压电叠堆泵及直线驱动器设计

发布时间：2017-04-29 18:01

  本文关键词：压电叠堆泵及直线驱动器设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：压电叠堆泵是使用压电叠堆作为驱动元件的小型泵。压电叠堆本身输出力大且响应快，但自身变形极小无法满足同时需要高驱动力和大位移的场合。为了解决这个问题，人们提出了一种液压传动和压电驱动技术相结合的压电叠堆泵直线驱动器，以期获得较大的运动行程和驱动力，将压电泵输出口与液压缸相连便组成了一个基本的直线驱动器。在飞行器自适应结构中，有望使用压电直线驱动器来进行驱动。 本文介绍了压电叠堆泵及直线驱动器的设计和性能测试，分析了泵的腔体、薄膜厚度、活塞直径、单向阀类型对流量，输出压力，液压缸的力输出的影响。研究表明，压电泵的性能由多个因素决定，包括：压电叠堆的输出性能，泵的工作频率与电压，单向阀的反向截止性与密封性，泵腔体的大小，振动薄膜的材料与厚度，，活塞的直径以及泵的整体密封性。实验结果表明：压电泵的输出流量与输出压力均随着电压的升高而增加，且近似于线性关系；泵的输出流量随着频率的增加而增加，但频率增加到70Hz左右，输出流量达到最大值，然后输出流量随频率增加而降低。泵的输出压力与频率关系不大，随着频率增加缓慢下降。 加工的实验样机在0~300Hz的工作频率范围内完成测试，泵的最大输出流量350ml/min，最大输出压力为550kPa。使用内径16mm液压缸时的最大输出力114N，无负载时最大伸长速度24mm/s。
【关键词】：压电叠堆泵 液压直线驱动器 液压缸 微型泵 压电
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH38;TH703
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 图表清单8-11
• 注释表11-12
• 第一章 绪论12-20
• 1.1 引言12
• 1.2 目标12-13
• 1.3 压电泵及压电驱动器13-18
• 1.3.1 压电泵的概念13
• 1.3.2 压电泵类型及国内外相关研究13-14
• 1.3.3 压电驱动器及国内外相关研究14-16
• 1.3.4 压电材料在航空中的应用16-17
• 1.3.5 分布式液压驱动在航空中的应用17-18
• 1.4 论文的主要研究内容18-20
• 第二章 压电材料及压电叠堆20-33
• 2.1 压电材料与压电效应20-21
• 2.2 压电材料的参数与压电方程21-24
• 2.2.1 压电材料参数21-23
• 2.2.2 压电方程23-24
• 2.3 压电叠堆24-28
• 2.3.1 压电堆的结构24-26
• 2.3.2 压电叠堆的输出特性26-27
• 2.3.3 叠堆封装27-28
• 2.3.4 压电叠堆的性能测试28
• 2.4 叠堆位移放大机构的设计28-32
• 2.4.1 放大机构的设计与分析29-30
• 2.4.2 机构放大仿真30-31
• 2.4.3 模态分析31-32
• 2.5 本章小结32-33
• 第三章 压电叠堆泵的原理与设计33-43
• 3.1 压电叠堆泵的原理33-34
• 3.2 压电叠堆泵的结构与装配34-35
• 3.3 单向阀的类型35-38
• 3.4 压电叠堆泵静态建模38-40
• 3.4.1 简化系统建模38
• 3.4.2 驱动组件建模38-39
• 3.4.3 泵腔模型39-40
• 3.4.4 单向阀建模40
• 3.5 压电叠堆泵流量估算40-42
• 3.6 液体的可压缩性及气穴现象42
• 3.7 本章小结42-43
• 第四章 压电叠堆泵实验43-56
• 4.0 样机参数与实验设备43-44
• 4.1 电压-流量测试44-46
• 4.2 电压-压力测试46-47
• 4.3 悬臂梁式阀与整体式单向阀实验47-49
• 4.4 振动薄膜厚度对性能的影响49-50
• 4.5 活塞尺寸对性能的影响50-53
• 4.6 驱动部件有限元模态分析53-55
• 4.6.1 活塞与薄膜变形53-54
• 4.6.2 驱动组件的模态分析54-55
• 4.7 本章小结55-56
• 第五章 直线驱动器实验56-63
• 5.1 混合直线驱动器设计56
• 5.2 液压缸推力及伸长速度与频率关系56-58
• 5.3 液压缸实际流量及压力与频率关系58-59
• 5.4 实验误差分析59
• 5.5 电源设计及测试59-61
• 5.6 本章小结61-63
• 第六章 结论与展望63-65
• 6.1 结论63-64
• 6.2 展望64-65
• 参考文献65-68
• 致谢68-69
• 攻读硕士学位期间发表的论文69-70
• 附录 设计图纸70-74

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

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本文编号：335319