面向折叠机翼的双向大推力直线压电作动器研究

发布时间：2020-04-10 10:38

【摘要】：随着变体飞行技术的发展,新型折叠机翼飞机以其机翼可以灵活展开和折叠的特点得到了广泛应用。这种变换形态的飞行,使其可保持最佳气动性能,以满足多任务飞行时所需的不同飞行条件。机翼折叠功能的实现离不开作动器的驱动,并且要求作动器不仅具有大的推力以克服飞行中相应的气动阻力和结构阻力,而且可实现大行程运动以满足折叠角度的实现。由此,本文通过分析机翼折叠的需求提出了一种基于尺蠖运动原理的双向大推力、大行程直线压电作动器,对其驱动机理、结构设计方法、性能测试等方面展开了研究。主要内容如下:(1)总结了折叠翼飞机功能特点和对作动器的特性需求,系统阐述了压电尺蠖式作动器特点以及研究现状。(2)分析了折叠机翼构型和动力传动机构,利用ADAMS软件对折叠翼构型进行了运动学和动力学仿真,由此提出作动器输出推力和行程的要求。(3)提出了一种基于螺旋箝位原理的双向大推力、大行程直线压电尺蠖式作动器,分析了压力和拉力负载下单叠堆和双叠堆分别驱动的工作原理。(4)通过对作动器主要功能部件的特性分析,实现了对各功能部件的选型和设计,利用ANSYS/Workbench软件对主要零件进行了仿真分析,由此完成了作动器的整体设计。(5)加工制作了作动器样机,测试了单叠堆和双叠堆分别驱动以及换用双头丝杠时作动器的的输出性能。实验结果表明:作动器能够满足所设计的折叠机翼构型的动力和行程需求。
【图文】：

图 1.2 行走型尺蠖式作动器尺蠖式作动器，如图 1.2 所示。其结构主要由两其用于精密加工中材料的定位。该款作动器性能的限制，作动器输出行程较小。的尺蠖式作动器提出了真正意义上的行走型尺蠖机构和箝位机构的动力，以提高其承载能力和输“Inchworm”命名的商标，申请了一项尺蠖式作动移为 0.004 μm ~4 μm，最大速度可达 2 mm/s，最的尺蠖式作动器产品，为后续的研究提供了良好式作动器，结构采用多层式压电盘堆叠在一起以首次提出了利用柔性放大机构进行箝位夹持的尺动原理为：压电叠堆 1 和 2 组成伸缩机构，压电将压电叠堆的振幅放大，以实现运动，其空载下

图 1.15 杨宜民等设计的尺蠖式作动器 1999 年，，清华大学李勇等[64]提出了一种尺铰链机构进行箝位，如图 1.16 所示。该结构缺于作动器的小型化与高频响。2001 年，哈尔滨作动器，采用微脊式箝位结构使得输出推力可不适合大行程作动。2004 年，天津大学的赵美蓉等[66]提出了一统单作动器结构改为双作动器结构，采用一种动，该作动器最小步距小于 6nm，行程大于 10和 1.4 N。2006 年，吉林大学刘建芳等[67]利用柔顺机分辨率高、行程大和运行平稳等优势。紧接着动的方式以及薄壁柔性铰链微变形结构设计了示。结构采用压电叠堆为动力源，提高了箝位和行程大于 360°，但其驱动力较小，为 30 N。
【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】：2019
【分类号】：V24

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本文编号：2622123