盆架状压电宏微平面作动器半解析性理论建模

为丰富宏微平面运动装置形式,该文提出了盆架状压电作动器。设定盆架状结构的一阶面内对称弯振模态和二阶反对称纵振模态为工作模态,利用粘附于盆架状作动器表面的压电陶瓷激发工作模态振动,迫使驱动足同时沿xOz、yOz面做椭圆轨迹行进以推动移动体。根据传递阵力学原理,构造作动器各单元的振动传递方程,在确定各单元间连接与传递条件及作动器压电边界条件基础上,建立了作动器的半解析性机电耦合传递矩阵模型,编制了模型的解算程序。建立作动器的多目标优化数学模型,求得其优化结构尺寸。为印证半解析理论模型,还构建了作动器的机电耦合有限元数值模型。传递阵模型与数值模型解得的作动器工作模态频率差分别为177 Hz和191 Hz,求取驱动足在x、y、z向的振幅分别为2.95μm、3.27μm、1.37μm及3.12μm、3.61μm、1.82μm,表明了半解析模型的有效性。结果表明,该文提出的结构设计与驱动原理相结合的作动器分析方式,为优化压电作动器性能开启了新思路。     

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。     

螺旋箝位双向大推力压电直线作动器研究

设计了一种基于螺旋箝位原理的尺蠖式压电直线作动器,它可实现大推力、大行程双向作动。阐述了螺旋箝位运动原理,进行作动器的结构设计。通过ANSYS有限元仿真分析了箝位力对端面的影响,并对力矩电机主轴进行强度校核,分析了计算力矩电机转速与压电叠堆驱动频率的匹配关系。最后,搭建实验测试系统。结果表明,该作动器在叠堆驱动电压为150 V、频率100 Hz、电机转速150 r/min时,获得最大推力为190 N,行程可达60 mm。     

工字型定子驱动的压电直线电机动力学特性

提出工字型定子驱动的压电直线电机,将工型结构上两平行板的面内一、二阶反对称弯振作为工作模态,以板侧的4个凸起作为驱动足。这些驱动足沿对角线分为两组交替地驱动动子。阐述电机的驱动机理,建立了定子的机电耦合分析数值模型,求解出电机工作模态,模拟出驱动端轨迹,验证了电机原理,完成了电机装配结构设计。研究表明,当弯、纵振激励电压分别为50V和250V时,驱动端的z、y向振幅分别达1μm和2μm。该电机有望输出较大动力和速度,具有良好的应用前景。     

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...     

微动平台压电作动器低频模型

针对六自由度平台的低频扰动,设计出一种用于低频隔振的压电作动器.通过作动器动态实验系统实验分析输入电压-输出力关系,结果表明,在低于25 Hz的动态电压驱动下,输入-输出不符合压电效应.因此,建立适用于平台低频控制的作动器低频双折线模型,并通过实验表明,所建低频模型能很好的吻合作动器的实际特性.     

两种新型压电作动器在振动控制中的应用研究

对弓型压电片作动器(APA)和Π型压电堆作动器(PISA)两种新型压电作动器在振动控制中的应用进行了研究,并给出了两作动器的输出作动弯矩与驱动电压的关系式.将它们应用于一垂尾模型的第1阶弯曲(一弯)和第1阶扭转(一扭)模态响应控制中,建立了该压电主动振动控制系统的状态空间模型,采用二次最优控制(LQR)策略设计控制器,并进行了控制系统的闭环仿真.结果表明,APA在垂尾模型一弯一扭模态控制中的性能优于PISA.     

压电作动器在微力微位移装置中的应用

在微力微位移装置中采用闭环控制压电作动器实现微位移进给和微力加载，设计了加载机构，建立加载机构的压电作动器输入电压、加载装置输位移和输出力之间的关系。通过电容测位移仪检测输出位移，实验得到加载系统刚度，根据压电作动器输入电压、加载装置刚度，计算出加载力大小。该方法为微机械力学性能测试仪打下了基础。     

压电作动器位移输出特性分析

通过对一种用于微隔振平台的压电作动器进行实验研究,得出了位移迟滞非线性输出曲线,综合整理并分析了压电作动器输出位移曲线特点,从微观上系统分析了作动器位移输出特性的机理.结果表明,蠕变导致作动器驱动电压回零时,作动器输出存在残留位移;迟滞大小不仅与预压力有关,还与加压次数和加压频率等有关;作动器位移输出曲线具有一定的漂移特性,对作动器的精确建模造成一定困难.为进一步修正和减少建模误差的影响、提高系统的控制精度,提供了科学的依据.     

精密工程中压电作动器两种高压驱动电源的研制

分别介绍了用普通耐压器件直流放大管和MOSFET功率开关管实现的1000V以上输出的压电陶瓷微位移驱动电源和超声振动驱动电源的设计思想、电路原理、设计计算及安装调试等内容,该设计的特点是电路简单、经济实用以及安全可靠。     

直线型压电液压步进驱动器的研究

采用纯净水为媒介,在初始加载压力0.04 MPa(最佳加载压力)时研究了不同外界负载时压电驱动器的输出规律。结果表明,加载后驱动器的输出速度规律发生变化,输出推力整体趋势不变。随着负载增加,输出速度和推力逐渐降低。空载时,驱动器在频率350 Hz有最大输出速度(为25.83 mm/s);负载5 N时,驱动器在400Hz达到最大输出速度(为16.59mm/s)。在频率140~260 Hz时,驱动器负载后的输出步长近似于直线。加载压力0/0.04 MPa时,驱动器的最大承载值是30N;加载压力0.3 MPa时,驱动器的最大承载值是20N。最大承载值随加载压力的增加而逐渐减小。存在最佳负载使驱动器输出功率达到最大;适当加载压力可提高驱动器的最佳负载值。驱动器的最大输出功率在91mW以上。     

精密直线压电驱动器的设计与研究

针对现有直线驱动器精度及输出位移受限等问题,该文基于改进的尺蠖原理,以压电陶瓷堆为动力源设计了一种新型精密直线驱动器。首先介绍该驱动器的结构原理、运行过程及实现方式,然后对该驱动器所用压电陶瓷的特性进行分析,并采用ANSYS对主要部件进行有限元分析。本驱动器采用特有柔性铰链结构和柔性箝位片设计结构,可实现双向移动和输出位移不受限,有效弥补了现有驱动器的一些不足,实用价值较高,有望在微驱动领域推广与应用。     

新型压电单振子移动机构的试验研究

提出通过改变压电移动机构和接触面之间正压力的方法,改变机构不同方向的摩擦力,使机构沿规定方向运动的惯性冲击式压电移动机构的工作机理,设计并研制了试验装置,并进行了试验研究,试验表明,机构在方波这种对称信号的激励下就能够实现可控的正向直线运动。     

压电型步进式精密直线驱动器的试验研究

利用压电陶瓷的逆压电效应,基于步进运动原理和误差补偿技术设计了一种高精度定位的大行程精密直线驱动器,制作了样机,进行了静态特性和幅频特性测试以及运动性能试验,给出了驱动器的移动速度与工作电压、频率之间的试验关系曲线.结果表明在计算机闭环控制下,驱动器能稳定地实现双向运动,在行程1 mm时,定位精度达士0.01 μm,有效驱动力达13.5 N.     

压电直线驱动器

采用电磁与压电相结合的方式给出了一种直线驱动器,详细介绍了该驱动器的结构与工作原理,并对其牵引力进行了估算与分析;比较了几种典型的驱动器控制信号波形,并选择一种较为合理的波形进行了驱动器性能试验,试验结果表明该驱动器能够可靠地实现双向运动,具有行程大,精度高,易于控制等特点,可用于微定位、微驱动等领域。     

压电双晶片阵列式直线驱动器的设计与研究

基于压电双晶片提出一种新型准静态直线压电驱动器,可通过阵列的方式获得所需机械输出力,结构简单,性能稳定,可控性强。利用有限元软件对驱动器结构进行设计与分析,并加工制造了该驱动器的物理样机。最后通过实验发现,当驱动频率为500~2 100Hz时,驱动器可直接输出直线运动。当驱动频率为1 100Hz,驱动电压峰-峰值为200V,预紧力为1.5N时,该驱动器最大输出速度可达95mm/s,最大输出力为0.7N。     

压电作动磁共振兼容手术机器人的研究进展

磁共振兼容手术机器人及其驱动技术是医疗器械研究领域的热点和前沿。该文对磁共振兼容手术机器人及其驱动技术的研究现状进行综述。首先,介绍磁共振成像技术的特征,然后,阐述磁共振兼容手术机器人的研究进展,比较磁共振兼容手术机器人不同驱动方式的特性,其次,重点介绍了压电作动器驱动的磁共振兼容手术机器人的研究现状,讨论磁共振兼容压电作动器的研究进展,最后,指出磁共振兼容压电作动手术机器人存在的问题和未来的研究方向。     

一种新型高精度线性压电激励器的研制

报道了一种新型压电线性激励器，设计出它的结构，完成了器件制作。设计测试系统对其性能进行测试。器件的线性步进位移特性明显，具有步进模式和连续线性位移模式。行程可达几个厘米、位移分辨率为0．1μm、运行速度可达0．6mm/s。激励器结构简单，控制方便，适于研制闭环控制高精度定位系统。     

惯性式压电陶瓷驱动器的研究

详细讨论了惯性式压电陶瓷驱动器的驱动原理,建立了惯性式压电陶瓷驱动器的动力学模型,从理论上分析了驱动器的驱动电压与驱动力、位移之间的关系,作出了驱动电压与驱动力、位移之间的关系图,通过实验得到的数据作出驱动电压与驱动力、位移图,理论分析结果的图像与实验结果的图像是一致的,证明所建立的贯性式压电陶瓷驱动器动力学模型是合理的。