中間固支慣性驅(qū)動式諧振壓電泵研究.pdf

1、壓電泵是一種流體輸送裝置，可實(shí)現(xiàn)流量的精確輸出，具有結(jié)構(gòu)簡單、易于微型化等優(yōu)點(diǎn)，因此受到越來越多的學(xué)者和研究人員的關(guān)注。本文結(jié)合國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目《壓電流體慣性驅(qū)動器的基礎(chǔ)理論及關(guān)鍵技術(shù)研究》，以中間固支矩形壓電振子作為驅(qū)動元件，利用其電-機(jī)能量轉(zhuǎn)換形成的慣性沖擊力作為驅(qū)動力，同時(shí)結(jié)合系統(tǒng)諧振技術(shù)，研制了中間固支慣性驅(qū)動式諧振壓電泵。
　　本文的具體研究內(nèi)容如下:
　　1.本文研究的慣性驅(qū)動式諧振壓電泵以矩形壓電振子作為驅(qū)

2、動元件，采用中間固支的夾持方式，在工作過程中，利用了逆壓電效應(yīng)，將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。利用COMSOL仿真軟件對中間固支矩形壓電振子的位移特性和模態(tài)特性進(jìn)行仿真分析，得到其前四階振型及固有頻率。對中間固支矩形壓電振子的自由端動撓度和端部沖擊力進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，并利用MATLAB軟件進(jìn)行仿真分析，得出影響自由端動撓度和端部沖擊力的因素。對中間固支矩形壓電振子進(jìn)行試驗(yàn)測試，研究其振幅隨電壓和頻率的變化規(guī)律。
　　2.設(shè)計(jì)了諧振壓電泵激振單元

3、的結(jié)構(gòu)，分析了其運(yùn)動機(jī)理。建立激振單元的動力學(xué)模型，推導(dǎo)出了計(jì)算壓電振子振幅、隔膜振幅、泵輸出流量的計(jì)算公式。建立數(shù)學(xué)模型計(jì)算了隔膜與壓電振子的剛度。利用精密阻抗分析儀測試了諧振泵的諧振頻率。利用激光測微儀測試了中間固支壓電振子與隔膜的振動位移，研究了激振單元對壓電振子位移的放大效果。
　　3.分析了中間固支慣性驅(qū)動式傘形閥諧振壓電泵的工作機(jī)理。推導(dǎo)出隔膜撓度的計(jì)算公式，對隔膜進(jìn)行優(yōu)化。搭建了試驗(yàn)測試平臺，通過測試諧振泵的輸出性能