本文選題：超聲電機(jī)　切入點(diǎn)：梁振動(dòng)　出處：《東北大學(xué)》2014年碩士論文

【摘要】：超聲波電機(jī)(Ultrasonic Motor,簡(jiǎn)稱USM)是一種新型發(fā)展的驅(qū)動(dòng)器,到目前為止不過(guò)三十多年的時(shí)間,由于其獨(dú)特的運(yùn)動(dòng)機(jī)理和優(yōu)勢(shì),應(yīng)用范圍越來(lái)越廣,從汽車(chē)工業(yè)到航空航天領(lǐng)域,從精密儀表到智能機(jī)器人等都不同程度的應(yīng)用到超聲波電機(jī)。不同于傳統(tǒng)的電磁電機(jī),超聲波電機(jī)工作原理是利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)激發(fā)出振子在超聲頻域內(nèi)的微觀振動(dòng),通過(guò)摩擦作用將振子的微觀振動(dòng)轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)子宏觀直線(旋轉(zhuǎn))運(yùn)動(dòng),由于其結(jié)構(gòu)中無(wú)線圈工作過(guò)程中不產(chǎn)生磁場(chǎng)也不受磁場(chǎng)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(diǎn),所以在某些特定的場(chǎng)合只能使用超聲波電機(jī)�；诹赫駝�(dòng)原理的超聲波電機(jī)由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工方便和效率高等特點(diǎn)使其有著廣泛的應(yīng)用前景。本論文設(shè)計(jì)了基于梁彎曲振動(dòng)的桿式超聲波電機(jī)和基于梁縱振和扭振的模態(tài)轉(zhuǎn)化型超聲波電機(jī),并將模態(tài)轉(zhuǎn)換超聲波電機(jī)加工裝配后進(jìn)行了測(cè)試,對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)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(duì)超聲電機(jī)的概念作了基本的理解,著重介紹了其研究現(xiàn)狀、應(yīng)用情況、分類(lèi)以及特點(diǎn),根據(jù)已有的成果和存在的問(wèn)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(jī)定子振動(dòng)的數(shù)學(xué)模型并利用仿真軟件對(duì)其運(yùn)動(dòng)過(guò)程進(jìn)行了仿真,分析了定、轉(zhuǎn)子間的預(yù)壓力對(duì)其接觸模型的影響。(3)對(duì)桿式超聲電機(jī)定子的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了有限元的建模,然后對(duì)其進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)仿真分析,主要包括模態(tài)分析和諧響應(yīng)分析,確定了電機(jī)的結(jié)構(gòu)。(4)分析了模態(tài)轉(zhuǎn)換型超聲波電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)理、振動(dòng)模型和斜槽的尺寸對(duì)其縱扭頻率的影響,確定了其定子的結(jié)構(gòu)。(5)設(shè)計(jì)了模態(tài)轉(zhuǎn)換型超聲波電機(jī)的其它部件,加工和安裝后對(duì)其性能進(jìn)行了測(cè)試,對(duì)實(shí)驗(yàn)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(xué)位授予單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：TM359.9

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 夏長(zhǎng)亮,史婷娜;超聲波電機(jī)的研究進(jìn)展與應(yīng)用前景[J];電工電能新技術(shù);2001年02期

2 郭錦濤,馮浩;超聲波電機(jī)發(fā)展、建模研究及展望[J];電機(jī)電器技術(shù);2003年03期

3 胡敏強(qiáng);系列超聲波電機(jī)的研制及其應(yīng)用[J];電器工業(yè);2003年01期

4 齊震 ,朱邦太;超聲波電機(jī)性能研究與前景展望[J];家電科技;2003年01期

5 郭吉豐,伍建國(guó);航天用大力矩高精度超聲波電機(jī)研究[J];宇航學(xué)報(bào);2004年01期

6 蘆亞萍,孟繁琴,袁云龍;超聲波電機(jī)研究現(xiàn)狀[J];微電機(jī)(伺服技術(shù));2005年05期

7 莫岳平;段小匯;胡敏強(qiáng);金龍;;不同結(jié)構(gòu)超聲波電機(jī)振動(dòng)特性解析[J];揚(yáng)州大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2005年04期

8 徐晨;顧菊平;;胡敏強(qiáng);金龍;;基于多芯片集成技術(shù)的超聲波電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電源研究[J];微電機(jī)(伺服技術(shù));2005年06期

9 沈申生;華亮;;超聲波電機(jī)摩擦和磨損特性探究[J];潤(rùn)滑與密封;2006年10期

10 黃正福;;超聲波電機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域拓展[J];科技資訊;2006年28期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 王劍;郭吉豐;鹿存躍;王文浩;;徑向-扭轉(zhuǎn)振動(dòng)復(fù)合型超聲波電機(jī)的理論與實(shí)驗(yàn)研究[A];第九屆全國(guó)振動(dòng)理論及應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2007年

2 王劍;郭吉豐;鹿存躍;王文浩;;徑向—扭轉(zhuǎn)振動(dòng)復(fù)合型超聲波電機(jī)的理論與實(shí)驗(yàn)研究[A];第九屆全國(guó)振動(dòng)理論及應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集[C];2007年

3 白東哲;曹忠波;;關(guān)于相位速度差驅(qū)動(dòng)超聲波電機(jī)的研究[A];新世紀(jì) 新機(jī)遇 新挑戰(zhàn)——知識(shí)創(chuàng)新和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展（上冊(cè)）[C];2001年

4 郭吉豐;王劍;王文浩;胡錫幸;金龍;鄧宗全;高海波;;超聲波電機(jī)性能提高及空間應(yīng)用探索[A];中國(guó)宇航學(xué)會(huì)深空探測(cè)技術(shù)專業(yè)委員會(huì)第七屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2010年

5 王彥利;田秀;曲建俊;;超聲波電機(jī)性能預(yù)測(cè)方法[A];中國(guó)宇航學(xué)會(huì)深空探測(cè)技術(shù)專業(yè)委員會(huì)第七屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2010年

6 郭吉豐;龔書(shū)娟;紀(jì)科輝;;縱扭復(fù)合型超聲波電機(jī)的研究[A];第八屆全國(guó)振動(dòng)理論及應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集摘要[C];2003年

7 郭吉豐;沈潤(rùn)杰;賈叔仕;;超聲波電機(jī)在深空探測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用[A];中國(guó)宇航學(xué)會(huì)深空探測(cè)技術(shù)專業(yè)委員會(huì)第一屆學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2005年

8 丁浩;金龍;胡敏強(qiáng);王心堅(jiān);;超聲波電機(jī)小型控制器的實(shí)用性研究[A];第十一屆中國(guó)小電機(jī)技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2006年

9 施進(jìn)浩;龔春雨;李寶庫(kù);;登月工程用超聲波電機(jī)的新產(chǎn)品研制策略[A];第十三屆中國(guó)小電機(jī)技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2008年

10 侯佳佳;徐志科;胡敏強(qiáng);;模擬分頻技術(shù)在超聲波電機(jī)控制中的應(yīng)用[A];第十三屆中國(guó)小電機(jī)技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2008年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前3條

1 記者　肖國(guó)強(qiáng)　通訊員　傅煒琳;馬達(dá)在血管里“奔跑”[N];浙江日?qǐng)?bào);2005年

2 東經(jīng)控股集團(tuán)有限公司 唐蘇亞;非電磁：微電機(jī)發(fā)展的一個(gè)重要方向[N];中國(guó)電子報(bào);2005年

3 通訊員 靳瑩 記者 馮國(guó)梧;新型機(jī)器人“懸絲”治癌癥[N];科技日?qǐng)?bào);2014年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前9條

1 王劍;柱狀超聲波電機(jī)的設(shè)計(jì)理論及控制[D];浙江大學(xué);2009年

2 周寧寧;面向真空低溫下超聲波電機(jī)的振動(dòng)摩擦與懸浮特性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2011年

3 郭海訓(xùn);大力矩高精度超聲波電機(jī)的基礎(chǔ)研究[D];浙江大學(xué);2002年

4 龔書(shū)娟;縱扭復(fù)合型超聲波電機(jī)的若干問(wèn)題研究[D];浙江大學(xué);2005年

5 白洋;一種旋轉(zhuǎn)—直線運(yùn)動(dòng)的兩自由度超聲波電機(jī)的研究[D];浙江大學(xué);2013年

6 李斌;液體媒質(zhì)超聲波電機(jī)有限元分析及運(yùn)行特性研究[D];天津大學(xué);2006年

7 徐志科;行波型超聲波電機(jī)的模型仿真與試驗(yàn)研究[D];東南大學(xué);2005年

8 傅平;多自由度行波型超聲波電機(jī)的基礎(chǔ)研究[D];浙江大學(xué);2007年

9 王光慶;行波型超聲波電機(jī)的若干關(guān)鍵問(wèn)題研究[D];浙江大學(xué);2006年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 尤向陽(yáng);超聲波電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制裝置的建模與仿真[D];河南科技大學(xué);2008年

2 孫中記;一種具有頻率自動(dòng)跟蹤功能的超聲波電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源的設(shè)計(jì)[D];浙江大學(xué);2008年

3 林星陵;縱扭復(fù)合型超聲波電機(jī)的設(shè)計(jì)制作與實(shí)驗(yàn)研究[D];華僑大學(xué);2008年

4 許蘆君;壓電回旋型超聲波電機(jī)的理論分析與設(shè)計(jì)制作[D];華僑大學(xué);2002年

5 王華云;超聲波電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)研究[D];華中科技大學(xué);2005年

6 劉應(yīng)紅;超聲波電機(jī)的運(yùn)行機(jī)理及其驅(qū)動(dòng)電源的研究[D];華僑大學(xué);2006年

7 褚國(guó)偉;超聲波電機(jī)控制系統(tǒng)的研究[D];東南大學(xué);2005年

8 劉曉;縱扭復(fù)合型超聲波電機(jī)的特性研究[D];浙江大學(xué);2003年

9 紀(jì)科輝;超聲波電機(jī)精密定位系統(tǒng)及驅(qū)動(dòng)控制研究[D];浙江大學(xué);2004年

10 楊建紅;超聲波電機(jī)及其控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究[D];華僑大學(xué);2004年

，

本文編號(hào)：1654851