超声电机振子驱动定位齿设计

设计一种旋转驻波超声电机振子驱动定位齿,可以实现对超声电机预先调整振子齿位置,达到精确定位.通过使用有限元分析软件对电机振子振动模态进行分析,设计了振子的尺寸,并制作了原理样机.实现了输入电压260 V,共振频率为40.55 kHz时,输出力矩17N＆#183;m.     

新型单足式纵弯复合模态直线超声电机的设计

提出了一种新型结构的直线超声电机,对其驱动原理进行了简要分析;利用有限元软件ANSYS对复合振子进行模态分析和谐波响应分析,计算出复合振子结构尺寸改变对其一阶纵向伸缩和二阶弯曲振动模态频率的影响,得出了两模态频率对结构参数的相对灵敏度;有限元分析结果为复合振子的结构优化设计和电机输出性能的预估提供了有益的参考,据此设计出符合模态简并的复合振子结构及电机的总体结构.     

一种多振子超声电机的设计（英文）

目的:对超声电机而言,当多个压电振子并联时,由于以同一设计方案制作的电机振子往往具有不同的动态特性,因此会使得多振子电机的效率有所下降。即多振子电机工作的关键是如何使多个振子协同一致地驱动转子。为提高集成型多振子电机的效率和简化电机结构,提出一种构造贴片式多振子旋转超声电机的方法。创新点:1.提出圆周面内驱动的概念,发展已有的面内驱动概念(x-y面);2.提出一种模态转换方法,通过多个振子弯曲振动的叠加形成设计电机的扭转振动;3.电机工作时,不仅各个振子处于共振状态,而且连接而成的定子同样处于共振状态,有利于提高电机的效率;4.验证多振子同步驱动的机理。方法:1.振子采用贴片式结构,由极化方向沿厚度方向的压电陶瓷和金属基体粘结而成;与使用兰杰文振子相比,使用贴片式振子易于简化电机的结构。2.各个振子首尾相连形成电机的定子,既可用于构造直线电机,又可转换成旋转电机。3.通过有限元方法对不同振子数构成的电机定子进行性能比较,并且分析设计电机的驱动机理;此外,通过仿真分析确定电机的最优尺寸。4.根据设计结果,加工原理样机,并且对加工的样机进行实验研究,探讨设计方法的可行性。结论:1.根据仿真分析结果,最终加工的电机定子包含5个振子。2.定子中各个振子的振动特性完全相同,振子同步工作。3.样机定子的内径为28 mm,外径为35 mm,高为30 mm;测得定子的纵振和扭转频率分别为44.42 kH z和43.83 kH z;当激励电压的频率为43.9 kH z、峰值为100 V时,电机的空载转速为45 r/min,堵转力矩为0.3 N·m,最大效率约为30%。4.本文所设计的电机,是一种多振子并行驱动的整体式电机,具有结构紧凑和多振子同步工作等优点,能够克服常规的多振子电机在协同工作时出现的不同步问题;该设计方法可以为多振子电机的设计提供理论基础,推动超声电机在并行驱动方面的应用。     

压电喷墨驱动器结构优化与仿真分析

压电驱动器利用逆压电效应作为压电喷墨打印机的核心驱动装置,其结构设计及参数优化决定喷墨质量的性能优劣。基于ANSYS软件平台对双压电圆膜陶瓷振子驱动器的振动位移、谐振频率、振动模态及其谐响应进行了计算机仿真研究,并对其材料选择、结构设计及其参数等进行了一系列的优化。实践表明,ANSYS仿真实验不仅为压电驱动喷射装置的系统设计、成型制造及实验研究提供理论依据,而且为学生创新能力和科研能力的培养提供了有利的平台。     

简易人形机器人设计

根据人体的形态特征和仿生学原理,设计接近于人体尺寸比例的机器人结构,并应用自由度最少的原则设计了符合机器人功能要求的自由度配置方案,设计了一个舵机的驱动器,可以与上位机进行通信,实现对人形机器人的控制,该驱动器可以把上位机发送的指令转换成控制舵机的信号.实验证明：人形机器人能够完成相应的动作,实现机器人的舞蹈演示.     

基于Workbench薄板面内振动超声直线电机振子仿真研究

矩形薄板面内振动模态的直线型超声波电机振子的一阶纵振和二阶弯振模态频率一致性直接影响到电机的输出性能和控制精度.本文利用Ansys Workbench16对电机的不同尺寸的振子进行了仿真研究,得出了振子固定中心通孔尺寸及双驱动足的位置对频率一致性的影响.     

采用SMA丝的空间旋转驱动器的设计与试验

旋转驱动器在航天器上应用广泛。由于简单的驱动需求不需要结构过于复杂的驱动器,因此结构简单、性能可靠的旋转驱动器成为研究的热点。形状记忆合金（Shape Memory Alloy,SMA）驱动器结构简单紧凑、能量密度大、可靠性高、噪声低,拥有传统电机驱动器和液压驱动器所不具备的优势,是一种非常适合用于空间环境的驱动器。文章对一种非缠绕式轴向布置SMA丝的驱动器设计方案进行了设计与试验,分析了驱动器内部SMA丝的变形与受力情况,探讨了提升驱动器输出扭矩与行程的方法,并通过试验进行了验证;基于此设计了一种可以充当主动铰链的旋转驱动器,并通过试验验证了其驱动能力。     

大型环状压电振子的理论与实验研究

选用大型圆环形压电振子作为超声物料输送装置的换能器,通过对压电陶瓷片的极化分区方式重新设计,实现了同一压电振子具有多阶弯曲模态的多工作频率设计方案.利用AN-SYS有限元分析软件对环形输送振子结构进行动态设计,并对输送振子在20~50 k Hz范围内的各阶弯曲振型及其对应的固有频率进行了数值分析,确定了振子的结构尺寸,并优选出输送振子的B0,11、B0,15阶弯曲模态及对应的固有频率.在理论分析的基础上,设计制作了大型环状超声物料输送装置的实验样机,并对输送装置输送振子的弯曲模态及谐振频率进行了实验验证,实验结果表明输送振子的B0,11、B0,15阶弯曲模态的实际频率与有限元分析结果有一定的偏差,但在同阶弯曲模态下的两个谐振频率的频率差几乎为零.可为超声输送速度等宏观输送性能的理论及实验研究提供测试平台.     

磁力密封驱动器隔离套设计及涡流损失理论与实验技术研究

根据磁力密封驱动器的设计要求,完成了磁力密封驱动器整体结构设计;对隔离套的结构方式进行研究,完成了隔离套的设计;对磁力密封驱动器工作时的涡流损失进行了分析和计算,并将理论计算值与基于ANSYS的磁场分析计算结果进行了比较,结果显示:理论计算值与有限元分析的结果比较接近。     

机器人轨迹规划与控制实验平台

机器人的轨迹规划和控制是机器人工程专业学生的必备知识,为此设计了一种平面二自由度的机器人实验平台。机械系统采用具有普适性的五连杆结构,控制系统采用基于总线方式的"计算机+控制器+驱动器"的开放式分布结构。基于该实验平台可以进行机器人的运动学、驱动控制、轨迹规划及软件测试实验,能够提高学生对机器人的理论分析、轨迹规划与控制的设计和创新能力。     

一种新型棒式超声工具杆的理论研究及有限元模拟

本文研究了一种新型棒式超声工具杆的振动特性.该工具杆由粗段和细段组成.根据一维等截面细杆纵向振动的理论,推导出了工具杆的共振频率方程.利用有限元软件ANSYS对一组工具杆进行了模态分析,计算出了共振频率及振动位移分布曲线,结果表明,理论值与模拟值符合很好.文中最后给出了此类工具杆设计的一般规律.     

MEMS热驱动可变电容的有限元模拟研究

设计了一种热致驱动MEMS可变电容器,其主要结构由固定于衬底的下极板和可上下活动的上极板组成;上极板由四个对称结构的热驱动器驱动,每个热驱动器主要包括两根冷臂和两根加热臂。通过输入电压,热驱动器发生形变,带动电容器的上极板向上运动,从而使电容值减小。有限元方法模拟结果表明：在4V驱动电压下,加热臂长为150μm时,电容值变为原先的0.3倍;而加热臂长为300μm时,电容值只有原先的1/10。     

电站锅炉鳍片管传热特性的数值分析

鳍片管传热性能分析对各种换热元件的设计有着重要意义,目前工业应用中大多基于设计经验。本文利用通用有限元分析软件ANSYS10.0的APDL语言编写仿真程序,对雷诺数在6400左右的电站锅炉环形鳍片管单管换热过程进行数值分析,得到平均换热系数。并详细分析了不同的鳍片管结构尺寸和不同工况对传热特性的影响规律。为电站锅炉环形鳍片管的结构设计与优化提供参考。     

开放式4自由度教学机器人设计与开发

为适应机械电子工程专业教学的需要,设计开发了具有开放式结构的4自由度教学机器人。机器人由4自由度机械手、PC机、伺服驱动系统和运动控制器4大部分组成。采用交流伺服驱动系统的关节驱动方式,设计了结构精巧的关节传动机构。利用DMC运动控制器,搭建了基于PC机的机器人开放式控制系统硬件结构。控制软件采用V isual C++6.0平台开发,人机交互界面友好,并且具有自动操作、示教再现和仿真模拟功能。整机试验测试表明:设计开发的4自由度机器人结构设计合理,重复定位精度为±2.5 mm,控制系统工作稳定可靠,能够满足教学工作的需要。     

一种大功率高效LED驱动器的研究设计

驱动器对发光二极管（LED）整灯的性能和质量影响很大。基于CL6807设计了一种高效LED驱动器,从电路结构、元件参数、电路功能拓展和测试分析等方面进行研究,电路解决了整流、高效率变换、热补偿等一系列问题,测试结果验证了设计方案的可行性和驱动器的实用性。     

轮式微型机器人运动机理与步态规划

在一种新型形状记忆合金驱动器的基础上,研制了一种微型蠕动机器人,该机器人采用轮式移动机构.对形状记忆合金驱动器、轮式移动机构的结构和运动机理以及机器人的步距扩大原理进行了讨论.并在此基础上,对机器人的直线运动步态和转弯步态进行了规划,使机器人在偏心轮自锁机构和换向机构作用下,不但可以前后运动,还具有主动转弯能力,在一定程度上克服了传统的形状记忆合金机器人移动速度慢、只能被动转弯的缺点.最后对形状记忆合金驱动器所需加热电流及该机器人的运动性能进行了试验分析.     

表面织构的分布对界面摩擦特性的影响

表面织构技术是改善界面特性的有效手段,在摩擦副表面加工具有特定尺寸、织构类型和分布的微结构,可以有效改善界面的摩擦磨损特性。超声电机作为精密驱动的主要功能部件,通过定子与摩擦材料间的摩擦,驱动负载。为了提高超声电机接触界面的能量传递效率,采用激光蚀刻加工方式,在聚酰亚胺基摩擦材料上加工相同面积密度、不同分布类型的椭圆形表面织构。利用销盘式摩擦磨损试验机,对织构化摩擦表面与磷青铜销进行往复摩擦试验。研究干摩擦条件下,表面织构的分布对界面摩擦系数的影响规律。通过优化织构分布类型得到最优的界面摩擦系数,从而提高超声电机的输出性能。     

过轮对柔索牵引踝关节康复机器人运动特性的影响分析

过轮是柔索牵引构型中最为常见的结构。分析了过轮对柔索牵引踝关节康复机器人柔索运动规律的影响;通过分析考虑过轮与忽略过轮两种工况下的机器人运动方案,建立了考虑过轮的柔索长度数学模型,借助ADAMS建立机器人运动学模型,对柔索长度的数学模型进行了验证;分析了过轮对柔索牵引踝关节康复机器人运动特性的影响。     

小型舞蹈双足机器人的设计及实现

设计了一款低成本的小型双足机器人研究平台。根据仿生学原理确定机器人的比例尺寸,根据机器人的功能要求确定其自由度配置,选择了合适的材料和驱动元件,实现了一个小型的双足舞蹈机器人。     

基于介电弹性体和形状记忆聚合物的多稳态抓取结构研究

介电弹性体是一种典型的智能软材料,具有高的介电常数,且具有重量轻、韧性好、形变大、高弹性能密度以及机电效率高等诸多优点.由介电弹性体制作而成的智能驱动器是通过具有柔性电极的弹性体在电场作用下产生的应变响应进行驱动变形的,在软体机器人、航空航天等许多方面展现出潜在的应用价值.然而,利用介电弹性体制备的抓取结构驱动力较小,将介电弹性体和形状记忆聚合物的变刚度特性相结合,可增加抓取结构的驱动力,并且在抓取和释放过程中无需持续通电即可固定形状.利用介电弹性体的电致变形特性和形状记忆聚合物的形状记忆及变刚度特性,设计了一种智能多稳态抓取结构.建立了驱动器的理论模型,确定结构参数,基于有限元软件对驱动结构的弯曲和恢复过程进行数值模拟,并对其进行弯曲和恢复试验,测试出恢复角度,基于理论和仿真对驱动器结构进行优化设计,基于优化后的驱动器制备了多稳态抓取结构,测试了抓取结构的性能.