压电驱动液体柔性盲文点显装置设计与测试

为了实现盲文点显器输出柔性字符,设计了一种压电驱动流体柔性盲文点显装置。该装置利用压电振子振动激励腔内流体发生共振,压缩流体实现位移驱动能力,形成盲文字符点。首先对装置结构设计和工作原理进行了说明,驱动流体采用液体;然后对系统进行动力学分析,推导出柔性薄膜和压电振子输出位移以及放大比的表达式,确定影响输出位移和液体放大效果的结构影响参数;最后对系统进行了实验测试。结果表明,流体腔直径为31 mm,高度为8 mm,配重块尺寸及质量为10 mm×6 mm×4 mm,11.75 g,充水量为8.8 mL时,共振频率为365.4 Hz,柔性薄膜形成触点输出位移为0.214 mm,满足盲人触摸敏感标准要求。验证了用此种方式构造盲文触点装置是可行的、有效的。     

气动式盲文点显器触觉驱动研究综述

盲文点显器是一种可以动态生成盲文的机电设备,通过生成触觉传递信息进行人机交互,是盲人学习知识的重要工具。目前,盲文点显器的驱动形式多种多样,以气体驱动的盲文点显器响应特性好、工作可靠、产品安全系数大,尤其自锁式气动盲文点显器还具有散热量小的优点,具有优良的发展前景。文中研究了国内外气动触觉发展现状,着重分析了能应用于气动盲文点显器的触觉实现方法,理清了装置的设计结构和气体的控制方式,指明了气动盲文点显器的研究方向。     

压电驱动技术研究进展与展望

压电驱动具有结构简单、构型多样、力密度高、精度高、响应快、断电自锁、无电磁干扰以及环境适应性好等突出优势,在超精加工、半导体制造、机器人、精密仪器、生命科学、航空航天和武器装备等领域均具有迫切的应用需求,已成为高端装备向高精尖发展的一项核心技术。压电驱动技术可为高端装备的突破和发展提供坚实的基础,具有重要的科学意义和实用价值。首先,从高端装备发展对精密驱动技术的实际需求出发,系统阐述了压电驱动技术的定义、分类及特点;其次,介绍了压电驱动技术的研究现状,并对压电驱动技术的典型应用进行了概述和分析;最后,对压电驱动技术进行了讨论与展望。     

多点压电振动给料装置的实验研究

压电振动给料装置耗能少、噪音低,有很好的发展前景。文中通过实验,考察了影响多点压电振动给料装置输送性能的多方面因素,为压电振动给料装置的改进和驱动电源控制系统的设计提供了必要的理论分析和实践数据。     

双压电驱动高频喷射点胶阀的设计与实验

为了满足电子封装产业对胶体高速、微量分配的需求,设计了一种基于圆弧柔性铰链放大机构的双压电陶瓷驱动喷射点胶阀。首先,利用有限元分析软件对放大机构输出位移和模态进行了计算与分析。针对其高频需求,讨论了结构参数对其影响因素。基于微元法并结合喷嘴内胶体动力学分析,建立了喷嘴内胶体喷射的流体力学模型。结合阀杆与阀座配合的仿真模型,利用FLOW-3D的流固耦合仿真,揭示了喷射点胶时胶点的成型过程。在此基础上探究了胶体喷射时喷嘴处压力的变化与流速的关系,为点胶阀参数的控制和优化奠定了基础。最后,搭建了喷射系统实验平台,选用黏度为180cps的胶体进行点胶性能测试,得出了供料压力和驱动方波频率对胶点尺寸的影响规律。实验结果显示,在供料压力为6bar,驱动方波幅值频率360Hz等参数下,获得胶点最小直径为525μm。同时,在380～400Hz的频率区间内进行高频喷射实验,能够获得均匀微小的圆形胶点。实验结果验证了该圆弧柔性铰链放大机构的双压电驱动点胶阀的高频、微量喷射性能,为压电高频喷射点胶的应用和研究提供了参考。     

压电驱动共振式高频疲劳试验机构的设计与实验

针对在小振幅、高频受力工况下微小与硬脆材料构件的疲劳检测,提出利用压电振子(PZT、PLZT或PMN)作为高频疲劳试验机构的驱动力源,并利用系统共振方法设计高频疲劳试验机构.首先,介绍压电共振式疲劳试验机构的工作原理,建立了动力学模型,获得了系统的动态特性.然后,设计和制作了样机.最后,利用样机测量了作用在试件上的动载荷.实验结果表明;改变输入交流电压幅值(100～250 V)和板弹簧厚度(1.1～0.6 mm),可施加在试件上的动载荷为24.7～99.2 N.本文制成的样机适用于测试动载荷在为24.7～99.2 N,且在小振幅、高频受力工况下试件的拉伸和弯曲疲劳性能.     

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。     

压电驱动微喷雾化器的研制及实验研究

作为一种重要的非注射给药途径，雾化吸入治疗方法具有起效快，药物毒、副作用小等特点，因此被越来越广泛地采用。基于压电驱动喷雾打印机工作基本原理，利用微机加工技术，研制了一种压电驱动微喷雾化器。流量、雾粒的直径和速度是微喷雾化器的重要指标，文中采用相关的仪器分别对这些指标进行了测试。由测试结果可知，微喷雾化器产生的雾粒的直径和速度分布集中，且雾粒直径和速度比较适合于雾化吸入治疗，可能成为一种重要的雾化吸入治疗装置。     

压电精密驱动柔性微夹钳设计

为了实现对微纳尺度下物件的精密夹持,建立了柔性微夹钳系统。并对该系统柔性夹钳设计、运动学、动力学和控制方法等进行研究。首先,利用柔性铰链设计方法设计了柔性微夹钳,利用伪刚体法建立了机械的伪刚体模型。接着,以伪刚体模型法建立了系统的运动学模型,即机械放大比和输入刚度等数学模型。然后,利用拉格朗日方法建立了系统的动力学方程,得出系统的自然振动频率。最后,通过ANSYS有限元方法对系统建立的模型进行了仿真分析和验证,此外,利用PID控制算法对微夹钳系统进行实验控制。实验结果表明:跟踪控制结果误差为2.4%;放大比为9.12倍。基本满足微纳尺度下的微夹持工作,其工作精度可达微米级别甚至纳米级别,符合设计要求。     

压电微小载荷疲劳试验机设计与实验

为了实现对微小高频受力器件的疲劳试验与检测,本文提出一种悬臂式压电微小载荷疲劳试验机,该机构采用矩形压电振子作为驱动力源.首先设计并分析了疲劳试验机结构与工作原理,然后对系统振动模态进行了分析,得到系统工作状态的振动模型,并建立微分方程对系统进行动力学研究,推导出工作时试件的振动位移与承受载荷的表达式,确定影响振动位移...     

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。     

基于压电驱动的细胞微量注射装置的研究

提出了由压电驱动带动的注射微动平台和电机带动的细胞微载台来构成细胞药物微量注射的机械结构与控制系统。而且也提出了利用压电陶瓷的微位移特性构造了和目前的微量注射针完全不同的微量注射针结构与控制系统,这个压电微量注射针的驱动和注射动作全部由压电驱动器来完成;利用压电陶瓷的微位移和施加在压电陶瓷上的电压在微小位移情况下的线性关系实现了细胞注射系统的精确微定量注射。     

压电驱动液压放大式喷射系统

为了实现高速度高精度的非接触喷射式点胶,设计了一种压电驱动液压放大式喷射系统。该系统采用压电叠堆作为驱动源,基于液压放大原理放大压电叠堆的输出位移来实现胶液的喷射。对液压放大单元进行了理论分析,并结合压电叠堆的输出位移对液压放大单元进行了参数化设计;然后,利用激光测微仪分别测量了撞针和压电叠堆的位移,得到了液压放大单元在不同电压下的输出位移。最后,搭建了喷射系统实验平台,选用黏度为1 000cps的环氧树脂进行点胶性能测试,得到了驱动电压和高低电平时间对胶点体积的影响规律。实验显示,该喷射系统可稳定地实现每秒喷射143个胶点,胶点的体积误差可控制在±3.11%以内,是适用于电子封装行业的高效、高精度点胶方法。     

基于压电驱动的多自由度激振器设计和实验

为了提高压电驱动器的性能及工作能力,设计了一种多自由度激振器。分析了激振器的工作原理,建立了激振器的理论模型,利用多自由度分析计算多阶共振频率,计算影响激振器各阶共振频率的主要影响因素。设计和制作了激振器样机,使用阻抗分析仪测得了系统的多阶共振频率,分析激振器中刚度和质量对共振频率和振型的影响,并绘制出了测试曲线图。结果表明,激振器结构中结构刚度和配重质量影响系统的共振频率,为机械结构构造共振系统提供了理论依据和技术参考,有非常重要意义和价值。     

压电驱动微点胶器的控制与实验

针对微型器件封装对非接触式微胶量的需求,研制了压电驱动微点胶器,利用压电陶瓷管挤压毛细管产生的瞬时变形实现了微胶滴的分配。分析了毛细管内的流体行为及液滴形成条件;基于多物理场耦合的方法,建立了压电微喷的三设备(压电陶瓷、毛细管、胶体)耦合模型。然后,讨论了驱动电压、喷嘴直径、胶体黏度对控制胶滴形成的影响。在构建的实验平台上,开展了控制胶滴形成的实验研究。分析了多控制参数(喷嘴直径、胶体黏度、电压幅值、脉冲宽度)的复合作用,通过匹配相应的参数实现了pL级微胶滴的非接触式分配。实验结果显示:使用黏度为30mPa·s胶体,直径为10μm的喷嘴,在驱动电压幅值为50V,脉冲宽度为37μs等参数配置下,可获得最小胶滴的体积为8.31pL。实验结果验证了所提出方法和研制工具的有效性。     

压电陶瓷形变速率对压电驱动器驱动性能的影响

一般理论认为压电陶瓷的驱动位移大小与压电陶瓷的变形量有关,而变形量又与压电片层数、驱动电压、驱动频率等有关,为了提高压电陶瓷驱动的位移,会尽力去提高压电陶瓷的变形量,这往往要显著增加成本.然而经深人研究发现:压电陶瓷驱动位移大小,不仅与其变形量有关,而且与其相应变形量的时间长短有关,即变形速率有关.因此在同样变形量的情况下,变形速率大,也可获得更大的驱动位移.这一发现为压电陶瓷材料的选择提供了一个新的思路.     

压电驱动微型精密夹持机构设计与实验研究

为了简化压电精密夹持机构的结构以及降低其加工制造难度,提出了一种基于柔性铰链和两夹持臂的压电微型精密夹持机构,并分析了该夹持机构的工作原理。利用压电材料的非线性应变关系建立了压电精密夹持机构的输出位移和受力模型,通过数值仿真分析了精密夹持机构的输出特性。搭建了实验平台,通过实验测试验证了压电精密夹持机构的输出性能以及理论模型的正确性。结果表明：两夹持臂的实验与仿真位移均存在迟滞现象,在120 V驱动电压下,两夹持臂的最大径向位移测试值分别为73.8 μm和68.6 μm;当驱动电压大于50 V时,夹持臂输出位移测试值与仿真值间的误差在10%以内;当驱动电压为120 V时,夹持机构最大切向和轴向摩擦夹持力的实验值分别为7.8 N和5.7 N。     

基于压电驱动微型泵的研究

通过对压电驱动机理的研究,利用"双压电晶体振子"的收缩和膨胀机理,设计了一种基于压电驱动的微型泵.     

嵌有压电作动器的滚珠丝杠驱动系统

将压电作动器置入滚珠丝杠驱动系统,可以灵活地控制滚珠丝杠的预紧力和运动;在伺服电动机粗定位的基础上,可以实现纳米级精确定位;通过脉动作用保证了系统的低速运动稳定性。     

一种亚微米压电柔性微动系统设计及性能分析

为获得精密直线运动输出,设计一种压电柔性微驱动系统,系统由压电致动器及柔性微动机构组成,在压电致动器驱动下系统具有亚微米级定位精度。基于柔性铰链导向、传动原理,设计了一种精密柔性微动机构,在此基础上提出了压电柔性微驱动系统设计方案。采用有限元法对系统进行了运动学分析、强度分析、动态分析,分析结果显示,系统具有定位精度高(最大定位误差为0. 24μm)、强度性能好、动态性能优良等优势。研究对微驱动系统研究及应用具有一定的参考价值。