壓電驅動精密流量閥的設計與優(yōu)化.pdf

1、分類號：密級：UDC：學號：415914114038南昌大學專業(yè)學位碩士研究生學位論文壓電驅動精密流量閥的設計與優(yōu)化壓電驅動精密流量閥的設計與優(yōu)化DesignOptimizationofPiezoDrivenPrecisionFlowControlValveSpool吳啟帆培養(yǎng)單位（院、系）：機電工程學院指導教師姓名、職稱：張蕊華副教授指導教師姓名、職稱：徐耀坤高級工程師專業(yè)學位種類：工程碩士學科專業(yè)名稱：機械工程論文答辯日期：2016

2、年5月22日答辯委員會主席：評閱人：年月日第2章壓電驅動精密流量閥的設計I摘要流量閥是液壓系統(tǒng)中的一個重要元件，其作用是控制流體的流向、流量以及壓力。一般工程上需要對流體進行控制，用的大多是傳統(tǒng)的電磁力矩馬達驅動式的控制閥，這種閥結構復雜、體積大、控制精度低，難以滿足對微流量流體的精確控制，特別是高壓下的微流量流體的精確控制。本文利用壓電陶瓷材料作為驅動元件，配合金屬橡膠材料，設計了一種新型的壓電驅動精密流量閥。由于壓電陶瓷具有微納米級

3、的精密位移輸出能力，使得壓電驅動精密流量閥能利用其高位移分辨率控制閥芯的開啟，從而實現(xiàn)精密的流量輸出控制，并且將金屬橡膠安裝在閥的進出口處，利用其節(jié)流減壓特性，使閥口前后的壓差減小，閥中流體速度變化平緩，減小氣蝕破壞。本文所設計的閥采用柔性鉸鏈杠桿機構作為動力源與閥芯運動機構之間的動力傳輸裝置和位移放大裝置。采用有限元分析軟件對柔性鉸鏈杠桿機構進行靜動態(tài)特性分析，得到了機構的靜變形云圖和VonMisesStress云圖。根據(jù)分析結果，對

4、柔性鉸鏈杠桿機構進行了參數(shù)優(yōu)化，優(yōu)化結果使得該機構在滿足閥芯運動具有良好的動態(tài)特性下，柔性鉸鏈的體積比優(yōu)化前減少了16%。實現(xiàn)了柔性鉸鏈杠桿機構輕量化的目標。另外，本文基于有限元軟件平臺，對壓電驅動精密流量閥的閥芯及其周圍流場建立了參數(shù)化的有限元模型，進行了流固耦合分析，先通過對流體域的流場分析，取得了閥穩(wěn)態(tài)時的內部流體壓力場的分布規(guī)律；再將流體分析結果導入到對閥芯固體域的靜力學分析中，對閥芯固體域進行靜力學分析，得到流固耦合作用下閥芯