本文選題：超聲電機　切入點：梁振動　出處：《東北大學》2014年碩士論文

【摘要】：超聲波電機(Ultrasonic Motor,簡稱USM)是一種新型發(fā)展的驅(qū)動器,到目前為止不過三十多年的時間,由于其獨特的運動機理和優(yōu)勢,應用范圍越來越廣,從汽車工業(yè)到航空航天領(lǐng)域,從精密儀表到智能機器人等都不同程度的應用到超聲波電機。不同于傳統(tǒng)的電磁電機,超聲波電機工作原理是利用壓電陶瓷的逆壓電效應激發(fā)出振子在超聲頻域內(nèi)的微觀振動,通過摩擦作用將振子的微觀振動轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)子宏觀直線(旋轉(zhuǎn))運動,由于其結(jié)構(gòu)中無線圈工作過程中不產(chǎn)生磁場也不受磁場的干擾,而且具有低速大轉(zhuǎn)矩和能在惡劣的環(huán)境條件下工作等特點,所以在某些特定的場合只能使用超聲波電機�；诹赫駝釉淼某暡姍C由于其結(jié)構(gòu)簡單、加工方便和效率高等特點使其有著廣泛的應用前景。本論文設(shè)計了基于梁彎曲振動的桿式超聲波電機和基于梁縱振和扭振的模態(tài)轉(zhuǎn)化型超聲波電機,并將模態(tài)轉(zhuǎn)換超聲波電機加工裝配后進行了測試,對實驗結(jié)果進行了分析和總結(jié)。具體所作的工作和取得的研究成果如下：(1)對超聲電機的概念作了基本的理解,著重介紹了其研究現(xiàn)狀、應用情況、分類以及特點,根據(jù)已有的成果和存在的問題引出了本課題研究的主要內(nèi)容。(2)介紹了壓電陶瓷的基本性質(zhì),建立了桿式超聲波電機定子振動的數(shù)學模型并利用仿真軟件對其運動過程進行了仿真,分析了定、轉(zhuǎn)子間的預壓力對其接觸模型的影響。(3)對桿式超聲電機定子的結(jié)構(gòu)進行了有限元的建模,然后對其進行了動力學仿真分析,主要包括模態(tài)分析和諧響應分析,確定了電機的結(jié)構(gòu)。(4)分析了模態(tài)轉(zhuǎn)換型超聲波電機的運轉(zhuǎn)機理、振動模型和斜槽的尺寸對其縱扭頻率的影響,確定了其定子的結(jié)構(gòu)。(5)設(shè)計了模態(tài)轉(zhuǎn)換型超聲波電機的其它部件,加工和安裝后對其性能進行了測試,對實驗結(jié)果作了總結(jié)和建議。
[Abstract]:Ultrasonic motor (USM) is a new type of development driver. It has been used more and more widely, from automobile industry to aerospace industry, because of its unique motion mechanism and advantages. Ultrasonic motor is applied to ultrasonic motor in different degree from precision instrument to intelligent robot. Unlike traditional electromagnetic motor, ultrasonic motor works by using the inverse piezoelectric effect of piezoelectric ceramics to excite the micro vibration of vibrator in ultrasonic frequency domain. The micro vibration of the vibrator is transformed into the macroscopic linear (rotating) motion of the rotor by friction, because the magnetic field is not produced or interfered by the magnetic field during the working process of the rotor without coil in its structure. The ultrasonic motor can only be used in some special situations because of its low speed and large torque and the ability to work in harsh environment. The ultrasonic motor based on beam vibration principle is simple because of its simple structure. The advantages of convenient processing and high efficiency make it have a wide application prospect. In this paper, a rod type ultrasonic motor based on beam bending vibration and a modal converted ultrasonic motor based on longitudinal and torsional vibration of beam are designed. The experimental results are analyzed and summarized. The concrete work and research results are as follows: (1) the concept of ultrasonic motor is understood. The research status, application, classification and characteristics of piezoelectric ceramics are emphatically introduced. According to the existing achievements and problems, the basic properties of piezoelectric ceramics are introduced. The mathematical model of stator vibration of pole type ultrasonic motor is established, and its motion process is simulated by using simulation software. The influence of pre-pressure between rotors on the contact model. (3) the finite element modeling of the stator structure of the rod ultrasonic motor is carried out, and then the dynamic simulation analysis is carried out, which mainly includes the modal analysis and harmonic response analysis. The structure of the motor is determined. The operating mechanism of the mode converted ultrasonic motor is analyzed. The influence of vibration model and the size of the slant groove on the longitudinal torsion frequency of the ultrasonic motor is analyzed. The structure of the stator is determined. The other components of the mode conversion type ultrasonic motor are designed. Its performance was tested after machining and installation, and the experimental results were summarized and suggestions were made.
【學位授予單位】：東北大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TM359.9

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本文編號：1654851