一種基于壓電振動的微型旋轉(zhuǎn)馬達(dá)研究.pdf

1、本論文主要研究了一種基于尺蠖的微型旋轉(zhuǎn)壓電馬達(dá)及其動力學(xué)模型。基于對尺蠖直線運動原理的分析，提出了L型結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)運動原理，進(jìn)一步考慮運動穩(wěn)定性和相對運動原理，發(fā)展得到了一種具有Y型不對稱定子結(jié)構(gòu)的微型壓電馬達(dá)運動原理，設(shè)計并制作了樣機(jī);根據(jù)對馬達(dá)運動原理的分析，提出了一些假設(shè)，并從不同的角度對馬達(dá)的輸出特性進(jìn)行了預(yù)測和分析;針對不同的原理樣機(jī)搭建了相應(yīng)的實驗平臺，設(shè)計了不同的測試方案，并結(jié)合實驗數(shù)據(jù)和預(yù)測結(jié)果對馬達(dá)的運動原理進(jìn)行了分析，

2、驗證了所提出的假設(shè);根據(jù)微型壓電馬達(dá)摩擦力驅(qū)動的特點，通過分析不同類型壓電馬達(dá)的結(jié)構(gòu)特點，總結(jié)得到了兩種典型的摩擦驅(qū)動結(jié)構(gòu)，并針對其中一種結(jié)構(gòu)建立了完整的摩擦接觸模型，并結(jié)合馬達(dá)的系統(tǒng)動力學(xué)方程提出了該摩擦驅(qū)動結(jié)構(gòu)的非光滑動力學(xué)模型，通過仿真獲得了摩擦驅(qū)動結(jié)構(gòu)的不同穩(wěn)態(tài)運動方式，分析了摩擦驅(qū)動結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)和系統(tǒng)輸入?yún)?shù)對穩(wěn)態(tài)運動的影響，并由此提出了一些針對馬達(dá)結(jié)構(gòu)設(shè)計的建議。
　　論文的主要工作及結(jié)論包括:
　　1、微型壓

3、電馬達(dá)的運動原理和結(jié)構(gòu)設(shè)計。
　　基于生物界尺蠖的直線運動原理，通過機(jī)械模擬的方式，借助于微型壓電致動器，提出了L型結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)運動原理。根據(jù)幾何穩(wěn)定性分析和相對運動原理，發(fā)展得到了具有Y型不對稱結(jié)構(gòu)定子的微型壓電馬達(dá)旋轉(zhuǎn)運動原理;根據(jù)微型壓電馬達(dá)的運動原理和定子的不對稱結(jié)構(gòu)，詳細(xì)設(shè)計了馬達(dá)的機(jī)械結(jié)構(gòu);結(jié)合微型壓電馬達(dá)主要依靠摩擦力驅(qū)動的特點，考慮結(jié)構(gòu)的摩擦和磨損特性，設(shè)計選擇了Y型定子和環(huán)形轉(zhuǎn)子的制作材料和它們之間的機(jī)械配合方式，

4、并制作了不同尺寸的樣機(jī)。
　　2、微型壓電馬達(dá)的初步運動分析和實驗。
　　通過對微型壓電馬達(dá)運動原理的分析，提出了一系列的假設(shè)，并從不同的角度分析，利用有限元分析和理論分析等方法，得到了對馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)速特性進(jìn)行了分析和預(yù)測;針對兩種尺寸不同的樣機(jī)設(shè)計了相應(yīng)的實驗平臺和測試方法，分別測量了樣機(jī)的動力學(xué)輸出特性;結(jié)合實驗結(jié)果和預(yù)測數(shù)據(jù)對馬達(dá)的運動原理進(jìn)行了分析，驗證了所提出的假設(shè)。
　　3、摩擦驅(qū)動結(jié)構(gòu)的動力學(xué)模型及其分析