用于挠性驱动的短筒型压电振子研究

面内模态压电振子是压电驱动的一个重要分支,小型的面内模态压电振子研究较少。为了拓宽面内弯曲压电振子的应用,提出了一种短筒型压电振子,可用于挠性驱动。利用ANSYS有限元软件确立了压电振子的结构尺寸、工作模态及固有频率。振子外径φ30 mm,高度12 mm,且外圈均布36个2 mm高的齿形结构,用于放大振幅。结果表明,该结构能够很好地激发出两同频正交三阶面内弯曲工作模态。实验测得振子在B03工作模态下具有同频正交性且谐振频率为27 140 Hz,与仿真结果吻合。通过实验验证了压电振子用于挠性驱动的可行性。

一种兆赫频超声塑料焊接振子的研究

依据声学理论设计制作了一种声学匹配层结构的兆赫级高频超声塑料焊接振子,提出了一种兆赫频超声塑料焊接方法。采用有限元方法对兆赫频超声焊接振子进行了优化,以提高电–机转化效率从而使能量高效地用于焊接。对所研制的兆赫频超声焊接振子进行了振动测试,结果表明,焊接振子的有限元分析结果与实验测试结果较吻合,兆赫频焊接振子负载性能具有一定的稳定性。使用该兆赫频焊接振子对厚度0.25mm的聚氯乙烯两层薄板进行了焊接实验,在功率为30W的工况下即可实现较好的焊接强度,且表面质量较好,为兆赫级高频超声塑料焊接技术的发展提供了理论与应用基础。

单相压电电机驱动的高精度孔径光阑设计

为满足空间光学仪器小型化、轻量化、精密化需求,设计了一种单相压电电机驱动的孔径光阑。对压电光阑的整体结构进行设计,实现光阑结构与功能的一体化设计;以压电陶瓷和碳纤维为基体设计具有高强度和功率密度的压电定子;通过COMSOL有限元软件对复合压电定子动力学特性进行分析,以及进行模态频率一致性调节;最后对光阑动圈进行结构优化以及干扰模态分离设计。根据设计方案制作压电光阑样机,其质量仅为49 g,孔径可变范围为0.5~35 mm。实验结果显示:光阑完全放大与闭合时间分别为89 ms和92.4 ms,最小角分辨率为4×10^(-5) rad。该研究简化了光阑的组成和控制,使其在保证精度的同时,结构更紧凑,质量更小。