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.     

镇流器自动装配线及E片进料压装设计

根据镇流器的装配工艺流程和机械设计规范,进行了镇流器自动装配线结构设计。整条装配线采用环形六工位布局,镇流器的装配、检测、分类分别通过气缸的顺序动作实现。针对E片进料数量大、动作多、精度高的特点,设计了翻板式进料机构和弹性悬料压装机构。测试结果表明:所设计的E片压装机构进料方便、装配准确、动作可靠,环形装配线生产效率高、分类便捷,可以代替手工生产。     

压电双晶片型惯性冲击式直线精密驱动器研究

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的新型惯性冲击式直线精密驱动器。对自由端带有集中质量的悬臂式压电双晶片的动态特性进行了有限元法(FEM)分析和实验研究,提出了压电双晶片型惯性冲击式精密驱动器特定的定频调压驱动方法。对压电双晶片型惯性冲击式直线精密驱动器进行了性能测试,测试表明该驱动器具有结构简单,行程大,驱动力强和分辨率高等特点,特别是其成本不足传统惯性冲击式驱动器的百分之一。     

主动驱动/被动箝位型压电精密步进驱动器研究

提出一种基于直线动子主动驱动和定子被动箝位的新型的压电精密步进驱动器。该驱动器以仿生运动的原理，以压电陶瓷叠堆为动力源，采用双薄壁柔性铰链微变形结构，提高了该驱动器箝位的稳定性和步进旋转的稳定性。通过理论分析和实验研究，深入的揭示了该驱动器的运动特性。     

双压电片振子精密载物工作台研究

利用两端固支的双压电晶片在电场作用下可弯曲变形,且有中心区域变形量大的特点,并研制了一种简单的基于粘-滑(stick-slip)原理的步进式载物工作台实验装置。该装置结构简单,可在工作平面实现二维移动。进一步分析了该装置的结构特点和作用机理,并进行了初步实验研究。通过实验测试表明,此装置具有较好的承载能力和运动稳定性,可望在位移分辨率为微米、亚微米级但方向性要求不高的场合作为载物台使用,如在显微镜下观测样本、运送微小零部件至装配线等。     

压电驱动精密直线步进电机研究

提出一种新型的定子主动箝位方式压电精密直线步进电机,解决了压电驱动电机箝位不牢固、步进频率较低、行程小、速度低等问题。研制的精密电机能够实现高频率(100Hz),高速度(30mm/min),大行程(>20mm),高精度,大驱动力(100N)等特点,大幅度提高了压电型步进电机的驱动性能。研制的该步进电机在精密运动、微操作、光学工程、精密定位等精密工程中具有一定的应用价值。     

新型二维压电移动机构

采用双压电晶片振子为移动机构的驱动源,提出可以实现二维平面移动的新型压电驱动机构。分析了压电驱动机构的工作特点,探讨了实现驱动运动的工作机理。指出该机构是通过控制机构驱动"足"产生的驱动力和接触面之间的摩擦力之差实现机构的定向运动的。设计研制了新型二维压电移动机构的载物工作台实验装置,并进行了实验研究。实验证明该装置可以实现沿规定方向的运动,并可以通过电路设计进行控制,且具有一定的承载能力。     

压电双晶片型惯性冲击式旋转精密驱动器研究

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的新型惯性冲击式旋转精密驱动器。对自由端带有集中质量的悬臂式压电双晶片的动态特性进行了有限元法和实验分析,提出了压电双晶片型惯性冲击式精密驱动器特定的定频调压驱动方法。对压电双晶片型惯性冲击式旋转精密驱动器进行了性能测试,驱动器旋转行程为180°、旋转步长分辨力为1μrad、最大转速为0.2 rad/min、最大扭矩为0.02 Nm。该驱动器结构简单,特别是成本为传统惯性冲击式驱动器的1/100左右。     

两端固定双晶片变形特性的实验研究

为利用压电双晶片构造高位移分辨力的小型运动装置,实验测试了8种不同厚度组合的接收型双晶片在两端固定条件下的变形特性.样片为矩形,尺寸70 mm×20 mm.组建了专门的测试系统,手工变换悬挂载荷后,由计算机控制自动逐级加载电压和记录数据,分别测试了负载特性、滞环特性、蠕变特性、重复特性等.实验结果表明:负载特性曲线初始段较软,负载超过某一临界点后变硬;相同电压下,金属层加厚变形减小,压电层加厚变形增大;四层压电片的复合晶片是双晶片输出推力的1.5~2倍;滞环分布范围与压电叠堆相似,在8%~16%之间;同等"伸长"条件下,两端固定双晶片的蠕变量小于叠堆.双晶片(d31)在两端固定条件下,其中心部位的变形特性和压电叠堆(d33)端部的变形特性具有可比性,可以满足亚微米级精度的定位/驱动场合对力和变形的要求.     

压电薄膜型精密运动平台研究

提出了一种利用双压电晶片驱动小型平台的研究方案,该平台可实现水平面内的两自由度精密运动.在对粘滑型运动机构的工作原理进行分析的基础上,建立了压电式粘滑机构的动力学模型并进行了仿真分析,设计研制了试验样机,并从运动性能和承载能力两个方面对样机进行了实验研究.实验结果表明,设计的压电薄膜型精密运动平台结构简单、体积小、质量轻、步距稳定且行程大,电压低于30 V驱动时,步距误差不超过0.5μm,承载能力约为自身质量的7～8倍.