压电悬臂梁水平布置式直线送料器的设计研究

发布时间：2017-09-27 12:36

  本文关键词：压电悬臂梁水平布置式直线送料器的设计研究

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【摘要】：随着我国工业自动化的普及,振动送料器作为自动化生产线的主要部件之一,因其具有整列定向性能优异、效率高、通过性好、有效减少人工成本等优势,近年来获得了广泛应用。目前的振动送料器按照驱动源的类型划分,主要包括电磁振动送料器和压电振动送料器两类。其中以压电技术为基础的压电振动送料器,随着压电学及相关技术研究的深入和发展,相比于传统的电磁振动送料器,利用其体积小、结构简单、噪音小、驱动源不发热、频率响应快、无电磁干扰以及驱动精度高等特点,在航空航天、医药、食品、精密电子器件的输送领域行业,发挥了越来越大的作用。本文提出并设计了一种压电悬臂梁水平布置式直线送料器(以下简称压电直线送料器),相比于传统的压电直线送料器,纵向体积小,可在高度空间要求严格的条件下安装,并且可根据输送距离的长短,灵活设定安装位置及所需压电双晶片的数量,适合物料长距离窄空间输送,并可做到很据产品输送要求自由组装,灵活方便,适用范围大大提升。本文研究的主要内容包括:1、在查阅相关文献的基础上,对压电技术的广泛运用进行了分析总结,对压电送料器领域进行分类汇总的基础上,提出了本论文选题的实际意义及应用前景。2、通过对本论文所用的压电陶瓷、压电振子的分析探讨,确定了对选用的压电陶瓷进行性能评价的参数指标,对压电直线送料器中运用到的压电振子的类型、振动模式、固定方式进行了逐一探讨,为下一步将要进行的压电直线送料器整体结构的设计和分析工作做好铺垫。3、设计了压电直线送料器,比较了其与传统送料器的结构差异,对物料的输送原理进行了分析,建立了整机系统的动力学模型,给出了振幅放大的理论表达式,明确了其对送料器振幅、固有频率的影响因素;通过有限元分析软件对压电振子(压电双晶片)进行模态分析,在进行动力学分析的基础上,对压电双晶片及弹性元件进行设计。4、分析了压电直线送料器对物料的驱动原理,在对物料进行受力分析的基础上,对物料在输送时的多种运动形式及各运动形式能够存在的条件进行了明确。5、通过CAE分析软件对压电直线送料器整机进行有限元分析,得到系统的各阶固有频率,以便和后续的试验结果进行对比;并分别从频率特性、电压特性、振幅与输送速度的关系等方面进行试验测试,并分析总结各因素的影响趋势。
【关键词】：压电陶瓷 压电振子 悬臂梁式 水平式 直线送料器
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH237.1
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-24
• 1.1 引言12
• 1.2 送料器的分类12-19
• 1.2.1 电磁送料器和压电送料器13-17
• 1.2.2 螺旋送料器和直线送料器17-19
• 1.3 现有直线送料器高度和轨道长度19-21
• 1.4 本文研究的实际使用意义及主要工作21-24
• 第2章 压电陶瓷和压电振子24-36
• 2.1 压电陶瓷24-30
• 2.1.1 压电陶瓷材料的分类和选择24-25
• 2.1.2 压电效应、逆压电效应25-27
• 2.1.3 压电陶瓷的基本参数27-29
• 2.1.4 压电方程29-30
• 2.2 压电双晶片振子30-35
• 2.2.1 压电振子的分类30-31
• 2.2.2 压电双晶片振子的分类31-33
• 2.2.3 压电双晶片的振动模式、固定方式33-34
• 2.2.4 压电双晶片振子的谐振频率特性34-35
• 2.3 本章小结35-36
• 第3章 压电直线送料器的整机结构设计及动力学分析36-58
• 3.1 直线送料器的基本结构及工作原理36-38
• 3.2 系统动力学分析38-41
• 3.3 送料器重要部件的设计及研究41-56
• 3.3.1 压电双晶片尺寸参数对压电双晶片性能的影响41-45
• 3.3.2 压电双晶片模态分析45-46
• 3.3.3 压电双晶片的动力学分析46-50
• 3.3.4 压电双晶片及弹性元件的设计、制作50-55
• 3.3.5 压电直线送料器主要部件的选择定型55-56
• 3.4 本章小结56-58
• 第4章 物料输送原理及运动分析58-66
• 4.1 物料的输送原理58
• 4.2 物料的运动形式58-61
• 4.3 物料的受力分析61-63
• 4.4 物料滑移及抛掷运动的条件分析63-64
• 4.5 本章小结64-66
• 第5章 送料器整机模态分析及实验研究66-76
• 5.1 压电直线送料器整体模态分析66-69
• 5.2 压电直线送料器实验研究69-75
• 5.2.1 送料器的性能指标69-71
• 5.2.2 电压特性71-73
• 5.2.3 频率特性73-74
• 5.2.4 轨道振幅和物料驱动速度的关系74-75
• 5.3 本章小结75-76
• 第6章 结论与展望76-78
• 6.1 本文结论76-77
• 6.2 展望77-78
• 参考文献78-82
• 作者简介82-84
• 致谢84-85

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本文编号：929768