行波型超声波电机的模型仿真与试验研究
| 摘要 | 第1-6页 |
| Abstract | 第6-10页 |
| 第1章 绪论 | 第10-34页 |
| ·超声波电机发展历史 | 第10-11页 |
| ·超声波电机分类与应用 | 第11-22页 |
| ·超声波电机分类 | 第11-17页 |
| ·超声波电机特点 | 第17-19页 |
| ·超声波电机应用 | 第19-22页 |
| ·超声波电机研究现状 | 第22-26页 |
| ·超声波电机本体的研究 | 第22-24页 |
| ·电机仿真模型的研究 | 第24-26页 |
| ·电机驱动控制的研究 | 第26页 |
| ·目前超声波电机研究尚需解决的问题 | 第26-27页 |
| ·本文主要内容和研究意义 | 第27-29页 |
| ·本论文的主要内容 | 第27-28页 |
| ·本论文的研究意义 | 第28-29页 |
| ·小结 | 第29页 |
| 参考文献 | 第29-34页 |
| 第2章 行波型超声波电机运行机理 | 第34-54页 |
| ·压电效应与压电方程 | 第34-38页 |
| ·压电效应与逆压电效应 | 第34-35页 |
| ·压电方程 | 第35-37页 |
| ·振动模态 | 第37-38页 |
| ·机电耦合系数 | 第38页 |
| ·行波型超声波电机结构 | 第38-40页 |
| ·行波型超声波电机定子横向弯曲振动 | 第40-49页 |
| ·定子薄板的基本假设 | 第40-41页 |
| ·圆环形薄板的横向振动 | 第41-42页 |
| ·圆环形薄板的主振型 | 第42-45页 |
| ·行波型超声波电机固有共振频率及振型 | 第45-49页 |
| ·行波型超声波电机运行机理 | 第49-52页 |
| ·定子表面行波的形成 | 第49-51页 |
| ·定子表面质点椭圆运动的形成 | 第51-52页 |
| ·定子与转子间接触 | 第52页 |
| ·小结 | 第52-53页 |
| 参考文献 | 第53-54页 |
| 第3章 行波型超声波电机的有限元分析与结构优化 | 第54-80页 |
| ·定子有限元分析模型 | 第54-59页 |
| ·有限元分析软件ANSYS 简介 | 第54-55页 |
| ·模型建立 | 第55-56页 |
| ·定子结构参数的确定 | 第56-58页 |
| ·有限元分析单元选取 | 第58-59页 |
| ·电机定子振动模态分析 | 第59-65页 |
| ·直径60mm 的超声波电机定子模态分析 | 第61-63页 |
| ·直径100mm 的超声波电机定子模态分析 | 第63-65页 |
| ·电机定子振动响应分析 | 第65-71页 |
| ·电机定子振动幅值计算 | 第65-69页 |
| ·电机定子输入阻抗计算 | 第69-71页 |
| ·电机定子支撑结构的优化 | 第71-74页 |
| ·支撑宽度的影响 | 第72-73页 |
| ·支撑厚度的影响 | 第73页 |
| ·支撑高度的影响 | 第73-74页 |
| ·电机转子有限元分析 | 第74-79页 |
| ·电机转子静力学分析 | 第75-76页 |
| ·电机转子的结构优化 | 第76-78页 |
| ·电机转子的振动分析 | 第78-79页 |
| ·小结 | 第79页 |
| 参考文献 | 第79-80页 |
| 第4章 行波型超声波电机接触模型的研究与仿真 | 第80-98页 |
| ·定子表面的行波 | 第80-85页 |
| ·考虑齿情况下定子中性层的确定 | 第80-83页 |
| ·定子齿端质点运动 | 第83-85页 |
| ·定子和转子间摩擦接触 | 第85-88页 |
| ·定子对转子的法向作用力 | 第85-86页 |
| ·定子对转子的摩擦驱动力 | 第86-88页 |
| ·仿真模型 | 第88-90页 |
| ·转子平衡方程 | 第88-89页 |
| ·行波型超声波电机仿真模型 | 第89-90页 |
| ·模型仿真分析 | 第90-96页 |
| ·仿真分析参数 | 第90-91页 |
| ·预压力对电机的影响 | 第91-92页 |
| ·齿对振动的放大作用 | 第92-94页 |
| ·齿对转子转速的影响 | 第94页 |
| ·摩擦界面运行效率 | 第94-96页 |
| ·小结 | 第96-97页 |
| 参考文献 | 第97-98页 |
| 第5章 行波型超声波电机的动力学模型分析及仿真 | 第98-120页 |
| ·行波型超声波电机的仿真模型 | 第98-106页 |
| ·电机定子的振动能量 | 第99-104页 |
| ·外力对定子所作功的变分 | 第104-105页 |
| ·仿真模型 | 第105-106页 |
| ·仿真模型参数求解 | 第106-111页 |
| ·定子模态质量矩阵 | 第106页 |
| ·定子模态刚度矩阵 | 第106-107页 |
| ·压电陶瓷的机电耦合矩阵 | 第107-108页 |
| ·电机定子和转子受到的力 | 第108-110页 |
| ·电机整体仿真模型 | 第110-111页 |
| ·模型仿真 | 第111-119页 |
| ·电机起动过程 | 第113-115页 |
| ·预压力对电机的影响 | 第115-117页 |
| ·驱动频率对电机的影响 | 第117-119页 |
| ·小结 | 第119页 |
| 参考文献 | 第119-120页 |
| 第6章 行波型超声波电机性能测试 | 第120-133页 |
| ·行波型超声波电机阻抗特性分析 | 第120-122页 |
| ·基于虚拟仪器的阻抗特性分析 | 第120-121页 |
| ·测试结果比较 | 第121-122页 |
| ·行波型超声波电机性能特性分析 | 第122-125页 |
| ·电机的转速脉动 | 第122-124页 |
| ·电机的起动过程 | 第124-125页 |
| ·电机工作特性测试 | 第125页 |
| ·不同预压力作用下电机性能测试 | 第125-128页 |
| ·超声波电机微步进控制与测试 | 第128-131页 |
| ·小结 | 第131-132页 |
| 参考文献 | 第132-133页 |
| 第7章 新结构超声波电机设计与优化 | 第133-143页 |
| ·圆柱定子三自由度超声波电机的设计与优化 | 第133-139页 |
| ·圆柱定子三自由度超声波电机结构设计 | 第133-135页 |
| ·圆柱定子三自由度超声波电机结构优化 | 第135-138页 |
| ·圆柱定子三自由度超声波电机的结构动力学修正 | 第138-139页 |
| ·基于薄板面内振动直线型超声波电机的设计 | 第139-142页 |
| ·直线型超声波电机的结构设计 | 第140-141页 |
| ·直线型超声波电机的实验验证 | 第141-142页 |
| ·小结 | 第142页 |
| 参考文献 | 第142-143页 |
| 第8章 总结与展望 | 第143-145页 |
| ·本文总结 | 第143页 |
| ·本文主要贡献 | 第143-144页 |
| ·需要进一步研究的问题 | 第144-145页 |
| 攻读博士学位期间完成的主要论文及研究成果 | 第145-146页 |
| 攻读硕士学位期间参加的科研项目 | 第146-147页 |
| 致谢 | 第147页 |
