超声换能器式波发生器压电谐波电机研究

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1、AthesissubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterResearchonaPiezoelectricHarmonicMotorwith一·●rn1⋯J_1■Ultrasonic。1。ranSdUcerwaveIjeneratorByZhengyangGuoSupervisor：A．P．XiaLiVehicleEngineeringSchoolofMechanicalEngineeringMay2014学位论文原创性声明愀54㈣782础0船Y2本人郑重声明：所呈交的学位

2、论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者：正囱日期：叫笋年石月岁日学位论文使用授权声明本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属郑州大学。根据郑州大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权郑州大学可以将本学位论文的全部或部分编入有关数

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4、换能器式波发生器两种驱动方式的压电谐波电机方案，经过综合比较，确定采用超声换能器式波发生器压电谐波电机的设计方案。第二，进行压电谐波电机驱动源的超声换能器设计与分析。在简单介绍超声换能器设计理论及变幅杆设计理论的基础上，设计二级圆锥变幅杆超声换能器，并对其进行模态分析、谐振分析及瞬态分析，获得满足需要的超声换能器纵振谐振频率及振型，通过谐振分析验证了谐振频率下超声换能器的输出位移最大，瞬态分析结果显示，当输入电压500V、谐振频率为共振谐振频率的正弦交流电压时，超声换能器前端位移输出为80um。第三，进行位移放大机构的设计与分析

5、。为进一步扩大超声换能器的输出位移，设计二级杠杆双圆弧刃口弹性位移放大机构放大该位移，分析其主要尺寸参数在给位移放大机构位移输入端施加位移载荷时，其最大等效应力、最大应变及实际放大倍数随各尺寸参数变化的变化规律，选取合适的尺寸参数对位移放大机构进行优化设计，分析优化前后柔轮的应力应变分布情况及考虑位移损失的实际放大倍数，以及位移放大机构的输出位移，验证该位移输出是否满足柔轮变形需求。最后，进行换能器式波发生器压电谐波电机整体结构设计。换能器式波发生器压电谐波电机主要由换能器式波发生器、柔轮、刚轮及壳体等组成，其中换能器式波发生器

6、由共用一个六边形八面体的六组二级变幅杆超声换能器式压电驱动器和六组二级杠杆位移放大机构组成。进行柔轮结构设计及其主要尺寸参数对其应力应变影响规律的分析，获得满意的柔轮结构，在此基础上，完成压电谐波电机总体结构设计。关键词：压电谐波电机；超声换能器式波发生器；压电波发生器；二级变幅杆T摘要超声换能器；二级杠杆位移放大机构；柔轮AbstractInordertomeettherequirementofhightorqueatlowspeedmicrospecialmotorinaviation，aerospace，precision

7、instrumentsandotherareas．Comprehensivethetechnologyofultrasonicmotorandharmonicdrive，anewkindofpiezoelectricharmonicmotorwithultrasonictransducerwavegeneratorisproposed，designedandanalysisinthispaper．Firstly，selectthedesignproposalofpiezoelectricharmonicmotor．Piezoel

8、ectricceramicstackwavegeneratorandultrasonictransducerwavegeneratorthesetwotypeofdriverisproposed，aidertheintroduceofstructureandla