往复式压电直线送料器的结构设计与试验研究

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1、往复式压电直线送料器的结构设计与试验研究StructureDesignandExperimentalResearchoftheReciprocatingPiezoelectricLinearFeeder作者姓名：张东伟专业名称：机械工程指导教师：杨志刚教授学位类别：工学硕士答辩日期：2015年5月31日本文由国家自然科学基金项目《压电驱动流体动耦合软体驱动器设计理论与关键技术研究》（项目编号：51405189）资助摘要往复式压电直线送料器的结构设计与试验研究摘要作为一种分选整理和定向排序的自动供料装置，送料器因其结构

2、简单、应用方便、能极大地提高自动化设备的效率，在电子元器件、医疗器械、汽车电子等众多新兴高科技领域中得到了越来越广泛的应用。但是随着社会发展，对于送料器的需求，已不再是初期实现整列送料功能那么简单，越来越多场合，需要更低的噪音、更小的功耗、更精密的送料、以及更精美的外观。这其中更有很多地方需要在有限空间内应用送料系统为设备进行物料输送。本文提出并设计了一种往复式压电直线送料器（以下简称往复式送料器），以期利用直线式送料器的结构实现螺旋式送料器的功能，形成更小体积的送料能力。为此需重点研究如何在传统直线式送料器的振子数

3、量下，驱动两个顶盘做相位相反的振动从而实现物料往复运动。通过探讨压电效应及压电驱动技术的应用，分析压电陶瓷的各种性能参数与压电振子类型及其应用特点，选定了压电双晶片作为往复式送料器振子。通过分析压电双晶片的工作原理及其振动模态，发现了适用于往复式送料器的扭转振动模态。对压电双晶片进行了理论分析和实验测试，得到压电双晶片各尺寸参数对其性能的影响关系，并通过仿真分析和实验验证了这些结论；测定压电双晶片的实际性能，得到了压电双晶片的静态特性和动态特性；通过仿真分析，寻求到了压电双晶片扭转振动模态及其实现条件，并依据这些条件

4、确定了压电双晶片的设计方案。设计往复式送料器的整体结构，并分析其与传统直线式送料器的区别，探讨其工作原理；对底座、调整垫块、弹簧片、顶盘的选材、设计、加工分别进行分析，确定了往复式送料器的装配流程；通过对往复式送料器的振动分析，给出其振幅的理论表达式，明确了往复式送料器固有频率的影响因素。最后利用有限元分析软件对整机进行有限元仿真分析，建立模型，划分网格，施加约束，结果后处理，得到了整机前五阶振动模态及其对应的频率；对往复式I吉林大学硕士学位论文送料器的性能进行实验测定，包括电压特性、频率特性、以及左右两侧送料速度一

5、致性，整理实验结果，得到这些特性的曲线图。关键词：往复式、压电驱动、送料器、振动模态、谐振频率IIAbstractStructureDesignandExperimentalResearchoftheReciprocatingPiezoelectricLinearFeederABSTRACTAsanautofeedingequipmentwhichisusedindirectionalsorting,thefeederiswidelyusedinmanyemerginghigh-techfieldssuchasele

6、ctroniccomponents,medicalequipmentandautomotiveelectronicssincethesimplestructureandeasyapplication,whichcangreatlyimprovetheefficiencyoftheautomationequipment.Butwiththesocialdevelopment,theneedforfeederisnolongertheearlysimpleonethatrealizingthefunctionofthew

7、holecolumnfeed,andthefeederswithlowernoise,lesspowerconsumption,moreprecisefeedingandmorebeautifulappearanceareneededinmoreandmoreoccasions.Therearealsomoreandmoreplacesinwhichthespaceforfeedsystemislimitedneedtousethefeedingsystemtotransportthematerials.Therec

8、iprocatingpiezoelectriclinearfeeder(hereinafterreferredtoasthereciprocatingfeeder)isproposedanddesignedtorealizethefunctionofcircularvibrationfeederbasedonlinearfeeder,formi