复合型USM扭振动模态的设计理论

根据所建立的纵扭复合型超声波电机(USM)扭转振动的理论模型推导出了电机扭转振动模式的谐振频率方程,利用该式计算可得到定子弹性体部分的尺寸,并用有限元法对计算结果进行验证.上述计算结果与以此理论模型设计的实验电机所测得的谐振频率进行比较,证明了上述理论的有效性.同时研制得到的电机具有较好的性能,其最大输出力矩可达4N@m以上.     

纵扭复合型超声波电机的特性研究

纵扭复合型超声波电机是最典型的低速大力矩电机,其系统模型等尚有不少问题值得探讨,特别是摩擦面的力传递模型,直接涉及这种电机的特性。结合研制的纵扭复合型超声波电机样机,从理论和实验上分析研究了各种因素对机械特性的影响,并对电机接触面的转换效率进行了分析计算,指出了这种电机效率偏低的缘由。另外实验验证了这种电机具有工作频域较宽的特性。     

压电发电技术研究综述

面对21世纪能源短缺的挑战,努力寻找更可持续性和更环保的新型能源无疑成为解决问题的关键.从环境中采集能量转换为电能的技术也越来越受到重视.该文在对比此类新型发电方式的基础上,认为利用压电发电技术采集环境能量具有独特的优势.分析了振动式压电发电技术在国内外的研究进展,并以大功率的道路压电发电为重点,阐述了其原理、结构和应用领域,总结了今后的发展方向和热点问题.     

纵扭复合型超声波电机的瞬态特性研究

超声波电机与传统电磁型电机不同。它是一种靠摩擦驱动的新原理电机。具有低速和快速响应的特性,其瞬态特性用传统方法难以测试,为此该文设计了纵扭复合型超声波电机的瞬态特性测试系统,文中介绍了系统的设计思路、总体结构和实现过程。对纵扭复合型超声波电机瞬态特性进行了初步的测试和分析研究。实验结果表明该电机的响应快。空载起动时间在6ms左右。关断时间在2ms左右。同时验证了这一测试系统的有效性。     

行波型超声波电机摩擦特性的实验研究

超声波电机是通过逆压电效应产生高频振动并通过摩擦实现驱动的电机,其定转子摩擦接触面的高频、微幅的行波振动有其特殊性,跟以往的摩擦接触显著不同,并对电机的换能效率、电机寿命和摩擦材料的选择等都有影响.本文建立了超声波电机定转子接触面摩擦系数测量装置,通过试验比较了摩擦接触面在常规、定子驻波振动以及行波振动下的动态摩擦系数,分析了定子相对转速(速度)、预紧力以及温度对定转子接触面摩擦系数的影响.根据摩擦二项式和电机定转子表面弹塑性接触状态对摩擦系数与预紧力等的对应关系进行了说明,分析了驻波振动和行波振动的超声减摩效果以及温度对摩擦系数的影响,确定了适合行波型超声波电机的摩擦系数计算模型.超声波电机的驱动摩擦特性是1项基础性工作,有助于行波形超声波电机设计、建模和驱动控制等.     

复合型超声马达驱动转矩的分析

以复合型超声马达为研究对象,分析了在不同情况下的最大输出转矩,通过实验研究了超声振动产生的悬浮力对极限输出转矩振动应满足的条件,为准确设计复合型超声马达提供了依据。     

纵扭复合型超声波电机压电振子的设计

通过简单推导得出纵、扭振动压电晶片两端的振动方程并在此基础上画出了对应的等效电路图。在压电振子设计过程中,由于纵振子是由整片压电晶片加工而成,设计较为容易,因而压电振子的设计主要是对扭转振子进行设计。扭转振子的设计是以电机力能指标为出发点,通过分析电机的转矩特性得到一系列公式,利用这些公式即可得到扭转振子各部分尺寸。由于电机采用对称结构,在得到扭转振子各部分尺寸后,纵振子的尺寸也就确定了。最后还对     

柱状弯曲超声波电机的定转子接触方式和力传递模型

柱状弯曲超声波电机在相机的镜头调焦、电动窗帘以及各种MEMS的微驱动等领域具有广泛的应用前景。本文针对柱状弯曲超声波电机,理论和实验提示了定、转子的单点和双点接触方式,提出了临界预紧力概念,给出了这两种方式下的定、转子间的力接触传递关系,进而给出了电机的机械特性和工作效率计算式,结合研制的电机样机进行分析,验证了本模型的准确性,并分析了电机性能与预紧力的关系。研制的φ14 mm的电机样机,实现堵转转矩达0.11 Nm,空转转速为300 r/min左右。     

具有摩擦的刚体碰撞

刚体碰撞是力学上的一个经典问题，但目前大都采用给定恢复系数进行分析的方法，本文则直接从两刚体碰撞时Newton第二定律出发，建立了计及摩擦的两刚体碰撞基本理论，并指出了以往研究通过给定恢复系数方法的错误之处。文中通过利用两刚体接触相对变位加速度与碰撞力的关系，定义了法向等效质量，对二维平面碰撞，通过一些简单的比较和定义给出了各种碰撞状态的分类判别法，并给出了碰撞力和冲量的解析式。指出法向等效质量依赖于碰撞状态，在反向滑动和停止滑动这两状态下的法向等效质量是变化的，因此导致其恢复系数是变化的，这样，恢复系数不仅与接触力(接触点情况)有关，而且还与两刚体的运动和动力参数有关，同时给出各种碰撞状态下的恢复系数计算式。     

压电叠层传感/致动器的特性研究

压电叠层传感／致动器是智能主动构件中的重要组成部分，是一个机电耦合的交互系统。给出了压电叠层传感／致动器的设计原理，并对压电叠层传感／致动器的动静态工作特性进行了实验研究与分析，揭示了其输出位移大、稳定性和重复性好、滞后效应小等优良特性，为研制性能优良、稳定的智能主动构件提供了依据。