石超[1]（2021）在《基于柔性放大机构的谐振式压电惯性驱动直线马达研究》文中研究指明谐振冲击式压电马达利用自身固有振动模态合成非对称周期振动,弥补传统冲击式压电马达的缺陷,实现功率驱动能力的大幅度提升。然而,要想将谐振马达具有特定频率和振幅比的几种固有振动模态匹配起来,却是十分困难的。本文设计、分析、测试了一种具有匹配振动模态的高性能谐振式压电惯性驱动直线马达,采用两个压电堆激励的柔性放大机构连接三个惯性质量块构成非对称结构,通过匹配反相、同相两种纵向固有振动模态合成近似锯齿波振动,从而实现谐振冲击驱动下的高功率输出能力。本论文主要研究内容和创新点如下:（1）基于波形合成理论和谐振冲击原理,提出惯性动子的非对称基本结构,建立惯性动子的运动学模型,分析固有振动特性和频率匹配方法;（2）基于惯性驱动机构和柔性放大机构,设计直线马达的机械结构,建立惯性动子的有限元仿真模型,匹配惯性动子的两个固有振动模态;（3）基于弹簧-质量系统和摩擦模型,构建直线马达的系统动力学方程组,建立Simulink数值仿真模型,分析惯性动子的振动特性和直线马达的运动特性;（4）制作原理样机并搭建实验平台,测试惯性动子的频率匹配过程和固有振动特性,测试、分析并比较原理样机谐振和步进驱动下的输出特性。实验结果表明:在40Vp-p、400Hz和19Vp-p、800Hz的正弦波电压的驱动下,样机拥有14.6mm/s的空载速度、350mN的失速力、1.02mW的最大输出功率;在10Vp-p、10Hz的锯齿波电压的驱动下,样机还可以提供分辨率为0.61μm的步进位移。实验结果验证了理论模型和动力学分析的有效性。本论文研究丰富了谐振冲击式压电马达的结构形式和分析方法,为该类压电马达的结构优化和性能提升提供了理论和技术支持。
廖昕昕[2]（2020）在《用于压电马达的振动滤波器的研究》文中研究指明压电马达是利用压电材料的逆压电效应制成的一类驱动器的统称,具有结构紧凑、易于微型化、运动精度高、自锁等优点,在航天航空、医疗仪器和光学等领域得到了广泛的应用。作为一种典型的机电耦合设备,压电马达的运动特性受到质量和刚度分布的影响。本论文深入研究这种影响的机制,首次在压电马达领域提出振动质量隔离的思想,通过引入振动滤波器可控地调整压电马达的质量和刚度分布,以此达到改善现有压电马达的运动特性,提高运行效率的目标。考虑到压电马达种类繁多,运动机理各不相同,本论文分别针对多种压电马达展开讨论,从理论或实验角度阐述了基于振动滤波器的振动质量隔离方法的工作机制,主要研究内容总结如下:从理论角度阐述了振动质量隔离方法在驻波型压电马达（简称驻波马达）上的应用。传统的驻波马达存在严重的摩擦磨损问题,导致使用寿命短。基于振动质量隔离方法,本论文提出了分离式动子结构,即将传统动子分为一大一小两个部分,二者通过振动滤波器连接。小动子具有极高的频响特性,与振子的驱动足接触期间能够快速跟随对方的运动而不产生相对滑移。小动子的运动经过振动滤波器传递给大动子,其中包含的高频谐波分量被有效抑制。因此,大动子的质量将不会对小动子的运动产生影响。基于振动质量隔离方法的驱动机理在理论上不存在摩擦损耗,驻波马达的运行效率和使用寿命均可得到改善。本论文建立起一般驻波马达的动力学模型来验证上述分析。结果证明,基于振动滤波器的驻波马达的摩擦损耗功率相较于传统情形降低了约6倍。从理论角度研究了振动质量隔离方法在行波型压电马达（简称行波马达）上的应用。当行波马达处于静止状态时,初始预紧力使振子和动子在结构上完全耦合。动子对振子的加强作用导致振子的模态频率增大,行波马达将遭遇启动困难或骤停等问题。振动质量隔离方法可以为解决振子和动子耦合引起振子模态频率漂移的问题提供新思路。本论文使用柔性铰链构造了一个二自由度振动滤波器。该滤波器在纵向上具有较高的截止频率而在横向上具有较低的截止频率。利用上述特性,在不影响振子与动子耦合体模态刚度的前提下,通过可控地增加其模态质量能适当地降低耦合体的模态频率。基于哈密顿能量方程建立起振子的解析模型,并使用有限元计算方法进行验证。为了避免无关振动模态的干扰,本论文验证了环形振子面外弯曲模态等效简支梁弯振模态的可行性,将复杂的三维问题转化成更为简洁的二维问题。结果证明,通过振动滤波器引入额外的模态质量可以将振子与动子耦合体的模态频率调整至自由振子对应的模态频率附近且不影响振型,从而达到改善行波马达启动特性的目的。首次在惯性冲击型压电马达（简称冲击马达）上应用振动质量隔离方法。由于冲击马达的步距与负载质量成反比,当负载质量较大时,马达的移动效率将严重下降。导致上述问题的主要原因是该型马达运动过程包含的高频谐波分量在负载上产生的巨大惯性力。利用振动滤波器的低通特性可以有效地抑制高频谐波分量往负载的传递,从而削弱负载质量对冲击马达运动的影响,以此达到提高冲击马达移动效率的目的。基于牛顿第二定律,本论文建立起冲击马达的动力学模型,利用MATLAB/Simulink对该模型进行详细的计算和分析。我们设计装配了两个冲击马达进行对照实验,其中一个应用振动质量隔离方法而另一个则代表传统情形。实验结果和理论计算结果基本吻合,根据得到的研究结果可以总结出基于振动滤波器的冲击马达主要具有以下两个特点:1)在拖动大质量负载时依旧保持较高的移动效率,证明其具有可观的重载能力;2)由于振动质量隔离方法削弱了负载质量对冲击马达运动的影响,该型马达的步距或移动效率基本不随负载质量变化而变化。首次在基于压电致动器驱动的精密位移平台上应用振动质量隔离方法。阐述了该压电位移平台的结构设计和工作原理,并使用柔性铰链作为振动滤波器的核心部件以提高平台局部结构的响应速度。从力的角度针对铰链的柔度提出两项结构设计准则,并通过有限元计算方法对铰链的尺寸进行优化。我们装配了两个压电位移平台进行对照实验,其中一个应用振动质量隔离方法而另一个作为参考对象。实验结果证明,基于振动滤波器的压电位移平台不仅继承了参考对象的各项优点,例如驱动电源成本低廉、结构紧凑、纳米级定位能力等,同时又在速度和重载能力两方面有所提升。最后,根据压电位移平台的运动特点,本论文建立起平台的动力学模型,深入探究了压电位移平台在不同摩擦力以及不同波形驱动信号条件下的移动特性。
戴天亮[3]（2020）在《二维并联压电惯性驱动平台结构设计与特性研究》文中研究表明细胞生物医学、纳米材料科学、半导体制造以及宇航工程等前沿领域的发展离不开微纳精密驱动技术的广泛应用,这些应用场合普遍需要具备实现多个自由度的纳米级位移分辨率和毫米级运动范围的驱动能力。多自由度压电冲击驱动机构凭借高分辨率、大行程、结构紧凑、控制灵活、成本低等优点表现出良好的发展前景。与串联结构相比,并联机构能够实现更加紧凑的结构,更适合诸如扫描探针显微系统等狭小空间的精密定位操作场合。本文提出了一种二维并联压电惯性驱动平台,设计并研究此类精密定位平台的主要工作内容和创新点包括:（1）基于对称柔性放大机构设计二维并联压电惯性驱动平台的基本结构,分析其工作原理和驱动方式。构建二维惯性动子的有限元仿真模型进而进行静态和模态仿真,优化二维惯性动子的结构参数。（2）构建包含拓展Karnopp摩擦模型的二维矢量化动力学方程,通过实验测试和结构仿真确定动力学参数取值。建立Simulink动力学仿真模型和仿真分析二维平台惯性驱动的运动特性。（3）制作二维并联压电惯性驱动平台的原理样机,搭建实验测试平台,测试惯性动子的振动特性和二维平台的运动特性。实验结果表明:该二维并联平台具有运动行程大、位移分辨率高、负载能力强等良好的综合驱动性能。
胡广豪[4]（2020）在《引线键合双向振动超声换能器的设计与优化研究》文中研究说明引线键合具有工艺简单、成本低、封装形式多样化等特点,在管脚封装中处于主导地位。超声换能器是引线键合工艺的核心执行机构,其能量传递过程及动力学特性直接决定着封装的整体质量。当前引线键合换能器超声能量为一维纵向加载模式,该种超声加载方式会造成不充分的结合面,不但导致键合强度下降,而且严重影响键合点可靠性和寿命。本文采用整圆环与半圆环压电陶瓷片分别激励的方式,产生轴向纵振和水平弯振复合的超声振动代替传统单一的轴向振动。研制了一种用于引线键合工艺的纵弯复合双向超声能量加载模式的压电换能器,该换能器可提高超声能量的转化效率进而改善封装质量。主要研究内容如下:基于超声一维纵振理论、等效动力学及电学模型,构建了双向换能器纵向振动的整体等效电路,推导出换能器纵振结构尺寸。根据双向换能器纵振结构的电阻抗数学模型,利用MATLAB编程计算得到了其纵振结构的阻抗特性。采用双向换能器纵振与弯振结构一体化的设计方法,使用有限元分析软件,确定半圆环弯振陶瓷片在双向换能器中的装配位置,得到了双向换能器整体结构的初始尺寸。采用ANSYS模态分析得到了双向换能器纵振和弯振模态的谐振频率及振型。采用频率灵敏度法,得到双向换能器各零件尺寸参数对谐振频率的影响规律,完成了其结构与尺寸优化,实现了纵振模态与弯振模态的简并,及双向换能器纵、弯谐振节点位置与安装环位置的完全重合。利用谐响应分析得到双向换能器末端不同频率下各个方向的振幅变化曲线,验证了另一方向俯仰振动对双向换能器纵向振动和弯曲振动的影响极小。采用阻抗分析仪对样机的阻抗特性进行了测试,测试结果与有限元仿真分析结果基本一致。采用超声驱动器、激光多普勒测振仪、信号放大器等仪器设备搭建了双向换能器的振动测试平台,获得了双向换能器纵振和弯振振幅。测试了不同驱动电压下双向换能器的振幅,发现纵振与弯振振幅均随驱动电压的增加呈近似线性上升趋势。进行双向换能器键合效果对比试验,根据试验焊点形貌、结合面等因素判断,证明了双向换能器键合质量优于传统一维的键合质量。所做双向换能器键合机理的研究与结构设计,对引线键合工艺的提高具有创新性的意义。
秦风[5]（2020）在《压电MEMS致动机理及其应用研究》文中研究表明微机电系统（Micro-Electro-Mechanical System,MEMS）,在电子器件小型化和集成化的今天,成为电子信息领域日益烜赫的研究热点。伴随新材料和新技术的不断涌现和普及,压电微机电系统（Piezo-MEMS）以其独有的压电特性、高响应速度、小尺寸和低成本的优势,推动了微机械传感器、执行器和换能器等小型化应用领域的迅猛发展。在压电微机电系统应用中,以正逆压电效应为基础实现能量转换的微机械结构,兼顾高性能与小型化,是整个系统的核心。巧妙的微机械结构设计,提高了器件的灵敏度、输出性能和可靠性,减小系统的能量损耗。压电微机械结构和机电换能机制,遵循弹性体和电介质的力学和电学行为客观规律,满足小型化系统的可行性的要求,是集成微系统的有效解决方案。成熟的压电微机电系统,是以小型化和集成化为中心,强化核心指标,集设计论证、加工制造、封装集成为一体的系统性研究。因此,本论文以压电微机电系统的致动机理为引导,在压电致动的理论基础上,实现器件性能与对应结构参数的关联,实现微机械结构的优化。通过器件的加工制造和实验测试对设计指标进行验证和迭代优化,完成器件的小型化和集成化,实现设计目标。本论文围绕压电微机电系统的相关技术展开了研究工作,主要内容有:第一,提出了一种压电多轴微振动平台,可用于惯性传感器的自标定。通过建立单端固支梁的弯曲振动模型,分析获得微振动平台的振动特性和主要性能指标的依赖关系。设计了基于折叠梁的边长3 mm的微振动平台结构方案,并通过结构参数的分析提升器件的输出性能。加工制造和封装后的微振动平台可以达到59μm的最大位移,40 g的轴向最大加速度,0.45°的最大倾斜角度和3000°/s的最大倾斜角速度。设计了基于光学原理的运动状态监测方案并进行封装集成,通过闭环控制实现了惯性传感器的原位自标定,在15 g的惯性传感器量程范围内,标定误差小于1.17%。第二,提出了一种新型的扁平化的压电行波超声微马达,可用于超声微马达的步进运动控制。通过建立圆形薄版的面外振动模型,对行波的产生原理和激发条件进行研究。设计了一种外径4 mm的带矩形开槽,使支撑结构置于振动位移零点的新型定子执行器。研究和优化定子执行器结构,获得了一种基于柔性支撑结构的微马达定子,实现了高匹配度的行波激发。设计了一种在定子和转子之间通过磁力来施加预紧力的方案,在可调的磁性预紧力控制下,微马达在100.1 kHz谐振频率下获得了8906 rpm的最大转速和27.03μNm的最大扭矩。设计了电容式运动状态监测方案,实现了微马达的步进转动控制,在22.5°的步进角下,转动误差小于±0.3°。综上所述,本论文以理论与实验相结合,研究内容从系统设计的角度出发,根据电介质压电效应和弹性体振动力学的基本原理,进行了两种类型的压电微机电系统应用的研究:一是可用于惯性传感器自标定的压电多轴微振动平台,二是可用于微马达步进运动的扁平化压电行波执行器。这些研究内容丰富和扩展了压电微机电系统的相关理论和应用研究。
刘佩珊[6]（2020）在《中空矩形板旋转型超声波电机的设计与研究》文中研究说明超声波电机是一种新型微电机,自20世纪80年代飞速发展至今已有几十年的历史。超声波电机依靠体积微型化、无电磁干扰、响应速度快、可控性好等优于传统电机的性能,广泛应用于多个领域,如生物医疗、航天航空、车辆等。随着工艺及加工技术的发展,超声波电机的不同构造不断涌现以适应各个工作场合,因而其应用领域会不断扩大,应用前景势必会十分广阔。超声波电机的工作原理是利用压电材料的逆压电效应激发压电振子产生伸长或收缩变形,再通过弹性体定子将压电振子的微观运动转化为驱动足的宏观运动,利用摩擦耦合推动转子旋转。超声波电机是涵盖多个交叉学科的机电一体化产品,本文首先对超声波电机的概况、分类、国内外研究现状以及应用领域进行了系统的阐述,总结了现有的各结构超声波电机,指明了超声波电机的优势与不足。接着介绍了边梁满足超声波电机定子工作模态的固有振动和受迫振动,分析了旋转型超声波电机中压电振子的各项特性及参数,得出了在一定频率的电压激励下将激发出压电振子的横向振动模态,进而实现弹性体的受迫振动。阐述了旋转型超声波电机的工作机理:定子组件中两条垂直分布的边梁交汇点形成椭圆运动轨迹,利用摩擦力推动转子旋转。设计了一种中空矩形板旋转型超声波电机,对定子组件的材料进行了选择。运用Workbench中的优化分析组件对电机进行结构参数灵敏度分析,对定子结构的边梁宽度、驱动足高度、薄板边长、驱动足位置等变量进行了优化设计,提高了超声波电机的驱动效率,同时确定了定子板工作所需的固有振动模态。利用有限元分析法对优化后的定子组件进行模态分析找到定子组件所需的固有振型,进行谐响应分析得到定子组件的幅频特性曲线,得出电压的最佳驱动频率为26340Hz,瞬态分析仿真出定子组件在一个运动周期中的运动模态,验证了超声波电机的工作机理。对旋转型超声波电机的定、转子进行接触分析,建立定、转子接触模型,在有限元分析软件中对驱动足的运动轨迹进行仿真分析得到驱动足端面质点三维运动轨迹曲线,最后改变预紧力得到驱动转子旋转的最佳预紧力为4N。
马成成[7]（2020）在《旋转超声电机的拍行波理论及其在振动马达中的应用研究》文中认为行波型旋转超声电机是目前运用最为广泛、技术最成熟的超声电机。它是利用压电陶瓷的逆压电效应,激励定子弹性体的振动模态,从而在其结构内形成行波,并由此在其表面产生了微幅高频、具有驱动作用的椭圆运动。在定子圆周上各质点轮流交替的椭圆运动下,依靠摩擦力推动与之接触的转子连续转动,这是它区别于电磁电机最大的特点。超声电机的这种工作机理决定了它具有启动停止响应时间快、断电自锁、无磁和运动分辨率高等特点,被广泛应用于精密定位、医疗、航空航天等领域。本文基于行波原理,提出了一种新的驱动方式,它是由两相频率不同、振幅相近,在空间上相差90°相位差的驻波叠加得到。其运行时具有拍振和行波的特征,因此本文命名其为拍行波。拍行波的运行方向和转子的输出速度都随时间以频率差的倒数（?）为周期变化。此外由实验证明在合适的频率差下,电机可作为振动马达使用。与电磁振动马达比较,该马达将会拥有响应时间快、断电自锁、无电磁干扰等优势,在未来人工智能触觉反馈领域具有较强的竞争力。本文的主要工作就是基于行波超声电机,设计一款利用拍行波驱动的,应用于移动设备的振动马达。首先,本文提出了拍行波理论模型,揭示了其运行特点和规律。其次,根据拍行波理论模型,得到了定子表面质点的运动方程,建立了拍行波定子的动力学数学模型。然后分别通过定子的测振实验和电机的转速实验,验证了拍行波理论。最后设计了利用拍行波驱动的振动马达原理样机,该马达结构新颖,压电振子会在其摩擦接触面产生的往复驱动力作用下,产生振动效果。本文以振动加速度幅值为指标,测量了样机产生的振动强度。实验证明,利用该原理的振动马达的输出振动频率和振动强度能满足振动触觉反馈的需要。
石小川[8]（2019）在《超声波电机在高铁车辆内端门的应用研究》文中提出超声波电机是一种依靠压电材料驱动的新型电机,具有低速大转矩、快速响应、无电磁干扰、运行无噪音等诸多特性。本文以超声波电机为基本研究对象,以高铁车辆内端门为主要应用案例,对超声波电机实用化及高速列车的再创新有借鉴意义。系统的论述了环形行波型超声波电机的分析设计过程,主要包括运行机理分析、定子共振频率求解、驱动电路的分析与设计等方面,同时制作了实物驱动板,对驱动电路实际运行波形进行了详细分析,用该驱动板对超声波电机样机进行驱动取得了成功。主要研究内容及成果如下:1.推导了定子共振频率的解析法求解过程,将环形定子等效成复合梁结构,应用梁振动模态理论,用C语言编写了求解定子模态频率及振型的计算程序,计算结果表明使用典型定子样本7阶解析模态频率为37784Hz,该频率值符合超声波电机定子驱动频率。2.使用ANSYS软件对典型定子进行了有限元模态分析,基于计算结果论述了超声波电机定子模态的选取方法。测绘了佳能公司60mm直径超声波电机定子尺寸,建立了该定子几何模型,用有限单元法计算了该定子的模态频率,计算结果与实际频率误差仅为0.23%,说明了有限元分析法的可行与准确性。对比分析了四种不同规格的定子模态频率,得到定子尺寸和振动模态频率之间的规律。计算分析了改变定子倾角对模态频率的影响,结果表明,可以通过改变定子倾角修正共振频率。取消定子支撑板、改用支撑架限制定子周向自由度的方法有利于提升空间利用率。3.使用Multisim软件对设计的LC谐振升压式驱动电路进行了仿真分析,结果表明控制驱动信号占空比可以有效改变驱动电压幅值,此方法可用于电机调速控制;基于STM32F429开发板分析了驱动信号获取方法及部分软件代码;制作了实物驱动板,并通过示波器采集其驱动波形并对其进行分析,进一步探讨了元件参数对实验结果的影响及驱动过程中出现异响的原因,给出了解决办法,是目前谐振升压式超声波电机驱动电路研究的良好补充。4.结合高速铁路车辆实际,设计了一种可应用于车辆内端门控制的超声波电机,并给出主要零件的设计图纸;对传感器布置、速度与旋向检测方法进行了说明,简述了车辆内端门在实际工作时可能遇到的一些问题。本研究在其他车载设备控制领域同样具有应用前景。
王玉[9]（2019）在《基于非对称音叉结构的谐振冲击式压电直线马达研究》文中进行了进一步梳理传统的冲击式压电马达通常由准静态频率下的锯齿波电压驱动,导致运动速度和输出力相对谐振式马达较低。谐振冲击式压电马达利用多个模态的固有振动合成谐振状态下的近似锯齿波振动,弥补了传统冲击式压电马达的不足,大幅提升压电马达的功率输出能力。本文提出一种基于非对称音叉结构的谐振冲击式压电直线马达,属于惯性驱动机构,采用非对称压电悬臂梁的音叉结构,通过调整组件尺寸参数调整惯性动子弯曲模态的谐振频率比值,从而合成近似锯齿波振动。本论文主要工作和创新点包括:1.提出基于惯性驱动的谐振冲击式压电直线马达的基本构造,建立惯性动子的理论模型并分析固有振动特性,探索谐振频率的匹配方法并分析谐振特性与惯性质量的关系。2.设计谐振冲击式压电直线马达结构并建立惯性动子的有限元结构仿真模型,仿真分析通过改变磁铁簧片质量实现频率匹配的方法并确定满足1:2频率比的惯性动子结构参量。3.建立谐振冲击式压电直线马达的动力学方程,设计MATLAB/Simulink仿真模型并确定动力学模型参量,仿真分析惯性动子振动特性以及马达在准静态和谐振下的冲击驱动特性。4.制作马达样机并搭建实验平台,测试单个簧片以及惯性动子的振动特性,对比样机在谐振与准静态冲击驱动下的运动特性。实验结果表明谐振冲击下的马达运动速度大大提高。本论文研究丰富了谐振冲击式压电马达的结构形式,并进一步扩展了压电马达的理论、仿真和实验分析方法。
胡稳[10]（2019）在《基于ANSYS二次开发的法兰定子超声电机研究》文中提出为了提高柱状弯曲型超声电机的研究效率和输出性能,提出一种新型法兰状定子超声电机。由于采用ANSYS软件对超声电机进行有限元分析效率较低,为法兰状定子超声电机的动力学分析开发一个高效的基于ANSYS二次开发的有限元分析平台。利用ANSYS中的参数化APDL语言结合C#编程语言设计了平台界面,将ANSYS软件嵌入进平台界面中,一方面解决了ANSYS软件针对性不强、操作步骤繁琐的问题,提高了法兰定子超声电机有限元分析效率;另一方面实现了法兰定子超声电机动力学分析全过程的参数化,得到了法兰定子相关的振动特性:法兰定子的模态频率及振型、驱动端面质点的振幅值随频率变化关系、法兰定子表面质点运动轨迹。动力学仿真结果也验证了法兰定子超声电机的结构设计方案是可行的。为了提高法兰状定子超声电机的输出性能,以定子端面振幅值最大为目标函数,分析了3种压电陶瓷片分布方式对振幅值的影响;对法兰定子超声电机进行参数化建模,并基于Workbench对定子4个尺寸参数进行了优化设计,确定了一组能够提高输出点振幅值的尺寸参数。优化后的定子端面质点的频率响应幅值得到大幅度增加,此研究结果将提高法兰状定子超声电机的输出性能。
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究的背景与意义 |
| 1.2 冲击式压电马达基本驱动原理 |
| 1.2.1 摩擦驱动原理及典型结构 |
| 1.2.2 惯性驱动原理及典型结构 |
| 1.3 冲击式压电马达驱动原理发展 |
| 1.4 谐振冲击式压电马达概述 |
| 1.5 本文的选题意义与内容安排 |
| 第二章 谐振式压电惯性动子基本结构和理论建模 |
| 2.1 惯性动子基本结构 |
| 2.1.1 波形合成理论 |
| 2.1.2 结构设计原理 |
| 2.2 惯性动子理论分析 |
| 2.2.1 运动学模型 |
| 2.2.2 固有振动频率 |
| 2.2.3 振动特性分析 |
| 2.3 惯性动子固有振动匹配 |
| 2.3.1 频率匹配方法 |
| 2.3.2 频率匹配结果 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 谐振式压电惯性动子结构设计与仿真 |
| 3.1 机械结构设计 |
| 3.1.1 柔性放大机构设计 |
| 3.1.2 惯性动子结构设计 |
| 3.1.3 马达整体结构设计 |
| 3.2 柔性放大机构仿真分析 |
| 3.2.1 柔性放大机构仿真过程 |
| 3.2.2 柔性放大机构仿真结果 |
| 3.2.3 柔性放大机构参数选定 |
| 3.3 惯性动子仿真分析 |
| 3.3.1 惯性动子仿真过程 |
| 3.3.2 频率匹配仿真结果 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 谐振式压电惯性驱动直线马达动力学建模与分析 |
| 4.1 动力学理论模型 |
| 4.1.1 动力学方程 |
| 4.1.2 摩擦模型 |
| 4.2 动力学仿真建模 |
| 4.2.1 Simulink建模 |
| 4.2.2 仿真参数确定 |
| 4.2.3 基本仿真过程 |
| 4.3 动力学仿真结果分析 |
| 4.3.1 惯性动子仿真结果 |
| 4.3.2 谐振驱动仿真结果 |
| 4.3.3 步进驱动仿真结果 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 谐振式压电惯性驱动直线马达样机制作与测试 |
| 5.1 原理样机和实验平台 |
| 5.2 惯性动子特性测试分析 |
| 5.2.1 惯性动子频率匹配 |
| 5.2.2 惯性动子阻抗特性 |
| 5.2.3 惯性动子振动特性 |
| 5.3 谐振驱动特性测试分析 |
| 5.3.1 相位驱动特性 |
| 5.3.2 振幅驱动特性 |
| 5.3.3 负载特性 |
| 5.4 步进驱动特性测试分析与对比 |
| 5.4.1 步进驱动特性 |
| 5.4.2 两种驱动方式对比 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 压电马达分类及其发展历程 |
| 1.2.1 惯性冲击型压电马达 |
| 1.2.2 尺蠖型压电马达 |
| 1.2.3 驻波型压电马达 |
| 1.2.4 行波型压电马达 |
| 1.2.5 复合模态型压电马达 |
| 1.3 压电马达应用场景以及发展趋势 |
| 1.3.1 压电马达应用场景 |
| 1.3.2 压电马达的发展趋势 |
| 1.4 本论文研究目的及主要内容 |
| 第2章 压电马达振动理论 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 压电理论 |
| 2.2.1 压电效应 |
| 2.2.2 压电方程 |
| 2.2.3 压电陶瓷振动模式 |
| 2.3 用于压电马达的机械振动理论 |
| 2.3.1 杆梁形振子的纵振模态和弯振模态 |
| 2.3.2 压电马达建模实例 |
| 2.3.3 复合梁形振子中性层位置 |
| 2.4 振动滤波器基本原理 |
| 2.5 振动滤波器应用实例 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 基于振动滤波器的驻波型压电马达 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 驻波型压电马达驱动原理 |
| 3.2.1 驻波型压电马达运动过程 |
| 3.2.2 驻波型压电马达传统驱动机理 |
| 3.2.3 本论文提出的驱动机理 |
| 3.3 驻波型压电马达动力学模型分析 |
| 3.3.1 驻波型压电马达动力学模型 |
| 3.3.2 动力学模型计算结果分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 振动滤波器用于解决行波型压电马达的谐振点漂移问题 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 行波型压电马达工作原理 |
| 4.2.1 振子行波生成原理 |
| 4.2.2 振子表面质点的运动轨迹 |
| 4.3 振动质量隔离方法以及振子和转子耦合问题 |
| 4.3.1 振子和转子耦合状态分析 |
| 4.3.2 振子和转子完全耦合对行波马达启动影响 |
| 4.3.3 振动质量隔离方法的应用 |
| 4.4 振子解析模型与有限元验证 |
| 4.4.1 振子解析模型 |
| 4.4.2 振子解析模型的有限元计算方法验证 |
| 4.4.3 环形振子与等效简支梁 |
| 4.4.4 振动质量隔离方法 |
| 4.4.5 振动质量隔离方法理论分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 基于振动滤波器的惯性冲击型压电马达 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于振动滤波器的惯性冲击型压电马达工作原理 |
| 5.2.1 结构介绍 |
| 5.2.2 工作过程 |
| 5.3 基于振动滤波器的惯性冲击型压电马达动力学分析 |
| 5.3.1 带负载的惯性冲击型压电马达步距特性 |
| 5.3.2 带负载的惯性冲击型压电马达动力学模型 |
| 5.3.3 带负载的惯性冲击型压电马达动力学模型计算结果 |
| 5.4 基于振动滤波器的惯性冲击型压电马达实验测试 |
| 5.4.1 实验装置 |
| 5.4.2 碳纤维杆弹性对实验的影响 |
| 5.4.3 实验结果 |
| 5.4.4 误差诱因分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 基于振动滤波器的高精度压电位移平台 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 压电位移平台结构和工作原理 |
| 6.2.1 压电位移平台结构 |
| 6.2.2 压电位移平台工作原理 |
| 6.3 压电位移平台实验测试 |
| 6.3.1 压电致动器结构介绍 |
| 6.3.2 实验测试平台 |
| 6.3.3 柔性铰链结构设计 |
| 6.4 压电位移平台实验测试结果 |
| 6.4.1 移动台阶跃响应 |
| 6.4.2 移动台阶跃响应与驱动电压的关系 |
| 6.4.3 移动台的连续运动特性 |
| 6.4.4 移动台的纳米级定位特性 |
| 6.5 压电位移平台动力学分析 |
| 6.5.1 移动台的动力学模型 |
| 6.5.2 动力学模型计算结果 |
| 6.6 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 工作总结 |
| 7.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 压电马达的基本原理和分类 |
| 1.2.1 尺蠖式压电马达 |
| 1.2.2 压电超声马达 |
| 1.2.3 冲击式压电马达 |
| 1.2.4 各类压电马达对比 |
| 1.3 压电冲击驱动机构的研究现状 |
| 1.3.1 压电冲击驱动机构的分类 |
| 1.3.2 多自由度压电冲击驱动机构 |
| 1.3.3 压电冲击驱动机构的典型应用 |
| 1.4 本文的选题意义及主要工作 |
| 第二章 二维并联压电惯性驱动平台结构设计与仿真 |
| 2.1 结构设计与工作原理 |
| 2.1.1 结构设计 |
| 2.1.2 工作原理 |
| 2.1.3 驱动方式 |
| 2.2 结构建模与仿真分析 |
| 2.2.1 柔性放大机构建模分析 |
| 2.2.2 惯性动子建模仿真过程 |
| 2.3 惯性动子仿真结果分析 |
| 2.3.1 静态仿真结果分析 |
| 2.3.2 模态仿真结果分析 |
| 2.3.3 与一维惯性动子对比分析 |
| 2.3.4 惯性动子结构优化 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 二维并联压电惯性驱动平台动力学建模与分析 |
| 3.1 动力学建模基本理论 |
| 3.1.1 动力学方程 |
| 3.1.2 摩擦模型 |
| 3.2 动力学建模仿真 |
| 3.2.1 Simulink建模 |
| 3.2.2 仿真参数确定 |
| 3.2.3 仿真过程 |
| 3.3 动力学仿真结果分析 |
| 3.3.1 仿真模型对比验证 |
| 3.3.2 幅值特性仿真结果 |
| 3.3.3 频率特性仿真结果 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 二维并联压电惯性驱动平台样机制作与测试 |
| 4.1 原理样机与测试平台 |
| 4.2 惯性动子振动特性测试分析 |
| 4.3 平台运动特性测试分析 |
| 4.3.1 幅值特性测试分析 |
| 4.3.2 频率特性测试分析 |
| 4.3.3 负载特性测试分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景和意义 |
| 1.1.1 课题背景 |
| 1.1.2 研究目的和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 引线键合研究现状 |
| 1.2.2 复合振动研究现状 |
| 1.2.3 引线键合双向换能器的研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第2章 双向换能器的尺寸计算及结构设计 |
| 2.1 双向换能器纵弯复合振动原理 |
| 2.2 双向换能器的设计要求 |
| 2.3 压电陶瓷纵振等效电路 |
| 2.3.1 压电陶瓷材料特性 |
| 2.3.2 压电陶瓷纵振等效电路 |
| 2.4 变幅杆纵振等效电路及阻抗 |
| 2.5 双向换能器整体纵振等效电路 |
| 2.6 双向换能器纵振结构尺寸及导纳特性 |
| 2.7 双向换能器弯振等效电路 |
| 2.8 双向换能器的结构设计 |
| 2.9 本章小结 |
| 第3章 双向换能器的有限元分析研究 |
| 3.1 模态分析的理论基础 |
| 3.2 材料选择 |
| 3.3 分析过程 |
| 3.4 结果分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 双向换能器的结构优化 |
| 4.1 频率灵敏度分析法理论基础 |
| 4.2 灵敏度优化过程及结果 |
| 4.3 优化后的模态分析 |
| 4.4 谐响应分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 双向换能器的试验测试 |
| 5.1 样机的加工与装配 |
| 5.2 谐振特性测试 |
| 5.3 不同预紧力矩对双向换能器频率阻抗特性的影响 |
| 5.4 振幅输出特性测试 |
| 5.5 键合试验 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 总结和展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间的研究成果 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究工作的背景与意义 |
| 1.2 压电微机电系统在国内外的研究历史与现状 |
| 1.2.1 压电微机电系统传感器与执行器 |
| 1.2.2 压电多轴微振动平台 |
| 1.2.3 压电行波超声微马达 |
| 1.3 本文的主要贡献与创新 |
| 1.4 本论文的内容与结构安排 |
| 第二章 弹性体的压电致动机理 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 压电效应和压电方程组 |
| 2.2.1 压电弹性力学基本概念 |
| 2.2.2 广义胡克定律 |
| 2.2.3 压电方程组 |
| 2.3 单端固支梁的振动模型 |
| 2.3.1 弯曲固有振动 |
| 2.3.2 弯曲受迫振动 |
| 2.3.3 压电激励 |
| 2.4 圆形薄板的振动模型 |
| 2.4.1 面外固有振动 |
| 2.4.2 面外受迫振动 |
| 2.4.3 压电激励 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 可用于惯性传感器自标定的压电多轴微振动平台 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 动力学原理 |
| 3.3 结构和基本特性 |
| 3.3.1 折叠梁 |
| 3.3.2 结构参数 |
| 3.3.3 材料层 |
| 3.3.4 负载效应 |
| 3.4 六自由度运动 |
| 3.4.1 六自由度 |
| 3.4.2 工艺制造 |
| 3.4.3 幅频特性 |
| 3.4.4 四阶模态 |
| 3.4.5 阻尼分析 |
| 3.4.6 疲劳特性 |
| 3.4.7 频率稳定性 |
| 3.5 光学位移传感器 |
| 3.5.1 基本原理 |
| 3.5.2 运动监测 |
| 3.6 惯性传感器自标定 |
| 3.6.1 三维异构集成 |
| 3.6.2 自标定方案 |
| 3.6.3 闭环控制和自标定算法 |
| 3.6.4 自标定效果验证 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 可用于微马达步进运动的扁平化压电行波执行器 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 行波激发原理 |
| 4.2.1 驻波模态 |
| 4.2.2 行波激发条件 |
| 4.2.3 质点的椭圆运动 |
| 4.3 定子结构分析 |
| 4.3.1 结构参数 |
| 4.3.2 支撑结构 |
| 4.3.3 能量收集结构 |
| 4.4 新型行波执行器 |
| 4.4.1 高刚度结构行波执行器 |
| 4.4.2 柔性结构行波执行器 |
| 4.4.3 分区激励 |
| 4.4.4 工艺制造 |
| 4.4.5 静态特性 |
| 4.4.6 动态特性 |
| 4.4.7 输出扭矩 |
| 4.5 可调磁性预紧力结构 |
| 4.5.1 接触模型 |
| 4.5.2 可行性分析 |
| 4.5.3 可调磁性预紧力 |
| 4.5.4 启停控制 |
| 4.6 微马达步进控制 |
| 4.6.1 运动状态监测 |
| 4.6.2 闭环控制算法 |
| 4.6.3 步进运动控制 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 全文总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 未来展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
| 中文摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 超声波电机概况 |
| 1.3 超声波电机的分类 |
| 1.4 超声波电机的优缺点 |
| 1.4.1 超声波电机的优点 |
| 1.4.2 超声波电机的缺点 |
| 1.5 超声波电机国内外研究现状 |
| 1.5.1 超声波电机国内研究现状 |
| 1.5.2 国外超声波电机研究现状 |
| 1.6 超声波电机的应用领域 |
| 1.6.1 生物医疗领域 |
| 1.6.2 航天航空领域 |
| 1.6.3 工业领域 |
| 1.6.4 机器人领域 |
| 1.6.5 光学仪器领域 |
| 1.6.6 生活领域 |
| 1.7 本文研究内容与创新点 |
| 第二章 弹性体的振动分析与压电振子性能研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 弹性体的固有振动分析 |
| 2.2.1 板的固有振动分析 |
| 2.2.2 梁的横向固有振动 |
| 2.3 弹性体受迫振动 |
| 2.4 压电振子特性 |
| 2.4.1 压电效应与逆压电效应 |
| 2.4.2 压电材料的介电性 |
| 2.4.3 压电材料的弹性 |
| 2.4.4 压电材料的主要参数 |
| 2.4.5 压电方程 |
| 2.4.6 压电材料的振动模态 |
| 2.4.7 压电材料存在的问题 |
| 2.5 本章小节 |
| 第三章 矩形板旋转型超声波电机的初步设计及材料选择 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 超声波电机的结构设计 |
| 3.2.1 旋转型超声波电机的整体结构 |
| 3.2.2 超声波电机定子组件的结构设计 |
| 3.2.3 转子与预紧力调节结构设计 |
| 3.2.4 压电振子的位置设计 |
| 3.2.5 定子组件振动模态选择 |
| 3.2.6 压电陶瓷片的极化与电极设计 |
| 3.3 材料选择 |
| 3.3.1 压电陶瓷材料的选择 |
| 3.3.2 弹性基体的选择 |
| 3.3.3 粘结剂的选择 |
| 3.3.4 摩擦涂层的选择 |
| 3.4 超声波电机机构参数优化设计 |
| 3.4.1 灵敏度分析 |
| 3.4.2 矩形板边梁设计 |
| 3.4.3 驱动足高度设计 |
| 3.4.4 中空矩形板厚度 h 设计 |
| 3.4.5 驱动足位置设计 |
| 3.4.6 压电陶瓷片尺寸设计 |
| 3.5 本章小节 |
| 第四章 矩形板定子组件有限元模型分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 中空矩形板旋转型超声波电机的驱动机理 |
| 4.2.1 定子板的激励原理 |
| 4.2.2 超声波电机的驱动原理 |
| 4.3 有限元软件介绍 |
| 4.4 模态分析 |
| 4.5 定子组件谐响应分析 |
| 4.6 瞬态响应分析 |
| 4.7 本章小节 |
| 第五章 旋转型超声波电机定、转子的接触分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 旋转型超声波电机的整体模型 |
| 5.3 驱动足的位移模型 |
| 5.4 驱动足的运动轨迹 |
| 5.5 转速与预紧力的关系 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 全文总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.1.1 本文主要创新点 |
| 6.1.2 本文主要结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 注释表 |
| 缩略词 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 超声电机概述 |
| 1.2.1 超声电机的历史和发展 |
| 1.2.2 超声电机的分类和特点 |
| 1.2.3 行波型旋转超声电机的研究与应用现状 |
| 1.3 本课题研究的内容和意义 |
| 1.4 论文组织结构 |
| 第二章 行波超声电机的原理和运动传递机理 |
| 2.1 行波旋转超声电机的结构 |
| 2.2 行波旋转超声电机定子上行波产生 |
| 2.2.1 压电陶瓷与压电效应 |
| 2.2.2 压电陶瓷的极化 |
| 2.2.3 行波旋转超声电机定子的工作模态及其激发 |
| 2.2.4 行波的合成条件与正反向行波 |
| 2.3 行波旋转超声电机定子表面质点的运动 |
| 2.3.1 定子表面质点椭圆运动方程 |
| 2.3.2 定子表面质点椭圆运动方向 |
| 2.4 本章小节 |
| 第三章 拍行波的理论建模 |
| 3.1 拍行波的运转规律和特征 |
| 3.2 拍行波推导的理论准备----拍振理论的介绍和行波理论方向的推导 |
| 3.2.1 拍振理论 |
| 3.2.2 行波波形运行方向的判断准则 |
| 3.3 拍行波理论的提出和论证 |
| 3.4 拍行波与行波旋转超声电机的结合 |
| 3.4.1 拍行波驱动原理 |
| 3.4.2 拍行波电机定子表面质点的运动方程 |
| 3.4.3 拍行波电机定子表面驱动力方向和速度的变化规律 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 拍行波电机的实验验证 |
| 4.1 拍行波电机定子测振实验 |
| 4.1.1 实验目的 |
| 4.1.2 实验设备和方案 |
| 4.1.3 实验结果和分析 |
| 4.2 拍行波电机输出转速测量实验 |
| 4.2.1 实验目的 |
| 4.2.2 实验设备和方案 |
| 4.2.3 实验结果和分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 振动致动电机的设计和实验 |
| 5.1 拍行波振动电机的原理样机设计和仿真 |
| 5.1.1 拍行波振动电机结构设计 |
| 5.1.2 拍行波振动马达振子有限元仿真 |
| 5.2 拍行波振动电机的组装 |
| 5.3 拍行波振动电机的激振强度测试 |
| 5.4 本章总结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 本文主要研究成果和创新点 |
| 6.2 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
| 附录 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.1 超声波电机的研究背景 |
| 1.1.2 在轨道车辆系统中应用超声电机的意义 |
| 1.2 超声波电机的发展及研究现状 |
| 1.3 前人在本领域的工作成果 |
| 1.4 论文的主要内容及工作 |
| 本章小结 |
| 第二章 环形超声波电机理论 |
| 2.1 压电效应与压电陶瓷 |
| 2.1.1 压电效应 |
| 2.1.2 压电材料特性 |
| 2.1.3 压电材料物理特性参数 |
| 2.2 环形行波超声波电机运行机理分析 |
| 2.2.1 环形行波超声波电机结构 |
| 2.2.2 定子行波的产生 |
| 2.2.3 定子共振频率计算 |
| 2.2.4 使用C语言编写频率求解程序 |
| 2.3 定转子接触模型 |
| 本章小结 |
| 第三章 环形超声波电机的分析与设计 |
| 3.1 定子的有限元分析 |
| 3.1.1 模态分析基础 |
| 3.1.2 模态计算及结果分析 |
| 3.2 转子设计 |
| 3.2.1 转子的柔性 |
| 3.2.2 转子的径向弯曲配合 |
| 3.3 定子优化设计 |
| 3.3.1 定子结构的优化设计 |
| 3.3.2 定子支撑方式对谐振频率的影响 |
| 本章小结 |
| 第四章 驱动及实现方法 |
| 4.1 行波超声波电机的驱动方式 |
| 4.2 开关逆变式驱动电路 |
| 4.3 谐振升压式驱动电路 |
| 4.3.1 LC谐振升压电路基本原理 |
| 4.3.2 基于Multisim的仿真分析 |
| 4.4 驱动信号的获取及软件设计 |
| 4.4.1 占空比调节的实现 |
| 4.4.2 PWM信号输出 |
| 4.5 驱动板的实物制作 |
| 4.5.1 实际电路设计 |
| 4.5.2 实验设备介绍 |
| 4.5.3 元件选取 |
| 4.5.4 实验结果分析 |
| 本章小结 |
| 第五章 超声波电机在高铁车辆内端门的应用设计 |
| 5.1 电机综合设计 |
| 5.1.1 定子设计 |
| 5.1.2 转子设计 |
| 5.1.3 其他结构及图纸 |
| 5.2 控制基础 |
| 5.2.1 传感器 |
| 5.2.2 速度与方向检测 |
| 5.3 车辆内端门概述 |
| 5.4 其他车载应用前景 |
| 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 压电马达的原理分类及结构特点 |
| 1.2.1 尺蠖式压电马达原理及结构 |
| 1.2.2 冲击式压电马达原理及结构 |
| 1.2.3 超声压电马达原理及结构 |
| 1.3 新型谐振式压电马达发展现状 |
| 1.3.1 同步箝位开关马达原理及发展 |
| 1.3.2 谐振冲击式马达原理及发展 |
| 1.4 本文的选题意义与论文安排 |
| 第二章 非对称音叉结构的频率匹配原理和方法 |
| 2.1 基本构造和工作原理 |
| 2.1.1 基本构造 |
| 2.1.2 工作原理 |
| 2.2 惯性动子理论建模 |
| 2.2.1 单个簧片模型 |
| 2.2.2 惯性动子模型 |
| 2.2.3 固有振动分析 |
| 2.3 频率匹配方法分析 |
| 2.3.1 频率匹配方法 |
| 2.3.2 频率匹配结果 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 谐振冲击式压电直线马达的结构设计与仿真 |
| 3.1 马达结构设计 |
| 3.1.1 簧片结构设计 |
| 3.1.2 惯性动子设计 |
| 3.1.3 夹持装置设计 |
| 3.2 惯性动子结构仿真分析 |
| 3.2.1 单个簧片仿真分析 |
| 3.2.2 惯性动子模态分析 |
| 3.3 惯性动子结构频率匹配 |
| 3.3.1 单个簧片频率调整 |
| 3.3.2 惯性动子频率调整 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 谐振冲击式压电直线马达的动力学建模与分析 |
| 4.1 动力学理论模型 |
| 4.1.1 动力学方程 |
| 4.1.2 摩擦模型 |
| 4.2 动力学仿真建模 |
| 4.2.1 Simulink建模 |
| 4.2.2 仿真参数确定 |
| 4.2.3 仿真过程优化 |
| 4.3 动力学仿真分析 |
| 4.3.1 惯性动子仿真分析 |
| 4.3.2 准静态冲击驱动仿真分析 |
| 4.3.3 谐振冲击驱动仿真分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 谐振冲击式压电直线马达的样机制作与测试 |
| 5.1 样机制作 |
| 5.2 测试平台 |
| 5.3 惯性动子频率匹配测试分析 |
| 5.3.1 单个簧片特性分析 |
| 5.3.2 惯性动子特性分析 |
| 5.4 压电马达驱动特性测试分析 |
| 5.4.1 空载运动特性分析 |
| 5.4.2 负载驱动特性分析 |
| 5.4.3 准静态驱动特性分析 |
| 5.4.4 对比分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况 |
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 柱状弯曲型超声电机的发展 |
| 1.2.1 柱状弯曲型超声电机的特点和分类 |
| 1.2.2 国外柱状弯曲型超声电机研究现状 |
| 1.2.3 国内柱状弯曲型超声波电机的研究现状 |
| 1.3 有限元在超声电机分析中的应用 |
| 1.3.1 ANSYS软件的简介 |
| 1.3.2 ANSYS二次开发现状 |
| 1.4 本文研究的目的和意义 |
| 1.5 论文研究的主要内容 |
| 第二章 法兰定子超声电机运行机理与分析 |
| 2.1 压电陶瓷的特性 |
| 2.1.1 压电陶瓷及压电效应 |
| 2.1.2 压电陶瓷的弹性 |
| 2.1.4 压电方程 |
| 2.2 法兰定子超声电机的基本原理 |
| 2.2.1 行波超声电机行波的产生及工作原理 |
| 2.2.2 法兰定子超声电机的特点 |
| 2.2.3 法兰定子超声电机驱动行波的产生 |
| 2.2.4 定子端面质点椭圆运动的产生 |
| 2.3 法兰定子超声电机的有限元分析 |
| 2.3.1 法兰定子超声电机的动力学分析 |
| 2.3.2 超声电机有限元分析的特点 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 嵌入式参数化有限元分析平台的搭建 |
| 3.1 嵌入式二次开发平台的阐述 |
| 3.1.1 嵌入式参数化有限元分析平台的基本架构 |
| 3.1.2 嵌入式有限元分析平台的工作原理 |
| 3.2 ANSYS软件界面的嵌入方法 |
| 3.2.1 嵌入ANSYS软件界面的目的 |
| 3.2.2 实现ANSYS界面嵌入的方法 |
| 3.2.3 ANSYS界面的嵌入效果 |
| 3.3 参数化技术 |
| 3.3.1 参数化设计的阐述 |
| 3.3.2 参数化设计在超声电机中的应用 |
| 3.3.3 ANSYS识别和读取参数化语言 |
| 3.4 平台的相关功能介绍 |
| 3.4.1 平台容错性介绍 |
| 3.4.2 平台图示和帮助信息说明 |
| 3.4.3 平台菜单栏说明 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 参数化分析平台在法兰定子超声电机中的应用 |
| 4.1 参数化分析平台的前期安装 |
| 4.2 法兰定子超声电机在分析平台中的模态分析 |
| 4.2.1 超声电机在分析平台中模态分析的前处理 |
| 4.2.2 超声电机在分析平台中模态分析的求解 |
| 4.2.3 超声电机在分析平台中模态分析的后处理 |
| 4.2.4 法兰定子超声电机的模态分析结果总结 |
| 4.3 法兰定子超声电机在分析平台中的谐响应分析 |
| 4.3.1 超声电机在分析平台中的谐响应分析的求解 |
| 4.3.2 法兰定子超声电机的谐响应分析结果总结 |
| 4.4 法兰定子超声电机在分析平台中的瞬态分析 |
| 4.4.1 超声电机在分析平台中的瞬态分析的求解 |
| 4.4.2 法兰定子超声电机的瞬态分析结果的总结 |
| 4.5 分析系统的报告的生成 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 法兰定子超声电机的优化设计 |
| 5.1 压电陶瓷放置方式对定子特性的影响 |
| 5.2 法兰定子几何参数优化设计 |
| 5.2.1 几何参数优化方法概述 |
| 5.2.2 参数变量与目标函数的设置 |
| 5.2.3 求解后处理及参数评估 |
| 5.3 优化前后电机谐响应分析结果对比 |
| 5.4 法兰定子超声电机的整体结构设计 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间的学术成果及成果情况 |
