本文關鍵詞：縱彎耦合振動型駐波壓電驅動器的研究

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【摘要】：近年來,國內外壓電驅動器的研究熱點逐步從旋轉型壓電驅動器轉移至直線型壓電驅動器,而直線型壓電驅動器主要采用模態(tài)復合以實現(xiàn)致動,包括:縱彎復合、彎彎復合,彎扭復合和縱扭復合等形式。對于傳統(tǒng)縱彎復合直線電機,其采用獨立的壓電陶瓷組分別激勵縱振和彎振,或是單獨采用彎振陶瓷利用不同的激勵信號分別激勵縱振和彎振,該類電機存在以下不足:(1)驅動器結構較為復雜,結構設計缺乏靈活性,對裝配精度要求較高;(2)須分別激勵縱振和彎振,驅動電路較為復雜,電源設計復雜。本文提出并研制一種縱彎耦合振動型駐波壓電驅動器,創(chuàng)新之處在于采用單一壓電陶瓷組同時實現(xiàn)縱振和彎振激勵,在保證驅動效果的同時實現(xiàn)結構和驅動電路的簡化;其中,縱振為主動激勵產生,彎振為在非對稱邊界條件下耦合產生。本文首先從縱彎耦合振動型駐波壓電驅動器的振動理論開始分析,對梁的縱振和彎振數(shù)學模型進行推導,并建立了梁端面質點的運動方程,得到了其斜橢圓軌跡的運動方程,對驅動器的等效電路進行了分析。然后基于理論分析設計了縱彎耦合振動型駐波壓電驅動器,并從模態(tài)分析、諧響應分析和瞬態(tài)分析方面對驅動器進行了仿真分析,得到驅動器驅動足的運動軌跡及相關的性能參數(shù),同時通過仿真分析了非對稱邊界條件對驅動器性能的影響。在完成仿真分析的基礎之上開始制作實驗樣機,搭建實驗測試平臺,從實驗上測試了非對稱邊界條件對縱彎耦合振動型駐波驅動器性能的影響,然后進行了壓電驅動器的機械特性測試,并實現(xiàn)了單向驅動,驅動器最大空載速度為891.3mm/s,最大負載推力可達39.2N;在單向直線驅動的基礎上,對兩種不同的雙向驅動方案進行了實驗測試。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN384

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本文編號：1194228