矩形板压电振子型超声马达

在双矩形板压电振子型超声马达研究的基础上，提出了一种具有四个凸起物的单矩形板压电振子型超声马达，利用矩形板的双向弯曲振动合成了凸起物顶部的椭圆运动，引用耦合振动理论研究了矩形薄板的固有弯曲振动频率，并通过研制与试验，测试了样机的速度与效率性能，验证了其工作的可行性。     

复合型USM压电扭振子设计及其特性分析

介绍利用国产压电材料设计纵扭复合型超声波电机(USM)压电扭振子的理论和制造工艺,主要内容包括:压电材料的选取,压电扭振子的结构,根据等效电路推导出电机扭转振动模式的谐振频率方程,以及扭振子尺寸计算公式;根据实验总结了压电扭振子的制造工艺、黏接及其注意问题.并利用阻抗频谱分析仪测试了按上述理论设计的压电扭振子的频率特性.结果表明:设计理论、黏接剂的选择以及加工方法是合理可行的.据此研制的样机最大输出力矩已达10 Nm以上.     

压电薄膜泵驱动的新型直线马达

提出了一种由压电薄膜泵和液压缸构成的新型直线马达(简称压电液压马达)。介绍了其结构和工作原理,并进行了性能分析与测试。利用尺寸为35 mm×1 mm的薄膜型压电振子制作了两腔体串联压电泵,并与直径15 mm、有效行程100 mm的液压缸进行了联机试验。研究结果表明,在驱动频率一定,驱动电压超过100 V时,驱动力与速度随电压的提高线性增加。在驱动电压为140 V、工作频率为70 Hz的条件下,获得压电液压马达的最大速度和推力分别为14.5 mm/s和17.8 N,最大输出功率为63.5 mW。     

双接触面直线驻波超声电机振子的动力学模型与实验分析

提出了一种直线型驻波超声电机振子,该振子通过改变振子激振频率,利用双面驱动,可以实现双向直线运动。推导出超声电机振子运动的动力学模型的解析式,对振子工作模态和工作频率进行实验分析并对理论分析结果与样机的实验结果进行了比较。     

矩形压电振子式主动阀压电泵的设计及其性能

根据压电泵的工作原理,基于两端夹持式主动阀开发了矩形压电振子式主动阀压电泵,对其结构及工作原理进行了说明。计算了其理论流量,剖析了流量的影响因素。通过试验研究得出:泵在工作时阀腔压电振子与泵腔压电振子之间的最佳相位差是70°和250°。测试了阀腔压电振子在不同电压、频率驱动信号作用下压电泵的输出特性。同时,对主动阀压电泵的双向泵送能力进行了比较分析。实验结果表明:与正弦波相比,方波作为矩形压电振子主动阀的控制信号时,流量相对比较大。频率为70Hz时,最大流量为140mL/min;在高频情况下,矩形压电双晶片式主动阀压电泵的流量保持较好,圆形压电振子式主动阀压电泵的流量下降明显。     

悬臂梁压电振子频率调谐和发电能力研究

研究了一种带末端质量块的悬臂梁压电振子的频率调谐能力。理论分析了悬臂梁压电振子的结构尺寸对压电振子谐振频率和发电能力的影响关系,并分别对长度调谐和质量调谐前后的压电振子发电能力进行实验测试和对比分析。结果表明,增加悬臂长度或末端质量可以降低压电振子的谐振频率,减少悬臂长度或末端质量可以提高压电振子的谐振频率,但为达到更好的发电效果,降频调谐时,应该采用质量调谐法提高压电振子的输出功率,而升频调谐时．应该采用长度调谐法提高压电振子的输出功率．     

变正压力式压电双晶片惯性直线驱动器

提出了以压电双晶片作为动力元件、通过控制移动机构和支撑面之间的正压力、利用摩擦力变化实现定向运动的新型惯性直线驱动器。分析了驱动器的工作原理,利用有限元分析软件对压电双晶片振子进行了模态分析,得到其动态特性。研制了惯性直线驱动器的样机并进行了性能测试,试验结果表明:该机构能够实现直线往复运动,频率为10 Hz时,最小稳定运动步长为0.7μm,最大移动速度为1.2 mm/s,最大承载能力为150 g。     

压电发电装置的功率分析与试验

为提高压电发电装置(能量转换系统)的输出功率,建立了简谐激励条件下两种能量转换电路(交、直流输出)功率计算模型,并进行了模拟分析及试验验证。理论研究结果表明,在压电振子开路电压(结构尺寸及激励频率)一定时,存在不同的最佳负载使交、直流输出电路获得最大的输出功率,交流输出的最佳负载及最大功率分别是直流输出最佳负载及最大功率的2/π和π/2倍。试验用压电振子尺寸为58mm×30mm×0.7mm,激励频率为44.3Hz时的开路电压为14.8V。交、直流输出电路所对应的最佳理论/试验负载分别为72/71kΩ和113/110kΩ,最大理论/试验功率分别为0.76/87mW和0.49/4.7mW。     

矩形振子驱动式分频压电骨传导助听器

为了使压电骨传导助听器对声音信号的传递更准确、更高效,提出一种具备对高低频声信号进行分频传导能力的新型压电骨传导助听器。该助听器利用方形和矩形2个压电振子独立驱动,可以将高低频声音信号分频后通过骨传导方式传至内耳。对助听器的主要部件压电振子设计参数进行了仿真分析,依据仿真分析的结果,制作了压电骨传导助听器试验样机,搭建了测试系统,对助听器样机进行了试验测试。测试结果表明,矩形和方形振子的阶跃响应速度相差约4 ms;中低频段频率响应中矩形振子的声压值突变平均超过方形振子约10 d B,中高频段频率响应中方形振子的声压值突变平均超过矩形振子约13 d B。试验结果证明该助听器可以实现声音信号的分频传导。     

耦合弯曲-剪切载荷L型压电振子的低宽频特性

针对传统的压电能量采集装置固有频率高、工作频率范围窄及能量转换率低的问题,基于Timoshenko梁理论提出耦合弯曲-剪切载荷的L型压电振子,研究基于L型压电振子的复合压电结构的能量采集特性. 根据无线传感器的作业环境特点,研究L型悬臂梁的长度、宽度及延伸段长等因素对压电能量采集频率、输出电压峰值及能量转换效率的影响规律. 组合不同尺寸L型压电悬臂梁,研究设计回字形布局的阵列式复合振子. 经仿真分析与实验验证结果可知,在0~250 Hz低频环境下,能量采集频率为28~36 Hz、61~68 Hz、92~99 Hz以及103~111 Hz,较等尺寸传统阵列式压电复合振子覆盖频率平均提升了260%.     

含齿环形振子的振型一致性分析

基于有限元数值分析方法,对环形压电振子的面外弯曲模态进行了模拟,研究了振子齿数对弯曲模态一致性的影响。数值结果表明,当齿数为模态阶次的整数倍时,振子具有理想的振型一致性。     

Application of Piezoelectric Materials in a Novel Linear Ultrasonic Motor based on Shear-induced Vibration Mode

A novel linear ultrasonic motor based on d15 effect of piezoelectric materials was presented. The design idea aimed at the direct utilization of the shear-induced vibration modes of piezoelectric material. Firstly, the inherent electromechanical coupling mechanism of piezoelectric material was investigated, and shear vibration modes of a piezoelectric shear block was specially designed. A driving point's elliptical trajectory induced by shear vibration modes was discussed. Then a dynamic model for the piezoelectric shear stator was established with finite element(FE) method to conduct the parametric optimal design. Finally, a prototype based on d15 converse piezoelectric effect is manufactured, and the modal experiment of piezoelectric stator was conducted with laser doppler vibrometer. The experimental results show that the calculated shear-induced vibration modes can be excited completely, and the new linear ultrasonic motor reaches a speed 118 mm/s at noload, and maximal thrust 12.8 N.     

新型压电输送振子振动模态有限元分析

利用ANSYS有限元分析软件,对用于行波型超声物料输送装置的压电输送振子进行了模态分析,讨论了压电输送振子结构参数对振动模态的影响,为压电输送振子进一步的结构参数修改提供了指导,为行波型超声物料输送装置的设计奠定了基础。     

振片式超声波马达的研究

超声波马达是一种由超声振动而获得驱动力的新型马达。它利用作为定子的压电陶瓷振子,通过压电效应产生高频振动并依靠摩擦力来驱动压置在其上的转子运动。     

一种新型微流体主动混合器的仿真与分析

针对本文设计的一种新型压电驱动的微流体主动混合器进行建模和仿真,对压电驱动振子进行模态分析,得到其固有频率和振型;以水为流体,对混合器和其内部流体进行流固耦合分析,得到压电振子对混合器内流场的扰动状况;分别在未施加激励和施加激励的情况下,对不同温度的水进行混合仿真实验,得到混合器内不同位置的混合状况。通过比较和分析仿真实验结果,验证了混合器的工作性能。     

双悬臂式压电振动给料器设计与性能分析

现代化的自动装配对物料输送的平稳性和精确性提出了更高的要求,为了满足工业需求,设计了一种采用矩形压电振子作为激振源、以垂直驱动方式工作的压电振动给料器。通过对双悬臂式压电振动给料器进行简化,并建立其动力学模型,推导出固有频率以及装置振幅的表达式,分析了影响固有频率和振幅的因素。利用ANSYS Workbench软件对装置进行动力学分析,系统固有频率为118.85 Hz,并对装置进行了谐响应分析。结果表明,当驱动电压为200 V时,系统驱动频率为116.00～122.00 Hz,双悬臂式压电振动给料器具备输送物料能力,在最靠近共振点处（118.00 Hz）振动幅值最大,输送效率最高,满足工业生产的使用要求。     

压电微喷驱动振子振动的理论分析

压电驱动振子是由压电材料层和单晶硅层复合而成.以压电微喷驱动振子为研究对象,根据压电本构方程和弹性薄板弯曲理论,应用能量法对其进行了理论分析,建立了周边固支条件下压电驱动振子振动的理论模型,推导求解了驱动振子一阶固有频率及位移函数,MATLAB编程计算结果与ANSYS软件仿真结果误差为6.6%,表明了二者的一致性.分析了激励电压及压电驱动振子结构参数对轴向振动位移的影响,研究结果可为压电微喷液滴发生器的设计及控制提供理论依据.     

谐振型压电式管内移动机构

提出了两种易于微小型化的压电式管内移动机构。该机构利用压电陶瓷的逆压电效应产生振动 ,通过振子的共振在驱动足前端产生椭圆运动 ,驱动机构在管道内运动。利用分割设计法和有限元方法对机构进行了设计和分析 ,并制作了试验样机。初步的试验结果表明 ,两种机构都能在管道内实现稳定移动     

基于圆形压电振子的骨传导听觉装置

应用周边固支式圆形压电振子作为驱动元件,将音讯信号转换为振动信号,再利用骨传导方式使人感知音讯信号,在此基础上构建了圆形双晶片压电式骨传导听觉装置。对圆形压电振子进行了建模,利用有限元仿真分析,提出了压电振子支撑方式的优化方案。对设计的压电式骨传导听觉装置进行了实验测试,得到了骨传导装置结构参数对其性能影响的关系曲线。实验研究表明:压电式骨传导听觉装置的基本性能指标能够满足骨传导听觉装置的要求。