小型超声振动料斗的研究

提出内部含有梯形齿的锥筒形给料压电振子的结构形式,确定振子的工作模态为面内三阶弯曲模态。利用ANSYS有限元软件优选了结构参数,研制了出料端内径为16 mm、实际工作频率为22 261 Hz的小型超声振动料斗样机。采用激光测振仪并依据平面镜反射原理,对振子的共振频率及内齿振幅分布进行了测试,并对振动料斗装置整机进行了物料运行效果的测试。实验表明料斗对直径为3 mm到4 mm的球形物体有较好的下料可控性。     

ANSYS的两自由度宽频压电能量收集装置性能分析

以两自由度宽频压电能量收集装置为研究对象,基于ANSYS对其进行有限元分析,将两自由度压电振子与单自由度压电振子和二元阵列压电振子进行对比.将这三种结构在相同的参数条件下进行模态分析以及谐响应分析,证明两自由度压电悬臂梁能起到拓宽频宽的作用.     

应用圆筒形行波压电振子的流体抛光实验研究

应用圆筒形行波压电振子设计了流体振动抛光装置。选取压电振子第十阶弯曲模态作为硅片抛光实验的工作模态,利用化学机械抛光浆料作为抛光液体,对不同表面形貌的硅片进行了抛光实验。实验结果表明硅片表面粗糙度得到改善。该方法也说明流体振动抛光更加适用于对已经具有较高表面平整度的抛光片进行二次抛光。     

盘形超声压电振子的抛光实验研究

应用盘形超声压电振子在抛光实验装置上对硅片进行了化学机械抛光,比较了附加行波超声振动的化学机械抛光与传统化学机械抛光的实际效果,实验结果表明,在相同的实验工况下,施加行波超声振动相对于不施加振动,能明显改善硅片化学机械抛光的表面质量。振子振幅的增大对改善硅片表面质量有利。     

基于圆形压电振子的骨传导听觉装置

应用周边固支式圆形压电振子作为驱动元件,将音讯信号转换为振动信号,再利用骨传导方式使人感知音讯信号,在此基础上构建了圆形双晶片压电式骨传导听觉装置。对圆形压电振子进行了建模,利用有限元仿真分析,提出了压电振子支撑方式的优化方案。对设计的压电式骨传导听觉装置进行了实验测试,得到了骨传导装置结构参数对其性能影响的关系曲线。实验研究表明:压电式骨传导听觉装置的基本性能指标能够满足骨传导听觉装置的要求。     

双悬臂式压电振动给料器设计与性能分析

现代化的自动装配对物料输送的平稳性和精确性提出了更高的要求,为了满足工业需求,设计了一种采用矩形压电振子作为激振源、以垂直驱动方式工作的压电振动给料器.通过对双悬臂式压电振动给料器进行简化,并建立其动力学模型,推导出固有频率以及装置振幅的表达式,分析了影响固有频率和振幅的因素.利用ANSYS Workbench软件对装...     

微型超声波电机定子振动特性有限元分析

利用有限元法对齿状环形行波型微超声波电机定子的振动特性进行了计算分析.建立了定子弹性体和压电体耦合的有限元模型,利用SOLID45单元将定子编制成ANSYS有限元软件的宏文件,以便于改变定子尺寸并自动生成相应的有限元模型;探讨了不同结构参数对压电定子动态性能的影响,得到了各结构参数对压电定子模态频率的影响曲线.研究结果表明,定子弹性体与压电体之间的胶粘层对定子模态频率的影响很小,在分析过程中可以忽略;定子的振动主要以弯曲模态为主,其振动频率随压电陶瓷和定子环厚度的增加而增大,随定子齿高、齿数和内径的增加而减小.     

压电振子的滤波特性及对两种信号的响应分析

从理论上分析了压电振子的滤波特性和驱动原理,阐述了方波和正弦波驱动压电振子的优缺点,并通过实验分析了两种压电振子对方波和正弦波的不同响应。结果表明:压电振子的滤波程度与振动模态有关;方波的高次谐波对压电振子响应的影响很小,可忽略不计。     

车载压电悬臂梁结构参数对其发电量的影响

为了研究车载环境下压电悬臂梁的结构参数变化对压电振子发电量的影响,根据压电方程建立了压电悬臂梁的等效模型,仿真分析了各结构参数对悬臂梁压电装置的固有频率和输出电压的影响规律。研究结果表明,适当增大悬臂梁自由端质量块的质量和悬臂梁的长度,减少悬臂梁的宽度和中间金属层的厚度,可使压电悬臂梁的固有频率降低,接近环境振动频率,从而使输出电压增加,提高压电装置的发电能力。     

双振子垂直驱动式压电振动送料器的设计

利用压电陶瓷的逆压电效应,采用上下两个环形压电振子垂直驱动的结构,设计了一种新型压电振动送料器。通过理论分析得出了送料器系统的固有频率以及影响料斗振幅的主要因素。利用Hypermesh软件对整个系统进行了动力学仿真,分析了系统的前三阶振型并得出了系统无阻尼固有频率的理论值为110.95Hz。采用M5螺母为输送物料对样机进行了试验,分析了输送速度以及料斗振幅与驱动电压和驱动频率的关系,并与现有同型号悬臂梁式压电振动送料器进行了性能对比。当驱动电压为240V、驱动频率为系统实际共振频率105Hz时,该新型结构压电振动送料器的输送速度为0.23kg/min,料斗振幅为110μm,可以满足工业生产的需求。     

压电式胎压报警器供电装置的发电特性

提出利用压电发电装置替代电池为胎压报警器提供实时电能。根据胎压报警器结构特点,提出将压电发电装置安装在车轮轮毂上,利用车轮转动中的振动来发电的方案。通过试验的方法研究了压电振子在轮毂上不同安装方式下的发电特性。试验结果表明,在既垂直于轮毂又垂直于车轮滚动方向的安装方式下,压电振子可以有效克服离心力的影响并吸收来自车轮所在平面多个方向的振动,压电发电装置发电效果较佳,适合为胎压报警器供电。利用4片45mm×15mm×0.2mm的悬臂梁型压电振子并联为胎压报警器供电,其产生的能量能够满足胎压报警器的工作要求。     

平板形单振子多自由度压电马达

对提出的一种平板形单振子多自由度压电马达进行了理论设计和试验研究。利用梁函数组合法,计算了压电马达的工作模态频率,得出了布置于马达压电振子表面的各凸起之间间距的设计依据;提出凸起的尺寸应使其一阶弯曲振动频率与整个压电振子工作频率一致,给出了各凸起尺寸的选取原则。根据设计理论,制作了马达样机,对样机的运动能力进行了试验测试。结果表明:马达工作模态频率的理论计算结果接近于实测值;当驱动电压为90V、频率为45kHz时,马达绕矩形板压电振子长度方向轴向的转速为45.6r/min。     

含齿环形振子的振型一致性分析

基于有限元数值分析方法,对环形压电振子的面外弯曲模态进行了模拟,研究了振子齿数对弯曲模态一致性的影响。数值结果表明,当齿数为模态阶次的整数倍时,振子具有理想的振型一致性。     

悬臂梁单晶压电发电振子电压输出特性的有限元仿真分析

为了解决化学电池为低功耗电子产品供电中存在的问题,对悬臂梁单晶压电发电振子的电压输出特性进行了分析。根据欧拉伯努利方程和压电学理论,建立了悬臂梁式压电发电振子的电压输出特性数学模型,并对压电振子长度、金属基板与压电晶体的长度比,以及金属基板材料对悬臂梁压电发电振子的电压输出特性进行了有限元仿真分析。结果表明：所建立的数学模型与仿真分析结果基本一致;晶体板与金属基板的长度比存在一个最佳值,使得压电振子的输出电压达到最大,且随着金属基板弹性模量的减小,压电振子的输出电压逐渐减小;当金属基板分别为不锈钢、硅、磷青铜和铝合金时,晶体板与各金属基板的最佳长度比分别为0.60,0.65,0.70,0.75。     

复合压电振子粘接层及粘接工艺的研究

研究并解决了压电晶片和粘接材料的选择、粘接层厚度的影响和控制工艺等制作复合压电振子中的技术难题 .阻抗频率特性测试的结果表明 ,复合压电振子呈三频特性 ,从而为研制双层压电结构超声波传感器奠定了良好的基础 .     

双晶片两主动阀式压电泵的设计及试验

以双晶片压电振子为驱动元件,研制了两主动阀式压电泵。结合该泵的机械结构,详细分析了主动阀压电泵的作用机理。根据双晶片压电振子式主动阀压电泵对驱动信号的要求,搭建了两主动阀式压电泵的试验测试控制系统。最后对主动阀泵进行了性能测试和试验研究。结果表明,在电信号频率为40 Hz时,泵的正向最大输出流量为180 ml/min,反向最大输出流量为170 ml/min,正向最大输出压力为6 kPa。     

用于羟基磷灰石冷喷涂的超声波送粉系统

为了满足羟基磷灰石冷喷涂工艺对微量送粉的要求,开发了超声波送粉系统,并对其送粉原理和送粉能力进行了理论分析和试验研究。研究结果表明:系统送粉能力主要与驱动电源输出的电压和频率、压电陶瓷片的性能和结构参数以及输送管的长度和阻尼系数等因素有关。通过试验,获得了各因素对系统送粉速率的影响规律。本文的送粉系统对羟基磷灰石粉体的最小送粉速率约为0.002g/s,最大送粉速率约为0.25g/s,并且送粉过程响应迅速,可以满足微量送粉的要求。     

一种新型微流体主动混合器的仿真与分析

针对本文设计的一种新型压电驱动的微流体主动混合器进行建模和仿真,对压电驱动振子进行模态分析,得到其固有频率和振型;以水为流体,对混合器和其内部流体进行流固耦合分析,得到压电振子对混合器内流场的扰动状况;分别在未施加激励和施加激励的情况下,对不同温度的水进行混合仿真实验,得到混合器内不同位置的混合状况。通过比较和分析仿真实验结果,验证了混合器的工作性能。     

耦合弯曲-剪切载荷L型压电振子的低宽频特性

针对传统的压电能量采集装置固有频率高、工作频率范围窄及能量转换率低的问题,基于Timoshenko梁理论提出耦合弯曲-剪切载荷的L型压电振子,研究基于L型压电振子的复合压电结构的能量采集特性. 根据无线传感器的作业环境特点,研究L型悬臂梁的长度、宽度及延伸段长等因素对压电能量采集频率、输出电压峰值及能量转换效率的影响规律. 组合不同尺寸L型压电悬臂梁,研究设计回字形布局的阵列式复合振子. 经仿真分析与实验验证结果可知,在0~250 Hz低频环境下,能量采集频率为28~36 Hz、61~68 Hz、92~99 Hz以及103~111 Hz,较等尺寸传统阵列式压电复合振子覆盖频率平均提升了260%.