基于固液耦合的软体驱动器动态位移放大机理及实验研究

发布时间：2023-05-11 00:28

　　压电材料具有响应速度快、定位精度高、输出力大等优点,在众多智能材料中凭借其良好的综合性能获得了较多应用,然而其微小的位移输出限制了其应用范围。目前压电型微位移放大机构主要有两大类:柔性铰链式微位移放大机构和液力式微位移放大机构,而液力放大机构能产生更大的输出位移,并且占用较小的空间,因此受到国内外学者的广泛关注。现有的研究以利用液力放大的静压放大方法为主,也有部分学者测试了液力放大的动态特性,发现在谐振频率点附近放大效果更为明显,但并未对利用其动态特性构造位移放大装置的方法进行深入的研究。本文结合国家自然科学基金项目《压电驱动流体动耦合软体驱动器设计理论与关键技术研究》(项目编号:51405189)展开研究,设计了一种基于固液耦合的软体驱动器。该软体驱动器以压电振子做为激励源,压电振子在交变电压的驱动下发生往复弯曲变形,通过腔体内不可压缩流体带动软体隔膜往复运动,从而在硅胶膜中心形成较大的位移输出。本文衡量软体驱动器的性能指标有两个:一是硅胶膜中心点绝对位移,二是硅胶膜中心点与压电振子中心点位移放大的比率。本文的具体研究内容如下:1.设计了软体驱动器的整体结构,探讨了其工作过程及工作原...

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 压电型位移放大机构的种类
        1.2.1 柔性铰链式微位移放大机构
        1.2.2 液力式微位移放大机构
    1.3 液力式微位移放大机构的研究现状
        1.3.1 液力静压放大
        1.3.2 液压动态特性放大
    1.4 本文研究意义及主要研究内容
第2章 软体驱动器的结构设计
    2.1 软体驱动器的总体结构设计
        2.1.1 传统压电式液力位移放大装置的结构及工作原理
        2.1.2 软体驱动器的总体结构设计
    2.2 软体驱动器的理想工作过程
    2.3 压电振子
        2.3.1 压电效应及压电材料
        2.3.2 压电振子的组成
        2.3.3 压电振子的驱动电源
        2.3.4 压电振子的支撑方式
        2.3.5 压电振子实验
    2.4 软体隔膜
        2.4.1 软体隔膜的理论研究
        2.4.2 软体隔膜的选择
    2.5 试验样机
    2.6 本章小结
第3章 位移放大机理
    3.1 系统谐振引起的位移放大
        3.1.1 试验装置与试验方法
        3.1.2 位移放大能力的验证
        3.1.3 系统谐振引起的位移放大
    3.2 硅胶膜表面变形引起的位移放大
        3.2.1 试验装置与试验方法
        3.2.2 硅胶膜振动模态
        3.2.3 硅胶膜表面变形引起的二次放大
    3.3 软体驱动器位移放大机理
    3.4 本章小结
第4章 软体驱动器结构分析
    4.1 压电振子机电耦合特性分析
    4.2 圆形软体隔膜的理论模型
    4.3 等效刚体理论
    4.4 动力学模型的建立
    4.5 动力学参数的获得
        4.5.1 压电振子等效刚度的测量
        4.5.2 硅胶膜等效刚度的测量
        4.5.3 阻尼系数的测试方法
    4.6 本章小结
第5章 实验及讨论
    5.1 试验装置及测试方法
    5.2 充水量的影响
    5.3 硅胶膜厚度的影响
    5.4 保证硅胶膜张紧程度相同时充水量的影响
    5.5 保证充水量相同时硅胶膜张紧程度的影响
    5.6 标定实验
    5.7 共振点振型分析
    5.8 本章小结
第6章 结论
参考文献
作者简介及攻读硕士期间学术成果
致谢



本文编号：3813793