短柱超聲波機(jī)支撐的答辯課件

超聲波電機(jī)支撐方式的研究姓名：王佳琪導(dǎo)師：王瑞霞專業(yè)：電氣工程及其自動化學(xué)號：081內(nèi)容提綱研究背景及意義23有限元分析模型與支撐方式435ANSYS有限元分析結(jié)果1總結(jié)與展望電機(jī)擺動工作原理6

致謝研究背景及意義超聲波電機(jī)的性能優(yōu)良，如結(jié)構(gòu)簡單、體積小、低速大轉(zhuǎn)矩、響應(yīng)速度快、定位精度、無電磁干擾等，超聲波電機(jī)被認(rèn)為在機(jī)器人、計(jì)算機(jī)、汽車、航空航天、精密儀器儀表、伺服控制等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景，有些領(lǐng)域已有成功應(yīng)用。如圖為應(yīng)用于照相機(jī)中的超聲波電機(jī)。

環(huán)形行波型電機(jī)柱體行波型電機(jī)

電機(jī)擺動工作原理超聲波電機(jī)的工原理壓電陶瓷逆壓電效應(yīng)

電機(jī)擺動工作原理超聲波電機(jī)的運(yùn)動機(jī)理

超聲波電機(jī)一般都是通過共振放大壓電陶瓷的微小

位移來產(chǎn)生機(jī)械運(yùn)動。搖擺運(yùn)動原理如下：有限元分析模型與支撐方式有限元法是求解偏微分方程的一種數(shù)值計(jì)算方法。它把求解區(qū)域看作由許多小的，在節(jié)點(diǎn)外互相連接的子域構(gòu)成，在每個子域給出偏微分方程的近似解。由于求解域可以被離散成不同形狀和尺寸的子域，所以它能較好地適應(yīng)復(fù)雜幾何形狀和不同材料特性求解域。對超聲波電機(jī)而言，利用有限元分析方法進(jìn)行仿真計(jì)算，可模擬實(shí)際電機(jī)定、轉(zhuǎn)子的振動、接觸和邊界條件情況，能夠全面地了解系統(tǒng)運(yùn)行細(xì)節(jié)，獲得定量化的分析結(jié)果，因而有限元法對分析超聲波電機(jī)定子振動特性及接觸情況非常有效。有限元分析模型與支撐方式短柱定子超聲波電機(jī)的有限元模型定子設(shè)計(jì)中剖分采用八節(jié)點(diǎn)六面體單元ANSYS有限元分析結(jié)果

模態(tài)分析SETFREQ/HzSETFREQ/Hz1379898748062516899815863516891081589456460118701655646012870166676161388271767616

彈性支撐的模態(tài)分析數(shù)據(jù)ANSYS有限元分析結(jié)果固定支撐模態(tài)分析數(shù)據(jù)

SETFREQ/HzSETFREQ/Hz121347221347331045453475579111315171921232527295446454937559045763858856633796501170114795658245785883921209583268101214161820222426283054464549385590457638588566337967955701147956582457858839212095832ANSYS有限元分析結(jié)果

諧響應(yīng)分析由于諧響應(yīng)分析需要對壓電片施加電壓，電壓的峰值為100V，施加電壓的區(qū)域如下圖：ANSYS有限元分析結(jié)果X軸向的彈性支撐諧響應(yīng)分析圖：ANSYS有限元分析結(jié)果X軸向的固定支撐諧響應(yīng)分析圖：ANSYS有限元分析結(jié)果不同支撐方式的諧響應(yīng)分析結(jié)果對比表：最大幅值比較：

彈性支撐固定支撐X向位移/μm17.66901.63116Y向位移/μm18.19063.26947Z向位移/μm24.57123.31842

頻率差異比較：

彈性支撐固定支撐模態(tài)分析所選工作頻率67616Hz21347Hz諧響應(yīng)最大振幅時頻率67470Hz21180Hz總結(jié)與展望

由不同支撐方式的模態(tài)分析與諧響應(yīng)分析可以得出：彈性支撐對較短的圓柱定子電機(jī)來說有許多好處，彈性支撐對電機(jī)彈性體的振動束縛小，彈性體振幅增大，輸出力矩提高；固支時振動體振動模態(tài)復(fù)雜，雜散模態(tài)很多，不利于振動模態(tài)的選擇，而彈性支撐時，彈性體振動模態(tài)較純，利于模態(tài)優(yōu)化。所以選擇彈性支撐是正確的選擇。

對于未來對于超聲波電機(jī)