一种新式环绕型方管压电振子直线微电机

对基于压电振子包围滑动杆新结构的电机作了进一步的研究,论述了电机的工作原理,使用有限元分析软件ALGOR分析振子的特性,并用激光测振仪PolytecPSV-400测试振动模态,验证了电机的驱动效果。     

长环形驻波直线超声电机振子有限元分析

提出了一种长环形直线驻波超声电机振子,并对该超声电机振子进行了研究。利用有限元分析软件对振子的工作模态进行了分析,阐述了振子的工作原理。对支撑结构、影响振子振动模态固有频率的主要结构参数,进行了数值分析,确定了振子的结构形式。振子与支撑结构采用柔性铰链连接,利用第18阶正交的两个面内弯曲模态工作,实现了电机振子双接触面驱动、正反两个方向运动。证明了该类振子利用面内弯曲振动模态可以实现双面驱动、正反双向直线运动。为环型驻波直线超声电机的设计提供了理论参考。     

层叠型双腔并联压电泵性能研究

为提高层叠型双腔并联压电泵的输出性能,在出口通孔处设计了隔板结构,以阻止流体同时出流时产生的正向碰撞和向对面腔内回流问题。采用液体水和空气作为输送介质,对试验样机进行了试验测试,结果表明:隔板结构可以大幅度提高层叠型双腔并联压电泵输送液体介质的能力,在80 V正弦交流电驱动下,最大输出流量可达460 mL·min^-1,与没有隔板结构比较,输出流量可提高约30%。对该结构压电泵单个振子驱动与2个振子驱动时的关系进行了试验验证,结果表明:当工作介质为气体时,不管是同步驱动或异步驱动,2个振子工作时输出流量约为2个单个振子独立工作时输出流量之和;当工作介质为液体时,在2个振子同步驱动时输出流量出现小于单个振子工作时的输出流量情况,而异步驱动输出流量约为2个单个振子独立工作时输出流量和的1.4倍。     

圆形压电振子的理论分析与应用研究

为了研究圆形压电振子的振动与输出性能,对圆形压电振子进行了理论分析与应用研究.首先对圆形压电振子的组成及工作机理进行了阐述;然后对圆形压电振子进行了弹性振动分析,推导出压电振子弹性振动挠度表达式,得到影响压电振子弹性位移的影响因素;最后将圆形压电振子作为气体隔膜泵的驱动力源进行实验测试.结果表明,圆形压电振子用在气体隔膜泵上能实现较好的驱动,系统输出流量高、驱动压力大.验证了用这种圆形压电振子实现微小型系统驱动是可行、有效的.     

超声波精密直线位移机构的设计

阐述了由纵弯振子驱动的超精密直线位移实验平台,在实验平台上安装了微动机构,其位移通过高精密的传感器进行检测.通过纵弯振子直线型超声波电动机的驱动原理及结构特点,分析了预压力和激振频率对其性能的影响.提出了通过控制微型滑块的运动实现更高精度定位的方法.     

用于超声电火花复合加工的压电振子优化设计与实验

提出一种用于超声电火花复合加工的压电振子,并对该振子进行研究.使用有限元分析方法对该压电振子进行计算,通过对压电振子的结构参数动态优化,使其具有合适的纵振模态和频率、驱动端具有较大振幅、陶瓷片和安装盘位于合适位置,从而满足超声电火花复合加工要求.最后进行压电振子动态特性实验,分析结果与实验结果基本符合.     

双振子压电微泵的结构设计与流量分析

该文介绍了双圆形复合振子的压电微泵的基本结构,阐述了其工作原理。应用小挠度弹性弯曲理论,推导出圆形压电复合层薄板的弹性曲面微分方程,利用有限元对压电振子的变形和谐响应进行了分析.并对振子在各种驱动电压条件下工作情况,讨论了其如何实现最大流量及流量的可调性。     

双足驱动直线超声电机的动态设计

为了提高超声电机推力,提出了一种双足驱动直线超声电机,振子采用郎之万振子的形式,振子驱动足上具有驱动作用的椭圆轨迹通过2个3阶正交弯振模态复合形成。首先对振子进行结构设计;其次利用有限元法对振子进行动态设计并进而确定了振子尺寸;最后,利用确定的振子尺寸建立有限元模型进行模态分析,结果表明振子频率大小合适。     

基于ANSYS的微型电火花加工机床参数的优化设计

利用ANSYS对微型电火花加工机床的驱动器进行实体建模，求解出超声振子的最佳驱动频率和振动模式。通过有限元分析和优化设计相结合的思想，解决了超声振子驱动齿之间的干涉现象，求得了驱动齿的最佳结构尺寸。最后进行了系统电极的驱动性能测试和实验加工验证，加工出了φ85μm的微孔。     

一种新型菱形压电振子的设计及其驱动轨迹研究

为了给某型转台提供压电驱动装置,设计了一种新型2自由度菱形压电振子。对此新型振子进行结构设计,并运用ANSYS软件进行了模态分析,根据分析结果确定了振子的激振频率。对菱形振子的驱动轨迹进行理论计算,并运用Comsol软件进行仿真,仿真结果表明驱动轨迹成立,与轨迹理论计算吻合,证明了此压电振子可以提供相应的驱动。进一步对振子的驱动方式进行改变,从而得到了改进的振子,对该改进设计进行Comsol仿真,结果表明驱动轨迹在x-z面内提高了73.3%,在y-z面内提高了128%,此菱形压电振子对后续压电电机的设计提供借鉴。     

阶梯圆柱形压电振子直线型超声电机

针对现有直线型超声电机推力较小、效率不高的普遍现状,提出利用阶梯圆柱形压电振子驱动的直线型超声电机.其压电振子包含两组压电陶瓷单元,经逆压电效应激发阶梯形圆柱压电振子在两个正交方向上分别产生5阶弯曲振动,使振子两个圆盘形结构的表面质点形成椭圆运动,经摩擦作用于固定导轨,使振子组件沿导轨产生直线运动,进而构成直线型超声电机.采用有限元仿真方法确定结构尺寸,制作原理样机并进行了相关试验.原理样机获得如下性能:最大输出力为16.2 N;最大速度为180 mm/s;最大效率为38％;响应时间为24 ms;步进分辨率为2μm.     

刚柔结构仿尾鳍压电双晶片无阀泵的实验研究

利用结构的摆动振动驱动流体单向流动,和传统的利用结构的不对称性形成泵功能的无阀流体驱动原理相比,具有更易于微小型化、效率高、流动脉动小、无回流等优势,而仿尾鳍振子端部的柔性尾鳍结构是高效泵水的关键部件。首先,通过无流量的压差测量法测得了柔性尾长在2~18mm范围内压差峰值随频率的变化关系;其次,利用激光多普勒测振仪测得了摆动振子在水中的振动模态,与压差实验结果进行了对比分析,确定了压差峰值与振子振型的对应关系;最后,通过对振子的分解,讨论了柔性尾鳍与振子主体部分的耦合关系,解释了最佳工作振型在振子主体部分二阶弯振附近波动的现象。结果表明:摆动振子工作在近似无限水域中,前3阶弯振均可测得压差;柔性尾长为4mm和6mm时,压差达到最大值55mm;不同柔性尾长的摆动振子取得最大压差时的工作频率,在无柔性尾鳍振子的二阶弯振模态频率附近波动。     

纵弯超声电机压电振子的动力学数值模拟

利用压电陶瓷的本构方程和弹性动力学方程建立了压电驱动问题机电耦合场的有限元模型,基于有限元程序自动生成平台FEPG,通过编写元件化程序,得到此类结构的有限元计算程序.对纵弯超声电机压电振子的动力学特性进行了分析,结果表明该程序可以用于压电驱动类结构的的动力学数值计算.     

汽车后视镜压电除雨器理论及试验研究

为了解决汽车后视镜雨天视线模糊的问题,提出了一种利用压电振子作为驱动源的汽车后视镜除雨器,设计了除雨器的结构,建立了其有限元模型,并对其整体和关键部件压电振子进行了仿真分析.制作了样机,并对影响后视镜除雨效果的镜面振幅变化规律进行了测试,测试了在对称波正弦波作用下振幅随频率、电压幅值的变化情况.另外,还对除雨效果与Z型振子的角度的关系进行了试验.仿真和试验结果表明,镜面振幅在谐振频率处得到最优除雨效果;镜面振幅随电压增大而增大;除雨器的除雨效果随Z型振子角度增大先增大后减小,当Z型振子角度为60°时除雨效果最佳.     

基于ANSYS的圆形压电振子的仿真分析与研究

利用ANSYS软件建立了压电振子的有限元模型,对圆形压电振子的基板和压电陶瓷片的材料参数、结构参数对其变形的影响进行了分析和对比,根据仿真结果,确定了作为泵腔动力元件的圆形压电振子的参数。对选定的圆形压电振子进行了静态特性、阻抗特性和幅频特性的实验测试,研究了不同波形、不同电压、不同频率驱动信号对振子变形的影响。通过对比实验测试结果和有限元仿真结果,验证了有限元模型的可靠性,为优化压电晶片驱动器结构参数提供了有效的方法。     

低压驱动V形直线超声电机的设计

针对传统V形直线超声电机驱动电压较大、驱动电路复杂,在配合变压器驱动时不利于结构微型化的问题,提出了一种利用叠层压电陶瓷驱动的低压V形直线超声电机.在对V形直线超声电机的运行机理进行理论分析的基础上,设计了基于叠层压电陶瓷的V形振子并进行了夹持装置的结构设计,进一步制作样机并开展了阻抗实验,测试了样机的外输出特性.实验...     

块体物料的超声振动输送及同步驱动

针对小块体物料的短距离精密输送问题,提出超声振动输送新方法,设计制作了基于弯曲行波的环形压电输送振子。依据模块化设计思想,将输送装置设计成3个单一输送振子的并列组合,采取多个振子的同步驱动。对所设计振子的模态及同步驱动特性进行了理论分析与实际测试,试验结果验证了超声振动输送装置同步驱动的可行性。     

四腔并联压电泵结构设计

为提高压电泵的输出性能,设计了一种层叠型四腔并联有阀压电泵。在80 V正弦交流电驱动下,40~400 Hz工作频率内,以水和空气作为介质,分别选用不同数量的压电振子进行驱动,在不同的驱动方式(指振子间工作时的相位差)下对泵的输出性能进行试验测试。结果显示,当泵送空气时,不管多少个振子进行驱动,驱动方式对泵的输出流量几乎不产生任何影响,在测试频率范围内,输出流量随频率成线性变化,最大输出气体流量可达3600 mL/min;当泵送液体时,驱动方式对泵的输出流量影响很大,当同侧的压电振子为异步驱动时,输出流量的效果更好,在工作频率180 Hz时,最大输出液体流量可达830 mL/min。试验结果为多振子驱动压电泵选择合适的振子间驱动方式提供了参考依据。     

一种新型单腔双振子压电泵的结构设计和性能试验

为优化单腔双振子压电泵的结构,提高输出性能,设计了一种新型结构的单腔双振子压电泵。将新设计结构同前期设计结构进行了比较,并对两种结构的试验样机进行了输出流量测试。试验显示,新结构的输出流量是前期结构输出流量的2倍,最大流量可达800mL/min。将新结构加工了不同腔体初始容积样机,得到了压缩比对泵输出性能的影响。试验发现,当腔体高度为1.2mm,工作时的压缩比为1/46,此时单腔双振子压电泵整体输出效果最好。分析了单腔双振子压电输送液体和气体时工作特点,得到泵输送液体介质时最佳工作频率点远远低于输送气体介质。     

用于履带驱动的压电振子接触摩擦行为

为了提高传统压电振子驱动履带运动的工作效率以及运行速度,对压电振子的工作模式进行了改进。利用压电振子圆环部分绕节圆的扭转振动替代弯曲振动,将两个扭转振动驻波合成扭转振动的行波,获得了更适合压电振子驱动履带运动的工作模态,以提高压电振子的驱动效率。新的工作模式不仅增加了压电振子与履带的接触区域数,同时也减小了圆环部分的行波波谷与履带接触造成的能量损耗。通过有限元分析对压电振子进行了设计,制作了原理样机并进行了接触、摩擦行为实验分析。研究了不同预压力作用下,压电振子在不同硬度、粗糙度的履带材料表面上的运动特性,发现：材料的硬度越大,压电振子的负载能力越强;存在一个硬度、粗糙度、预压力之间的最佳搭配,使得压电振子运动速度达到最大。实验结果为后续的履带设计以及驱动系统的整体优化奠定了基础。