基于微位移放大机构的压电叠堆泵的试验研究

发布时间：2017-03-28 09:13

  本文关键词：基于微位移放大机构的压电叠堆泵的试验研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 压电叠堆泵是一种以压电叠堆作为驱动元件的微型泵,它是随着MEMS的发展而发展起来的。本文提出利用压电叠堆与柔性铰链放大机构配合来驱动微型泵的振动薄膜,以达到泵送流体的目的。 本文利用压电元件单位体积输出力大、变形精度高以及易实现控制的特点,在设计加工微位移放大机构的基础上,设计了一种新颖的压电叠堆泵。为此,本文主要进行了以下几项工作: 1、利用解析法和有限元法对柔性铰链微位移放大机构进行了静力学与动力学分析,计算出放大机构的放大倍数、共振频率以及振型,分析了影响输出特性的因素,验证了有限元分析方法的准确性。 2、比较了几种常见的被动截止阀的优缺点,采用了被动截止阀中的伞形橡胶阀,并分析了伞形橡胶阀的工作原理及其滞后现象。提出了压电叠堆泵的结构,阐述了其工作原理及工作过程。 3、利用微位移精密测控系统对微位移放大机构的位移输出特性进行测量,并对其动态特性进行了测试,得出了性能参数。 4、试制了压电叠堆泵的样机,对该泵进行了输出流量、压力的试验测试,试验结果表明该泵具有良好的输出特性。对影响压电叠堆泵工作性能的因素进行了试验分析,并对其输出精度进行了试验研究。
【关键词】：压电叠堆 柔性铰链 放大机构 有限元 压电叠堆泵
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TH703
【目录】：

• 提要5-8
• 第1章 绪论8-18
• 1.1 引言8-9
• 1.2 压电泵的发展现状9-15
• 1.2.1 压电泵的特点9
• 1.2.2 压电泵的国内外研究现状9-15
• 1.3 压电泵的应用与发展15-16
• 1.4 本文研究内容16-18
• 第2章 压电材料的基础理论18-29
• 2.1 压电材料的基本特性18-22
• 2.1.1 压电效应与逆压电效应18-19
• 2.1.2 压电陶瓷的性能参数19-21
• 2.1.3 压电方程21-22
• 2.2 压电叠堆22-28
• 2.2.1 压电叠堆的组成及其特点23-25
• 2.2.2 压电叠堆的基本特性25-28
• 2.3 小结28-29
• 第3章 微位移放大机构的设计与分析29-48
• 3.1 柔性铰链29-33
• 3.1.1 柔性铰链概述29-30
• 3.1.2 柔性铰链的类型30-31
• 3.1.3 柔性铰链机构的特点31-32
• 3.1.4 基于柔性铰链的放大机构32-33
• 3.2 微位移放大机构解析法建模33-41
• 3.2.1 微位移放大机构的三角形放大原理论述33-35
• 3.2.2 微位移放大机构的设计35-40
• 3.2.3 微位移放大机构模型建立40-41
• 3.3 微位移放大机构有限元分析41-46
• 3.3.1 有限元模型及变形结果41-42
• 3.3.2 静力学分析42-45
• 3.3.3 微位移放大机构的最大应力分析45
• 3.3.4 动力学分析45-46
• 3.4 微位移放大机构加工过程中的注意事项46-47
• 3.5 小结47-48
• 第4章 压电叠堆泵的结构设计与流体状态分析48-57
• 4.1 压电叠堆泵的结构设计和工作原理48-49
• 4.2 压电叠堆泵中阀的选择49-53
• 4.2.1 被动截止阀的分析与选择50-53
• 4.2.2 压电泵阀片滞后现象分析53
• 4.3 泵腔内流体压力分布规律及阀孔位置选择53-56
• 4.3.1 径向出流时泵腔内流体压力分布54-55
• 4.3.2 轴向出流时泵腔内流体压力分布55-56
• 4.4 小结56-57
• 第5章 压电叠堆泵的试验研究57-71
• 5.1 微位移放大机构的试验研究57-61
• 5.1.1 微位移放大机构的制作57-58
• 5.1.2 试验测试方法及测试结果58-61
• 5.2 压电叠堆泵的试验方案61-63
• 5.2.1 试验样机61-62
• 5.2.2 试验设备62
• 5.2.3 试验测试方案及目的62-63
• 5.3 压电叠堆泵整体试验测试63-70
• 5.3.1 压电叠堆泵的压力、流量－电压特性63
• 5.3.2 压电叠堆泵的流量、压力－频率特性63-65
• 5.3.3 输出端背压对流量影响的关系曲线65
• 5.3.4 三种不同的输入信号对压电叠堆泵工作性能的影响65-66
• 5.3.5 不同直径振动薄膜对压电叠堆泵工作性能的影响66-67
• 5.3.6 压电叠堆泵腔体高度对其输出流量的影响67-68
• 5.3.7 振动薄膜厚度对压电叠堆泵工作性能的影响68-69
• 5.3.8 精度实验69-70
• 5.4 小结70-71
• 第6章 结论与展望71-73
• 参考文献73-77
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文77-78
• 摘要78-81
• ABSTRACT81-84
• 致谢84

【引证文献】

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 吴越;压电泵动力学分析与优化设计[D];吉林大学;2013年

中国硕士学位论文全文数据库 前5条

1 梁建波;基于微小阀圆形压电晶片驱动器的作用机理与试验研究[D];吉林大学;2011年

2 李磊;微动摩擦磨损的试验机研制及试验研究[D];南京航空航天大学;2010年

3 韩同鹏;非圆车削系统中刀具的精密定位技术研究[D];宁波大学;2010年

4 任军;全柔性机构及其在仿蚯蚓移动机器人中的应用研究[D];北方工业大学;2009年

5 张国庆;面向长耳

本文编号：271999