圆柱形三自由度超声电机定子的结构动力学优化设计

在已有研究的基础上,利用结构动力学方法,对圆柱形三自由度超声电机的定子进行了优化设计。首先根据该种电机的设计要求和先前的经验,确定了其定子的结构形式。然后应用精度较高的体积单元,建立了定子的结构动力学有限元模型。在灵敏度分析、确定设计变量的基础上,建立起定子的优化设计数学模型。最后,采用约束变尺度优化方法,在M ATLAB环境下编制了计算程序,得到了定子的优化设计方案,并制作了定子。实验表明:定子的工作模态满足预期的设计要求;实验结果与理论设计结果相符。同时,运用优化设计方法大大提高了设计效率。     

新型多自由度圆环形驻波超声电机

提出了一款新型多自由度圆环形驻波超声电机,该电机由一个球形转子和圆环形定子构成,利用二阶面内振动模态工作,可以实现三个方向的旋转运动。文中详细分析了该电机的运动机理,并根据有限元设计结果,研制了一台原理型样机。样机定子的外形尺寸为25.7mm×25.6mm×5mm,驱动频率为26.76kHz,绕三个方向的转速分别为：12r/min、10 r/min、12r/min。该款电机具有体积小、结构简单紧凑、无需考虑复合模态多自由度电机不同工作模态频率一致性的问题等特点,有望用于小型机器人、机器人眼球、机器手、机构姿态调节等驱动上。     

电机定子振动模态频率分裂特性分析

有效抑制由电机径向电磁力激发的电机定子振动是实现电机减振降噪的一个重要途径,而对电机定子模态频率及模态振型的准确分析是抑制电机定子径向振动的基础。采用圆环的弹性力学解析模型作为电机定子振动的分析模型,对无约束状态下电机定子的模态进行分析,得到了电机定子径向振动模态频率和模态振型的解析解。以齿槽和底脚为典型附加结构,采用摄动法对电机定子模态频率的分裂现象进行分析,总结了频率分裂与否以及分裂阶次的判定准则。通过ANSYS有限元软件验证了理论方法和计算的有效性。结果表明,所建立的二维圆环模型可以准确、高效地应用于电机定子模态特性的分析;附加结构的分布形式对定子频率分裂特性具有重要的影响。     

行波型杆式超声电机定子的参数化有限元法优化设计

摘要：利用参数化有限元优化方法,对行波型杆式超声电机定子进行优化设计。首先,在确定电机定子初始结构的基础上,建立其参数化有限元模型。其次,对定子有限元模型进行模态分析,求解工作模态频率对各结构参数的灵敏度,选取灵敏度高的结构参数为设计变量,并以反映电机输出性能的重要参数作为目标函数。同时,设计了定子结构的优化方案,采用了零阶优化方法,对其结构进行优化设计。最后,根据优化结果,制作了定子样机。试验表明：定子工作模态和端面质点的振幅都满足了预期的设计要求,试验结果与优化设计结果相符。研究表明,利用该优化设计方法能有效地缩短超声电机设计周期。     

洗衣机电机降噪的实验研究与ANSYS模态分析

对洗衣机电机噪声的产生原因,进行系统的实验研究,确定机械噪声是最主要的根源。改善电机结构强度,可以实现降噪。采用有限元法,对洗衣机电机的整体结构进行有预应力的模态计算,找出电机结构上的薄弱环节,并通过实际的洗衣机噪声实验进行验证,降低电机在洗衣机中的噪声。有限元的模态计算结果为电机结构设计提供参考依据,从而实现设计方案的优化。     

轻型客车车身的有限元模态分析

简要论述了有限元模态分析基本理论,通过对某轻型客车车身的有限元建模及相应的模态分析计算,得到此车身的固有频率和相应的振型,将计算结果与试验模态相比较,说明了该模型的正确性,且结果有一定的可信度。最后针对发现的问题提出了改进建议。     

轻型客车车身车架整体结构有限元模态分析

建立了某轻型客车车身、车架整体结构的有限元模型,计算了车身、车架整体结构和单独车架结构的振动模态,计算结果经过试验验证,表明所建立的有限元模型能够很好的反映原结构的振动特性。建立了车内空腔有限元模型,分析了车内空腔第一阶纵向模态。综合比较分析了车身、车架和空腔模态。     

电刷式纵扭型超声电机结构设计中的关键技术

详细阐述了在电刷式纵扭型超声电机设计中所遇到的三个关键技术：电机结构型式的选择、纵、扭模态频率一致性和压电陶瓷的安装位置的合理性。分别论证了这些技术的关键所在以及作者提出解决的办法。据此，设计和制造了一台纵扭型超声电机原型机，并获得了较为满意的整机性能。     

基于振型假定的旋转行波超声电机动力学模型分析

利用分析动力学的Lagrange方程,采用假定振型法将压电陶瓷诱发应变的激振效果等效成单自由度弹簧-质量系统在外力作用下的强迫振动,建立了基于压电陶瓷诱发应变激振的超声电机复合定子的机电动力学模型,可以计算出超声电机定子在特定模态下的模态质量、模态刚度、交变电压激振压电陶瓷的等效力系数等参数.     

基于试验模态参数的结构有限元模型修正

本文利用动力缩聚方法研究在结构模态试验的测量自由度小于有限元模型自由度时的模型修正问题,给出了一种利用非完备试验模态参数修正有限元模型的质量和刚度矩阵的方法,该方法可使修正后的模型保持原有的自由度相稀疏特性。     

双足型直线超声电机的结构及实验

研制了一种新型直线超声电机，首先对其驱动机理进行探讨，设计电机的具体结构，其次对定子进行频率响应实验，模态实验，实验显示电机可有效激励出所需振型，正反向运动灵活，电机的工作频率42550Hz；最大无负载速度可达76mm／s，最大输出推力2N。     

超声振动冷拔传动轴有限元仿真分析

目的研究超声振动在冷拔传动轴过程中起到的减摩降载作用。方法以冷拔45钢50mm的传动轴为研究对象,利用ANSYS软件分别对常规和超声振动冷拔传动轴过程进行了有限元模拟仿真,对冷拔力和接触压应力进行了分析。结果超声振动冷拔的冷拔力和接触压应力都不同程度地减小。结论与常规冷拔过程相比,超声振动冷拔可以有效地减小冷拔力和摩擦力,有利于提高表面综合性能。     

Modal analysis of carbon nanotubes and nanocones using FEM

Modal analysis of single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) and nanocones (SWCNCs) was performed using a finite element method (FEM) with ANSYS. The vibrational behaviors of fixed beam and cantilever SWCNTs with different section types of a circle and an ellipse were modeled using three-dimensional elastic beams of carbon bonds and point masses. Also, the vibrational behaviors of fixed beam and cantilever SWCNCs with different disclination angles of 120°, 180°, and 240° were modeled using the same method. The beam element natural frequencies were calculated by considering the mechanical characteristics of the covalent bonds between the carbon atoms in the hexagonal lattice. Each mass element of the carbon atoms was assigned as a point mass at the nodes of the FEM elements. The natural frequencies of zigzag and armchair SWCNTs and SWCNCs were also computed. There were some differences between the findings obtained in this study and the molecular structural mechanics data available in the literature. The natural frequencies of SWCNCs were estimated depending on the geometrical type and disclination angle with different boundary conditions. The natural frequencies of the SWCNCs with disclination angles of 120°, 180°, and 240° increased significantly at higher modes of vibration.     

光学元件的模态分析与模型修正

为了建立可靠的光学元件动力学计算模型,以光学镜座动力学计算模型为例,开展模态测试实验,进行相关模态分析,验证动力学计算模型的可靠性。为了减小理论模型与实际情况的偏差,对动力学计算模型进行修正,分析讨论了动力学计算模型材料密度、泊松比、弹性模量、几何尺寸等参数对频率的相对灵敏度,找出模型的最敏感参数,进行模型修正。修正后模型的动力学特性更加接近于实测值,模型频率与实测值的偏差明显减小,保证了动力学计算模型的准确性。     

Rotor Design and Finite Element Analysis of Traveling Wave Rotaty Ultrasonic Motor

The dynamic transfer mechanism of the traveling wave rotary ultrasonic motor rotor-stator' s contact surface is studied in the paper and the key parts stator and cone flexible rotor of ultrasonic motor are designed.The three-dimensional contact model and finite element model considering the radial sliding between the rotor and the stator are established. The relation between the stator surface particle that amplitude frequency characteristics,resonance speed,radial displacement of ultrasonic motor and the tooth height are analyzed. Mass point radial relative displacement of contact surface between the cone flexible rotor,flexible rotor and the stator are contrasted. The cone flexible rotor is better placed on the surface of the stator tooth through its elastic deformation is interpreted. The cone flexible rotor reduces the radial slip between the stator and the output efficiency of ultrasonic motor is improved. The displacement trajectory of the stator surface is synthesized in a row wave cycle. The method of the stator mass point elliptical motion drives the rotor rotation is verified.     

行波型杆式超声电机的动力学分析与性能仿真

建立了行波型杆式超声电机定子的压电有限元模型,并对定子进行了动力学分析.结合行波型超声电机的三维接触/摩擦驱动模型和转子的动力学方程推导了整个电机的机电耦合模型.基于此模型,对直径为20 mm的行波型杆式超声电机进行了动态特性仿真和机械性能预测,仿真结果得到了样机实验结果的验证.     

超声冲击改善高强钢焊接接头残余应力的数值模拟分析

通过将数值模拟技术应用于超声冲击工艺的研究,合理处理超声冲击加载方式和接触条件,建立了超声冲击工艺有限元分析模型,计算结果与试验结果吻合较好。研究结果表明,10Ni5CrMoV钢焊趾部位存在高达660MPa的残余拉应力,超声冲击技术能够改善其残余应力分布,在焊趾部位形成超过400MPa的残余压应力。     

压电行波马达的孤极反馈频率跟踪技术

提出利用定子陶瓷的孤极反馈来完成行波马达的闭环控制，减少了频率漂移所引起的速度波动问题。     

聚苯酯基复合材料在超声电机中的磨损性能

作为行波超声电机的接触层摩擦材料,聚苯酯基复合材料的磨损性能对电机的驱动特性和寿命均会产生重要的影响。将聚苯酯基复合材料粘贴在40型圆盘形行波超声电机定子齿面,在不同的电机驱动方式和摩擦组合下测试接触层磨损性能,并使用扫描电镜观察磨损表面形貌。结果表明,超声驱动下,电机接触层以疲劳磨损为主要磨损机制。并且当电机采用聚苯酯基复合材料和铜转子的摩擦组合时,其性能磨损较好。接触界面应力模拟分析表明,行波超声电机接触界面在短时间内即可完成108周次以上的疲劳载荷作用,因此接触层主要磨损机制为超声疲劳。     

振动筛振动模态测试及分析

模态分析是研究结构动力学特性的一种近代方法,是系统辨识方法在工程振动领域中的应用[1]。本文对某一型号振动筛进行实验模态分析,得到固有频率、阻尼比和振型等模态参数,分析该振动筛结构设计中存在的问题,为后续的仿真计算模型的修正和结构优化设计提供参考。