基于磁流变液控制的压电惯性驱动器

发布时间：2023-02-05 17:09

　　为解决现有压电惯性驱动器存在的难以控制、稳定性差等问题,本文提出了结合两种智能材料(压电陶瓷/磁流变液)共同作用的方法,通过永磁体与磁流变液构成控制单元,采用两端固支式非对称夹持压电双晶片振子作为驱动单元,形成基于磁流变液控制的的压电惯性驱动器。从理论推导、建模仿真和试验验证三个方面对提出的驱动器进行系统的研究,分析了振子、磁轭与驱动器整机的静态、动态特性以及关键设计参数,对驱动器整体进行了理论建模与性能测试。1.压电双晶片振子的分析与研究对两端固支式压电振子中心动态位移的影响因素进行了有限元分析,分析结果表明,振子在长夹持侧与短夹持侧方向的中心动态位移随着夹持差的增大而增大。通过平面振动测试系统对两端固支式压电振子进行了动态测试,测试结果表明,两端固支式压电振子中心变形量随着夹持差的增大而增大。2.磁轭结构的分析与研究探讨了影响磁轭结构齿间磁场分布的影响因素,并对其中两个关键因素进行了有限元仿真验证。仿真分析结果表明:磁轭齿间磁场分布与永磁体磁场强度以及永磁体和磁轭的正对面积有着密切的关系。实验测试了剪切针直径、永磁体和磁轭正对面积对磁轭间磁场的影响,确定了剪切针的合理直径。3.驱动...

【文章页数】：61 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 压电驱动器的分类及国内外研究现状
        1.2.1 压电直动驱动器
        1.2.2 压电超声驱动器
        1.2.3 压电尺蠖驱动器
        1.2.4 压电惯性驱动器
    1.3 磁流变液的应用
    1.4 选题意义和本文研究内容
        1.4.1 本文的选题意义
        1.4.2 本文的研究内容
第2章 压电双晶片振子分析与研究
    2.1 压电元件的分析
        2.1.1 压电双晶片振子基本结构
        2.1.2 压电双晶片振子的振动模式
        2.1.3 压电双晶片振子的支撑方式
    2.2 两端固支式非对称夹持振子特性分析
        2.2.1 两端固支式非对称夹持振子仿真分析
        2.2.2 两端固支式非对称夹持振子实验测试
    2.3 本章小结
第3章 磁轭结构的分析与研究
    3.1 磁轭结构
    3.2 磁轭结构影响参数
    3.3 磁轭结构中磁场分布有限元分析
        3.3.1 不同磁场强度永磁体对齿间磁场分布的影响
        3.3.2 不同永磁体与磁轭间正对面积对齿间磁场分布的影响
        3.3.3 磁流变液控制部分测试与分析
        3.3.4 磁流变液控制范围测试与分析
    3.4 本章小结
第4章 驱动器的结构设计与理论分析
    4.1 驱动器设计的关键问题
    4.2 驱动器惯性冲击工作原理分析
    4.3 磁流变液控制原理分析
    4.4 驱动器整体设计与运动过程分析
        4.4.1 驱动器整机结构和工作状态设计
        4.4.2 运动主体和磁流变液控制装置设计
        4.4.3 运动过程分析
    4.5 驱动器整机运动理论模型
    4.6 本章小结
第5章 实验系统与性能
    5.1 试验系统
    5.2 驱动器性能测试与分析
        5.2.1 频率特性
        5.2.2 电压特性
        5.2.3 载荷特性
        5.2.4 稳定性、重复性
        5.2.5 驱动器双向运动
        5.2.6 分辨率测试
        5.2.7 功耗测试
        5.2.8 对比测试
    5.3 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表论文及参与项目
致谢



本文编号：3735360