本文關(guān)鍵詞：基于縱彎模態(tài)的直線型超聲馬達(dá)的仿真設(shè)計　出處：《華中科技大學(xué)》2014年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：國內(nèi)外對直線型超聲馬達(dá)在理論探索和器件制作方面進(jìn)行了大量的研究。直線型超聲馬達(dá)具有直接產(chǎn)生直線運(yùn)動、不受電磁干擾、定位精度高、結(jié)構(gòu)簡單、斷電自鎖等特點。它適用于機(jī)器人、精確定位裝置、微型機(jī)械、航天航空等領(lǐng)域，具有廣闊的應(yīng)用前景。目前，在國外，直線型超聲馬達(dá)正朝著產(chǎn)業(yè)化方向發(fā)展，而我國的直線型超聲馬達(dá)研究工作才處于起步階段。因此，對直線型超聲馬達(dá)進(jìn)行深入研究是極其必要的。 本論文的主要研究內(nèi)容和成果如下：通過運(yùn)用ANSYS有限元分析軟件建立了壓電振子的有限元模型，對壓電振子進(jìn)行了尺寸優(yōu)化、模態(tài)分析、諧響應(yīng)分析、瞬態(tài)動力學(xué)分析。通過仿真得到了壓電振子的振型，計算得到壓電振子縱彎復(fù)合振動模態(tài)的頻率，得到對應(yīng)動態(tài)支路等效電路的各項參數(shù)，驗證了壓電振子表面質(zhì)點橢圓運(yùn)動的形成。進(jìn)一步對縱彎直線型超聲馬達(dá)進(jìn)行了接觸仿真分析，從而直觀的觀察到馬達(dá)定子對動子的驅(qū)動情況。最終，最佳仿真結(jié)果為：壓電振子尺寸為l=38.2mm，w=9.6mm，t=1mm，(l為壓電振子的長，，w為壓電振子的寬，t壓電振子的厚度)，并且在頻率為33090Hz時、預(yù)壓力F=13N、輸入電壓V=10V時，馬達(dá)空載速度為76.4mm/s。 另外對直線型超聲馬達(dá)的內(nèi)部影響因素如材料、結(jié)構(gòu)等方面做出了詳細(xì)的仿真對比，同時對其外部因素，如定動子間預(yù)壓力、驅(qū)動頻率、驅(qū)動電壓等因素也做出相應(yīng)數(shù)據(jù)分析。最后文章介紹了疊層壓電馬達(dá)的優(yōu)越性，在采用雙驅(qū)動足的基礎(chǔ)上，仿真分析以疊層壓電陶瓷為振子的直線型超聲馬達(dá)，驗證了疊層壓電馬達(dá)具有小尺寸和低電壓驅(qū)動的特點。通過仿真結(jié)果：優(yōu)化分析得到壓電振子尺寸為l=6.3mm，w=1.64mm，T=0.1mm，N=10，(T為單層壓電片的厚度，N為疊層壓電陶瓷的層數(shù))，在頻率為200kHz時、預(yù)壓力F=7N、輸入電壓V=10V時，馬達(dá)空載速度約為511.6mm/s。
[Abstract]:The linear ultrasonic motor has the characteristics of direct linear motion , no electromagnetic interference , high positioning accuracy , simple structure , self - locking of power - off , etc . It is suitable for the fields of robot , precise positioning device , micro - machinery , space aviation and so on . The main research contents and achievements of this paper are as follows : The finite element model of piezoelectric vibrator is established by using ANSYS finite element analysis software . The piezoelectric vibrator is subjected to dimensional optimization , modal analysis , harmonic response analysis and transient dynamic analysis . The simulation results show that the piezoelectric vibrator has the shape of 1 = 38.2mm , w = 9.6mm , t = 1mm , ( l is the length of the piezoelectric vibrator , w is the width of the piezoelectric vibrator , the thickness of the t piezoelectric vibrator ) , and when the frequency is 33090Hz , the pre - pressure F = 13N , and the input voltage V = 10V , the no - load speed of the motor is 76.4 mm / s . In addition , the internal influence factors of linear ultrasonic motor such as material , structure and so on are compared , and the external factors such as the pre - pressure , the driving frequency and the driving voltage of the laminated piezoelectric motor are analyzed . The results of simulation show that the piezoelectric vibrator has the characteristics of small size and low voltage drive .

【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM359.9

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本文編號：1401326