预压力对压电驱动履带移动系统的性能影响

发布时间：2021-02-02 23:48

　　为了提高夹心式压电驱动移动系统的机械输出性能,提出了一种U型预压力调节机构,并开展了预压力对夹心式压电驱动履带移动系统输出性能影响关系的实验研究。首先,针对U型预压力调节机构的安装对夹心式压电振子的振动特性影响关系开展了有限元仿真分析,发现U型预压力调节机构始终处在夹心式压电振子的两相工作模态振动节点位置;其次,开展了夹心式压电驱动履带移动系统的原理样机的预压力调节测试实验,确定了系统的最大输出牵引力及其所对应的最佳预压力;最后,在最佳预压力工作状态下,开展了原理样机的牵引力特性、越障性能以及模拟月壤环境下的运动特性实验。研究结果表明,在最佳预压力工作状态下,夹心式压电驱动履带移动系统的机械输出性能最佳,为其进一步在月面巡视器上的应用提供了技术支持和试验基础。 

【文章来源】：振动.测试与诊断. 2020,40(05)北大核心

【文章页数】：10 页

【部分图文】：

U型预压力调节机构示意图

图2为安装了预压力调节机构的夹心式压电驱动履带移动系统示意图。为了降低预压力机构对夹心式压电振子的振动特性影响，2个半U型夹持机构安装在夹心式压电振子的连接块中央，此处位于兰杰文换能器的3阶纵振和10阶弯振的公共节点。2 仿真分析

为了研究U型预压力机构安装在夹心式压电振子上对其振动特性的影响关系，笔者利用有限元软件ANSYS/Workbench对安装有U型预压力机构的压电振子进行了仿真分析。首先，建立了2个半U型夹持机构与夹心式压电振子复合后的有限元模型，如图3所示。整个复合结构的有限元模型共有39 096个单元和67 440个节点。压电振子与半U型夹持机构的材料选择如下：变截面梁和驱动圆环为磷青铜，连接块为65Mn,5个螺栓为45钢，半U型夹持机构为不锈钢，压电陶瓷片为PZT-8型号（无锡海鹰集团，部分材料参数为d33=250pC/N,Kp=0.31,Qm=1 500，长为12mm，宽为8mm，厚度为2mm，中间设有直径为4mm的通孔），具体材料参数见文献[17]，其中，半U型夹持机构的尺寸示意图如图4所示。在保证计算精度的条件下，对实际的夹心式压电振子做了必要的简化和假设。没有考虑预紧螺栓施加在压电陶瓷片上的预紧力，且假设所有零件之间的结合面都是连续的。图4 半U型夹持机构的尺寸示意图（单位：mm)


本文编号：3015560