基于縱彎模態(tài)的直線型超聲馬達(dá)的仿真設(shè)計.pdf

1、國內(nèi)外對直線型超聲馬達(dá)在理論探索和器件制作方面進行了大量的研究。直線型超聲馬達(dá)具有直接產(chǎn)生直線運動、不受電磁干擾、定位精度高、結(jié)構(gòu)簡單、斷電自鎖等特點。它適用于機器人、精確定位裝置、微型機械、航天航空等領(lǐng)域，具有廣闊的應(yīng)用前景。目前，在國外，直線型超聲馬達(dá)正朝著產(chǎn)業(yè)化方向發(fā)展，而我國的直線型超聲馬達(dá)研究工作才處于起步階段。因此，對直線型超聲馬達(dá)進行深入研究是極其必要的。
　　本論文的主要研究內(nèi)容和成果如下：通過運用ANSYS有限元

2、分析軟件建立了壓電振子的有限元模型，對壓電振子進行了尺寸優(yōu)化、模態(tài)分析、諧響應(yīng)分析、瞬態(tài)動力學(xué)分析。通過仿真得到了壓電振子的振型，計算得到壓電振子縱彎復(fù)合振動模態(tài)的頻率，得到對應(yīng)動態(tài)支路等效電路的各項參數(shù)，驗證了壓電振子表面質(zhì)點橢圓運動的形成。進一步對縱彎直線型超聲馬達(dá)進行了接觸仿真分析，從而直觀的觀察到馬達(dá)定子對動子的驅(qū)動情況。最終，最佳仿真結(jié)果為：壓電振子尺寸為l=38.2mm，w=9.6mm，t=1mm，(l為壓電振子的長，w為壓

3、電振子的寬，t壓電振子的厚度)，并且在頻率為33090Hz時、預(yù)壓力F=13N、輸入電壓V=10V時，馬達(dá)空載速度為76.4mm/s。
　　另外對直線型超聲馬達(dá)的內(nèi)部影響因素如材料、結(jié)構(gòu)等方面做出了詳細(xì)的仿真對比，同時對其外部因素，如定動子間預(yù)壓力、驅(qū)動頻率、驅(qū)動電壓等因素也做出相應(yīng)數(shù)據(jù)分析。最后文章介紹了疊層壓電馬達(dá)的優(yōu)越性，在采用雙驅(qū)動足的基礎(chǔ)上，仿真分析以疊層壓電陶瓷為振子的直線型超聲馬達(dá)，驗證了疊層壓電馬達(dá)具有小尺寸和低電