跑道型压电振子的模态研究

超声物料输送装置中的压电振子,以面内弯曲振动为其工作模态.通过动态设计找出两正交的同频弯曲模态,再配以合适的共振激励,实现环梁内有弯曲行波单向转动,并在工作面上产生质点的微观椭圆运动,进而通过摩擦力完成驱动动子或者物料的工程需要.     

新型纵弯超声电机振子的设计与分析

提出了一种新型纵弯超声电机振子结构,本振子分为两组进行激励,通过控制输入激励信号,实现在振子上激励出在时间上相差π/2的纵弯模态响应,纵弯模态响应叠加在振子驱动足上产生椭圆运动轨迹,进而通过驱动足和动子之间的摩擦作用,使动子产生运动。该文在分析该振子工作机理的基础上,建立了纵弯振子的参数化有限元模型,通过模态分析进行模态特征频率的结构参数灵敏度分析,最终实现振子的纵弯模态的匹配。并对振子驱动足表面质点振动轨迹进行了分析,瞬态分析得到振子驱动足表面质点运动轨迹接近理想的椭圆轨迹,分析结果为物理样机的研制提供了理论依据。     

V型双振子螺杆式直线压电作动器研究

提出一种V型双振子螺杆式直线压电作动器,该作动器由定子圆筒、精密螺母、螺杆及2个弹性体振子构成。利用2个弹性体振子弯曲振动产生的对称模态和反对称模态,激励圆筒端面质点作椭圆轨迹运动,通过螺母和螺杆间的摩擦耦合驱动螺杆作轴向直线运动。利用有限元分析,设计制作了试验样机,并对其主要输出性能进行了实验测试。在电压峰-峰值为300V条件下,样机稳定工作频率为9.7kHz,无负载最大转速为57.7r/min,最大输出力为2.3N。     

压电振子弹性支撑的数值与实验研究

针对压电振动输送装置中压电振子的固定方式,提出一种实用的新支撑方式即橡胶弹性支撑。利用有限元软件分析了橡胶弹性支撑对两种压电振子振动模态及其固有频率的影响,并进行了实验测试。数值分析与实验结果基本吻合。研究结果表明,橡胶片厚度大于一定值时,压电振子的弯曲固有频率与无支撑的同阶固有频率的偏差很小。压电振子橡胶弹性支撑位置对振子的固有频率影响很小,支撑位置可不作压电振动输送装置的动态设计变量。     

双变幅杆V形直线超声电机研究

提出一种改进的V形直线超声电机.该电机利用两垂直兰杰文振子的纵、弯振动,在其驱动足处形成椭圆运动,推动动子运动.采用超声变幅杆结构的兰杰文振子,放大了定子驱动足处的振幅.有限元法用来设计定子结构尺寸,调节对称模态与反对称模态的频率一致性.实验表明,在预压力50 N下,该电机最大空载速度为235 mm/s,最大输出力21.4 N,定子质量为87.3 g,推重比达25.     

超声波悬浮能力及其试验研究

研究超声波近场悬浮能力构造超声波轴承,通过近场悬浮特性和压电振子振动模态分析,利用自行设计的悬浮能力试验装置测试得出超声振动对物体具有悬浮能力。这种悬浮能力随振幅增大而增强,由于悬浮间隙的存在,能主动形成动压润滑气膜,减小了物体间的摩擦磨损。     

一种弯曲模态直线超声电机的研究

提出了一种改进的弯曲模态直线超声电机。该电机利用兰杰文振子两相正交的3阶弯曲振动,在其驱动足处形成椭圆运动,推动动子运动。采用超声变幅放大了定子驱动足处的振幅。利用有限元方法用来设计定子的结构尺寸。实验表明,在电压峰-峰值200V下,该电机最大空载速度为113mm/s,最大输出力为10N。     

环形压电振子面内弯曲模态特征及控制

以超声物料输送装置的环形压电振子为研究对象,分析了环形封闭梁结构的模态特征,指出环形压电振子的面内弯曲振动,其偶数阶模态关于两对称轴均对称或关于中心对称,而奇数阶模态分别关于两对称轴对称.提出了在压电环梁上开设合适的沟槽来控制压电梁的满足行波驱动的振型及频率差的方法,并根据优化结果试制了压电输送振子,通过实验验证了模态控制的可行性.     

一类面内弯曲模态行波直线超声电机的研究

提出了一种新型含有不完全齿的圆环型行波直线超声电机,电机的动子滑块在一定预压力下紧贴在圆环型振子外表面齿形结构的端面上,4个压电陶瓷片间隔90°均布于圆环型结构的内侧,4组驱动齿分别与压电陶瓷片位置间隔45°布置。电机工作时,仅一处驱动齿工作,通过轮换不同工作齿的方式可提高超声电机的寿命。电机利用两个同频正交的面内三阶弯曲模态工作。利用有限元软件对振子进行了动态设计与仿真,分析了结构参数对模态的影响。加工制作了原理样机,并测试了样机的振动特性及输出性能。实验结果表明,该电机在激励电压峰-峰值为240 V,激振频率为30.459 kHz,预压力为0.6 N时,电机运行平稳,最大输出力为90 mN,电机的空载速度为102 mm/s。     

柱面双足驱动杆式振子直线超声电机研究

该文设计了一种双驱动足直线超声电机,其振子具有对称圆锥变幅杆的双驱动足结构,工作模态为相互正交的2个三阶弯曲振动.建立了振子有限元模型,分析了振子主要结构参数尺寸对2个柱面驱动足模态的影响规律.并基于此以降低2个驱动足工作模态频率差,提高工作模态与干扰模态频率差为多重目标,对振子尺寸进行了优化设计.实验测试结果表明,优...     

双足压电振子驱动模式的比较研究

为比较驻波直线超声电机双驱动足同时驱动与交替驱动的两种工作模式,该文提出了一种多足驱动的超声电机振子。该振子双侧共有4个驱动足,其中一侧的2个驱动足实施同时驱动模式,另一侧的2个驱动足实施交替驱动模式,便于比较及分析两种模式之间的性能差异。通过有限元仿真确定了压电振子的结构尺寸、弯曲工作模态及固有频率,制作振子并开展了振子的振动特性和输出性能及其比较的实验研究。实验结果表明,在激励电压峰峰值100 V、谐振频率26.30 kHz的条件下,交替驱动时空载速度和最大输出力比同时驱动提高了14%和40%。在交替驱动模式下,避免了因多个驱动足互相干扰动子而导致压电振子输出功率降低的问题,输出速度和输出力得以提高,与同时驱动模式相比,交替驱动模式有利于改善输出性能。     

超声电机环形定子驻波的扭曲和旋转

超声电机环形定子上的驻波变形和振型旋转的现象在实验中被观察到,行波和类行波出现在单相激励情况下。该文讨论了单相激励行波和类行波的成因,当环形定子具有一个非轴对称结构时,同形退化模态不再存在,代之以两个近频模态,由于结构阻尼对这两个模态贡献不同,使得响应出现相位差,行波出现。类行波实质上不是行波而是驻波的扭曲,只是看起来像行波。     

用于挠性驱动的双足压电作动器的研究

为了进一步拓展压电式挠性驱动的研究和大包角挠性驱动机理,该文提出了一种用于挠性驱动的双足压电作动器.压电作动器结构为带有两圆柱驱动足的方形截面梁,在驱动足外圆柱面加工螺旋槽,既保证了挠性丝与驱动足的充分接触,又使挠性丝缠绕多圈时不会相互影响.根据设计思路,使用ANSYS有限元分析软件建立压电作动器的有限元模型,并确定其...     

圆环形压电振子疲劳仿真分析与实验研究

压电振子作为压电驱动机构的核心部件,其工作状态和疲劳强度直接决定系统的工作性能和使用寿命。该文利用ANSYS软件对圆环形压电振子进行疲劳仿真分析,得到振动模态云图和最大受力点。研究不同结构尺寸参数对压电振子疲劳寿命影响,并进行双晶片与单晶片压电振子相关数据对比。结果表明,金属材料65Mn的抗疲劳性能最好,减小振子直径或增加振子厚度能较好提高其疲劳寿命,而施加电压幅值过高会降低振子的使用寿命,双晶片压电振子的疲劳寿命比单晶片压电振子疲劳寿命长。对圆环形压电振子进行了疲劳寿命实验,研究表明,选取的此批振子完全能达到使用要求。     

Convergence condition for non-linear electrodynamic devices

For electrodynamic structures with non-linear properties of surface impedance conditions for existence of a single periodic mode in case of periodic external excitation (convergence condition) are obtained using non-linear integral equations method. Modeling results for a strip vibrator with various characteristics of surface impedance are presented. On this example we demonstrate that in non-convergent structures under certain conditions several modes may exist in case of the same parameters.     

Electrodynamic characteristics of an arc symmetrical electrical vibrator

A method of solving the integral equation of an arc vibrator current is suggested. Numerical experiment shows that input resistance, radiation field’s polarization structure of the latter can significantly differ from the same for the linear vibrator.     

多驱动电极垂直限幅振动式微型电场传感器

设计了一种具有四个驱动电极和独特支撑结构并基于MEMS技术制作的微型电场传感器。该传感器的四个驱动电极具有完全相同的形状，在使用时可以将其中的两个用作驱动，另外两个作为振动检测电极．监控振动情况。传感器的支撑结构可以限制振动幅度，使传感器在脉冲信号驱动下也能稳定工作。因此该电场传感器除了具备其它微型电场传感器的优点以外．还可以根据应用场合的需要选择不同的驱动模式。从而可以根据具体应用的要求，使用较简单的测试系统减轻重量，或使用较复杂的测试系统提高测试的精度和稳定性。本文介绍了此种传感器的结构，工作原理以及三种不同的驱动模式的实现方法．并讨论了不同模式的应用场合。     

二自由度压电马达的振动分析

分析了平板式二自由度压电马达的工作原理,对压电振子的振动与运动特性的关系进行了探讨。并利用有限元计算方法对振子的振动模态进行了计算,对马达工作时振子的振动模态与结构的关系有了进一步理解和认识。     

机械振动台无强迫导向双向振动机理

简要论述在机械振动台上如何应用无强迫导向技术,实现机械振动台由强迫导向到无强迫导向的技术发展,在同一工作台面上实现垂直振动和水平振动的基本原理。通过与采用强迫导向机械振动台特性的比较,使机械振动台应用无强迫导向双向振动技术的特点和优越性更清晰地展现出来。