基于四換能器驅(qū)動球形超聲電機研究.pdf

1、山東理工大學(xué)山東理工大學(xué)碩士學(xué)位論文基于四換能器驅(qū)動球形超聲電機研究基于四換能器驅(qū)動球形超聲電機研究OPTIMUMDESIGNEMULATEEXPERIMENTOFTHESWICHEDTRANSDUCERTYPESPHERICALULTRASONICMOT研究生：郭萍萍郭萍萍指導(dǎo)教師：趙學(xué)濤趙學(xué)濤協(xié)助指導(dǎo)教師：碩士學(xué)位類別名稱：工學(xué)碩士工學(xué)碩士專業(yè)領(lǐng)域名稱：機械電子工程機械電子工程研究方向：超聲驅(qū)動超聲驅(qū)動論文完成日期：2011年4月2

2、0日2011年4月20日單位代碼：10433學(xué)號：YFZ06001069分類號：G40034密級：山東理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要I摘要超聲電機作為一種全新的驅(qū)動器，它是利用壓電材料的逆壓電效應(yīng)，將電能轉(zhuǎn)化成超聲頻域的微觀振動，進一步通過摩擦或聲懸浮驅(qū)動轉(zhuǎn)子作宏觀轉(zhuǎn)動的一種新型固態(tài)驅(qū)動器。超聲波電機結(jié)構(gòu)簡單，響應(yīng)速度快、低速時輸出大轉(zhuǎn)矩、斷電自鎖以及無磁場干擾等優(yōu)點受到國內(nèi)外的廣泛關(guān)注，在許多領(lǐng)域中得到了實際應(yīng)用，特別是在航空航天領(lǐng)域有著非

3、常美好的應(yīng)用前景。近期在機器人仿生運動關(guān)節(jié)等領(lǐng)域，較多的提出三自由度驅(qū)動器的需求，由于超聲電機結(jié)構(gòu)具有運動形式多樣的特點，使其能夠比較容易實現(xiàn)球形轉(zhuǎn)子三自由度驅(qū)動。本文首先從夾心換能器驅(qū)動過程的工作原理出發(fā)，采用有限元參數(shù)化建模的分析方法，通過對換能器尺寸參數(shù)進行總體優(yōu)化設(shè)計，從而找到驅(qū)動輸出較好的振形，指出了換能器主動振形與被動彎振在頂端質(zhì)點形成的橢圓軌跡，并對優(yōu)化結(jié)果進行有限元分析，結(jié)果驗證了優(yōu)化方法得到的可行性和正確性。文中設(shè)計了