本文選題：壓電驅(qū)動　切入點(diǎn)：剪切壓電　出處：《吉林大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：隨著科學(xué)不斷發(fā)展,驅(qū)動傳動技術(shù)也在推陳出新,經(jīng)過眾多的創(chuàng)新開發(fā),從傳統(tǒng)的驅(qū)動傳動機(jī)構(gòu)到傳統(tǒng)的精密驅(qū)動器,再到各類新型驅(qū)動技術(shù)的不斷涌現(xiàn)。超精密定位技術(shù)已不僅是綜合應(yīng)用能力知識的體現(xiàn),也成為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中高新技術(shù)的重要支撐�，F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,也對超精密定位技術(shù)提出了更多的應(yīng)用需求。精密驅(qū)動器是各類設(shè)計高精密定位技術(shù)的核心部件,在整個定位框架中,既可以作為動力輸出部件,又可以作為執(zhí)行部件。與此同時,精密驅(qū)動器在航空航天、生物醫(yī)學(xué)、微納機(jī)電系統(tǒng)、科學(xué)儀器等領(lǐng)域也成為重要支撐技術(shù)之一。國內(nèi)外學(xué)者也都陸續(xù)開始深入研究現(xiàn)代精密驅(qū)動器,將其作為重點(diǎn)研究方向,努力開發(fā)設(shè)計出更先進(jìn)、性能更好的精密驅(qū)動器,這也大力的推動了超精密定位技術(shù)的發(fā)展。近年來不斷涌現(xiàn)的各類新型精密驅(qū)動器,讓國內(nèi)外學(xué)者更堅信這一領(lǐng)域?qū)⒊蔀楝F(xiàn)代科技發(fā)展引領(lǐng)者。本文對國內(nèi)外各研究領(lǐng)域中對各類驅(qū)動器特別是壓電驅(qū)動器的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了分析,在此基礎(chǔ)上以逆壓電效應(yīng)中的剪切效應(yīng)為機(jī)理,利用剪切型壓電疊堆直接作為驅(qū)動單元,設(shè)計研制了一種新式的剪切壓電慣性驅(qū)動器。對壓電陶瓷特性和柔性鉸鏈性能進(jìn)行了分析研究。對剪切壓電慣性驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)組成、運(yùn)動機(jī)理進(jìn)行了詳細(xì)的介紹,對驅(qū)動裝置原理進(jìn)行了分析。利用ABAQUS有限元仿真軟件對驅(qū)動裝置柔性鉸鏈進(jìn)行了力學(xué)仿真及對裝置的模態(tài)分析,驗(yàn)證了設(shè)計的可行性。研制了剪切壓電慣性驅(qū)動器的原型樣機(jī)。利用Lab VIEW軟件設(shè)計了PID閉環(huán)控制系統(tǒng),提升了裝置的定位精度及往復(fù)運(yùn)動系統(tǒng)穩(wěn)定性。通過搭建剪切壓電慣性驅(qū)動器試驗(yàn)系統(tǒng),對驅(qū)動器試驗(yàn)性能進(jìn)行測試研究。經(jīng)試驗(yàn)獲得了剪切壓電慣性驅(qū)動器運(yùn)動步長與輸出信號電壓、輸出信號頻率、垂直負(fù)載的關(guān)系,運(yùn)動速度與輸出信號頻率的關(guān)系等。剪切壓電慣性驅(qū)動器的分辨率為0.1μm,最大運(yùn)動速度為2mm/s,有效工作電壓為40—200V,有效工作頻率為1—600Hz。
[Abstract]:With the continuous development of science, the driving drive technology is also emerging from the old to the new. After many innovative developments, from the traditional drive drive mechanism to the traditional precision driver, The ultra-precision positioning technology is not only the embodiment of comprehensive applied ability knowledge, but also the important support of high and new technology in modern science and technology, the rapid development of modern science and technology, It also puts forward more application requirements for ultra-precision positioning technology. Precision driver is the core component of all kinds of high precision positioning technology. In the whole positioning frame, it can be used as the power output component. At the same time, precision actuators are used in aerospace, biomedical, micro / nano electromechanical systems, Scientific instruments and other fields have also become one of the important supporting technologies. Scholars at home and abroad have also begun to study modern precision actuators in depth one after another, taking them as the key research directions, and making efforts to develop and design more advanced and better precision drivers. This has also greatly promoted the development of ultra-precision positioning technology. It is believed that this field will lead the development of modern science and technology. In this paper, the current situation of all kinds of actuators, especially piezoelectric actuators, is analyzed. On this basis, the shear effect in inverse piezoelectric effect is taken as the mechanism, and the shear type piezoelectric stack is directly used as the driving unit. A new type of shear piezoelectric inertial actuator is designed and developed. The properties of piezoelectric ceramic and flexure hinge are analyzed. The structure and motion mechanism of shear piezoelectric inertial actuator are introduced in detail. The principle of the drive device is analyzed. The mechanical simulation and modal analysis of the flexible hinge of the drive device are carried out by using the ABAQUS finite element simulation software. The feasibility of the design is verified. The prototype of the shear piezoelectric inertial actuator is developed. The PID closed-loop control system is designed by using Lab VIEW software. The positioning accuracy of the device and the stability of the reciprocating motion system are improved. The relationship between the motion step size of the shear piezoelectric inertial actuator and the output signal voltage, output signal frequency and vertical load is obtained. The resolution of shear piezoelectric inertial actuator is 0.1 渭 m, the maximum velocity is 2 mm / s, the effective working voltage is 40-200 V, and the effective frequency is 1-600 Hz.
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH703

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1681523