針對槍蝦大鰲的運動形態(tài),本文結(jié)合壓電疊堆與柔性鉸鏈的優(yōu)點,提出一種新型基于壓電驅(qū)動的仿槍蝦式單口射流泵。該射流泵具有結(jié)構(gòu)簡單、工作穩(wěn)定、噪音小等優(yōu)點。通過較為系統(tǒng)的設(shè)計、優(yōu)化及實驗研究,實現(xiàn)了流體的噴射及水下微小機構(gòu)的推進。本文的研究內(nèi)容主要包括以下幾個方面:首先對國內(nèi)外傳統(tǒng)的壓電泵進行分析,并結(jié)合課題組以往壓電泵的研究,對槍蝦大鰲運動機理進行分析,基于壓電驅(qū)動與柔性鉸鏈的相關(guān)理論,設(shè)計了一種以壓電疊堆為驅(qū)動源,以柔性鉸鏈作為回轉(zhuǎn)中心的單口射流泵。首先,借鑒槍蝦大鰲移動端的形態(tài)對單口射流泵進行相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計,利用Workbench仿真分析軟件對柔性鉸鏈杠桿放大機構(gòu)進行靜力學(xué)仿真分析,結(jié)果表明:在對壓電疊堆輸入電信號以后,壓電陶瓷的工作機制使壓電疊堆沿著其極化方向進行伸長。由于壓電疊堆的輸出為位移,因此采用由位移反推計算力,找出在柔性鉸鏈截面尺寸t=1.5mm時符合結(jié)構(gòu)設(shè)計需要,柔性鉸鏈距離固定底端為l=10mm時的位置符合結(jié)構(gòu)設(shè)計需要,并且隨著壓電疊堆輸入電壓的增加,輸出端位移也隨之增加。對柔性鉸鏈位移放大機構(gòu)進行模態(tài)分析,獲取前六階振型,對比觀察可知,二階振型符合使用目的,適合作為射流...

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 壓電泵研究綜述
        1.2.1 壓電泵的特點
        1.2.2 壓電泵的分類
    1.3 壓電泵的發(fā)展與應(yīng)用
        1.3.1 國內(nèi)壓電泵技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.3.2 國外壓電泵技術(shù)研究現(xiàn)狀
    1.4 本文的研究意義及主要研究內(nèi)容
第2章 壓電驅(qū)動技術(shù)理論基礎(chǔ)
    2.1 壓電效應(yīng)與逆壓電效應(yīng)
    2.2 壓電方程
    2.3 壓電疊堆
        2.3.1 壓電疊堆的特點
        2.3.2 壓電疊堆的動力學(xué)模型
        2.3.3 壓電疊堆的等效電路
        2.3.4 壓電疊堆的基本特性
    2.4 柔性鉸鏈
        2.4.1 柔性鉸鏈的分類
        2.4.2 柔性鉸鏈的選材與加工
        2.4.3 柔性鉸鏈的設(shè)計計算
        2.4.4 柔性鉸鏈的力學(xué)模型
    2.5 本章小結(jié)
第3章 位移放大機構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計
    3.1 杠桿的位移放大分析
        3.1.1 杠桿機構(gòu)位移放大倍數(shù)
        3.1.2 杠桿機構(gòu)的輸入剛度和輸出剛度
    3.2 柔性鉸鏈有限元分析
        3.2.1 直角直圓柔性鉸鏈應(yīng)力分析
        3.2.2 直角直圓柔性鉸鏈變形分析
    3.3 柔性鉸鏈放大機構(gòu)的有限元分析
        3.3.1 柔性鉸鏈尺寸對放大機構(gòu)的仿真
        3.3.2 柔性鉸鏈位置對放大機構(gòu)的仿真
        3.3.3 柔性鉸鏈放大機構(gòu)的模態(tài)分析
    3.4 本章小結(jié)
第4章 仿生槍蝦式壓電射流泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析
    4.1 槍蝦簡介
    4.2 壓電射流泵結(jié)構(gòu)設(shè)計和工作原理
        4.2.1 射流泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計
        4.2.2 射流泵的工作原理
    4.3 壓電射流泵的理論推導(dǎo)
        4.3.1 射流泵的噴射理論分析
        4.3.2 泵腔內(nèi)流體壓力分布
        4.3.3 射流泵動力學(xué)模型
    4.4 氣化現(xiàn)象對泵性能的影響
    4.5 出流孔與管嘴出流性能比較
    4.6 COMSOL簡介
    4.7 壓電射流泵的流固耦合仿真
        4.7.1 膜片厚度對射流泵出口流速的影響
        4.7.2 泵腔高度對射流泵出口流速的影響
        4.7.3 泵腔直徑對射流泵出口流速的影響
        4.7.4 電壓對射流泵出口流速的影響
        4.7.5 驅(qū)動頻率對射流泵出口流速的影響
    4.8 本章小結(jié)
第5章 仿生槍蝦式射流泵的試驗研究
    5.1 壓電射流泵的樣機制作
    5.2 實驗設(shè)備
    5.3 實驗測試系統(tǒng)及目的
    5.4 驅(qū)動波形的選擇
    5.5 壓電射流泵的基本性能測試
    5.6 射流泵的參數(shù)試驗
        5.6.1 泵腔高度對射流泵輸出性能的影響
        5.6.2 泵腔直徑對射流泵輸出性能的影響
        5.6.3 膜片厚度對射流泵輸出性能的影響
    5.7 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻
作者簡介
致謝



本文編號：3789158