新型大推力直线压电作动器的研究

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1、中图分类号：TM356论文编号：102870515-S066学科分类号：080202硕士学位论文新型大推力直线压电作动器的研究国家自然科学基金面上项目(No.51275235)和中央高校基本科研业务费专项资金资助项目（NJ20130004）资助研究生姓名朱鹏举学科、专业机械电子工程研究方向压电作动技术指导教师赵淳生教授南京航空航天大学研究生院机电学院二О一五年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofMechanicalandElectr

2、icalEngineeringResearchonNewLarge-thrustLinearPiezoelectricActuatorSupportedbySupportedbyGeneralProgramofNationalNaturalScienceFoundationofChina(51275235)andFundamentalResearchFundsfortheCentralUniversities(NJ20130004).AThesisinMechanicalandElectricalEngineeringbyZhuPengju

3、AdvisedbyProfessorZhaoChunshengSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2015承诺书本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人授权南京航空航天大学可以有权保留送交论文的复印件

4、，允许论文被查阅和借阅,可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的学位论文在解密后适用本承诺书)作者签名：日期：年月摘要压电尺蠖作动器是仿照自然界的尺蠖运动设计开发的，利用压电元件的逆压电效应推动箝位机构和驱动机构交替作用，使直线动子在直接箝位摩擦力作用下，输出连续的精密位移。压电尺蠖作动器具有高分辨率、大行程的输出，还能稳定输出大推力和大功率密度，具有广阔的应用前景。尺蠖驱动的箝位方式分为三种，分别是主动箝位型、被动箝位型和螺旋箝位型，本文基于螺旋箝位的原理，设计了一种新型大推

5、力直线压电作动器，制作出样机并进行了试验研究，主要研究内容如下：总结了压电作动器的分类及其各自特点，介绍了四种压电作动型精密定位装置的工作原理、结构特点和特性，着重针对压电尺蠖作动器的历史发展和应用前景进行了阐述和分析。总结了压电尺蠖作动器的基本工作原理，详述了螺旋箝位型压电尺蠖作动器的基本结构和工作原理，基于螺旋箝位的原理提出了一种新型大推力直线压电作动器，并对其基本结构和工作原理进行了详细的阐述和分析。针对新型大推力直线压电作动器设计过程中的关键技术问题和关键部件的选型进行了详细的分析，并对所选部件进行了性能测试。加工制作了作动器的样机

6、，并搭建了样机测试平台，对作动器进行了性能测试和分析。对作动器的关键部件进行了动力学建模，并针对其各自的特性和之间的联系进行了详细的分析，结合各部件的模型建立了作动器的整体动力学模型。针对本文所开发的新型大推力直线压电作动器的结构特点，提出了四种新方案并对其相应的工作原理进行了阐述和分析。关键词：压电作动器，丝杠，尺蠖型，大推力本课题得到国家自然科学基金面上项目（51275235）和中央高校基本科研业务费专项资金资助项目（NJ20130004）资助。本文工作在机械结构力学及控制国家重点实验室完成。IABSTRACTPiezoelectric

7、actuatorisdesignedaccordingtotheinchwormmotioninthenature,utilizingtheinversepiezoelectriceffecttomaketheclampingmechanismanddrivingmechanismworkingalternatively,whichachievesthegoalofcontinuousprecisiondisplacementoutputofthemoverbytheeffectofthefrictionforcefromthecalmpi

8、ngmechanism.Piezoelectricactuatorhasthecharacteristicsofhighresolution,large-displacement