基于ANSYS的纯压电振子瞬态特性分析

基于ANSYS的电-结构耦合场,对矩形纯压电振子进行模态分析、谐响应分析和瞬态响应分析。通过模态分析和谐响应分析得到面内的一阶纵向振动和二阶弯曲振动的频率和振型以及两振型在振动方向上正交的理想频率;通过瞬态响应分析,得到在理想频率下各动力学参数随时间的变化曲线以及椭圆运动轨迹,得出振子从激振开始到振动达到平衡这一过程所经的时间和应力变化情况。该结果对超声波电动机性能和工作效率的提高有实际意义。     

基于ANSYS的超声波电动机压电振子动力学参数的提取

从理论上推导了在某一模态下超声波电动机振子的模态参数之间的关系,利用ANSYS软件对超声波电动机压电振子进行数值模拟分析,实现了基于ANSYS的压电振子各动力学参数的提取,从而将复杂的超声波电动机振子模型简化为单自由度的弹簧一质量系统,经与理论计算值对比,结果表明该方法对于获得超声波电动机动力学参数行之有效.     

矩形复合超声波电动机振子的尺寸调整及优化设计

基于矩形薄板面内振动的直线型复合超声波电动机振子的尺寸设计就是通过调整复合振子弹性体的尺寸参数,并借助ANSYS的模态分析,最终在同一驱动频率下激励出弹性基体的两个面内振动模态,从而实现压电振子表面按椭圆轨迹的振动.通过ANSYS分析得到了振子频率随各尺寸参数的变化规律,从而总结出矩形超声波电动机压电振子设计的基本步骤,最后进行了尺寸优化设计分析并进行了对比.结果表明该振子设计的方法可以用于矩形超声波电动机压电振子的尺寸调整问题,从而为实现谐振提供了很好的调整方法.     

基于APDL的矩形复合压电振子的优化设计

通过ANSYS模态分析,得到模态频率随尺寸参数的大致变化规律,进行尺寸参量的灵敏度分析,为设计变量的最终确定提供判断依据;通过建立矩形复合压电振子的ANSYS参数化模型,设定能够实现振幅与频率匹配、频率兼并的目标函数,期间依据模态知置信准则进行工作模态的识别,实现对振子的参数优化设计。最后经ANSYS优化程序得到压电复合振子最优尺寸参数,通过理论计算验证了该方法的可行性。     

双面激振矩形复合压电振子的有限元分析

基于Ansys的压电耦合场,对复合压电振子进行模态,谐响应分析。通过模态分析了解振子的动态力学特性,得到振子的固有频率和振型;通过谐响应分析得到振子在简谐激励下的稳态响应,并得到振幅对频率的变化曲线,实现了矩形复合式压电振子的电压加载分析并利用瞬态分析模拟了振子的椭圆运动轨迹,对双面激振和单面激振效果进行了对比,结果表明双面激振更具优势。     

超声波电动机瞬态特性测试系统

瞬态响应特性是超声波电动机的一项重要性能指标.设计了一种通过主要由ARM、光电编码器和数字示波器组成的超声波电动机瞬态响应特性测试系统,介绍了系统的设计思路、整体结构和实现过程,并对测试结果进行分析,验证了测试系统的有效性.     

微型化矩形振子近似行波型直线超声波电动机

探索了在微型直线超声波电动机中实现近似行波驱动的途径,研制了一种外形尺寸为39 mm×6 mm×12.7 mm的环状矩形振子近似行波型直线超声波电动机。结合电机振子的有限元模态分析,阐述了依靠激发空间相位差为90°的两个正交弯曲振动模态,实现行波在环状矩形振子上被激发和传播的电机运动原理。使用7块压电陶瓷片来分别激发振子的两个工作模态。在振子底部设计了梳齿状结构,以放大振幅。利用有限元法进行结构设计,使两个工作模态的频率简并。通过激光测振,证实了电机振子设计方案的有效性。通过对实际样机的驱动齿旋向测试,初步证实近似行波的形成及传播的存在。初步的样机特性实验表明:在频率为66 kHz和160 V峰峰电压激励下,电机最大速度为162.5 mm/s,最大预压力负载为8.5 N。该电机初步达到设计目标。     

基于ANSYS的直线超声波电动机仿真

研究了一种纵弯复合型的直线超声波电动机,介绍了其结构和工作原理,运用ANSYS 11有限元分析软件建立了压电振子的有限元模型,对压电振子进行了模态分析、谐响应分析、瞬态动力学分析和接触分析.通过仿真得到了压电振子的振型,计算了压电振子的产生纵弯复合振动的最佳频率,验证了压电振子驱动足的椭圆运动的形成,并通过接触分析证明了这种直线超声波电动机的可行性.仿真结果对纵弯复合模态的直线超声波电动机的设计具有重要的指导意义,为直线超声波电动机的制作和实验研究奠定了基础.     

复合振子型直线超声电动机的发展与研究现状

概述了直线型超声波电动机的运动机理和特点,分类总结了国内外行波型、驻波型、复合振子型、仿生步进型等四类典型直线型超声波电动机的发展及其研究现状,指出了直线型超声波电动机在理论建模、运动控制、工程应用等方面存在的问题及研究内容,明确了超声波电动机的发展方向.     

压电陶瓷剪切模式用于超声波电动机的研究

介绍了已经采用d15逆压电效应的切变型压电陶瓷元件,如激励扭转振动的压电陶瓷环和筒以及激励行波的压电陶瓷盘等,分析了其在行波型、驻波型等超声波电动机中的应用方式和驱动机理。提出了一种新的切变型弯曲振动的压电陶瓷柱元件,并应用于弯曲摇头型超声波电动机中,有助于满足发展大应变、微型化超声波电动机的需求。     

一种矩形振子新型压电直线电机

分析了振子面内弯曲模态的激发原理及电机的驱动机理。通过Ansys分析计算,得到了压电振子面内两种弯曲模态的频率,并对压电振子及电机结构进行了设计。研制了一种基于矩形复合层板面内弯曲模态压电直线电机,并进行了相应的实验研究。研究表明：当激励信号电压为380 V,频率为65.2 kHz时,电机最大运行速度约为458.3 mm/s,驱动力为2.2 N,且正反向运行良好。     

一种新型超声电动机耦合振子的动态特性研究

介绍了用有限单元法对一种新型超声电动机耦合振子的动态特性研究.计算结果和实验结果符合.另外,还研究了耦合振子各组成部分的尺寸和形状对频率和振型的影响,以找到它们的最佳组合.     

Micro Piezoelectric Ultrasonic Motors

This paper reviews recent developments of micro ultrasonic rotary motors using piezoelectric resonant vibrations. Following the historical background, four ultrasonic motors recently developed at Penn State University are introduced; windmill, PZT tube, metal tube, and shear-type motors. Driving principles and motor characteristics are described in comparison with the conventional ultrasonic motors. Motors with 1.5 mm in diameter and 0.8 mNm in torque have been actually developed.     

直线型超声波电动机压电作动器的位移特性研究

由于压电作动器的位移特性对直线超声波电动机的性能有较大的影响,以单层和叠堆压电陶瓷作动器为对象,分别通过理论和计算机模拟对其位移特性进行分析,得出了影响压电作动器位移特性的主要因素,为研制新型叠堆压电陶瓷作动器和开发精密直线型超声波电动机提供理论参考。