垂直雙驅(qū)動(dòng)型壓電振動(dòng)送料器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究
本文關(guān)鍵詞:垂直雙驅(qū)動(dòng)型壓電振動(dòng)送料器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究
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【摘要】:振動(dòng)送料器具有整列特性好、定向輸送能力強(qiáng)和工作效率高等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用在機(jī)械、電子、醫(yī)藥等生產(chǎn)領(lǐng)域。傳統(tǒng)的振動(dòng)送料器以電磁方式驅(qū)動(dòng),一般體積大、噪音高、耗能大,特別是振幅大,,不適用于微小精密零件的輸送。 壓電式振動(dòng)送料器是近年發(fā)展起來的一種新型送料器,具有振幅小、精度高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn),在食品、精密電子等領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用。現(xiàn)有的壓電式振動(dòng)送料器有懸臂梁式與垂直式兩種驅(qū)動(dòng)方式,其中,垂直驅(qū)動(dòng)式壓電振動(dòng)送料器由我國(guó)自主開發(fā)而形成。但其中作為驅(qū)動(dòng)源的壓電振子僅有一個(gè),驅(qū)動(dòng)能力有限,還不能適應(yīng)較大載荷的驅(qū)動(dòng)要求。本文結(jié)合國(guó)家863項(xiàng)目“垂直驅(qū)動(dòng)式壓電送料器開發(fā)研究”,提出并設(shè)計(jì)了垂直雙驅(qū)動(dòng)型壓電振動(dòng)送料器(以下簡(jiǎn)稱垂直雙驅(qū)動(dòng)送料器),以期提高這種送料器驅(qū)動(dòng)物料的能力。 首先對(duì)垂直雙驅(qū)動(dòng)送料器的驅(qū)動(dòng)源,即環(huán)形壓電振子,建立力學(xué)模型和平衡方程,進(jìn)行撓度分析,計(jì)算最大撓度。利用ANSYS進(jìn)行模態(tài)分析,得到環(huán)形壓電振子的固有振型以及對(duì)應(yīng)的固有頻率。通過試驗(yàn),得到中心點(diǎn)的撓度與驅(qū)動(dòng)電壓和驅(qū)動(dòng)頻率的關(guān)系以及相應(yīng)的頻率特性圖和電壓特性圖。 設(shè)計(jì)加工垂直雙驅(qū)動(dòng)送料器,特別是底座、支撐彈簧、傳振桿、壓電振子、壓環(huán)和頂盤的設(shè)計(jì)、選材和加工,介紹整機(jī)工作原理,當(dāng)驅(qū)動(dòng)頻率等于整機(jī)諧振頻率,整機(jī)產(chǎn)生共振,送料能力最強(qiáng)。在垂直雙驅(qū)動(dòng)送料器裝配過程中,為了提高裝配質(zhì)量和裝配效率,確保同一批產(chǎn)品的一致性,制定了垂直雙驅(qū)動(dòng)送料器的裝配工藝流程。 建立垂直雙驅(qū)動(dòng)送料器的力學(xué)模型,進(jìn)行振動(dòng)分析,計(jì)算固有頻率,得出影響系統(tǒng)固有頻率的因素。通過振動(dòng)分析,比較垂直雙驅(qū)動(dòng)送料器與垂直單驅(qū)動(dòng)送料器的最大振幅,在支撐彈簧和環(huán)形壓電振子剛度計(jì)算的基礎(chǔ)上,計(jì)算最大振幅的比值。 利用Hypermesh和ANSYS軟件對(duì)垂直雙驅(qū)動(dòng)送料器進(jìn)行模態(tài)分析和諧響應(yīng)分析。通過模態(tài)分析,得到整機(jī)的5階模態(tài),整機(jī)的1階模態(tài)最接近實(shí)際工作情況,得到此時(shí)整機(jī)的固有頻率;通過諧響應(yīng)分析,得到了料盤邊緣點(diǎn)的幅頻曲線。 對(duì)垂直雙驅(qū)動(dòng)送料器進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn),確定測(cè)量輸送物料速度和料盤振幅的試驗(yàn)方法,根據(jù)測(cè)量結(jié)果,得到送料性能的電壓特性和頻率特性。垂直雙驅(qū)動(dòng)送料器比垂直單驅(qū)動(dòng)送料器的初始激勵(lì)大,承載能力強(qiáng)。通過試驗(yàn),確定垂直雙驅(qū)動(dòng)送料器的最大承載能力,以及與垂直單驅(qū)動(dòng)送料器的最大承載能力之比。
【關(guān)鍵詞】:雙驅(qū)動(dòng) 壓電振動(dòng) 送料器 環(huán)形壓電振子 諧振頻率
【學(xué)位授予單位】:吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2013
【分類號(hào)】:TH237.1
【目錄】:
- 摘要5-7
- Abstract7-12
- 第1章 緒論12-22
- 1.1 引言12-13
- 1.2 振動(dòng)送料器的分類13-16
- 1.2.1 電磁式振動(dòng)送料器13-14
- 1.2.2 壓電式振動(dòng)送料器14-16
- 1.3 壓電式振動(dòng)送料器的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-19
- 1.4 本文研究主要內(nèi)容19-22
- 第2章 壓電驅(qū)動(dòng)的理論基礎(chǔ)22-32
- 2.1 壓電材料與壓電陶瓷22-25
- 2.1.1 壓電材料及其分類22-24
- 2.1.2 壓電陶瓷及其用途24-25
- 2.2 壓電雙晶片的類型及振動(dòng)模式25-27
- 2.2.1 壓電雙晶片的類型25-26
- 2.2.2 壓電振子振動(dòng)模式26-27
- 2.3 機(jī)械振動(dòng)的分類及應(yīng)用27-30
- 2.3.1 機(jī)械振動(dòng)的分類27-28
- 2.3.2 機(jī)械振動(dòng)的危害及應(yīng)用28-30
- 2.4 本章小結(jié)30-32
- 第3章 環(huán)形壓電振子的撓度分析與試驗(yàn)研究32-42
- 3.1 環(huán)形壓電振子的理論模型和撓度分析32-36
- 3.1.1 環(huán)形壓電振子的理論模型32-34
- 3.1.2 環(huán)形壓電振子的平衡條件34-35
- 3.1.3 環(huán)形壓電振子的撓度分析35-36
- 3.2 環(huán)形壓電振子的模態(tài)分析36-38
- 3.3 環(huán)形壓電振子的試驗(yàn)研究38-41
- 3.3.1 環(huán)形壓電振子撓度的測(cè)試方法38-39
- 3.3.2 環(huán)形壓電振子撓度的頻率特性39-40
- 3.3.3 環(huán)形壓電振子撓度的電壓特性40-41
- 3.4 本章小結(jié)41-42
- 第4章 垂直雙驅(qū)動(dòng)送料器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與振動(dòng)分析42-60
- 4.1 垂直雙驅(qū)動(dòng)送料器的工作原理42-43
- 4.2 垂直雙驅(qū)動(dòng)送料器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)43-48
- 4.2.1 底座的設(shè)計(jì)與加工44-45
- 4.2.2 頂盤的設(shè)計(jì)與加工45-46
- 4.2.3 支撐彈簧的設(shè)計(jì)與加工46-47
- 4.2.4 傳振桿的設(shè)計(jì)與加工47-48
- 4.2.5 環(huán)形連接環(huán)的設(shè)計(jì)與加工48
- 4.3 垂直雙驅(qū)動(dòng)送料器的裝配工藝流程48-50
- 4.4 垂直雙驅(qū)動(dòng)送料器的振動(dòng)分析50-53
- 4.4.1 建立數(shù)學(xué)模型51
- 4.4.2 系統(tǒng)固有頻率51-53
- 4.5 垂直雙驅(qū)動(dòng)送料器與垂直單驅(qū)動(dòng)送料器料盤振幅的比較53-58
- 4.5.1 支撐彈簧和環(huán)形壓電振子的剛度計(jì)算54-57
- 4.5.2 垂直雙驅(qū)動(dòng)送料器與垂直單驅(qū)動(dòng)送料器的料盤振幅之比57-58
- 4.6 本章小結(jié)58-60
- 第5章 垂直雙驅(qū)動(dòng)送料器的有限元分析與試驗(yàn)研究60-70
- 5.1 整機(jī)的有限元分析60-63
- 5.1.1 整機(jī)的模態(tài)分析60-62
- 5.1.2 整機(jī)的諧響應(yīng)分析62-63
- 5.2 垂直雙驅(qū)動(dòng)送料器的試驗(yàn)研究63-67
- 5.2.1 送料器送料性能的試驗(yàn)方法63-64
- 5.2.2 垂直雙驅(qū)動(dòng)送料器送料性能的電壓特性64-66
- 5.2.3 垂直雙驅(qū)動(dòng)送料器送料性能的頻率特性66-67
- 5.3 垂直雙驅(qū)動(dòng)送料器與垂直單驅(qū)動(dòng)送料器的試驗(yàn)對(duì)比67-69
- 5.4 本章小結(jié)69-70
- 第6章 結(jié)論與展望70-72
- 6.1 結(jié)論70-71
- 6.2 展望71-72
- 參考文獻(xiàn)72-76
- 作者簡(jiǎn)介76-77
- 致謝77
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本文編號(hào):574776
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