长环形驻波直线超声电机振子有限元分析

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1、第7期机械设计与制造2011年7月MachineryDesign&Manufacture文章编号：1001—3997(2011)07—0069—03长环形驻波直线超声电机振子有限元分析王宏祥马园园何动(辽宁工业大学振动工程研究所，锦州121001)FiniteelementanalysisofvibratorforIongringstandingwaveIinearultrasonicmotorWANGHong-xiang，MAYuan-yuan，HEQing(InstituteofVibrationEngineering，LiaoningUni

2、versityofTechnology，Jinzhou121001，China)【摘要】提出了一种长环形直线驻波超声电机振子，并对该超声电机振子进行了研究。利用有限元分析软件对振子的工作模态进行了分析，阐述了振子的工作原理。对支撑结构、影响振子振动模态固有频率的主要结构参数，进行了数值分析，确定了振子的结构形式。振子与支撑结构采用柔性铰链连接，利用第18阶正交的两个面内弯曲模态工作，实现了电机振子双接触面驱动、正反两个方向运动。证明了该类振子利用面内弯曲振动模态可以实现双面驱动、正反双向直线运动。为环型驻波直线超声电机的设计提供了理论参考。关键词

3、：超声电机；驻波；直线电机；压电驱动；环梁；双接触面【Abstract】Alongringvibratorofstandingwoveultrasonicmotorispresenteditandisstudied．WithFEMsoJ~ware，theworkingmodeofthevibratorisanalyzed，whichrevealstheworkingprincipleofthevi—brator．Numericalanalysisforsupportingstructureandthestructureparameterswhic

4、haffecttheintrinsicfrequencyofvibrator’svibratingmodeisconducted；hence，thestructureofthevibratorisdetermined．Therearetwocontactsurfacesofthevibrator，whichareconnectedtothesupportpartsbyflexurehingesandworksbyutilizingapairofincurvedmodesoftheeighteenthorthogonaltorealizebi-co

5、ntactSurface$driv—。ingofthevibratorwithforwardandbackwardmovement．Itisprovedthatwithin-planebendingmodeofvi—bration．ringtypevibratormayaccomplishbi-contactSurfacesdrivingandforward-backwardlinearm0e—ment．Therefore．theoreticalreferenceforthedesigningoflinearmovementstandingeul

6、trasonicmotorwithringtypevibratorisprovided．Keywords：Ultrasonicmotor；Standingwave；Linearmotor；Piezoelectricdriving；Ringbeam；Bi-contactsurface中图分类号：TH16，TM359．4文献标识码：A1弓f言连，实现智能化和机电一体化，无需运动转换机构可以直接驱动直线超声波电机是一种利用逆压电效应将电能转化为机械等优点。能的新型电机，能直接产生直线运动和直接输出推力。驱动振子为超声电机的关键部件，通过工作模态、结构形

7、式具有控制性能好，可步进、伺服工作，容易同计算机接口相变换组合，出现了各种样式的直线超声电机，已在精密仪器仪表、★来稿日期：2010-09—11-2基金项目：辽宁省教育厅基金项目(20060408)参考文献onIntel1igentR0botsandSystems，Japan：Tankamutsa，2000：．1918-1923．[6]ChenHP，XiN，ChenY．Cad-guidedsprayguntrajectoryplanningof[1JAntonioJK，OptimalTrajectoryPlanningProblemsforspr

8、aycoatinglc]／／free-formsurfacesinmanufacturing[J]JournalofAdvancedMa