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。     

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.     

双压电晶片驱动喷嘴挡板式伺服阀

给出了双压电晶片驱动喷嘴挡板式伺服阀的基本结构,分析了双压电晶片的频率特性和静态位移特性,针对不同基板尺寸和晶片厚度进行了静态测试,在伺服阀实验台上进行了初步验证。试验结果表明:双压电晶片驱动喷嘴挡板式伺服阀具有结构简单、响应快、分辨率高、无电磁干扰、易于控制的优点,可以满足现代精密高速控制系统的需要。     

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。     

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。     

压电阀电-机械转换器结构设计分析

为提高现有喷嘴挡板型电液伺服阀的静、动态性能,采用双压电晶片及铍青铜制作出喷嘴挡板式压电阀的电-机械转换器.针对压电层和金属层的宽度、长度和厚度等结构参数对电-机械转换器静、动态性能的影响进行了理论、仿真及实验研究.结果表明：宽度对静、动态性能没有影响,输出位移同长度的平方成正比.长度增大时,幅频宽和基频减小;金属层厚度或压电层厚度增大时,输出位移减小,幅频宽和基频增大.最后对电-机械转换器的振型进行了仿真分析,结果表明满足设计要求.     

压电驱动器和传感器的ANSYS模拟分析

建立了压电材料的本构方程,利用由压电聚合物聚偏氟乙烯(PVDF)粘结而成的双压电晶片悬臂梁模拟压电驱动器和传感器,使用大型通用有限元软件ANSYS8.0进行模拟分析,并与理论值进行比较,结果表明:ANSYS8.0的模拟结果与理论值十分的接近,因此,用ANSYS8.0对压电材料的驱动器模型和传感器模型进行模拟是可行的.     

超磁致伸缩式无缆惯性冲击驱动器的研究（英文）

现有的惯性冲击式(IDM)驱动器几乎都以堆叠式或双晶片式压电材料为驱动元件。压电式IDM具有诸多优势的同时,也存在有缆驱动、移动速度小、负载能力弱的不足。针对这一问题,提出采用Terfenol-D复合悬臂梁为驱动源,构出一种新型的惯性冲击无缆驱动器,可克服供电电缆的自重和振动对驱动器的精度产生的影响,结合有限元分析软件COMSOL Multiphysics对驱动器进行磁场分析和磁机耦合分析,并通过样机制作与实验测试,得出了驱动器的工作频率在5~45 Hz,工作电流在0~5 A,驱动器的最小步距380 nm。实验结果表明该驱动器在低频条件下,可满足稳定输出较大位移并精确可控的要求,为实现无缆驱动提供了一种新手段。     

基于压电驱动器的微型智能弹药舵机系统及其控制策略

为满足智能弹药舵机系统的微型化、智能化,本文通过叠加压电双晶片的方法设计了一种压电驱动器,提高了其驱动能力;针对经典Bouc-Wen模型具有对称性的缺点,增加形状控制函数中的参数,提出具有非对称性的改进Bouc-Wen模型.采用粒子群算法辨识改进模型的参数,并通过仿真证明改进模型的非对称性.为补偿迟滞对系统精度的影响,...     

基于微纳米定位的电磁驱动控制系统设计与分析

针对大行程电磁驱动微纳米定位技术控制精度较低的问题,根据电磁驱动装置的工作原理,提出优化PID的控制方案,并在Matlab软件中搭建控制系统的Simulink模型. 相较传统PID控制,对前馈PID和模糊PID算法的改进效果进行研究,得出前馈PID拥有较好的动、静态控制性能,模糊PID鲁棒性较佳的结论.     

基于ADAMS的驱动桥齿轮啮合动力学仿真研究

运用CATIA软件建立驱动桥主减速器和差速器齿轮传动系统的三维实体模型,基于ADAMS软件建立了主减速器和差速器齿轮传动的虚拟样机模型．将Hertz接触理论嵌入仿真模型,在齿轮之间施加接触力,实现了齿轮啮合的动态实时仿真．通过在主减速器主动齿轮施加转速驱动,差速器半轴齿轮施加不同的负载转矩,模拟了汽车在转弯工况下驱动桥主减速器和差速器的齿轮传动,得到了主减速器齿轮、差速器齿轮的转速以及啮合力曲线,为深入研究齿轮传动系统动态特性提供了理论参考依据．     

盾构刀盘驱动液压系统压力冲击吸收特性分析

针对盾构掘进地层复杂、负载冲击大的工况特点,提出一种基于压力反馈和电液比例控制的新型开式刀盘驱动液压系统.通过对元件模型的线性化处理建立泵-马达-蓄能器系统的动态数学模型,分析蓄能器的引入对于系统固有频率的影响.同时利用AMESim中的液压模块化元件与液压元件自主设计库（HCD）联合建模,对刀盘在不同工况的仿真过程中,通过比例方向阀控制蓄能器的不同工作状态来研究更好的冲击吸收效果.结果表明,在不同的负载剧变所带来的压力冲击下,蓄能器在吸收冲击的同时也影响到了系统的稳定性,可以通过电液比例控制蓄能器的工作状态来更好地适应负载的冲击．     

纯电动汽车驱动系统电压解耦矢量控制仿真研究

分析矢量控制及空间矢量脉宽调制理论的基础之上,基于Maflab／Simulink建立了电动汽车驱动系统用异步电机转子磁场定向的电压解耦矢量控制系统模型。最后以实际纯电动汽车驱动系统为例对模型进行仿真分析,结果表明该驱动系统具有良好的稳态、动态性能,验证了仿真模型的正确性和控制算法的有效性,对于纯电动汽车驱动系统的参数设计具有一定的指导意义。     

发动机正时链波动与冲击特性

在发动机正时机构的齿形链传动中，由于存在多边形效应，链条中心线上下波动，链板啮入轮齿时存在啮入冲击.通过Pro/Engineer建立了标准链条与直线齿廓和渐开线齿廓链轮啮合传动模型，基于多体动力学仿真软件ADAMS多体动力学仿真软件实现了模型在高转速时的动态仿真分析，结果表明在中低转速时直线齿廓链轮可降低链条波动，转速相同时链条与渐开线链轮啮合接触力较直线链轮低.     

发动机正时链波动与冲击特性

在发动机正时机构的齿形链传动中，由于存在多边形效应，链条中心线上下波动，链板啮入轮齿时存在啮入冲击．通过Pro/Engineer建立了标准链条与直线齿廓和渐开线齿廓链轮啮合传动模型，基于多体动力学仿真软件ADAMS多体动力学仿真软件实现了模型在高转速时的动态仿真分析，结果表明在中低转速时直线齿廓链轮可降低链条波动，转速相同时链条与渐开线链轮啮合接触力较直线链轮低．     

CJK6132A数控车床进给系统的建模与仿真

根据机械动力学原理建立了CJK6132A数控车床进给传动系统的数学模型,利用MATLAB软件中的动态仿真工具Simulink构建了机床进给系统的仿真模型,获得了反映系统性能的仿真曲线。同时利用仿真模型分析了间隙、死区等非线性因素对系统精确度的影响,提出了提高传动系统性能的措施。     

液体粘性传动的动态特性研究

建立了一种典型的多片式液体粘性传动装置的动态数学模型,并通过实验进行了验证,利用根轨迹分析方法对其动态特性进行了深入研究,最后由理论分析和实验结果证明通过转速负反馈可以大大地改善研究对象的动态特性.     

基于水压直驱的软体单元的动静态特性

提出水压直驱纤维增强软体单元,采用伺服电机驱动水压缸实现软体运动控制,搭建试验台开展软体单元动静态特性研究. 针对软体单元输出力、径向膨胀、弯曲角度及刚度等性能开展静态试验. 结果表明,软体单元驱动压力为影响输出力和弯曲角度的主要因素;当输入压力增加时,软体最大径向膨胀速率为3%;当输入压力为0.3 MPa、末端位移为4 mm时,水压驱动输出力为4.3 N,与气压驱动相比,软体刚度增加0.025 N/mm. 建立水压直驱软体单元动力学模型,围绕软体单元弯曲角度、压力响应进行仿真分析及试验验证. 结果表明,水压直驱软体单元模型仿真与实测结果较吻合,弯曲角度稳定误差为1.70%,驱动水压稳定误差为0.33%. 研究成果表明采用水液压驱动软体机器人可提高其性能.     

小型卫星立式对接测试平台的动力学分析

为了研究小型卫星立式对接测试平台的动力学特性,对测试平台和三爪式对接机构进行了动力学联合仿真,建立了接触瞬间滚转装置的动力学模型和试验系统坐标系,分析了接触点的作用力,采用质量动代换的方法对运动装置进行简化,建立了对接初始条件下滚转装置的动力学方程.依据Hertz弹性碰撞模型理论,利用ADAMS软件分别在正碰和斜碰状态下选取两组对接初始条件进行了动力学仿真.仿真结果表明:不同初始条件下的球关节运动学特性及受力状况是不同的,球关节质心处的受力随着初始角度的增大而变大,而且运动学特性也随之改变.