贴片式复合模态型直线超声电机的仿真与试验评价

为了实现结构紧凑、低电压驱动、大推力输出以及高精密定位等性能目标,该研究提出了一种贴片式复合模态型直线超声电机。该电机的定子结构采用贴片式压电陶瓷作为激励单元,通过同时激发定子的B 12和B 2两种弯曲振动模态,实现了两个驱动足处的交替椭圆轨迹运动,借此利用摩擦力驱动动子进行直线运动。首先,应用有限元仿真软件COMSOL对定子的模态和频率响应进行了仿真分析。仿真结果表明,定子上两驱动足处能够实现预期的椭圆运动轨迹。随后,加工了电机的定子并进行了导纳测试,验证了有限元仿真的正确性。最后,制作了超声电机的原理样机,并通过一系列试验评估了其输出性能。试验结果表明:在100 Vpp电压和66.58 kHz频率条件下,电机的最大空载速度和最大推力分别达到了82.9 mm/s和0.52 N;在1.2 N的预压力作用下,电机的启动电压死区为12 Vpp;在周期为20的正弦波电压信号下,电机实现了2.1μm的步进位移。该研究为贴片式复合模态型直线超声电机的设计和应用提供了重要的理论与试验依据。

椭圆振动辅助车削7075铝合金表面微织构及其特性

为研究椭圆振动车削技术辅助微织构制备的工艺及其加工后微表面特性,采用椭圆振动原理和微织构的形成原理分析了不同转速和进给速度下的微织构变化规律,进行椭圆振动轨迹测量试验和椭圆振动车削试验,分析了装置振动轨迹、表面形貌、单个微织构几何尺寸及表面粗糙度变化情况。试验结果表明,在切削试验过程中,相比传统车削,由于车刀的空间椭圆运动轨迹,超声椭圆振动车削后表面呈现类椭圆状的微织构凹槽。由理论分析和试验结果得出,随着转速和进给速度的改变,微织构凹槽的几何尺寸、轮廓高度及表面粗糙度均会发生规律性变化。

超声纵-扭复合钻削系统的力负载影响研究

在超声辅助钻削钛合金加工中,针对声学系统受力负载作用后出现系统失谐、振幅衰减甚至停振等问题,开展声学系统受力负载的理论与试验研究。利用四端网络法将换能器、复合变幅杆和负载三者统一,建立超声钻削声学系统的整体理论模型,得出负载-输入阻抗、负载-输入电流-输出振幅等相关表达式。通过ANSYS软件对声学系统受静态模拟力和动态钻削力的情况进行仿真,并设计模拟力加载试验和钻削加工试验,探究力负载对系统特性的影响规律。研究表明:力负载的增加会使系统的输入阻抗增加、谐振频率偏移和放大系数减小;在钻削钛合金加工中,电流增幅超过60%,频率变化超过350Hz时,声学系统会出现明显的失谐现象,影响系统稳定性及超声辅助效果。