压电旋转驱动器制作及性能测试

提出了通过控制正压力来改变摩擦力的方案,进而研制了一种以压电叠堆为动力转换元件的新型压电旋转驱动器。采用两个驱动用压电叠堆对称布置的方式设计了该旋转驱动器结构,探讨了旋转驱动器运动机理,制作了压电旋转驱动器试验样机并对其进行了试验测试。试验结果表明,该驱动器输出步长线性度较好,当驱动电压为10 V、频率为2 Hz时,驱动器旋转步长为20 μrad。分析了驱动器输出稳定性,针对存在的问题提出通过施加控制系统来有效提高不同起始位置驱动器的运动稳定性。对试验结果进行误差分析,找出了产生误差的原因,为驱动器的进一步优化设计提供了参考。研究证明了该压电旋转驱动器设计方法的可行性,利用该方法可以制作出结构简单,体积小,适合在微驱动领域中应用的驱动器。     

压电陶瓷驱动微小机器人移动机构性能实验研究

利用压电陶瓷的电致伸缩效应可以驱动微小机器人移动机构的运动。用金属薄片和压电陶瓷构筑的振动框架式微小移动机构其外型尺寸在１０ｍｍ３以下,重量小于０．７ｇ。本文用实验方法探讨了这种微小机构在不同激励频率、不同信号波形和幅值下的移动性能,为理论建模提供了实证依据。     

箝位体刚度平衡对被动箝位压电驱动器性能的影响

基于前期研制的被动箝位直线压电驱动器,研究了带有三角放大结构的箝位体的刚度平衡对其有效输出位移和驱动器性能的影响。实验和有限元仿真分析显示:刚度不平衡时,箝位体结构产生的偏转位移会导致三角放大结构水平输出位移降低,箝位体对导轨放松程度较小,驱动器性能较低。文中提出用增加刚度平衡板的方法使箝位压电叠堆两侧等效拉伸刚度相等,并利用有限元仿真确定了刚度平衡板尺寸。实施上述方法后的实验结果表明:增加刚度平衡板后,箝位体水平运动位移增加,从而提高了箝位体动态响应频率和箝位体对导轨的释放程度,显著提高了驱动器性能。刚度平衡后,驱动器动态响应频率为450Hz,最大驱动力为7N,最大空载运行速度为1.49mm/s。     

菱形压电驱动器对称驱动形式的研究

为了提高压电堆栈的位移输出,该文设计了一种菱形压电驱动器。该机构以压电堆栈作为驱动元件,利用菱形位移放大器放大叠层压电陶瓷的输出位移。该文首先对三角放大原理进行了分析,接着对菱形压电驱动器在一端固定一端驱动负载和两端同时对称驱动负载两种不同的约束方式进行了理论分析,然后利用ANSYS软件对菱形压电驱动器的静、动态特性进行了有限元分析。通过分析结果可以得出,该机构的仿真放大倍数为6. 17,接近于机构的理论放大倍数7. 12,而对称驱动下的工作频率可远远高于一端驱动下的工作频率,并对该结果进行了进一步的分析与讨论。     

一种旋转压电陶瓷驱动器的设计和研究

为发挥压电陶瓷分辨率高、频响高、功耗低及抗电磁干扰能力强等优点,进一步简化压电旋转驱动器的结构,提高压电驱动工作效率,设计和研制一种新型压电旋转驱动器。驱动器以压电陶瓷双晶片为原动件,通过联接机构联接定子和转子,选用滚子结构的超越离合器驱动机构,将双晶片扭转位移运动转化为输出轴的连续旋转运动。驱动器结构简单,体积小。通过理论分析、有限元仿真和试验研究表明,驱动器的转速与驱动信号的频率、电压近似呈线性关系,具有良好的输出特性,步进精确,运行平稳可靠,适于在微驱动领域应用。     

压电梁式驱动器力电耦合特性的研究

本文基于压电理论建立了压电梁式驱动器的理论模型。应用变分原理推导了压电层合梁的控制方程和边界条件。探究了压电层合梁的力电耦合性能。结果表明,输出挠度与电压成正比关系,电压越大输出挠度越高。当弹性层厚度超过压电层厚度的38倍时,可忽略压电层对力电耦合响应的影响,当压电层厚度超过弹性层厚度的38倍时,挠度不再随压电层厚度的增大而增大。因此,在设计驱动器时不能为了提高驱动性能而一味的增大压电层厚度的占比。     

一种新型压电陶瓷微驱动电路的设计

本文介绍了压电陶瓷微位移控制电路的基本原理殛特点，并对直流放大式电路进行了详细的分析和实验研究，指出存在的缺点和不足，在此基础上提出了一种新型的压电陶瓷微位移控制电路。     

预压力对压电驱动履带移动系统的性能影响

为了提高夹心式压电驱动移动系统的机械输出性能,提出了一种U型预压力调节机构,并开展了预压力对夹心式压电驱动履带移动系统输出性能影响关系的实验研究。首先,针对U型预压力调节机构的安装对夹心式压电振子的振动特性影响关系开展了有限元仿真分析,发现U型预压力调节机构始终处在夹心式压电振子的两相工作模态振动节点位置;其次,开展了夹心式压电驱动履带移动系统的原理样机的预压力调节测试实验,确定了系统的最大输出牵引力及其所对应的最佳预压力;最后,在最佳预压力工作状态下,开展了原理样机的牵引力特性、越障性能以及模拟月壤环境下的运动特性实验。研究结果表明,在最佳预压力工作状态下,夹心式压电驱动履带移动系统的机械输出性能最佳,为其进一步在月面巡视器上的应用提供了技术支持和试验基础。     

压电陶瓷微位移驱动技术研究

精密异形非圆回转曲面的加工是精密加工中很重要的内容,微位移驱动技术是其中的关键技术.目前,微位移驱动元件种类很多,从控制精度和可操作性分析,压电陶瓷驱动有其独特的优点,但它的输出位移小,而且对于一定的驱动电源,输出幅度与输出频率负相关,这在很大程度上制约了它在高频响较大幅度位移输出场合的应用.为此首先对压电陶瓷的静、动态驱动特性进行了分析,并就特定PZT(Piezoelectric translator)进行了试验,在此基础上说明了该类微位移驱动有效的加工范围和改善其输出特性的措施,并提出了一种在较高频率下输出较大位移的方法,通过对系统进行数学建模进行了分析讨论,指出了其应用前景.     

几种压电陶瓷高压驱动电源的构成及比较

给出了四种压电陶瓷驱动电源的形成，并进行了分析、比较，给出了选择要点。     

压电驱动技术在电火花加工中的应用

压电驱动技术可实现电极直接驱动进行电火花加工,该技术可以广泛地用于航天航空,精密模具,医疗器械等领域中微型器件或异形微小孔的加工,介绍几种典型的压电驱动技术,如椭圆式电火化加工技术,基于超声马达的电火化加工技术,蠕动式电火花加工技术,为提高电火花加工的效率,缩短加工时间,提出在压电驱动技术的基础上进一步在加工电极上附加超声振动,为该项新技术的发展提供了启示。     

一种双足驱动压电直线电机

为研制高精度、大行程、大推力的压电直线电机,设计了一种基于叠层压电陶瓷的步进式压电直线电机。分析了电机的工作原理,对电机的结构进行了设计,制作了原理样机,并进行了实验研究。实验表明,在一定频率范围内,定子驱动足振幅与电压成线性关系,且最大振幅可达2.9μm,电机最大无负载速度为796μm/s,最大输出推力为4.8N,达到了预期的目的。     

交叉指形电极压电纤维复合材料的优化设计

交叉指形电极压电纤维复合材料是1-3型压电复合材料的新成员,以提高其驱动应变为目的,采用有限元软件ANSYS分析了其驱动特性,并给出了组分材料特性对驱动性能的影响规律。结果表明：采用低弹性模量、高泊松比的压电相和聚合物相有利于提高压电片的驱动应变;聚合物相的介电常数对驱动应变影响最大,采用高介电常数的聚合物相可以使其驱动应变明显提高。     

变形量和变形速率对AM60铸锭压缩过程中孪晶的影响

在电子万能试验机上对铸态AM60镁合金进行室温压缩试验,研究了在变形量分别为3．3％,10％,12％,20％,26％以及变形速率为0．2,0．5,2,5mm／min时压缩变形组织中孪晶的形态。结果表明：在塑性变形初期,只有少量晶粒内出现孪晶,孪晶较宽;而在变形末期,孪晶几乎分布于所有晶粒中,且出现了细而长的孪晶。随着变形速率的增大,孪晶变细,并且孪晶的密度增大,试样的屈服强度、抗压强度都升高。     

机构,驱动,检测一体化的压电陶瓷旋转型驱动器的研究

绍一种结构紧凑、分辩率高、动态性能好、安装方便的压电陶瓷旋转型驱动器。驱动器内部藏有电阻应变式角移传感器，具有机构、驱动、检测一体化物的特点。该驱动器有多个联接结合面，并且结构要素一致，可以方便地与其他旋转型驱动器或直线型驱动器组装成多自由度的微驱动机器人系统。     

旋转尺蠖压电电机驱动机构自由振动分析

提出了一种新型旋转尺蠖压电电机。考虑旋转尺蠖压电电机驱动机构为连续系统,建立了驱动机构动力学模型;利用该动力学模型求解了样机驱动机构的固有频率和模态函数。分析了系统参数对驱动机构固有频率的影响规律,为旋转尺蠖压电电机的设计打下了理论基础。     

阀参数对螺旋线形阀压电泵输出性能的影响

为了提高拟悬臂梁结构的螺旋线形阀压电泵输出性能,探讨了阀的几何参数和阀的材料参数与泵输出量之间的优化关系。首先,推导了泵流量输出与阀几何参数关系式;然后,在该理论指导下,通过多组试验研究了阀的几何参数对泵输出的量的影响关系,得出选用适当的螺旋极角以及适当降低阀的臂宽和厚度可以提高压电泵的输出;最后,对关键元器件螺旋线形阀材料参数的选用进行了比较,得出选用较低切变模量的阀材料可以提高压电泵输出。试验结果表明:要获得较高的泵流量,阀的极角取值为1.5π、阀厚度取值为0.1mm时最佳,而流量受臂宽的影响呈单边的趋势性不明显;相同条件下,由于铍青铜的材料切变模量小于弹簧钢的材料切变模量,铍青铜阀压电泵的输出流量高于弹簧钢阀压电泵的输出流量。     

基于晶体变形的压电石英测试理论研究与应用

对基于晶体变形的压电效应的研究现状和应用进行阐述和讨论。介绍了压电弯曲、扭转效应理论的研究进展,给出了在弯矩、扭矩作用下的束缚电荷和极化电场的分布规律;在理论研究的基础上,对所研发的新型微雕笔式执行器、扭矩传感器、钻削测力仪进行了介绍。基于晶体变形的压电效应的探索与开发对压电学体系的发展与完善以及工程应用都有重要的实用价值。     

压电式振动钻削工作台及其性能测试

在压电致动器的特点、性能简要分析的基础上,提出把压电致动器用做振动钻削振源的可行性,并进一步阐述了压电式振动钻削工作台的激振方式、结构形式,以及驱动与控制。对压电振动台的空载输出特性和钻削加工中的振动特性进行了测试和分析。测试结果表明,基于压电致动器的振动钻削工作台具有输出线性度好、波形基本不失真、振动参数畸变小、抗干扰能力强等特点,完全能够满足小孔和微孔振动钻削的需要。     

变截面压电单晶梁发电性能研究

为研究变截面悬臂梁形压电振动能量收集装置的发电能力,建立了变截面压电单晶梁的有限元计算模型,分析了压电梁结构参数对其发电能力的影响,并通过实验验证了有限元仿真结果。仿真结果表明,压电陶瓷片厚度和压电梁长度的增加将引起压电梁产生开路电压的升高;压电梁宽度的增加将引起压电梁产生开路电压的不断减小;压电梁夹角的增加将使得其开路电压先增大后减小;铍青铜基片压电梁要优于钢基片压电梁。