资源目录
压缩包内文档预览：
编号：122562291
类型：共享资源
大小：4.94MB
格式：ZIP
上传时间：2021-04-20
上传人：221589****qq.com
认证信息
个人认证
李**（实名认证）
湖南
IP属地：湖南
40
积分
- 关 键 词：
-
TX08
花式
年糕
加工
设计
- 资源描述：
-
TX08型花式年糕加工机设计,TX08,花式,年糕,加工,设计
- 内容简介：
-
一种新型双足驱动直线超声波电动机的研究设计了一种新型双足驱动的直线超声波电动机，其定子采用了一片铜板和八片压电陶瓷构成的复合结构，压电点陶瓷沿着厚度方向极化，对称安装在矩形铜板的两个表面上。建立了该电机的机电耦合动力学模型，通过仿真确定了驱动足的位置，并试验研究了电机的特性。1、简介近来，直线超声波电极有了重大的研究利益，与普通的电磁式电机相比，超声波电机有诸如以下的几个优点：单位体积输出转矩大、纳米级的精确操作、良好的开关和位置控制特性、断电自锁、适应环境能力强、运行过程不受限制、形式灵活，设计自由度大。直线超声波电机的驱动控制系统不仅已被应用于精确定位，实现自动化，国防等，而且已经开发研究出了许多创新的装置应用于下列领域，诸如微电子、机械、微型机器人，直线超声波电机驱动技术有一个良好的应用前景。科学研究上，已有很多类型的直线超声波电机。行波直线超声波电机、驻波直线超声波电机及大型超声波电机的感念已被提出。一些驻波直线超声波电机已经发展起来，因他们良好的性能，如更大的单位体积输出转矩，更高的驱动速率、更精确的定位系统，这些都能满足不断增加的对电机微型化的要求，这些电机运用单极的压电陶瓷片作为定子，并且这其中有一个挨一个的齿足。有关结构设计和驱动控制的方法已在本论文中研究。刘总结得出的相反一极的压电陶瓷片的长、宽合适的比例是4：0，来自Israel的Zumeris已经把振子的水平振动的陶瓷片技术应用于商业领域。带有双足驱动的新型直线超声波电机在本论文中已经设计出来，电机被压成片的定子由一个金属片和八个压电陶瓷片构成。有如此构造的定子被夹着是容易的，工作方式是一个水平的模式的合成，在本文提出的设计感念更多地应用于微型高效率电机。2、运行机理2.1 总的构造一个基于行波的复杂超声波电机虚构的模型如下图所示，它是一个定子、一个转子、金属外壳、螺栓和塑料栓构成的。图1 电动定子外壳其中定子由黄铜片组成，在黄铜片上下表面对称粘结着八个陶瓷片，而在这个黄铜片的同侧有两个驱动足，压电陶瓷片根据其厚度被极化，黄铜片上表面的四个压电陶瓷片被极化的方向与其下表面四个陶瓷片被极化的方向是相对的，螺栓和塑料栓是被用于固定定子于金属外壳上，定子与转子之间的压力是可以调节的，所以电机能在不同要求的压力下工作，为了减少定子夹紧振动的影响，固定点应该靠近振动的定子的椭圆振动方向。2.2 工作原理工作的定子由第一种径度的振动模式和第二个混合振动模式合成。图2显示出。驱动足摩擦面上的振子是在定子第一种径度振动模式中横向振动的，图2b可以看出，当定子在第二中弯曲振动模式上振动时，驱动足摩擦面上的振子就会垂直振动，图2c所示，当定子如果跟这两个振动模式不同，驱动齿摩擦面上的振子轨迹就应该是个椭圆，金属外壳被固定在工作平台上，定子的两个驱动足驱动转子作直线运动。如果振动不同地变化，那么作椭圆运动的振子也跟着改变，继而转子的转速也随之改变。一般地，要求的两个振动相位相差90度，以此来保证转子能有有效的工作。图2 定子的振动模态:(a)一阶纵向模式, (b)二阶弯曲模式和(c)纵弯模式2.3 运行机制图3 激励模态在图3中显示了定子的振动运行方法。八个压电陶瓷片被分成了四组，每组包括两个对称地粘在黄铜片两个压电陶瓷片，对角的两对压电陶瓷片被单根信号激发，另外两对的压电陶瓷片被相差90度的信号激发，金属片接地，事实上，定子的径度模式和弯曲模式复杂，由于生产及各种各样的温度协调并不好，加上已经运行的定子的振动模式的原因，在直线模式频率与弯曲模式之的一个激发频率被影响了，如图3所示在两个激发信号之间有个相位差异，继而导致两个振动的一个相位差异，图4所示，如果发动机频率改变，那么共振的相位也会改变，激发信号频率越接近定子的模态频率，那么共振相位就改变的更大，驱动频率的改变，共振的相位差异也会改变。图4 振动频率和相位模式驱动器的驱动方向可以由交叉连接的两对电极来改变弯曲模式相位，并能导致改变表面振子椭圆运动的方向。通过激发电压和两个个激发信号间的相位差异的调整来改变转子的速度。3、电机的构造设计定子的一个机电耦合振动模式是运用一个FEM、ANSYS软件建立其结构设计的。只有当定子第一个直线模态自然频率接近于第二个弯曲模态时，定子被需求的模态才能有效激发，所以，两个模态的频率的一致性在设计生产定子时就应考虑到。图5所示，不同黄铜片长度振动模式的频率。从图中可以发现，作直线振动的频率和弯曲振动的频率都随黄铜片的长度变长而减小，而且弯曲模式的频率变化更快，这个建模说明一个优化调整的频率的有效方法是改变黄铜片的长度尺寸。图5 定子模态频率和长度之间的关系黄铜片被计算的长度是40.5mm,弯曲振动模态的自然频率是39980赫兹，径向振动模态的频率是40010赫兹，这两个频率大致相等。考虑到计算和生产方面的误差，黄铜片初次生产的长度要41mm。比计算出来的多出0.5mm，通过逐渐减小黄铜片的长度，定子的模态频率的一致性可以凭借频率测量工具来完成。双足驱动的方法可以采用。这两个齿足可以轮流运作，因为反转工作这两个驱动足应该对称地安装。驱动齿轮的形状是矩形的，为了保持摩擦部分接触好能使转子稳定地运作，每个齿接触面上弯曲振幅，在弯曲振动方向上应该是一致的，定子上驱动齿的分布会影响其振动速度的协调性。图6 网格上五个等距的节点在FEM模型上，每个啮合的齿上有五个等距的节点，如图6所示，在每个齿弯曲振幅的节点间的关系与两个齿间被计算过的固定距离是对应的，如图7所示，当固定距离达到13.7时，五个节点的弯曲振幅几乎相等。两个驱动足的速度协调性是影响定子驱动力的一个重要因素，驱动齿不同的分布会产生不同的振动振幅，而且齿还提供的不同的驱动力。通过机电耦合振动模态，定子的振动轨迹可以预测出来，压电陶瓷片被使用的驱动电压是40v，驱动频率是40080赫兹，一个0.003的继续阻尼频率被设置用于谐波的反馈中，定子振动振幅上的一个，就是驱动齿上升的地方，已在图中被计算并画了出来，UX是径度振动方向的位移，UY是弯曲振动方向的位移，UZ是横向振动方向的位移USUM是综合位移，UZ 的位移显示出的太小被忽略了，UY的弧线是对称分布的，当两个齿的中心位置达到13.7mm时，弯曲振幅会达到最大值，并且振幅基本对称，UX不是对称分布的，右齿的UX振幅比左齿的这幅较大，右齿USUM是综合位移比左齿也较大些。图7 每个节点的振幅变化因此，只有当两个齿中心距离是13.7mm, UY是弯曲振幅才会达到它的最大值，在驱动足上的节点的振动速度在弯曲振动上保持一致，图9所示，定子的尺寸是被固定的。矩形黄铜片的长度是40.5mm，宽度是11mm，厚度是2mm，压电陶瓷片长度是17mm，宽度是4mm，厚度是0.8mm。图8不同方向定子振动振幅的变化图10 测量的定子谐振频率4、实验结果用阻尼分析仪测量的定子频率回应特性如图10所示，第一个垂直振动模态的谐振频率为38.8103赫兹，第二个弯曲的模态的谐振频率为40.8103赫兹，弯曲振动频率较径度振动频率高240.8103赫兹。图11所示的是驱动速率和驱动频率间的关系，驱动电压大约是50v/ms,当一个谐波频率为38.6103赫兹时，电动机达到最高速度，为94.5mm/s，从频率38.6103赫兹到40.8103赫兹，速度保持在42mm/s以上变化。电机的驱动速率在被应用的电压有负载的变化，这个结果和一个无负载工作条件下的转子的情况是一致的，图12所示，激发的频率约为39.6103赫兹。图12行驶速度和驱动电压之间的关系5、总结一种新型的带有双足驱动的直线型超声波电机已经发展起来，定子是有八个压电陶瓷片和一个黄铜片组成，电机基本尺寸是要求仔细规定的，定子上驱动齿的分布是有FEA决定的，实验仿真显示了第一个平面径度振动模态的频率和第二个弯曲振动模态的频率可以通过黄铜片长度的调整而轻易地改变成一致。由电机模型特性已被实验性地测量出来，当驱动电压大约达到50V/ms，频率为38.6103赫兹时，电机会达到输出速度的最大值94.5mm/s。参考文献1 S. Ueha, Y. Tomikawa, M. Korosawa, K. Nakamura, Ultrasonic Motors: Theory and Application, Clarendon Press, Oxford, 1993.2 J.F. Manceau, F. Bastien, Linear motor using a quasi-travelling wave in a rectangular plate, Ultrasonics 34 (1996) 257260.3 Y. Roh, S. Lee, W. Han, Design and fabrication of a new travelingwave-type ultrasonic linear motor, Sensors and Actuators A 94 (2001)205210.4 V. Snika, Ultrasonic actuators for nanometre positioning, Ultrasonics38 (2000) 2025.5 M. Kusosawa, M. Takahashi, T. Higuchi, A hybrid inchworm linear motor, Ultrasonics 34 (1996) 243246.6 J. Kim, J.D. Kim, S. Choi, A hybrid inchworm linear motor, Mechatronics 12 (2002) 5542.7 M. Tsai, C. Lee, S. Hwang, Dynamic modeling and analysis of a bimodal ultrasonic motor, IEEE Transaction on Ultrasonics, Ferro-electrics, and Frequency Control 50 (2003).8 R.F. Fung, C.R. Tseng, Dynamic simulation of a bimodal ultrasonic motor by new hybrid laplace transform finite element method,Journal of Sound and Vibration 226 (1999) 625644.9 B. Zhai, S. Lim, K. Lee, S. Dong, P. Lu, A modified ultrasonic linear motor, Sensors and Actuators 86 (
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
川公网安备: 51019002004831号