一種基于壓電振動(dòng)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(dòng)力學(xué)模型。基于對(duì)尺蠖直線運(yùn)動(dòng)原理的分析，提出了L型結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)原理，進(jìn)一步考慮運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性和相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理，發(fā)展得到了一種具有Y型不對(duì)稱定子結(jié)構(gòu)的微型壓電馬達(dá)運(yùn)動(dòng)原理，設(shè)計(jì)并制作了樣機(jī);根據(jù)對(duì)馬達(dá)運(yùn)動(dòng)原理的分析，提出了一些假設(shè)，并從不同的角度對(duì)馬達(dá)的輸出特性進(jìn)行了預(yù)測(cè)和分析;針對(duì)不同的原理樣機(jī)搭建了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，設(shè)計(jì)了不同的測(cè)試方案，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和預(yù)測(cè)結(jié)果對(duì)馬達(dá)的運(yùn)動(dòng)原理進(jìn)行了分析，

2、驗(yàn)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(dòng)的特點(diǎn)，通過分析不同類型壓電馬達(dá)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，總結(jié)得到了兩種典型的摩擦驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，并針對(duì)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(dòng)力學(xué)方程提出了該摩擦驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的非光滑動(dòng)力學(xué)模型，通過仿真獲得了摩擦驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的不同穩(wěn)態(tài)運(yùn)動(dòng)方式，分析了摩擦驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)和系統(tǒng)輸入?yún)?shù)對(duì)穩(wěn)態(tài)運(yùn)動(dòng)的影響，并由此提出了一些針對(duì)馬達(dá)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(yùn)動(dòng)原理和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
　　基于生物界尺蠖的直線運(yùn)動(dòng)原理，通過機(jī)械模擬的方式，借助于微型壓電致動(dòng)器，提出了L型結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)原理。根據(jù)幾何穩(wěn)定性分析和相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理，發(fā)展得到了具有Y型不對(duì)稱結(jié)構(gòu)定子的微型壓電馬達(dá)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)原理;根據(jù)微型壓電馬達(dá)的運(yùn)動(dòng)原理和定子的不對(duì)稱結(jié)構(gòu)，詳細(xì)設(shè)計(jì)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(dòng)的特點(diǎn)，考慮結(jié)構(gòu)的摩擦和磨損特性，設(shè)計(jì)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(yùn)動(dòng)分析和實(shí)驗(yàn)。
　　通過對(duì)微型壓電馬達(dá)運(yùn)動(dòng)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(duì)馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)速特性進(jìn)行了分析和預(yù)測(cè);針對(duì)兩種尺寸不同的樣機(jī)設(shè)計(jì)了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和測(cè)試方法，分別測(cè)量了樣機(jī)的動(dòng)力學(xué)輸出特性;結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果和預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)馬達(dá)的運(yùn)動(dòng)原理進(jìn)行了分析，驗(yàn)證了所提出的假設(shè)。
　　3、摩擦驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)模型及其分析