60mm旋轉行波超聲電機的設計與工藝

論文編號:JX1615  論文字數:27516.頁數:52 附任務書，開題報告，外文翻譯,CAD圖

60mm旋轉行波超聲電機設計及工藝
摘要：超聲電機是利用壓電陶瓷的逆壓電效應，激勵彈性體產生諧振作用，把電能轉換成微米級振幅的振動，再依靠定子和轉子之間產生的摩擦耦合將這細微振動擴大為轉子及與之相聯的軸的旋轉運動。與傳統電磁電機相比，具有質量小、結構簡單、效率高、噪音小、低速大轉矩和可以直接驅動負載等特點。在航空航天、精密儀器、生物醫學與許多重要領域等具有廣闊的應用前景。
 適應于工程上對超聲電機的需要，本文設計了一種直徑為60mm旋轉型行波超聲電機，主要完成了以下工作：
總結分析了國內超聲電機技術的現狀、發展及所存在的問題；
闡釋了旋轉行波超聲電機的運動機理；
利用ANSYS軟件建立了超聲電機定子的數學模型，利用模型對定子的工作模態進行分析并計算，確定了60mm直徑超聲電機的定子的工作模態；
完成了60mm直徑超聲電機的裝配圖和零件圖的設計;
編制了定子的機加工工藝。
關鍵詞：超聲電機  模態分析 設計

The design of 60mm diameter plate type Rotary Ultrasonic Motor actuated by traveling flexural waves And Technology
Abstract: Ultrasonic Motor uses the effect of Piezoelectric from Piezoelectric ceramic, and it produce the effect of resonance excitation by the Active Materials. That the electrical energy transform to the micro-deformations. To propel the rotor and the drive shaft connected to it though the amplification of the micro-deformation of the active material that depends on friction at the interface between rotor and stator.The Ultrasonic Motor offer light mass, simply constructions, high torque density at low speed, low noise, efficient and actuate directly to the load. Ultrasonic motor in the aviation and aerospace, precision instruments, bio-medicine and a number of important areas has broad application prospects.
 Projects adapted to the needs of the ultrasonic motor, In this paper, the design  a 60mm diameter rotary traveling wave type ultrasonic motor, the main completed the following work:
Summary analysis of the domestic status of ultrasonic motor technology, development and the problems;
To explain the rotary traveling wave ultrasonic motor of the movement mechanism;
The use of ANSYS software, the establishment of a ultrasonic motor mathematical model, using the model of the work of the stator modal analysis and calculation to determine a 60mm diameter stator ultrasonic motor mode of work;
Completed a 60mm diameter ultrasonic motor assembly drawings and parts of the design plan;
Preparation of the stator of the machine process.

Key word: Ultrasonic Motor    Modal Analysis  Design
目  錄
1. 前言
1.1 概述………………………………………………………………………（01）
1.1.1 超聲電機的定義………………………………………………………（01）
1.1.2 超聲電機的特點………………………………………………………（01）
1.1.3 超聲電機的應用………………………………………………………（03）
1.2 超聲電機技術的發展及其研究意義……………………………………（04）
1.2.1 超聲電機的發展過程…………………………………………………（05）
1.2.2 研究超聲電機的意義…………………………………………………（08）
1.3 超聲電機的分類…………………………………………………………（08）
1.4 本文主要研究的方向和內容安排………………………………………（08）
2. 旋轉行波超聲電機的工作原理
2.1 引言………………………………………………………………………（10）
2.2 旋轉行波超聲電機的工作原理及其結構………………………………（10）
2.2.1 旋轉行波超聲電機的工作原理………………………………………（10）
2.2.2 旋轉行波超聲電機的結構……………………………………………（11）
2.3 旋轉行波超聲電機的運動機理分析……………………………………（11）
2.3.1 壓電陶瓷與壓電振子…………………………………………………（11）
2.3.2 壓電陶瓷的極化配電裝置……………………………………………（13）
2.3.3 彎曲駐波的產生過程…………………………………………………（14）
2.3.4 彎曲行波的產生過程和運動分析……………………………………（16）
2.4 超聲電機定子表面質點的運動分析……………………………………（18）
2.5 本章小結…………………………………………………………………（20）
3.超聲電機的定子模態分析計算
3.1 引言………………………………………………………………………（21）
3.2 定子固有頻率的理論計算………………………………………………（21）
3.2.1 共振頻率的計算………………………………………………………（21）
3.2.2 共振振幅的計算………………………………………………………（23）
3.3 定子建模與計算…………………………………………………………（25）
3.3.1 ANSYS簡介……………………………………………………………（25）
3.3.2 定子建�！�……………………………………………………………（25）
3.3.3 定子的ANSYS分析……………………………………………………（27）
3.4 本章小結…………………………………………………………………（29）
4. 旋轉行波超聲電機的結構設計
4.1 引言………………………………………………………………………（30）
4.2 超聲電機的設計流程……………………………………………………（31）
4.3 定子的結構設計…………………………………………………………（31）
4.3.1 定子內外徑的選擇……………………………………………………（32）
4.3.2 振動模態的設計與模態階數的選擇…………………………………（32）
4.3.3 定子厚度的確定………………………………………………………（33）
4.3.4 定子齒的設計…………………………………………………………（33）
4.3.5 定子內支撐板設計……………………………………………………（34）
4.3.6 粘結層對定子振動特性的影響………………………………………（34）
4.4 轉子的設計………………………………………………………………（34）
4.5 摩擦層的設計……………………………………………………………（35）
4.6 超聲電機的設計結果……………………………………………………（36）
4.7 板式旋轉行波超聲電機的裝配結構……………………………………（37）
4.8 本章小結…………………………………………………………………（39）
5. 定子的機加工工藝設計
5.1 分析零件的作用…………………………………………………………（40）
5.2 加工對象材料分析………………………………………………………（40）
5.2.1 定子材料………………………………………………………………（40）
5.2.2 QSn6.5—0.4的性能和用途…………………………………………（40）
5.3 零件的技術要求…………………………………………………………（41）
5.3.1 工藝要求………………………………………………………………（41）
5.3.2 技術依據………………………………………………………………（41）
5.3.3 生成類型的確定………………………………………………………（41）
5.4 制定定子的工藝路線……………………………………………………（41）
5.4.1 工藝路線方案一………………………………………………………（42）
5.4.2 工藝路線方案二………………………………………………………（42）
5.4.3 工藝路線方案三………………………………………………………（43）
5.5 確定切削用量……………………………………………………………（43）
5.6 刀具的選用………………………………………………………………（44）
6. 全文總結…………………………………………………………………（46）
致謝 ……………………………………………………………………………（47）
 參考文獻………………………………………………………………………（48）
 附錄 ……………………………………………………………………………（49）