用于履带驱动的压电振子改进设计及实验研究

发布时间：2017-10-14 05:29

  本文关键词：用于履带驱动的压电振子改进设计及实验研究

  更多相关文章： 履带车 压电振子 改进设计 接触摩擦 实验研究

【摘要】：针对月面复杂多变的地貌,结合履带式结构具有地形适应能力强、动载荷小及结构紧凑的特点,结合超声电机结构简单、响应快的特点,以结构简单、机械集成度高、重量轻为目标,提出建立压电驱动的履带式月面巡视驱动系统,探索月面巡视驱动系统的新原理。针对前期研究中,用于履带行驶系统的压电振子存在的不足,分析了影响系统驱动效率的因素。以四环型压电振子为研究对象,从振子结构和工作模态两方面对其进行了改进设计。利用ANSYS有限元分析软件对改进后的压电振子进行了模态分析和谐响应分析;通过模态频率灵敏度分析得到了压电振子结构尺寸的加工精度要求;利用结构尺寸参数的多目标优化,获得了一组最佳的结构尺寸,使得压电振子的动力学性能最优。在有限元分析的基础上,制作了原理样机进行测振实验,实验结果表明改进设计后的压电振子性能明显改善。对改进后的压电振子进行了接触、摩擦实验,实验结果表明压电振子的运动特性与其接触的界面的硬度、粗糙度以及外界施加的预压力密切相关,存在着一组最佳搭配使得压电振子运动速度达到最大值。振子在测试界面上的运动最大速度能达到36.7mm/s。在此基础上设计加工了与振子动力学特性相匹配的履带,并进行了履带驱动实验,实验结果表明履带张紧力、外界载荷对压电驱动行驶系统的驱动效率有很大的影响。改进后的履带行驶系统的最大运动速度为2.1mm/s。
【关键词】：履带车 压电振子 改进设计 接触摩擦 实验研究
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V476.3
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 注释表10-11
• 第一章 绪论11-18
• 1.1 引言11
• 1.2 行星探测器简述11-14
• 1.3 超声电机概述14-16
• 1.4 课题研究意义及内容安排16-18
• 第二章 压电驱动式履带车的工作机理18-24
• 2.1 压电驱动式履带车的结构及驱动原理18-21
• 2.1.1 压电振子工作原理18-19
• 2.1.2 压电振子结构夹角与振型阶数的关系19-20
• 2.1.3 压电振子圆环部分行波行进的方向控制20-21
• 2.1.4 压电振子存在的问题21
• 2.2 影响系统驱动效率的因素21-23
• 2.2.1 压电振子工作模式对驱动效率的影响21-22
• 2.2.2 摩擦系数对驱动效率的影响22-23
• 2.3 本章小结23-24
• 第三章 用于履带驱动的压电振子改进设计24-42
• 3.1 压电振子的改进方案24-26
• 3.2 改进后压电振子圆环表面的振动特性26-27
• 3.3 压电振子的有限元仿真分析27-33
• 3.3.1 压电振子模态分析28-31
• 3.3.2 压电振子的模态频率灵敏度分析31-32
• 3.3.3 压电振子的谐响应分析32-33
• 3.4 压电振子的尺寸优化33-37
• 3.5 压电振子的测振实验37-40
• 3.6 本章小结40-42
• 第四章 用于履带驱动的压电振子实验研究42-56
• 4.1 压电振子的接触、摩擦实验研究42-49
• 4.1.1 实验系统42-43
• 4.1.2 预压力对运动特性的影响43-45
• 4.1.3 接触界面表面粗糙度对运动特性的影响45-49
• 4.2 压电振子驱动履带实验49-52
• 4.2.1 履带结构49-50
• 4.2.2 履带结构尺寸参数对驱动速度的影响50-51
• 4.2.3 履带初始张紧力对驱动速度的影响51-52
• 4.3 双压电振子协同驱动实验52-54
• 4.3.1 无履带驱动实验52-53
• 4.3.2 履带驱动实验53-54
• 4.4 本章小结54-56
• 第五章 总结与展望56-58
• 5.1 全文总结56
• 5.2 后续工作展望56-58
• 参考文献58-62
• 致谢62-63
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文63

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 曾一致;陶红艳;刘天宝;余成波;王晟;;复合压电振子非轴对称优化[J];四川兵工学报;2013年05期

2 周利生;圆柱形压电振子的多维耦合换能器理论[J];声学与电子工程;1993年02期

3 任露泉,杨志刚,佟金,曾平;双弯曲型压电振子的振动解析[J];压电与声光;1998年03期

4 张建辉;路计庄;夏齐霄;王守印;;压电振子及流体对泵近场噪声的影响[J];光学精密工程;2006年04期

5 张爱云;何R，

本文编号：1029270