圓柱定子三自由度超聲波電機(jī)的動(dòng)力學(xué)分析與設(shè)計(jì).pdf

1、超聲波電機(jī)是利用壓電陶瓷逆壓電效應(yīng)，把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，通過(guò)定轉(zhuǎn)子間的摩擦耦合等方式來(lái)驅(qū)動(dòng)的新型電機(jī)。相比較于傳統(tǒng)的電磁電機(jī)，超聲波電機(jī)具有低速大轉(zhuǎn)矩、響應(yīng)速度快、無(wú)輸入自鎖、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、噪音小、不受電磁場(chǎng)干擾等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)控制系統(tǒng)、汽車、機(jī)器人、航空航天等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。 作為一種新型的電機(jī)，超聲波電機(jī)的設(shè)計(jì)方法、理論模型等方面的研究還不成熟，需要不斷的完善。本文主要是在前人工作的基礎(chǔ)上，對(duì)圓柱定子三自由度超聲波電機(jī)的動(dòng)力

2、學(xué)性能進(jìn)行分析，研究該種電機(jī)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化方法。 本文的主要工作和成果如下： 首先，概述了超聲波電機(jī)的特點(diǎn)、發(fā)展、應(yīng)用及其分類。簡(jiǎn)要介紹了多自由度球形超聲波電機(jī)的發(fā)展史和目前的研究狀況，指出了三自由度電機(jī)研究的難點(diǎn)。以研究小組研制的圓柱定子三自由度超聲波電機(jī)為例，用解析法分析了圓柱定子的固有縱向振動(dòng)和彎曲振動(dòng)。 其次，系統(tǒng)地論述了圓柱定子三自由度超聲波電機(jī)受兩相激勵(lì)時(shí)繞三個(gè)旋轉(zhuǎn)軸運(yùn)行的機(jī)理和相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)軌跡?？紤]彎振

3、引起的縱向振動(dòng)，應(yīng)用幾何原理和振動(dòng)理論推導(dǎo)出了圓柱定子三自由度超聲波電機(jī)三相同時(shí)激勵(lì)時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡方程。以該軌跡方程為基礎(chǔ)，仿真出同頻率、不同相位差、不同電壓激勵(lì)時(shí)不同位置的運(yùn)動(dòng)軌跡，并分析了這三個(gè)影響因素對(duì)定子表面一點(diǎn)軌跡的影響，為三自由度超聲波電機(jī)的軌跡控制和姿態(tài)控制奠定了理論基礎(chǔ)。 在上述工作的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)的總結(jié)了圓柱定子三自由度超聲波電機(jī)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，并以此為依據(jù)詳細(xì)地?cái)⑹隽巳绾斡脤?shí)驗(yàn)、有限元計(jì)算和理論分析相結(jié)合的方法進(jìn)行電