非对称式和变摩擦力式惯性压电旋转驱动器研究

发布时间：2017-08-31 01:01

  本文关键词：非对称式和变摩擦力式惯性压电旋转驱动器研究

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【摘要】：惯性压电驱动器是一种以压电元件为驱动单元的精密移动装置,具有结构简单、功率密度大、精度高、响应速度快、工作效率高等特点,在微动开关、扫描仪、微机器人等设备中得到广泛应用。本文结合国家自然基金项目,以压电双晶片振子作为驱动单元,基于惯性冲击原理,设计制作驱动器样机,搭建试验测试平台,分析在惯性作用和摩擦力的影响下非对称式和变摩擦力式惯性压电旋转驱动器的运动特性。具体研究内容如下：1.以惯性压电旋转驱动器为研究对象,基于压电双晶片振子的惯性冲击原理,确定了非对称夹持结构,分析了非对称夹持压电双晶片振子的运动过程和受力情况,采用MATLAB分析了不同夹持差和驱动电压对非对称夹持压电双晶片振子端部振幅和旋转力矩的影响；研究了变摩擦力式惯性压电旋转驱动器的驱动机理,并且对采用对称夹持、与水平面呈一定角度的压电双晶片振子进行受力分析。2.基于非对称的惯性压电冲击原理,提出了一种非对称式惯性压电旋转驱动器,设计了非对称式惯性压电旋转驱动器的结构。设计的非对称式惯性压电旋转驱动器主要包括由压电双晶片组成的旋转驱动单元和由四杆铰链组成的摩擦力调节装置。根据设计的驱动器结构,分析了在对称方波激励下驱动器旋转运动的工作原理。提出了一种通过改变正压力实现驱动的变摩擦力式惯性压电旋转驱动器。对变摩擦力式惯性压电旋转驱动器进行了三维建模,分析了驱动器的工作原理,并讨论了摩擦力的大小对变摩擦力式惯性压电旋转驱动器运动方向的影响。3.研制的惯性压电旋转驱动器夹持差可调,能够实现非对称结构的变化;同时通过压电双晶片振子与水平面的夹角调整,能够实现摩擦力的可调。初步测试研究表明：非对称式压电旋转驱动器的旋转步距的线性度和重复性优于变摩擦力式；摩擦力调节装置明显提高了摩擦力,有助于提高变摩擦力式惯性压电驱动器旋转步距的稳定性；有摩擦力的压电驱动器旋转步距小于无摩擦力的压电驱动器。
【关键词】：非对称式 变摩擦力式 惯性冲击 压电旋转驱动器
【学位授予单位】：浙江师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN384
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-28
• 1.1 引言10-12
• 1.2 压电驱动器的分类及国内外研究现状12-21
• 1.2.1 压电驱动器的分类12-16
• 1.2.2 国外研究现状16-19
• 1.2.3 国内研究现状19-21
• 1.3 压电驱动器的应用21-25
• 1.4 本文的选题意义和研究的主要内容25-28
• 1.4.1 选题意义25-26
• 1.4.2 本文研究的内容26-28
• 第2章 惯性压电驱动机理分析28-40
• 2.1 压电元件的选择及仿真28-33
• 2.1.1 压电元件的选择28-30
• 2.1.2 压电元件仿真分析30-33
• 2.2 非对称式惯性压电驱动机理分析33-37
• 2.2.1 压电双晶片非对夹持结构及运动过程33-34
• 2.2.2 非对称夹持压电双晶片受力分析34-37
• 2.3 变摩擦力式惯性压电驱动机理分析37-39
• 2.3.1 变摩擦力驱动过程37
• 2.3.2 变摩擦力驱动结构受力分析37-39
• 2.4 本章小结39-40
• 第3章 惯性压电旋转驱动器的结构设计40-46
• 3.1 非对称式惯性压电旋转驱动器的结构与工作原理40-43
• 3.1.1 非对称式惯性压电旋转驱动器的结构40-42
• 3.1.2 非对称式惯性压电旋转驱动器工作原理及动力学模型42-43
• 3.2 变摩擦力式惯性压电旋转驱动器的结构与工作原理43-44
• 3.2.1 变摩擦力式惯性压电旋转驱动器的结构43-44
• 3.2.2 变摩擦力式惯性压电旋转驱动器的工作原理44
• 3.3 本章小结44-46
• 第4章 惯性压电旋转驱动器的试验分析46-58
• 4.1 惯性压电旋转驱动器样机的制作46-48
• 4.2 惯性压电旋转驱动器驱动与测试系统48-49
• 4.3 惯性压电旋转驱动器的试验研究49-56
• 4.3.1 非对称式和变摩擦力式惯性压电旋转驱动器运动性能分析49-52
• 4.3.2 非对称式惯性压电旋转驱动器试验测试52-54
• 4.3.3 变摩擦力式惯性压电旋转驱动器试验测试54-55
• 4.3.4 变摩擦力非对称式惯性压电旋转驱动器试验测试55-56
• 4.4 本章小结56-58
• 第5章 结论与展望58-62
• 5.1 结论58-60
• 5.2 展望60-62
• 参考文献62-66
• 攻读学位期间取得的研究成果66-67
• 致谢67-69

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 马继杰;张海滨;程光明;曾平;温建明;李新辉;;变正压力非对称夹持惯性压电旋转驱动器[J];光学精密工程;2015年05期

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本文编号：762508