移动式非对称惯性压电驱动机构的研究

发布时间：2017-08-08 03:16

  本文关键词：移动式非对称惯性压电驱动机构的研究

  更多相关文章： 压电双晶片 惯性冲击 非对称夹持 动态特性 楔形摩擦足

【摘要】：惯性压电驱动机构是一种利用压电元件产生的惯性冲力来实现驱动或控制的新型压电装置。惯性压电驱动器具有位移分辨率高、频率响应快、无电磁干扰以及结构紧凑等特点,被广泛应用在医用细胞操作装置、扫描隧道显微镜、光纤对接、高精度三维工作台等领域。目前惯性压电驱动机构的驱动信号常采用非对称锯齿波形,控制电路会比较复杂。本文提出的移动式非对称惯性压电驱动机构,利用非对称夹持悬臂式压电双晶片振子在对称波形电信号的激励作用下,产生往复方向上的惯性冲击力大小不同,实现驱动机构的定向运动。本文的主要研究内容如下： 分析压电材料的基础特性。理论推导悬臂式压电双晶片振子的端部位移方程和惯性冲击力方程,利用MATLAB软件仿真分析悬臂式压电双晶片振子的夹持长度对其动态特性影响的规律,搭建测试平台并测试悬臂式压电双晶片振子的动态特性,测试不同波形驱动信号激励作用下的悬臂式压电双晶片振子产生的惯性冲击力。 对驱动机构驱动臂的惯性冲击机理进行分析,建立非对称夹持悬臂式压电双晶片振子的动力学模型,利用MATLAB软件中的SIMULINK模块仿真分析非对称夹持悬臂式压电双晶片振子的动态特性,利用有限元仿真软件ANSYS对非对称夹持悬臂式压电双晶片振子的模态进行仿真分析,搭建测试平台并测试非对称夹持悬臂式压电双晶片振子动态特性。 分析无犁沟作用和具有犁沟作用的移动式非对称惯性压电驱动机构的工作原理,对驱动机构的零部件进行结构设计。测试不同楔形角度摩擦足在不同材料导轨上移动的摩擦系数,研制无犁沟作用和具有犁沟作用的移动式非对称惯性压电驱动机构样机。 针对无犁沟作用和具有犁沟作用两类移动式非对称惯性压电驱动机构的输出特性,建立两类驱动机构性能测试的平台。分别测试两类驱动器在不同电压、不同频率的方波信号激励作用下的输出性能。分别测试两类驱动器在不同夹持差下的输出性能。对两类样机的输出性能进行对比分析。
【关键词】：压电双晶片 惯性冲击 非对称夹持 动态特性 楔形摩擦足
【学位授予单位】：浙江师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH112
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 引言10
• 1.2 压电驱动机构国内外研究现状10-17
• 1.2.1 直动式压电驱动机构11-12
• 1.2.2 步进式压电驱动机构12-13
• 1.2.3 惯性冲击式压电驱动机构13-17
• 1.3 本文研究主要内容17-20
• 第2章 压电双晶片振子的振动特性分析20-38
• 2.1 压电效应与压电材料20-22
• 2.1.1 压电效应20-21
• 2.1.2 压电材料21-22
• 2.2 压电陶瓷(PZT)的性能参数和压电方程22-24
• 2.2.1 压电陶瓷(PZT)的性能参数22-24
• 2.2.2 压电方程24
• 2.3 压电双晶片振子的动态特性研究24-30
• 2.3.1 压电双晶片振子的静态端部位移25-27
• 2.3.2 压电双晶片振振子的动态端部位移27-29
• 2.3.3 压电双晶片振振子产生的惯性冲击力29-30
• 2.4 压电双晶片振子的动态特性测试分析30-35
• 2.4.1 压电双晶片振子端部位移测试研究31-33
• 2.4.2 压电双晶片振子产生的惯性冲击力测试分析33-35
• 2.5 本章小结35-38
• 第3章 移动式非对称惯性压电驱动机构驱动臂研究38-52
• 3.1 非对称夹持悬臂式压电双晶片振子动态特性38-41
• 3.1.1 非对称夹持悬臂式压电双晶片振子的端部位移39-40
• 3.1.2 非对称夹持悬臂式压电双晶片振子的惯性冲击力40-41
• 3.2 非对称夹持悬臂式压电双晶片振子动力学仿真41-45
• 3.2.1 非对称夹持悬臂式压电双晶片振子的动力学模型41-42
• 3.2.2 仿真分析42-45
• 3.3 非对称夹持悬臂式压电双晶片振子模态的有限元分析45-46
• 3.4 非对称夹持悬臂式压电双晶片振子动态特性测试46-51
• 3.4.1 测试系统及设备46-47
• 3.4.2 静、动态特性测试47-51
• 3.5 本章小结51-52
• 第4章 移动式非对称惯性压电驱动机构工作原理及设计52-62
• 4.1 移动式非对称惯性压电驱动机构工作原理52-56
• 4.1.1 无犁沟作用移动式非对称惯性压电驱动机构的工作原理52-53
• 4.1.2 具有犁沟作用移动式非对称惯性压电驱动机构的工作原理53-56
• 4.2 驱动机构的零部件设计56-59
• 4.2.1 驱动机构的非对称夹持装置的设计56
• 4.2.2 驱动机构主体的设计56-57
• 4.2.3 楔形摩擦足及导轨的设计57-59
• 4.4 移动式非对称惯性压电驱动机构样机的研制59-60
• 4.5 本章小结60-62
• 第5章 移动式非对称惯性压电驱动机构的试验分析62-76
• 5.1 驱动机构的试验测试系统62-63
• 5.2 无犁沟作用驱动机构样机性能测试63-66
• 5.2.1 步距与频率的关系63-64
• 5.2.2 步距与电压的关系64-65
• 5.2.3 夹持差对驱动机构性能的影响65-66
• 5.3 具有犁沟作用驱动机构样机性能测试66-70
• 5.3.1 步距与频率的关系66-68
• 5.3.2 步距与电压的关系68-69
• 5.3.3 夹持差对驱动机构性能的影响69-70
• 5.4 两类驱动机构样机性能比较70-74
• 5.5 本章小结74-76
• 第6章 结论与展望76-78
• 6.1 论文结论76-77
• 6.2 展望77-78
• 参考文献78-82
• 致谢82-83
• 攻读学位期间取得的研究成果83-85

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

1 王耿;官春林;张小军;周虹;饶长辉;;应变式微型精密压电驱动器的一体化设计及其PID控制[J];光学精密工程;2013年03期

2 孙立宁,孙绍云,荣伟彬,蔡鹤皋;微操作机器人的发展现状[J];机器人;2002年02期

3 吴博达,鄂世举,杨志刚,程光明;压电驱动与控制技术的发展与应用[J];机械工程学报;2003年10期

4 符蓉;高飞;宋宝韫;王延辉;;铜-石墨材料摩擦学行为的研究[J];摩擦学学报;2010年05期

5 张晓峰;李瑞;张勃洋;张清东;;平整轧制过程中带钢表面形貌的生成模型[J];机械工程学报;2013年14期

6 曲建俊;;特种压电驱动器技术取得新进展[J];科技导报;2012年25期

7 程光明;冯丽娜;曾平;温建明;阚君武;;泵用压电振子与泵腔体积变化的测试研究[J];排灌机械工程学报;2012年04期

8 李国荣,陈大任,张申,沈卫,殷庆瑞,毕超,郭伟,郑广德;压电陶瓷微致动器在计算机硬盘磁道定位机构中的应用[J];应用科学学报;2000年02期

，

本文编号：637989