外波式机电集成压电谐波传动研究

发布时间：2017-09-22 01:24

  本文关键词：外波式机电集成压电谐波传动研究

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【摘要】：外波式机电集成压电谐波传动系统是利用压电陶瓷的逆压电效应,采用四个压电堆周期性伸长而实现驱动。该传动系统利用活齿啮合进行输出,与传统的压电电机相比,具有驱动力大、摩擦力小、传动比大、结构紧凑和效率高等优点。在生物、精密仪器、医疗器械、微型机器人和航空航天等领域有着广泛的应用前景。本文对外波式机电集成压电谐波传动系统进行了结构设计,分析了其工作原理,以Solid Works三维软件为平台对该传动系统进行实体建模,对其进行了干涉检验,证明了建立模型的正确性。运用有限元分析软件ANSYS对传动系统的核心部件压电堆进行了静态分析、模态分析和瞬态动力学分析。分析了压电堆的位移输出量与施加电压之间的关系,得到了压电堆各阶固有频率及振动模态,分析了压电堆位移响应随激励电压频率的变化规律。利用ANSYS Workbench软件对传动系统进行了静力学特性、模态特性和谐响应特性分析。得到了传动系统在静载荷作用下的应力分布规律,求解了系统的固有频率,分析了不同频率段模态振型的特征,给出了系统的振型图、位移响应曲线和动态应力响应曲线。基于C++编程语言,对UG NX 9.0进行了二次开发,得到了方便、快捷的系统操作界面,完成了外波式机电集成压电谐波传动系统的参数化建模。基于UG NX的数控加工技术,制定了合理的加工工艺路线,完成了外波式机电集成压电谐波传动系统样机的加工与装配。
【关键词】：机电集成 压电谐波传动系统 有限元分析 二次开发 数控加工
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH132.43
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 引言10
• 1.2 压电电机的特点、分类及应用10-14
• 1.2.1 压电电机的特点10-11
• 1.2.2 压电电机的分类11-12
• 1.2.3 压电电机的应用12-14
• 1.3 压电电机的发展及研究现状14-17
• 1.4 本文研究内容17-18
• 第2章 机电集成压电谐波传动结构设计及 3D建模18-30
• 2.1 压电效应及压电方程18-20
• 2.2 传动系统结构设计及工作原理20-26
• 2.2.1 中心轮齿廓曲线不顶切条件21-22
• 2.2.2 中心轮齿廓线方程22
• 2.2.3 活齿传动连续性条件22-23
• 2.2.4 活齿架内外圆半径确定23-24
• 2.2.5 样机的参数设计24-25
• 2.2.6 样机活齿传动尺寸设计验证25-26
• 2.3 样机的三维模型设计26-29
• 2.4 本章小结29-30
• 第3章 压电堆的有限元分析30-43
• 3.1 ANSYS压电分析技术30-31
• 3.2 压电堆静态分析31-36
• 3.2.1 单元类型的选择与确定31-32
• 3.2.2 有限元模型建立32-33
• 3.2.3 载荷和边界条件33-34
• 3.2.4 静态分析结果34-36
• 3.3 压电堆模态分析36-40
• 3.3.1 模态分析理论基础36-37
• 3.3.2 模态分析方法37
• 3.3.3 模态分析过程37-38
• 3.3.4 模态分析结果38-40
• 3.4 压电堆瞬态动力学分析40-42
• 3.4.1 瞬态动力学分析过程40-41
• 3.4.2 瞬态动力学分析结果41-42
• 3.5 本章小结42-43
• 第4章 机电集成压电谐波传动有限元分析43-58
• 4.1 传动系统静力分析43-47
• 4.1.1 线性静力分析基础43
• 4.1.2 静力分析过程43-45
• 4.1.3 结果分析45-47
• 4.2 传动系统模态分析47-51
• 4.2.1 模态分析过程47-48
• 4.2.2 结果分析48-51
• 4.3 传动系统谐响应分析51-56
• 4.3.1 谐响应分析过程51-52
• 4.3.2 结果分析52-56
• 4.4 本章小结56-58
• 第5章 基于UG的机电集成压电谐波传动参数化设计58-64
• 5.1 UG二次开发流程58-59
• 5.2 机电集成压电谐波传动参数化设计59-63
• 5.2.1 用户菜单设计60
• 5.2.2 人机交互界面对话框设计60-61
• 5.2.3 生成动态链接库61-62
• 5.2.4 运行结果62-63
• 5.3 本章小结63-64
• 第6章 样机的加工64-70
• 6.1 UG NX的数控加工技术64
• 6.2 UG数控编程加工流程64-68
• 6.2.1 NC编程65-67
• 6.2.2 程序输入机床进行试切67-68
• 6.3 样机加工68-69
• 6.3.1 固定轴和支撑块68
• 6.3.2 活齿架和传动轴68-69
• 6.3.3 实体样机69
• 6.4 本章小结69-70
• 结论70-71
• 参考文献71-75
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果75-76
• 致谢76-77
• 作者简介77

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

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1 李怀勇;新型杆式压电电机研究[D];燕山大学;2013年

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本文编号：897993