壓電馬達是利用壓電材料的逆壓電效應制成的一類驅動器的統(tǒng)稱,具有結構緊湊、易于微型化、運動精度高、自鎖等優(yōu)點,在航天航空、醫(yī)療儀器和光學等領域得到了廣泛的應用。作為一種典型的機電耦合設備,壓電馬達的運動特性受到質量和剛度分布的影響。本論文深入研究這種影響的機制,首次在壓電馬達領域提出振動質量隔離的思想,通過引入振動濾波器可控地調整壓電馬達的質量和剛度分布,以此達到改善現(xiàn)有壓電馬達的運動特性,提高運行效率的目標�？紤]到壓電馬達種類繁多,運動機理各不相同,本論文分別針對多種壓電馬達展開討論,從理論或實驗角度闡述了基于振動濾波器的振動質量隔離方法的工作機制,主要研究內容總結如下:從理論角度闡述了振動質量隔離方法在駐波型壓電馬達(簡稱駐波馬達)上的應用。傳統(tǒng)的駐波馬達存在嚴重的摩擦磨損問題,導致使用壽命短。基于振動質量隔離方法,本論文提出了分離式動子結構,即將傳統(tǒng)動子分為一大一小兩個部分,二者通過振動濾波器連接。小動子具有極高的頻響特性,與振子的驅動足接觸期間能夠快速跟隨對方的運動而不產生相對滑移。小動子的運動經(jīng)過振動濾波器傳遞給大動子,其中包含的高頻諧波分量被有效抑制。因此,大動子的質量將不會...

【文章頁數(shù)】：155 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 壓電馬達分類及其發(fā)展歷程
        1.2.1 慣性沖擊型壓電馬達
        1.2.2 尺蠖型壓電馬達
        1.2.3 駐波型壓電馬達
        1.2.4 行波型壓電馬達
        1.2.5 復合模態(tài)型壓電馬達
    1.3 壓電馬達應用場景以及發(fā)展趨勢
        1.3.1 壓電馬達應用場景
        1.3.2 壓電馬達的發(fā)展趨勢
    1.4 本論文研究目的及主要內容
第2章 壓電馬達振動理論
    2.1 引言
    2.2 壓電理論
        2.2.1 壓電效應
        2.2.2 壓電方程
        2.2.3 壓電陶瓷振動模式
    2.3 用于壓電馬達的機械振動理論
        2.3.1 桿梁形振子的縱振模態(tài)和彎振模態(tài)
        2.3.2 壓電馬達建模實例
        2.3.3 復合梁形振子中性層位置
    2.4 振動濾波器基本原理
    2.5 振動濾波器應用實例
    2.6 本章小結
第3章 基于振動濾波器的駐波型壓電馬達
    3.1 引言
    3.2 駐波型壓電馬達驅動原理
        3.2.1 駐波型壓電馬達運動過程
        3.2.2 駐波型壓電馬達傳統(tǒng)驅動機理
        3.2.3 本論文提出的驅動機理
    3.3 駐波型壓電馬達動力學模型分析
        3.3.1 駐波型壓電馬達動力學模型
        3.3.2 動力學模型計算結果分析
    3.4 本章小結
第4章 振動濾波器用于解決行波型壓電馬達的諧振點漂移問題
    4.1 引言
    4.2 行波型壓電馬達工作原理
        4.2.1 振子行波生成原理
        4.2.2 振子表面質點的運動軌跡
    4.3 振動質量隔離方法以及振子和轉子耦合問題
        4.3.1 振子和轉子耦合狀態(tài)分析
        4.3.2 振子和轉子完全耦合對行波馬達啟動影響
        4.3.3 振動質量隔離方法的應用
    4.4 振子解析模型與有限元驗證
        4.4.1 振子解析模型
        4.4.2 振子解析模型的有限元計算方法驗證
        4.4.3 環(huán)形振子與等效簡支梁
        4.4.4 振動質量隔離方法
        4.4.5 振動質量隔離方法理論分析
    4.5 本章小結
第5章 基于振動濾波器的慣性沖擊型壓電馬達
    5.1 引言
    5.2 基于振動濾波器的慣性沖擊型壓電馬達工作原理
        5.2.1 結構介紹
        5.2.2 工作過程
    5.3 基于振動濾波器的慣性沖擊型壓電馬達動力學分析
        5.3.1 帶負載的慣性沖擊型壓電馬達步距特性
        5.3.2 帶負載的慣性沖擊型壓電馬達動力學模型
        5.3.3 帶負載的慣性沖擊型壓電馬達動力學模型計算結果
    5.4 基于振動濾波器的慣性沖擊型壓電馬達實驗測試
        5.4.1 實驗裝置
        5.4.2 碳纖維桿彈性對實驗的影響
        5.4.3 實驗結果
        5.4.4 誤差誘因分析
    5.5 本章小結
第6章 基于振動濾波器的高精度壓電位移平臺
    6.1 引言
    6.2 壓電位移平臺結構和工作原理
        6.2.1 壓電位移平臺結構
        6.2.2 壓電位移平臺工作原理
    6.3 壓電位移平臺實驗測試
        6.3.1 壓電致動器結構介紹
        6.3.2 實驗測試平臺
        6.3.3 柔性鉸鏈結構設計
    6.4 壓電位移平臺實驗測試結果
        6.4.1 移動臺階躍響應
        6.4.2 移動臺階躍響應與驅動電壓的關系
        6.4.3 移動臺的連續(xù)運動特性
        6.4.4 移動臺的納米級定位特性
    6.5 壓電位移平臺動力學分析
        6.5.1 移動臺的動力學模型
        6.5.2 動力學模型計算結果
    6.6 本章小結
第7章 總結與展望
    7.1 工作總結
    7.2 工作展望
參考文獻
致謝
在讀期間發(fā)表的學術論文與取得的其他研究成果



本文編號：3855346