尺蠖型压电旋转驱动器的静动态特性研究

提出一种以压电叠堆为动力转换元件基于尺蠖驱动机理的精密旋转驱动器方案,驱动器定子上的传动单元均采用直角柔性铰链,对柔性铰链力学特性进行了分析,并建立了柔性铰链空间力学模型.对驱动器工作原理进行了分析,采用MSC Patran/Nastran软件对机械结构进行了仿真分析;并对所开发的驱动器样机进行了实验测试.测试结果与理论分析结果基本相符,所开发的驱动器样机具有定位精度高(单步绝对误差率<2%),性能稳定、可靠等优点,可望在超精密加工、精密光学等领域得到应用.     

新型压电步进旋转驱动器

在对驱动器机械结构进行设计分析的基础上,建立了以压电叠堆为驱动元件的精密旋转驱动的数学模型,并对所设计的驱动器样机从旋转运动分辨率、运动稳定性、旋转速度及承载等方面进行了实验测试。测试结果表明,所开发的驱动器样机旋转速度可达2990.6μrad/s、输出扭矩0.147 N.m、最小旋转步距(旋转分辨率)小于0.32μrad,运动行程为连续360°,驱动器性能稳定可靠。     

压电双晶片型旋转精密驱动器动态特性和控制

提出了以自由端带有集中质量的悬臂式压电双晶片为驱动单元的新型冲击式旋转精密驱动器.制作了驱动器样机,建立了基于Lugre摩擦模型的驱动器动力学模型.对驱动器动态特性进行了仿真分析和实验对比研究.根据驱动器的动态特性,提出了冲击式压电双晶片型精密驱动器特定的定频调压控制方法.仿真分析结果和实验结果吻合较好,表明该动力学模型符合驱动器的动态特性,可用于对冲击式压电双晶片型旋转精密驱动器的理论分析.     

新型惯性式压电旋转驱动器

提出通过机械方式控制压电移动驱动器和支撑面之间摩擦力的有序变化,形成有规律运动的新型惯性式压电旋转驱动器的研究方案。设计了旋转驱动器的结构模型,分析了驱动器的受力和运动原理,制作了旋转驱动器样机,并作了相关的性能测试,得到了旋转驱动器的旋转步长,转速随驱动电信号频率、幅值变化的关系曲线。试验结果表明,研制的旋转驱动器能实现大行程(360°)、高分辨率(15μrad)、高转速(0.26 rad/s),且运动性能稳定。该旋转驱动器在精密运动、微操作、光学工程、精密定位等精密工程中有广阔的应用前景。     

压电低频旋转驱动器的设计与实验

设计了一种压电驱动低频旋转驱动器,这种旋转驱动器是采用晶片型压电振子进行驱动,驱动器驱动频率低,输出功率大。首先对旋转驱动器的结构进行了结构设计与工作原理分析,然后建立旋转驱动器系统的动力学模型,对转子进行了受力分析,得出系统输出位移和固有频率表达式以及转子旋转需要的条件。根据理论分析制作了旋转驱动器样机,并对系统进行了测试,实验结果表明,该旋转驱动器的最佳工作频率为264 Hz,当驱动电压为200 V时,最大转速为17.8 r/min,输出扭矩最大为0.025 N·m。     

压电双晶片型二维惯性冲击式精密驱动器

研制了一种以自由端带有集中质量的悬臂式压电双晶片为驱动单元、具有移动和旋转二自由度的惯性冲击式精密驱动器。对压电双晶片的动态特性进行了有限元法分析和实验测试,提出了定频调压的控制方法,并对该精密驱动器进行了移动和旋转性能测试。测试结果表明:该驱动器具有结构简单、行程大、驱动力强、分辨率高等特点,而且其成本低于传统惯性冲击式驱动器的百分之一。     

压电驱动式高频电液伺服阀实验研究

为了提高电液伺服阀的频率响应特性,采用响应速度快、输出力大、刚性好的积层式压电驱动器作为伺服阀的前置级电-机械转换器.采用杠杆放大的方式对压电驱动器的输出位移进行放大,保证足够的流量输出;采用直接驱动阀芯的方式增强了抗污染能力以及动态响应特性;功率级滑阀采用内置方式,用单个压电叠堆实现了滑阀的双向控制.试制了压电伺服阀的样机,并对样机进行了静、动态测试.得出该阀的频宽大于1.2 kHz,流量为5.7 L/m in,抗污染能力达到ISO 4406 18/15.     

柔性压电式微位移机构在精密机床定位中的应用研究

研究、设计了一种柔性压电式微定位机构。此机构采用压电陶瓷作为微位移驱动器,柔性铰链为导向机构,对丝杠螺母传动的精密机床工作台的运动位置进行自动补偿,实现了超精密定位。文中对柔性铰链机构进行了合理的设计及参数分析,并应用于精密机床中进行定位精度测试。实测结果表明,采用柔性压电式微位移机对精密机床工作台二次精定位,可使工作台定位精度提高到0.01μm,可满足精密、超精密加工需要。     

变正压力式压电双晶片惯性直线驱动器

提出了以压电双晶片作为动力元件、通过控制移动机构和支撑面之间的正压力、利用摩擦力变化实现定向运动的新型惯性直线驱动器。分析了驱动器的工作原理,利用有限元分析软件对压电双晶片振子进行了模态分析,得到其动态特性。研制了惯性直线驱动器的样机并进行了性能测试,试验结果表明:该机构能够实现直线往复运动,频率为10 Hz时,最小稳定运动步长为0.7μm,最大移动速度为1.2 mm/s,最大承载能力为150 g。     

双压电振子反相模态驱动的直线驱动器机理

为提高压电驱动器的定位能力,提出了一种双压电振子反相模态驱动的直线驱动器,以两组反相模态振动的独立控制的压电振子作为主压电振子和辅压电振子,分别产生机构运动的拉力和推力使驱动器在倾斜平面上直线运动.理论分析了双压电振子反相模态驱动的驱动器双向运动条件,设计研制了驱动器样机并进行了性能测试.结果表明:该驱动器能在10°倾斜角内实现定向稳定运动,机构的最小步距为5 μm,最大平均速度为22 mm/s.     

Piezoelectric actuator/sensor wave propagation based nondestructive active monitoring method of concrete structures

In order to monitor the basic mechanical properties and interior damage of concrete structures,the piezoelectric actuator/sensor based wave propagation method was investigated experimentally in the laboratory using a specifically designed test setup.The energy attenuation of stress waves was measured by the relative index between the output voltage of sensors and the excitation voltage at the actuator.Based on the experimental results of concrete cube and cylinder specimens,the effect of excitation frequenc...     

双作用压电薄膜泵

对单振子、双腔、四阀双作用压电薄膜泵的输出特性进行了研究,解释了该种压电薄膜泵的结构和工作原理.以有机玻璃为原材料加工制作了试验样机,并以水为介质测试了振子工作晶片的数量以及单、双腔工作对压电泵输出流量的影响规律,分析了增频后双作用泵输出性能不如单作用泵的原因.通过对双作用压电薄膜泵的输出流量和压力的测试得出:当双作用泵工作频率低于40Hz时,其输出流量优于单作用泵,能够提高机械转化效率;工作过程无脉动现象;在100V正弦交流信号输入下,它的最佳工作频率为20Hz,输出流量为785mL/min,输出压力为14kPa.所得到的试验结果为有阀压电薄膜泵的设计和开发奠定了基础.     

PWM控制直线伺服系统的研究

本文研究全自动摩擦焊接装置中的一种脉宽调制（ＰＷＭ）控制直线伺服系统,涉及永磁直线。推动器（Ａｃｔａｔｏｒ）的电磁结构及其驱动电源的不同ＰＷＭ斩波控制方式讨论,通过伺服系统样机的试验证实了本文比较研究结论的正确性。     

网络式气动软体驱动器设计、制造与实验

采用硅胶材料设计了一种网络式气动软体驱动器,软体驱动器在通气条件下可实现弯曲变形。设计了驱动器模具,并制作了驱动器样机,进行了驱动器静力学实验与有限元仿真。结果表明：软体驱动器具有较好的柔性和灵活性,最大弯曲角度可达到323°。该研究为软体驱动器的进一步应用奠定了基础。     

精确定位的高带宽新型音圈电机驱动器研究

为了在极高磁道密度（TPI）的硬盘中快速寻道定位、读取数据,研发了一种新型高带宽驱动器组件.该新型高带宽驱动器的音圈电机（VCM）具有独特的音圈结构和磁极（体）排列.在电磁设计中,应用三维有限元分析法（FEA）对一些关键电磁参数及主要结构尺寸进行了优化;预测了系统的动态性能.分析表明,新型音圈电机驱动器产生的电磁力形成了纯力矩,降低了轴承和轴上的反作用力,与传统驱动器相比,更好地抑制了影响伺服带宽的横向准刚性体震动模式（QR模式）,使驱动系统能在高TPI下快速跟踪和精确定位.实验测试了系统的频率响应特性,与理论设计符合得较好.