超声电机定子振动分析的模态选择

结构的主动控制通常是通过对结构的少数几个主要模态的控制来实现的.常用的假设模态法可以建立系统的低阶近似运动方程,但很难找到适用于整个系统的假设模态;有限元法的求解精度较高,但得到的动力学方程数目较大,影响系统后续计算分析的效率.本文在超声电机定子振动模态有限元分析的基础上,引入模态选择方法,对结构模态截断,仅保留特定的模态来实现模型降阶.以旋转型行波超声电机定子为例,用APDL实现了从有限元分析结果中自动识别工作模态,提取特定的模态参数和相应等效电路模型的电学参数,仿真计算了定子的机械和电学响应.激光多普勒测振试验得到的定子工作模态频率与假设模态法计算值的相对误差为9.1%,与有限元法计算值的相对误差为0.3%;动力响应的试验值与模态选择法计算值的相对误差为3%.实验结果表明,本文采取的模态参数提取方法是有效的,相比假设模态法能更精确地反映实际自由定子的运动状况.     

斜齿式超声电机定子振动模态的有限元分析

利用ANSYS有限元软件建立斜齿式超声电机定子的有限元模型,并分析斜齿结构参数对定子振动模态的影响,得到了各结构参数对定子模态频率的影响曲线。研究结果表明,斜齿的结构参数对纵向振动模态频率的影响较小。     

环形超声电机定子的振动模态与谐响应分析

振动模态分析和谐响应分析是超声电机优化设计的重要步骤。基于本实验室提出的压电定子和压电转子振型嵌合式环形超声电机,利用有限元软件Ansys10.0建立了直径为60 mm的环形超声定子的模型,并对此电机定子进行模态分析以及谐响应分析,得出了定子的固有频率和振型以及理论振幅值,特别阐述了此电机定子最优振动模态的选择。同时利用Agilent 35670A对制作的电机定子进行扫频测试,结果表明:分析结果与实测结果基本接近。研究结论为超声电机的优化设计提供了理论依据。     

纵弯复合型直线超声电机振动模态有限元分析

介绍了纵弯复合型直线超声电机的结构和工作原理，运用Ansys7．0有限元分析软件建立了该直线超声电机的有限元计算模型，对于纵向、弯曲振动模态的简并进行了分析，归纳了电机结构参数对驱动振子谐振频率的影响以及实现纵向和弯曲两种振动模态简并的一般规律。有限元计算结果与原型样机实验测试结果的比较表明，在自由边界条件下，有限元分析结果与实测结果完全一致。研究结果为利用有限元方法进行纵弯复合型直线超声电机设计提供了依据。     

利用面内弯曲模态的超声电机定子有限元分析

运用有限元方法对利用平面内弯曲模态超声电机定子进行了模态分析,获得了三种不同类型的面内振动模态,并讨论了电机结构参数对其模态频率的影响,在此基础上得到了一些有益的结论,为利用平面内旋转模态设计超声电机定子提供了理论依据。     

超声电机定子模态频率的调节

Langevin振子型杆式超声电机利用两个空间正交、同频的弯曲振动模态工作.由于Langevin振子具有预紧力沿周向分布不均、加工有误差和材料不均匀等缺陷,加工好的电机定子两相弯振模态频率往往不一致.本文从理论上分析了两相模态频率不一致对电机输出性能的影响,并提出了一种调节电机模态频率的方法.通过结构摄动理论可知,当在电机定子的合适位置去除或增加一块质量时,能改变其模态频率.求解定子的动力学方程,得出了定子修改后的模态频率.通过有限元分析和模态分析,确定了定子修改的合适位置.最后制作了定子样机,对修改前后的定子模态频率进行了测试.结果表明,两相弯振模态频率之差由原来的1 860 Hz调整到了0 Hz,验证了本文方法的正确性.本文方法在定子装配好的状态下,对其两相频率进行调节,可以降低超声电机的制作成本,提高电机的输出性能.     

UMT60行波型超声电机定子模态分析

超声电机定子结构的振动特性决定了该结构对各种动力荷载的响应情况,对UMT60行波型超声电机定子进行模态分析,得到定子的振动特性,即固有频率和振型,为超声电机的各种动力分析提供依据.     

超声电机的定子振动测试与分析

超声电机（Ultrasonic Motor,简称USM）是近二十年发展起来的一种全新原理的电机。基于虚拟仪器、硬件传感器及计算机搭建了超声电机的测试平台,通过数字滤波等处理和频域分析,实现对超声电机的重要元件（定子）振动信号的检测与分析。从系统硬件选择、软件设计及试验测试几个方面进行了详细论述。经试验证明,该系统结构简单,可以稳定运行。     

基于半解析法的旋转型行波超声电机定子的动态特性分析

采用一种基于Mindlin一阶剪切理论的半解析环形单元来分析结构外形复杂的旋转型行波超声电机定子。对于定子沿圆周分布的齿则采用三维八节点空间六面体等参数单元进行描述,并运用Guyan技术将定子齿单元的刚度和质量凝聚到基体上,不仅反映了齿在空间各个方向对定子动态特性的影响,而且达到了缩减计算量的目的。该模型可方便地计算定子的各阶模态,通过算例和实验说明模型是可行的,可用于电机系统性能预测和参数优化设计。     

Modal disturbance investigation of rod-shaped ultrasonic motor using bending vibrations

Modal disturbance of a rod-shaped ultrasonic motor using bending vibrations can cause problems such as low motor efficiency, instability, and poor control. In this paper, a dynamic analysis model of a stator is created on the basis of the finite element method (FEM) and Hamilton principle. The modal frequency sensitivities of the stator to the structure parameters are investigated by modal analysis. Accordingly, the structure parameters of the stator are modified to separate working modes from disturbance modes. A rod-shaped ultrasonic motor stator is fabricated, and the experimental results of its amplitude frequency response characteristics show that the purpose of modal separation is achieved. The frequency separation between working modes and disturbance modes is more than 2 kHz. The validity of the method is verified. __________ Translated from Piezoelectrics & Acoustooptics, 2008, 30(6) [译自: 压电与声光]     

行波超声电机定子的非线性振动

分析了超声电机定、转子间接触力的非线性特性引起的旋转型行波超声电机(TWUM)定子的非线性振动,以此为基础,建立了TWUM定子的非线性振动模型,并用KBM法求解了该模型.求解结果表明,定子的振动是非线性的,且会产生非线性的跳跃和迟滞现象,定子的非线性振动还会使TWUM输出的堵转力矩也出现跳跃现象.基于实验测得的TRUM空载转速的跳跃对定子的非线性振动进行了验证.在此基础上,对影响定、转子间接触力的几个因素进行了分析.分析结果表明,定子上的激励电压越高,施加在定、转子间的预压力越小,定、转子间相对滑动的摩擦系数越小;定子齿越短,摩擦材料越软,定子振动的非线性现象就越不明显,TWUM的运行稳定性就越好,TWUM的工作频带也就越宽.     

超声变幅杆的模态分析

根据变截面杆纵向振动的波动方程,推导了悬链形超声变幅杆的频率方程,应用有限元法对变幅杆进行了模态分析,得到了共振频率、横向振动频率、位移节点和放大系数等重要参数。与理论计算值的比较表明,有限元法获得了很高的精度。     

基于面内复合模态的直线超声电机振子有限元分析

提出了一种新型的矩形压电复合板直线超声电机,它除了具有直线超声电机的共同特点之外,还具有自身的薄、小、轻、驱动力大等突出特点,可直接用于计算机硬盘磁头驱动等外设装置。该矩形压电复合板直线超声电机利用矩形压电复合振子平面内的两种弯、弯振动模态合成。在一定预紧力作用下,矩形板的两侧边将产生驱动力使动子移动。本文通过ANSYS有限元分析软件对矩形压电复合振子进行了详尽的模态分析,分析讨论了结构参数及弹性体材料对于矩形压电复合层板模态的影响,为利用面内复合模态的矩形压电复合板直线超声电机的设计奠定了基础。     

门式起重机的模态分析

为了更好地设计门式起重机(简称门机),用ANSYS建立门式起重机的整体有限元模型,对其进行模态分析,得出模型的固有频率和振型。分析了固有频率的影响因素,得出提高固有频率的措施。从避免共振的角度提出了选择起重机部件的参数。     

车削加工中工件的模态分析

车削加工中工件的振动会严重影响零件的尺寸精度及表面粗糙度。为分析工件系统的动特性,分别用有限元法和试验法（频响函数法）对系统进行模态分析。结果表明两种结果之差低于10％,因此有限元求解比较精确。     

基于ANSYS的桥式起重机主梁模态分析

对桥式起重机主梁进行了有限元模态分析,得出了各阶模态下主梁的固有频率和固有振型,找到了主梁振动中的危险区域,为设计和改造提供理论依据。