超声电机接触界面的两种简化有限元模型

用ANSYS的三维点点接触单元,在刚性转子假设条件下,对旋转型行波超声电机接触界面的三维接触状态进行有限元分析。根据行波的特点,给出了时间域、空间域两种简化有限元模型。从有限元分析结果中得到了接触界面的动力输出特性,结果表明两种方法是一致的。空间域模型可以将预压力作为给定条件直接施加,这便于分析预压力对接触界面输出性能的影响;时间域模型则可用于分析接触界面的粘滑现象。空间域模型求解耗费的机时较少,更可以将此模型融入超声电机整机的优化设计。     

行波超声电机定、转子接触状态试验分析

行波超声电机的接触模型是建立在定、转子是光滑接触表面的假设上,而实际中定、转子的接触面是粗糙的.针对这一问题,通过试验研究行波超声电机定子表面摩擦层在预压力下的变形规律;利用Polytec公司PSV-300F-B型高频扫描激光测振系统测试工作状态下的定子振动的频率、幅值和速度随预压力变化的规律;并利用电接触法测试定、转子的接触状态.试验结果表明,Ф60行波超声电机的预压力在100 N以上,此时摩擦层的变形量同自由定子(未加上转子)的振幅在同一个数量级上;在预压力下定子的振动幅值和速度大幅下降;工作中定、转子不会产生脱离.这说明传统的接触模型不能够正确地反映定、转子的接触状态.     

非接触型超声电机的圆筒形定子的振型测量技术

用壳体理论对圆筒非接触型超声电机的圆筒形定子建模，得到了定子振型的筒壁径向振幅、端面垂向振幅和筒壁母线的径向振幅的理论关系。利用这个关系，提出一种间接测量圆筒周向振幅分布的方法。最后，通过实验验证了该方法的实用性，并指出该方法不仅适用于圆筒低阶振型的测量，对复杂的高阶振型也同样适用。     

粘弹性接触层在定子表面的行波超声电动机接触模型

针对摩擦材料粘贴在定子表面的设计问题,假设转子为刚性体,定子表面摩擦材料为粘弹性材料,提出一种新的行波型超声电动机粘弹性接触模型。在建模中,考虑接触层惯性的影响,引入定子接触层的切向和法向等效质量的概念,并修改接触区域的边界条件。应用牛顿力学定律,推导出接触界面的驱动方程。该模型不仅可以模拟分析定子和转子接触区的法向压力和切向速度分布,模拟计算超声电动机的负载特性和传动效率,而且还可以研究定子和转子接触界面参数对超声电动机输出特性的影响。基于所建立的接触模型,利用Matlab方法,模拟分析一种行波超声电动机的负载特性,并与试验结果进行了比较。结果表明,数值计算的电动机负载特性与试验结果基本一致,证实驱动模型的合理性。     

粗糙接触界面超声干耦合特性研究

为提高粗糙接触界面的声耦合性能,对超声波与粗糙界面间的相互作用进行研究。通过界面分形模型的建立,得到含分形参数的接触刚度表达式,并结合界面声学模型分析不同耦合条件下声反射系数的变化;搭建超声干耦合实验平台,通过实验测得粗糙铝板表面轮廓,利用结构函数法对分形维数进行测定,并对不同分形维数的粗糙铝板进行受压条件下的反射系数测量。结果表明:对粗糙接触界面施加一定载荷有利于超声波在界面处的传播,且分形维数较大的粗糙铝板达到良好声耦合效果所需的载荷更小,更便于超声干耦合检测的实施。     

过盈配合接触界面的研究

通过W-M函数建立具有分形特征的等效粗糙表面与刚性平面的接触模型,模拟压缩机叶轮与轴过盈配合下界面的接触。将接触模型导入到有限元软件Ansys中,分析接触模型接触面积、接触压力、滑移面积、粘着面积与变载荷的关系和表面路径上的应力与变形。结果表明,接触时只有个别较高的微凸体发生接触,微凸体肩部区域的应力较大,微凸体中心位置变形量最大,接触界面在一定的法向载荷下接触面积减小,粘着面积增大,配合件发生了宏观的变形。     

新型行波直线超声电机的结构与有限元分析

提出了一种新型行波直线超声电机结构,该电机利用2个固有频率接近的面内弯曲模态叠加形成沿周向传播的行波,从而驱动动子做直线运动。首先,基于有限元法建立了考虑定、动子三维接触的整机动力学模型,对定子结构尺寸进行设计;其次,通过该模型分析了定、动子之间的接触力传递过程、电机的驱动机理、电机稳定运行时驱动足的椭圆运行轨迹、电机的启停特性以及不同输入参数下电机的输出性能等动力学特性;最后,试制原理样机,搭建实验平台对电机性能进行测试。研究结果表明：该电机工作原理可行,机械输出性能良好;所建立的有限元模型合理,使用该模型能预测电机的性能,并进一步指导电机的设计及优化。     

钢丝绳葫芦电机端盖密封性能的非线性接触分析

建立钢丝绳葫芦的电机端盖-密封垫-葫芦箱体密封系统的有限元模型,采用非线性接触分析方法,分析钢丝绳葫芦在正常运行和制动工况下的密封性能,研究螺栓预紧力以及垂向载荷对密封系统密封性能的影响。结果表明,在起重机正常运行和制动工况下,密封垫接触状况良好,未出现内外边界相连的间隙,具有较好的密封性能;通过计算发现,随着垂向载荷力的增加,密封垫间隙和相对错动值不断增大,在螺纹极限预紧力内随着螺纹预紧力的增加,密封垫间隙和相对错动值不断减小,密封性能得到提高。     

直线超声电机的研究进展

文中概述了直线超声电机特点、类型、驱动原理及其在国内外的发展研究现状，展望了直线超声电机的应用前景。     

超声电机的驱动控制

综述与评价新型驱动装置——超声电机的驱动控制系统.     

超声电机伺服控制的研究评述

为改善超声电机性能,实现超声电机快速、准确、稳定的控制,对于超声电机的现有的伺服控制策略和方法进行评述和比较,并且根据超声电机运动机理不同于传统的电磁电机,具有复杂的动力学现象及时变、强非线性等特点,提出了基于参考模型的模糊神经网络控制方法、遗传算法或其他的组合控制方法将是适用于超声电机的控制策略。     

超声电机定子和转子接触微观表面分析和形貌模拟

研究了行波超声电机定、转子接触表面的摩擦特性,测试了摩擦副表面的粗糙度、功率谱函数和分形维,利用分形几何模拟了摩擦层表面的表面形貌.研究表明,摩擦材料层表面特性对电机的运行特性的影响不能忽视;相对于摩擦材料铜表面是光滑的.研究有助于分析超声电机定、转子接触表面的微观力学特性,建立超声电机的接触模型.     

国内压电超声马达研究的现状和发展

近几十年来，世界上许多国家对压电超声马达进行了大量的研究。我国自８０年代以来也进行了一些压电超声马达的理论探索和研制的实践工作。本文根据近十几年来国内的有关文献资料，综述了压电超声马达在国内的发展情况，列举了行波型压电超声马达、驻波型压电超声马达、微动压电马达等典型例子，并指出了今后的研究方向。     

直线型超声电机的发展及应用

概述了直线型超声电机的运动机理，综述了国内外直线型超声电机的发展及其研究现状，列举了一些典型例子，总结了直线型超声电机的应用领域。针对现在直线型超声电机在理论、实验、材料等方面存在的问题，指出了在其研究开发中需要解决的关键技术。     

日本超声电机的产业化,应用和发展

叙述了日本超声电机的产业化现状、应用研究和新型超声电机的发展情况。大量实例充分证明：日本超声电机技术处于世界的前列。在这个技术领域,我国与日本尚有很大的差距。文中分析了产生这个差距的原因,并提出了迅速地缩小这个差距的有效途径。最后总结出我国必须努力跟上世界超声电机技术的发展步伐,并且要在短期内达到与日本超声电机技术相同的水平的结论。     

基于虚拟仪器的直线超声电机机械特性测试

针对直线超声电机机械特性测试问题,建立了基于虚拟仪器的直线超声电机机械特性测试系统。设计了力与速度测试系统,为测试的直线电机提供加载,配置的压力传感器与直线型光电编码器分别用于电机输出力与速度的测量,利用虚拟仪器技术搭建了测试硬件平台。利用虚拟仪器编程语言LabVIEW对各个模块进行软件设计,以实现各自的功能。利用该系统对杆式直线超声电机和双变幅杆V形直线超声电机的机械特性进行了测试,测试结果证实该测试系统的可行性,为直线超声电机机械特性测试提供了所必需的条件。     

单相激励旋转步进超声电机原理

结合模态旋转型步进超声电机和自校正步进超声电机的特点,提出了一种单相激励的旋转步进超声电机原理。该电机具有开环控制下,无累积误差的特点。采用同一种工作方式实现驱动和定位,避免了自校正步进超声电机失步或多步的问题;克服了模态旋转型步进超声电机步距角较大的弱点,无需牺牲负载能力就可实现较小的步距角。制作的原理样机实验中未发现错步现象,其堵转力矩、步距角和单步运行最大误差分别为0.0032Nm、7.5度和0.6度。