本文關(guān)鍵詞：中間固支慣性驅(qū)動(dòng)式諧振壓電泵研究

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【摘要】：壓電泵是一種流體輸送裝置,可實(shí)現(xiàn)流量的精確輸出,具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于微型化等優(yōu)點(diǎn),因此受到越來越多的學(xué)者和研究人員的關(guān)注。本文結(jié)合國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目《壓電流體慣性驅(qū)動(dòng)器的基礎(chǔ)理論及關(guān)鍵技術(shù)研究》,以中間固支矩形壓電振子作為驅(qū)動(dòng)元件,利用其電-機(jī)能量轉(zhuǎn)換形成的慣性沖擊力作為驅(qū)動(dòng)力,同時(shí)結(jié)合系統(tǒng)諧振技術(shù),研制了中間固支慣性驅(qū)動(dòng)式諧振壓電泵。本文的具體研究內(nèi)容如下：1.本文研究的慣性驅(qū)動(dòng)式諧振壓電泵以矩形壓電振子作為驅(qū)動(dòng)元件,采用中間固支的夾持方式,在工作過程中,利用了逆壓電效應(yīng),將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。利用COMSOL仿真軟件對(duì)中間固支矩形壓電振子的位移特性和模態(tài)特性進(jìn)行仿真分析,得到其前四階振型及固有頻率。對(duì)中間固支矩形壓電振子的自由端動(dòng)撓度和端部沖擊力進(jìn)行數(shù)學(xué)建模,并利用MATLAB軟件進(jìn)行仿真分析,得出影響自由端動(dòng)撓度和端部沖擊力的因素。對(duì)中間固支矩形壓電振子進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)試,研究其振幅隨電壓和頻率的變化規(guī)律。2.設(shè)計(jì)了諧振壓電泵激振單元的結(jié)構(gòu),分析了其運(yùn)動(dòng)機(jī)理。建立激振單元的動(dòng)力學(xué)模型,推導(dǎo)出了計(jì)算壓電振子振幅、隔膜振幅、泵輸出流量的計(jì)算公式。建立數(shù)學(xué)模型計(jì)算了隔膜與壓電振子的剛度。利用精密阻抗分析儀測(cè)試了諧振泵的諧振頻率。利用激光測(cè)微儀測(cè)試了中間固支壓電振子與隔膜的振動(dòng)位移,研究了激振單元對(duì)壓電振子位移的放大效果。3.分析了中間固支慣性驅(qū)動(dòng)式傘形閥諧振壓電泵的工作機(jī)理。推導(dǎo)出隔膜撓度的計(jì)算公式,對(duì)隔膜進(jìn)行優(yōu)化。搭建了試驗(yàn)測(cè)試平臺(tái),通過測(cè)試諧振泵的輸出性能來優(yōu)化閥孔直徑和腔體高度。此外,還通過對(duì)比試驗(yàn),研究了腔體的容積變化率、壓電振子的尺寸、泵腔殘留氣泡、輸入電壓等因素對(duì)諧振泵輸出性能的影響。4.對(duì)中間固支慣性驅(qū)動(dòng)式非對(duì)稱錐形管諧振壓電無閥泵的工作機(jī)理進(jìn)行分析。確定了非對(duì)稱錐形管諧振壓電無閥泵的結(jié)構(gòu)參數(shù),并對(duì)其進(jìn)行了輸出流量測(cè)試。通過對(duì)比中間固支慣性驅(qū)動(dòng)式非對(duì)稱錐形管諧振壓電無閥泵和傘形閥諧振壓電泵的輸出流量,得出傘形閥諧振壓電泵在輸出流量上優(yōu)于非對(duì)稱錐形管諧振壓電無閥泵。
【關(guān)鍵詞】：壓電振子 中間固支 慣性驅(qū)動(dòng) 諧振頻率
【學(xué)位授予單位】：浙江師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TH38
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 緒論11-23
• 1.1 引言11
• 1.2 壓電泵的研究現(xiàn)狀11-17
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀14-17
• 1.3 壓電諧振泵的研究現(xiàn)狀17-21
• 1.3.1 國外諧振泵的研究現(xiàn)狀17-18
• 1.3.2 國內(nèi)諧振泵的研究現(xiàn)狀18-21
• 1.4 選題意義及本文研究的主要內(nèi)容21-23
• 1.4.1 選題意義21-22
• 1.4.2 本文研究的主要內(nèi)容22-23
• 第2章 壓電材料及其基本特性分析23-29
• 2.1 壓電材料及其分類23
• 2.2 壓電效應(yīng)23-24
• 2.2.1 壓電效應(yīng)23-24
• 2.2.2 逆壓電效應(yīng)24
• 2.3 壓電振子的結(jié)構(gòu)形式24-25
• 2.4 壓電材料的參數(shù)25-26
• 2.4.1 彈性常數(shù)25
• 2.4.2 介電常數(shù)25-26
• 2.4.3 壓電常數(shù)26
• 2.5 壓電方程26-27
• 2.6 壓電振子的夾持方式27
• 2.7 本章小結(jié)27-29
• 第3章 中間固支矩形壓電振子的分析與研究29-37
• 3.1 中間固支矩形壓電振子模態(tài)特性仿真分析29-30
• 3.2 中間固支矩形壓電振子靜態(tài)特性仿真分析30-32
• 3.2.1 壓電振子結(jié)構(gòu)尺寸對(duì)兩自由端動(dòng)撓度的影響30-32
• 3.2.2 壓電振子結(jié)構(gòu)尺寸與端部沖擊力的關(guān)系32
• 3.3 中間固支矩形壓電振子的試驗(yàn)測(cè)試32-35
• 3.3.1 測(cè)試系統(tǒng)搭建33
• 3.3.2 中間固支矩形壓電振子阻抗分析33-34
• 3.3.3 壓電振子振幅與驅(qū)動(dòng)電壓的關(guān)系34-35
• 3.3.4 壓電振子振幅與頻率的關(guān)系35
• 3.4 本章小結(jié)35-37
• 第4章 諧振壓電泵激振單元的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與研究37-49
• 4.1 諧振壓電泵激振單元的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)37-38
• 4.2 諧振壓電泵激振單元的運(yùn)動(dòng)機(jī)理分析38-39
• 4.3 諧振壓電泵激振單元的動(dòng)力學(xué)建模39-42
• 4.4 諧振壓電泵激振單元基本結(jié)構(gòu)的剛度計(jì)算42-45
• 4.4.1 隔膜剛度計(jì)算42
• 4.4.2 中間固支矩形壓電振子剛度計(jì)算42-45
• 4.5 諧振壓電泵激振單元的試驗(yàn)測(cè)試45-46
• 4.5.1 激振單元諧振頻率的測(cè)試45
• 4.5.2 激振單元振動(dòng)位移的測(cè)量45-46
• 4.6 本章小結(jié)46-49
• 第5章 諧振壓電泵的工作機(jī)理分析與試驗(yàn)研究49-59
• 5.1 諧振壓電有閥泵的工作機(jī)理分析49-50
• 5.1.1 諧振壓電有閥泵泵送單元結(jié)構(gòu)49
• 5.1.2 諧振泵工作機(jī)理分析49-50
• 5.2 諧振壓電有閥泵輸出性能的影響因素50-55
• 5.2.1 試驗(yàn)器材與測(cè)試方法50-51
• 5.2.2 泵腔結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)諧振壓電有閥泵性能的影響51-52
• 5.2.3 其他因素對(duì)諧振壓電有閥泵性能的影響52-55
• 5.3 諧振有閥泵的頻率特性測(cè)試55
• 5.4 諧振壓電無閥泵的工作機(jī)理分析與試驗(yàn)研究55-58
• 5.4.1 非對(duì)稱錐形管諧振壓電無閥泵的工作機(jī)理分析56
• 5.4.2 非對(duì)稱錐形管諧振壓電無閥泵的結(jié)構(gòu)參數(shù)56-57
• 5.4.3 非對(duì)稱錐形管諧振壓電無閥泵的試驗(yàn)研究57-58
• 5.5 本章小結(jié)58-59
• 第6章 結(jié)論59-61
• 參考文獻(xiàn)61-65
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果65-66
• 致謝66-68

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