縱彎復(fù)合型多自由度超聲電機(jī)的研究.pdf

1、超聲電機(jī)(USM)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新型驅(qū)動(dòng)器，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功率密度大、低速大轉(zhuǎn)矩、定位精度高、響應(yīng)速度快、斷電自鎖及無(wú)電磁干擾的特點(diǎn)，使得它能在眾多領(lǐng)域得到發(fā)展和應(yīng)用。特別是多自由度超聲電機(jī)結(jié)構(gòu)靈活、運(yùn)動(dòng)形式多樣的特點(diǎn)，可滿(mǎn)足仿生運(yùn)動(dòng)球形關(guān)節(jié)、機(jī)器人眼球和柔性關(guān)節(jié)以及月球登陸車(chē)等領(lǐng)域?qū)Χ嘧杂啥闰?qū)動(dòng)器的需求。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)多自由度超聲電機(jī)的研究和應(yīng)用尚屬探索階段，大多采用幾個(gè)振子單方向獨(dú)立驅(qū)動(dòng)合成，振子間驅(qū)動(dòng)作用存在相互阻礙和干擾，導(dǎo)

2、致電機(jī)輸出特性不夠理想。本課題的研究，可以為單振子多自由度超聲電機(jī)的研究提供新的思路，奠定理論基礎(chǔ)，拓寬超聲電機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域。
　　本文以驅(qū)動(dòng)足作為研究對(duì)象，建立多自由度剛體驅(qū)動(dòng)足驅(qū)動(dòng)軌跡解析模型，對(duì)其振動(dòng)輸入方式進(jìn)行分析，得到三類(lèi)輸出轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)軸，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)足的多自由度驅(qū)動(dòng)。
　　提出十字正交聚能器結(jié)構(gòu)，以及以此為基礎(chǔ)延伸的多自由度縱彎復(fù)合型驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)，為研制單驅(qū)動(dòng)足多自由度超聲電機(jī)奠定了基礎(chǔ)。
　　采用有限元分析軟件ANS

3、YS9.0，在剛體驅(qū)動(dòng)足驅(qū)動(dòng)軌跡解析模型的指導(dǎo)下，針對(duì)材質(zhì)為硬鋁驅(qū)動(dòng)足進(jìn)行振動(dòng)形態(tài)仿真，建立了三類(lèi)輸出轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)軸情況下典型驅(qū)動(dòng)質(zhì)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)軌跡圖譜，對(duì)比分析各情況驅(qū)動(dòng)效果一致性。
　　對(duì)驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行綜合分析，得到各參數(shù)對(duì)各振動(dòng)模態(tài)特征頻率的影響趨勢(shì)，進(jìn)行縱彎模態(tài)特征頻率簡(jiǎn)并。對(duì)簡(jiǎn)并后的驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行瞬態(tài)響應(yīng)分析及諧響應(yīng)分析，在機(jī)電耦合狀態(tài)下，研究驅(qū)動(dòng)質(zhì)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)效果一致性。
　　根據(jù)驅(qū)動(dòng)器振動(dòng)模態(tài)特征頻率簡(jiǎn)并及有限元分析的結(jié)果，研