控制軟件,加工了鈦彈性體和6分區(qū)的上電極掩模板,通過(guò)電噴射工藝在鈦彈性體上制備了環(huán)形壓電厚膜,經(jīng)過(guò)退火結(jié)晶和分區(qū)極... 

【文章來(lái)源】：大連理工大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：67 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 壓電驅(qū)動(dòng)器概述
        1.1.1 壓電驅(qū)動(dòng)器的應(yīng)用
        1.1.2 微型壓電驅(qū)動(dòng)器的研究現(xiàn)狀
    1.2 電噴射工藝介紹
    1.3 本文研究意義和研究?jī)?nèi)容
2 微型壓電驅(qū)動(dòng)器的機(jī)理和設(shè)計(jì)
    2.1 旋轉(zhuǎn)行波型壓電驅(qū)動(dòng)器運(yùn)行機(jī)理
        2.1.1 旋轉(zhuǎn)行波型壓電驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)
        2.1.2 壓電驅(qū)動(dòng)器旋轉(zhuǎn)行波的形成
    2.2 PZT壓電陶瓷
    2.3 微型壓電驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)
        2.3.1 壓電驅(qū)動(dòng)器尺寸
        2.3.2 彈性體材料
        2.3.3 壓電陶瓷材料
        2.3.4 電極分區(qū)
    2.4 本章小結(jié)
3 微型壓電驅(qū)動(dòng)器壓電仿真分析
    3.1 微型壓電驅(qū)動(dòng)器仿真模型的建立
    3.2 微型壓電驅(qū)動(dòng)器模態(tài)分析
        3.2.1 工作模態(tài)的選擇
        3.2.2 圓環(huán)尺寸對(duì)諧振頻率的影響
        3.2.3 彈性體齒對(duì)諧振頻率的影響
    3.3 微型壓電驅(qū)動(dòng)器諧響應(yīng)分析
    3.4 微型壓電驅(qū)動(dòng)器瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析
        3.4.1 壓電驅(qū)動(dòng)器時(shí)域響應(yīng)特性
        3.4.2 壓電驅(qū)動(dòng)器質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)分析
    3.5 本章小結(jié)
4 微型壓電驅(qū)動(dòng)器的制備與測(cè)試
    4.1 電噴射工藝控制軟件開(kāi)發(fā)
    4.2 微型壓電厚膜驅(qū)動(dòng)器的制備
    4.3 微型壓電驅(qū)動(dòng)器測(cè)試
        4.3.1 PZT壓電厚膜性能表征
        4.3.2 微型壓電驅(qū)動(dòng)器振動(dòng)測(cè)試
        4.3.3 微型壓電驅(qū)動(dòng)器阻抗測(cè)試
    4.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]預(yù)應(yīng)力對(duì)超聲電機(jī)定子振動(dòng)影響分析[J]. 張煒,李胤,楊正偉,王渭平,田干.  微電機(jī). 2014(09)
[2]行波超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展[J]. 史敬灼,劉玉,沈曉茜,趙福潔,王曉節(jié).  振動(dòng).測(cè)試與診斷. 2013(S2)
[3]行波型桿式超聲電機(jī)定子的參數(shù)化有限元法優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 張健滔,朱華,趙淳生.  振動(dòng)與沖擊. 2009(07)
[4]1mm壓電陶瓷管式微型超聲馬達(dá)研究[J]. 張輝,董蜀湘,張淑儀,王天華,張仲寧,范理.  自然科學(xué)進(jìn)展. 2005(12)
[5]1mm壓電柱式超聲微電機(jī)的研制[J]. 張凱,周鐵英,王歡,袁世明,郭釗,姜開(kāi)利,白桂珍.  聲學(xué)學(xué)報(bào). 2004(03)

博士論文
[1]行波型旋轉(zhuǎn)超聲電機(jī)產(chǎn)業(yè)化中的若干關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 尹育聰.南京航空航天大學(xué) 2014
[2]用于MEMS的PZT壓電厚膜及硅基壓電懸臂梁的制備研究[D]. 劉紅梅.哈爾濱工程大學(xué) 2009

碩士論文
[1]PZT壓電微結(jié)構(gòu)的沉積與直寫(xiě)成型工藝研究[D]. 石鵬.大連理工大學(xué) 2018
[2]基于PZT薄膜的壓電超聲行波電機(jī)設(shè)計(jì)與研究[D]. 張廣平.電子科技大學(xué) 2018
[3]多定子旋轉(zhuǎn)超聲波電機(jī)建模與仿真研究[D]. 伍旺賢.集美大學(xué) 2016
[4]新型行波型超聲電機(jī)研究[D]. 劉德華.中北大學(xué) 2015
[5]雙定子旋轉(zhuǎn)型超聲電機(jī)定轉(zhuǎn)子接觸分析與仿真[D]. 王濤.集美大學(xué) 2015
[6]壓電定子與壓電轉(zhuǎn)子振型嵌合式旋轉(zhuǎn)型行波超聲電機(jī)[D]. 侯飛.集美大學(xué) 2013
[7]電泳沉積PZT厚膜材料與集成器件工藝研究[D]. 陳沖.電子科技大學(xué) 2013
[8]超聲電機(jī)建模及實(shí)驗(yàn)研究[D]. 史維佳.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2011
[9]超聲波電機(jī)定子的壓電耦合運(yùn)動(dòng)分析[D]. 張洪民.浙江工業(yè)大學(xué) 2010
[10]環(huán)形行波型超聲波電機(jī)定子振動(dòng)特性研究[D]. 曾亮.浙江大學(xué) 2010



本文編號(hào)：3414483