新型大推力直线压电作动器的研究

发布时间：2017-04-02 23:11

  本文关键词：新型大推力直线压电作动器的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：压电尺蠖作动器是仿照自然界的尺蠖运动设计开发的,利用压电元件的逆压电效应推动箝位机构和驱动机构交替作用,使直线动子在直接箝位摩擦力作用下,输出连续的精密位移。压电尺蠖作动器具有高分辨率、大行程的输出,还能稳定输出大推力和大功率密度,具有广阔的应用前景。尺蠖驱动的箝位方式分为三种,分别是主动箝位型、被动箝位型和螺旋箝位型,本文基于螺旋箝位的原理,设计了一种新型大推力直线压电作动器,制作出样机并进行了试验研究,主要研究内容如下:总结了压电作动器的分类及其各自特点,介绍了四种压电作动型精密定位装置的工作原理、结构特点和特性,着重针对压电尺蠖作动器的历史发展和应用前景进行了阐述和分析。总结了压电尺蠖作动器的基本工作原理,详述了螺旋箝位型压电尺蠖作动器的基本结构和工作原理,基于螺旋箝位的原理提出了一种新型大推力直线压电作动器,并对其基本结构和工作原理进行了详细的阐述和分析。针对新型大推力直线压电作动器设计过程中的关键技术问题和关键部件的选型进行了详细的分析,并对所选部件进行了性能测试。加工制作了作动器的样机,并搭建了样机测试平台,对作动器进行了性能测试和分析。对作动器的关键部件进行了动力学建模,并针对其各自的特性和之间的联系进行了详细的分析,结合各部件的模型建立了作动器的整体动力学模型。针对本文所开发的新型大推力直线压电作动器的结构特点,提出了四种新方案并对其相应的工作原理进行了阐述和分析。
【关键词】：压电作动器 丝杠 尺蠖型 大推力
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN384;TM35
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 注释表11-12
• 第一章 绪论12-23
• 1.1 引言12-13
• 1.2 压电作动器的分类及其各自特点13-17
• 1.2.1 压电超声波作动器13-14
• 1.2.2 压电微位移作动器14-15
• 1.2.3 压电惯性作动器15-16
• 1.2.4 压电尺蠖作动器16-17
• 1.3 压电尺蠖作动器的历史发展17-21
• 1.3.1 国外压电尺蠖作动器的发展17-20
• 1.3.2 国内压电尺蠖作动器的发展20-21
• 1.4 压电尺蠖作动器的应用21-22
• 1.4.1 在精密机械中的应用21
• 1.4.2 在航空航天中的应用21
• 1.4.3 在生物医学工程中的应用21
• 1.4.4 在微型零件的操作和装配上21-22
• 1.5 本课题的研究意义，来源及主要内容22-23
• 第二章 新型大推力直线压电作动器的驱动机理分析23-32
• 2.1 引言23-26
• 2.1.1 压电尺蠖作动器的基本工作原理23
• 2.1.2 尺蠖作动器箝位机构分类及特点23-26
• 2.2 螺旋箝位型压电尺蠖作动器的介绍26-28
• 2.3 新型大推力直线压电作动器的结构和工作原理介绍28-31
• 2.3.1 新型大推力直线压电作动器的结构介绍28-29
• 2.3.2 新型大推力直线压电作动器的工作原理29-31
• 2.4 本章小结31-32
• 第三章 新型大推力直线压电作动器的设计及实验研究32-49
• 3.1 引言32
• 3.2 新型大推力直线压电作动器的设计与选型32-37
• 3.2.1 力矩电机的转速设计32-35
• 3.2.2 力矩电机及相应部件的选型35-36
• 3.2.3 螺母和丝杠的设计36-37
• 3.3 压电叠堆的选型及性能测试37-46
• 3.3.1 压电叠堆的基本结构和工作原理37-39
• 3.3.2 压电叠堆的基本特性39-42
• 3.3.3 压电叠堆的选择及其动态性能的实验研究42-46
• 3.4 样机装配及实验研究46-48
• 3.4.1 样机的装配46-47
• 3.4.2 实验研究及结果分析47-48
• 3.5 本章小结48-49
• 第四章 新型大推力直线压电作动器的动力学建模49-58
• 4.1 引言49
• 4.2 作动器各关键部件的动力学模型49-57
• 4.2.1 压电叠堆的动力学模型49-50
• 4.2.2 力矩电机的动力学模型50-51
• 4.2.3 外壳的动力学模型51
• 4.2.4 箝位机构的动力学模型51-52
• 4.2.5 螺母与丝杠接触面的刚度建模52-55
• 4.2.6 螺母和丝杠接触面的摩擦模型55-57
• 4.3 作动器的整体动力学模型57
• 4.4 本章小结57-58
• 第五章 几种新型大推力直线压电作动器的结构方案58-63
• 5.1 引言58
• 5.2 旋转型超声电机代替力矩电机58-59
• 5.3 兰杰文振子代替压电叠堆59-60
• 5.4 两个作动器的反向串联60-62
• 5.5 本章小结62-63
• 第六章 总结与展望63-65
• 6.1 本文的主要工作63
• 6.2 进一步研究思路63-65
• 参考文献65-71
• 致谢71-72
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文72-73
• 附录73

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 王钰锋;郭咏新;毛剑琴;;压电作动器的率相关迟滞建模与跟踪控制[J];光学精密工程;2014年03期

2 杨智春;王巍;;一种新型压电作动器及在结构振动主动控制中的应用[J];机械强度;2008年05期

3 谢石林,张希农;书本式压电作动器的特性分析[J];振动工程学报;2004年01期

4 白冰,常军,刘正兴;梁振动控制中压电作动器的位置优化准则[J];上海交通大学学报;2005年02期

5 陈西府;周海;惠学芹;黄传锦;;压电作动器在精密定位中的研究与发展[J];科技信息;2011年36期

6 王威远;王聪;邹振祝;;含有粘贴式压电作动器的锥壳结构振动主动控制研究(英文)[J];哈尔滨商业大学学报(自然科学版);2008年06期

7 胡芳;张志谊;华宏星;;振动控制中压电作动器非线性的补偿方法研究[J];振动与冲击;2010年11期

8 马驰骋;张希农;谢石林;;温度梯度场中梁的形变控制研究[J];振动工程学报;2012年02期

9 潘继;陈龙祥;蔡国平;;柔性板压电作动器的优化位置与主动控制实验研究[J];振动与冲击;2010年02期

10 陈超;李繁;严小军;贾兵;沙立;;非接触式球形转子压电作动器的研究[J];中国电机工程学报;2012年06期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 王巍;杨智春;;一种新型压电作动器的特性及应用研究[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文摘要集[C];2007年

2 张治君;徐明龙;冯勃;;一种新型压电作动器的研究[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年

3 王巍;杨智春;;一种新型压电作动器的特性及应用研究[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年

4 潘继;蔡国平;陈龙祥;;柔性板主动控制中压电作动器优化位置的粒子群方法[A];第八届全国动力学与控制学术会议论文集[C];2008年

5 白瑞祥;陈浩然;王琦;;粘贴压电作动器层合板在热载荷作用下的形状控制和电压优化[A];第十五届全国复合材料学术会议论文集（下册）[C];2008年

6 于洋;张希农;谢石林;;使用层叠式压电作动器对薄板进行形状控制方法[A];第三届全国压电和声波理论及器件技术研讨会论文集[C];2008年

7 马驰骋;张希农;谢石林;;温度梯度场中梁的形变控制研究[A];第十届全国振动理论及应用学术会议论文集（2011）上册[C];2011年

8 王晓明;亢战;;多层压电作动器结构拓扑优化设计[A];结构及多学科优化工程应用与理论研讨会’2009（CSMO-2009）论文集[C];2009年

9 张亚红;张希农;;层叠式PVDF压电作动器及圆柱壳的振动主动控制[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集（下）[C];2005年

10 陈龙祥;蔡国平;;柔性悬臂梁的多时滞最优控制[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文摘要集[C];2007年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 李志强;V型双振子螺杆式直线压电作动器研究[D];太原科技大学;2015年

2 孟玉明;双弯曲螺杆型压电作动器设计制作与实验研究[D];太原科技大学;2015年

3 赵媛;螺杆型直线压电作动器的驱动控制研究[D];太原科技大学;2015年

4 朱鹏举;新型大推力直线压电作动器的研究[D];南京航空航天大学;2015年

5 孙运涛;非接触式直线型超声压电作动器的研究[D];南京航空航天大学;2010年

6 杨静;基于压电作动器的振动控制执行装置研究[D];西安电子科技大学;2004年

7 杨涛;压电作动器建模与非线性控制技术研究[D];国防科学技术大学;2005年

8 方元坤;基于压电陶瓷的精密定位技术研究及实现[D];国防科学技术大学;2005年

9 张本锋;压电作动器驱动技术研究[D];南京航空航天大学;2014年

10 王均山;近声场悬浮式压电作动器及其在陀螺仪中的应用[D];南京航空航天大学;2014年

  本文关键词：新型大推力直线压电作动器的研究，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：283311