双晶片压电驱动器的研究

为实现较大的驱动力和速度,提出一种新型压电驱动器,研究了驱动器输出性能随压电泵工作腔数、频率的变化规律。制作驱动器,分别进行十腔串联压电泵/五腔压电泵并联、3~5个压电振子工作、50~400 Hz频率下的输出试验。结果表明,压电泵并联时驱动器的最佳输出功率较大;工作的振子数目不同,存在不同的最佳频率使驱动器的输出速度最大,相同的频率使输出推力最大;最佳频率时,驱动器的输出与工作的振子数目呈正比。在150V、380Hz时驱动器输出功率最大,此时输出速度和推力是10.72mm/s、57.7N。     

压电双晶片阵列式直线驱动器的设计与研究

基于压电双晶片提出一种新型准静态直线压电驱动器,可通过阵列的方式获得所需机械输出力,结构简单,性能稳定,可控性强。利用有限元软件对驱动器结构进行设计与分析,并加工制造了该驱动器的物理样机。最后通过实验发现,当驱动频率为500~2 100Hz时,驱动器可直接输出直线运动。当驱动频率为1 100Hz,驱动电压峰-峰值为200V,预紧力为1.5N时,该驱动器最大输出速度可达95mm/s,最大输出力为0.7N。     

一种高效压电旋转驱动器的设计和研究

为解决压电双晶片旋转驱动器能量利用效率低,转动力学性能差等问题,设计了一种高效压电旋转驱动器。驱动器以压电双晶片组为原动件,通过双离合器机构耦合,将双晶片组正、反两个方向产生的扭转运动全部转化为连续旋转输出,提高了能量利用效率。通过双晶片组对称结构的设计和安装,改善了驱动器力学性能和刚度。通过有限元仿真分析和实际测试,驱动器转速与驱动信号的频率电压基本成线性关系,驱动器承载能力明显提升。驱动器结构紧凑,体积小,普通正弦信号即可驱动,不需要特殊驱动信号或专门时序控制电路,运行稳定可靠,控制简单高效,适用于微驱动领域。     

PBP压电双晶片驱动器力学特性研究

为了获得后屈曲预压缩 （PBP）驱动器的力学特性,该文通过解析模型、有限元模型及实验验证对其进行了研究,3种结果符合较好。结果表明,PBP驱动器可达到10°的输出转角峰 峰值,3倍于施加同样电压的普通压电双晶片,设计空间增大。其一截频率达到178 Hz,远高于普通微小型电动伺服舵机。该文可为PBP舵机驱动器原理样机的研制提供理论基础和实验方法。     

PBP压电双晶片驱动器力学特性研究（英文）

为了获得后屈曲预压缩(PBP)驱动器的力学特性,该文通过解析模型、有限元模型及实验验证对其进行了研究,3种结果符合较好。结果表明,PBP驱动器可达到10°的输出转角峰-峰值,3倍于施加同样电压的普通压电双晶片,设计空间增大。其一截频率达到178Hz,远高于普通微小型电动伺服舵机。该文可为PBP舵机驱动器原理样机的研制提供理论基础和实验方法。     

一种步进式压电陶瓷驱动器负载模型研究

为了能够准确高效地以步进式压电陶瓷驱动器进行定位控制,文中对其在不同负载力条件下的位移性能进行了研究。首先,设计和实施了测定驱动器位移-负载力曲线的实验;然后,通过高阶多项式拟合的方法对实验结果进行拟合,分析得到可用的拟合结果,将其作为被测驱动器的位移-负载力关系;最后,随机选取了其他的负载力条件,将实测位移量与通过拟合曲线进行计算的结果进行对比,验证该位移-负载力模型的准确性。实验结果表明,使用该方法获得的步进式压电陶瓷驱动器的位移-负载力模型可用2阶多项式关系进行描述,与实测值的误差约为1%,可为后续针对该驱动器进行定位控制算法设计提供支撑。     

双模式压电粘滑驱动器设计与试验

该文提出了一种双模式压电粘滑驱动器,通过一个中间固支的压电单晶片和柔性放大机构实现非谐振模式和谐振模式的结合,使驱动器达到高运动精度和快速响应的目的。通过有限元法获得了合适的柔性放大机构参数,并分析验证了驱动器双模式工作的可行性。建立了驱动器的动力学模型,并搭建了试验测试系统。实验结果表明,该压电单晶片驱动的驱动器可实现双模式工作。非谐振模式下,样机最小步距为0.056μm,最大输出负载为1.2 N;谐振模式下,样机最大输出速度为12.56 mm/s,最大输出负载为1.4 N。     

双压电复合薄圆板驱动器的理论分析

双压电膜是由压电材料层、环氧树脂层、金属层组成的复合薄圆板。将多层双压电膜组合在一起构成管内移动微小机器人的驱动器。文章基于压电和金属材料的弹性薄板理论，应用瑞利-李兹近似求解法，推导了在固支与简支两种边界条件下，双压电膜的弯曲振动的固有频率与相对庆的振型的计算表达式。将理论计算与有限元分析的结果进行对比分析，结果表明，两者的计算结果吻合好，验证理论分析的正确性。分析与讨论了压电层与金属层的厚度对固有频率的影响。此研究为微小型机器人驱动器的优化设计提供理论依据。     

双压电膜驱动器的有限元分析与实验研究

双压电膜是由压电材料层、环氧树脂层、金属层组成的复合板，将双压电膜组合在一起构成管内移动微小机器人的驱动器。该文以压电本构方程为基础，建立双压电膜驱动器的机电耦合的有限元模型，采用有限元分析软件对双压电膜驱动器进行静态和模态分析，同时对驱动器静态位移与固有频率进行测试。将有限元分析与实验测试结果进行对比分析，两者的结果一致。     

尺蠖型压电驱动器结构及其特性

由于微纳米级精密定位技术在原位测试、精密光学、超精加工等领域的作用无可替代,因此具有精密定位功能的各种新型驱动器受到国内外学者的广泛关注,其中尺蠖型压电驱动器的研究尤为活跃。该类驱动器定位精度高,结构紧凑,输出力大,运动稳定,具备较大工作行程的同时拥有较高的运动分辨率,在各类驱动器中综合优势明显。首先,介绍了尺蠖型压电驱动器的原理和关键部件;其次,对直线型、旋转型和一体型三类代表性尺蠖驱动器的研究进展进行了总结和归纳,分析了各自的主要结构、动作原理、性能特点和适用场合。结果表明,实用性问题是未来研究重点,可从构型设计、控制系统、补偿算法以及温度控制等方面加以改进。     

新型压电单振子移动机构的试验研究

提出通过改变压电移动机构和接触面之间正压力的方法,改变机构不同方向的摩擦力,使机构沿规定方向运动的惯性冲击式压电移动机构的工作机理,设计并研制了试验装置,并进行了试验研究,试验表明,机构在方波这种对称信号的激励下就能够实现可控的正向直线运动。     

新型压电叠堆式步进直线精密驱动器设计

提出了以压电叠堆作为驱动源的新型步进直线精密驱动器,分析了步进直线驱动器的工作原理,设计步进直线驱动器结构及其控制电压波形。为减少驱动器部件间摩擦,构建了滚动直线滑轨与驱动器结合的结构模型。制作了步进直线精密驱动器样机,并对样机进行实验测试,实验结果表明,驱动器的最小步距为0.05 μm,最高运行速度为610 μm/s,且运动性能稳定。     

新型压电扭转驱动器的设计与试验研究

为实现压电扭转驱动器结构的简化,提高能量使用效率,设计了一种新型压电扭转驱动器.使用压电陶瓷双晶片在外加电场下的弯曲位移,通过简单的运动转换机构实现扭转位移的输出.采用激光反射测角法对驱动器输出的微小角度进行了测量,并与有限元仿真结果进行了比较.通过试验证明该方法制作压电扭转驱动器的可行性,并进行了误差分析,为进一步优化设计提供了理论依据.     

压电型步进式精密直线驱动器的试验研究

利用压电陶瓷的逆压电效应,基于步进运动原理和误差补偿技术设计了一种高精度定位的大行程精密直线驱动器,制作了样机,进行了静态特性和幅频特性测试以及运动性能试验,给出了驱动器的移动速度与工作电压、频率之间的试验关系曲线.结果表明在计算机闭环控制下,驱动器能稳定地实现双向运动,在行程1 mm时,定位精度达士0.01 μm,有效驱动力达13.5 N.     

V型双振子螺杆式直线压电作动器研究

提出一种V型双振子螺杆式直线压电作动器,该作动器由定子圆筒、精密螺母、螺杆及2个弹性体振子构成。利用2个弹性体振子弯曲振动产生的对称模态和反对称模态,激励圆筒端面质点作椭圆轨迹运动,通过螺母和螺杆间的摩擦耦合驱动螺杆作轴向直线运动。利用有限元分析,设计制作了试验样机,并对其主要输出性能进行了实验测试。在电压峰-峰值为300V条件下,样机稳定工作频率为9.7kHz,无负载最大转速为57.7r/min,最大输出力为2.3N。     

精密直线压电驱动器的设计与研究

针对现有直线驱动器精度及输出位移受限等问题,该文基于改进的尺蠖原理,以压电陶瓷堆为动力源设计了一种新型精密直线驱动器。首先介绍该驱动器的结构原理、运行过程及实现方式,然后对该驱动器所用压电陶瓷的特性进行分析,并采用ANSYS对主要部件进行有限元分析。本驱动器采用特有柔性铰链结构和柔性箝位片设计结构,可实现双向移动和输出位移不受限,有效弥补了现有驱动器的一些不足,实用价值较高,有望在微驱动领域推广与应用。