摩擦力变化式压电惯性驱动机构的研究

发布时间：2021-06-09 18:13

　　本文首次提出通过机械方式控制压电驱动机构和支撑面之间摩擦力的有序变化，形成有规律运动的摩擦力变化式压电惯性驱动装置的研究方案。控制摩擦力变化的方式有两种：其一是通过改变运动时压电驱动机构与接触面之间的正压力，控制摩擦力的变化；其二是通过改变压电驱动机构与支撑面之间的摩擦系数，控制摩擦力的变化。形成运动的机理符合摩擦学的基本定律，且和目前利用锯齿波电信号控制的压电惯性驱动机构具有本质的区别。研究工作内容涉及压电学、机械学、电学、振动分析、摩擦学、力学、材料学等多方面知识，属于多学科知识综合运用的研究项目。 建立压电元件的有限元模型，分析振动模态并测试动态响应。对接触表面进行了摩擦学分析，利用Simulink仿真分析了简单机械系统摩擦状态的动态响应特性。对摩擦力变化式压电惯性驱动机构，建立了动力学模型并利用Matlab进行了仿真分析，系统研究了驱动机构的静、动态特性，对“驱动足”与支撑表面的相互作用进行了分析，为试验研究奠定了理论基础。 基于正压力变化式压电惯性驱动机理，设计、研制了3种不同结构形式的直线驱动机构及2种旋转驱动机构；基于摩擦系数变化式压电惯性驱动机理，设计、研制... 

【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

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【学位级别】：博士

【部分图文】：

直接驱动式旅l七微定位装置

连接式压电振子输入端(a)微定位装置结构(b)机构设计参数图1一3直接驱动式旅l七微定位装置1.2.3压电步进驱动器压电步进驱动器的历史可以追溯到Burleigh公司在1975年申请了第一个压电陶瓷马达(驱动器)的美国专利125]，这种线性步进马达的驱动机理是根据仿生尺峻虫的运动形态获得，因此被称之为微尺蟆。这种马达最少使用三组压电元件，连接成“工”字形状，前后两组作为箱位用，中间一组通过伸缩产生位移，如图1一4所示。运动时采用“箱位一驱动一箱位”的方式运动，故这种运动方式又被称为蠕动式126，271压电步进式驱动器根据箱位用叠堆安装位置的不同，可以分为内箱位式和外箱位式;根据驱动用叠堆安装位置的不同

占林人学博!学位论文压电微位移驱动器!34】。近年来美国Bl公司，为解决压电陶瓷器件移动范围窄的问题，研制元件组成的尺蝮机构，它具用很高的分辨率(0.0取m)，移动范围25m度为0.01mm/s~0.smm/s[35]。2000年日本电子通信大学研制了一种万能微机器人国，该机构由四和两个电磁块组成。机构尺寸为32mmx32~x15mm，每两个驱动足对压电叠堆相连，通过一个驱动足上的独特的铰链机构，可实现XY平、定点转动、曲线运动的多向运动。2001年哈工大机器人研究所孙立宁教授等研制了用于光学镜面微调度旋转驱动器。行程5“，步进角0.01“，分辨率0.02”，最大步速5步2005年韩国电子技术研究所精密机械研究中心研制的一种新的带有进式驱动器的原理及样机如图1一5。分辨率50nm，最大速度10.2~10N，最大行程100nlm【381。

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于压电驱动的精密步进旋转电机[J]. 赵宏伟,吴博达,程光明,刘国嵩,张宏壮,杨志刚.  中国电机工程学报. 2006(10)
[2]压电驱动器性能的有限元分析[J]. 朱建国,骆英.  压电与声光. 2006(01)
[3]压电双晶片型二维惯性冲击式精密驱动器[J]. 张宏壮,程光明,赵宏伟,曾平,杨志刚.  吉林大学学报(工学版). 2006(01)
[4]压电陶瓷的谐振特性研究[J]. 向毅,王亚军,任晓东,何焰蓝.  中国科技信息. 2006(02)
[5]压电双晶片型惯性冲击式旋转精密驱动器研究[J]. 张宏壮,曾平,华顺明,程光明,杨志刚.  光学精密工程. 2005(03)
[6]一种基于LabVIEW的PID控制器设计的方法[J]. 金志强,包启亮.  微计算机信息. 2005(06)
[7]现代超精密加工技术的概况及应用[J]. 周志斌,肖沙里,周宴,汪科.  现代制造工程. 2005(01)
[8]宏/微双重驱动机器人系统的研究现状与关键技术[J]. 孙立宁,董为,杜志江.  中国机械工程. 2005(01)
[9]压电陶瓷线性位移步进马达研究[J]. 段智勇,王庆康.  电子机械工程. 2004(03)
[10]压电型惯性微驱动器研究[J]. 卢秋红,高志军,颜国正,颜德田.  压电与声光. 2004(02)

博士论文
[1]压电型直动式电液伺服阀的基本理论与实验研究[D]. 沈传亮.吉林大学 2006



本文编号：3221075