动子接触的微观力学模型.pdf

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1、振动与冲击第31卷第20期JOuRNALOFVIBRATIONANDSH0CK直线超声电机定／动子接触的微观力学模型周胜利，姚志远(南京航空航天大学机械结构力学与控制国家重点实验室，南京210016)摘要：以直线超声电机定／动子接触的微观力学特性为研究对象，首先通过实验测试了定／动子接触表面的粗糙度和统计参数，并基于概率统计方法得到定子接触表面各点高度的概率分布函数，再通过伪随机数模拟的方法给出接触表面的模拟模型；然后利用赫兹微观接触模型，建立定／动子接触的微观力学模型；最后得到定／动子的预压力、接触变形量和实际接触面积之间的关系。研究有助于建立直线超声电机的整体动力学模型和分析其摩擦摩损特

2、性。关键词：直线超声电机；接触；粗糙度；微观力学模型中图分类号：TM356文献标识码：AMicromechanicmodelforcontactbetweenalinearultrasonicmotor’SstatorandmoverZHOUSheng—li，YAOZhi—yuan(StateKeyLaboratoryofMechanicsandControlforMechanicalStructures，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016，China)Abstract：Themicromechanicfea

3、turesofcontactofalinearultrasonicmotor'sstatorandmoverwerediscussed．Thecontactsurface’sroughnessandstatisticalparametersweremeasuredwithtests，theprobability—distributionfunctionoftheheightofthestator'ssurfacecontactpointswasobtainedbasedontheprobabilitystatisticsmethod，andthesimulationmodelofthecon

4、tactsurfacewasgivenwiththepseudo—randomnumbersimulationmethod．Then，themicromechanicmodelofthecontactsurfacebetweenthestatorandmoverwasestablishedusingHertzmicroscopiccontactmode1．Therelationshipamongpre—stressonstatorandmover，contactdeformationandrealcontactareawasobtainedatlast．Thestudywashelpfulf

5、orestablishingtheoveralldynamicmodelofalinearultrasonicmotorandanalyzingitsfeaturesoffrictionandwear．Keywords：linearultrasonicmotor；contact；roughness；micromechanicmodel直线超声电机具有结构简单、直接驱动、推力比在国内直线超声电机的研究落后于行波超声电大、响应快、断电自锁、定位精度高等优点，在航空航机J，当前的研究热点是其结构设计，尚缺乏动力学天，武器装备和精密驱动等领域具有重要的应用前景，建模的研究。许海等在对直线超声电机进行

6、动力其研究也受到越来越多的关注lJ。学建模时，对摩擦界面采取了与传统行波超声电机类直线超声电机的动力学建模是超声电机研究的重似的办法，即假设定／动子有光滑的接触表面，定／动子要内容。不仅有助于理解超声电机的运行机理，实现间有一可等效为线性弹簧的摩擦层。而实际的定／动电机结构的优化设计、运行控制和寿命估计，且有利于子接触表面是粗糙的，且定／动子间并无摩擦层的存提高电机运行的稳定性。在。目前尚未见到有关直线超声电机定／动子接触表动力学建模主要包括建立自由定子的振动模型，面摩擦学调查研究，以及粗糙表面对定／动子运行特性定／动子的接触模型和机电耦合模型。由于直线超声影响研究的报道。电机通过定／动子的

7、摩擦作用驱动动子运动，因此分析本文以南京航空航天大学精密驱动所研制的V型定／动子的摩擦机制，建立正确的定／动子接触模型是直线超声电机的表面微观力学特性为研究对象，首先通建立超声电机动力学模型的前提。过实验测试了定／动子接触表面的粗糙度和统计参数，并基于概率统计方法得到了定子接触表面各点高度的概率基金项目：国家重点基础研究发展计划项目(973计划)分布函数，通过伪随机数模拟的方法给出接触表面的模(201lCB7