基于ansys研究的精微驱动压电振子的机电耦合动力特性研究word格式论文.docxVIP

优秀毕业论文 精品参考文献资料 摘 要 新型精微驱动超声电机（Ultrasonic Motor，简称 USM），作为一种典型的振动利用 工程产品，其研究及应用到 20 世纪 80 年代得以迅速发展。USM 的研究和试制涉及机 械振动和波动、摩擦学、材料学、机械设计、电力电子学、自动控制和超精加工等众多 学科，以及它们的相互交叉和相互融合。在超声电机的构成元件中，担负产生超声振动 的驱动元件——压电振子，其动力学特性对超声电机的整体性能起决定作用，因此对于 压电振子的研究成为决定超声电机整体性能的关键。 本文借鉴以往超声电机的研究，对压电振子动力学特性展开进一步的探究：借助有 限元分析软件 ANSYS 提取相关仿真结果，结合理论分析压电振子的动力学特性相关参 数的变化规律，并由瞬态分析来确定振子表面质点预定轨迹的实现状况，然后进行复合 压电振子的参数优化设计，最终达到提升??声电机性能和效率的目的。本文主要完成了 以下工作： （1）压电振子机电耦合转换过程及有限元分析，建立超声电机复合压电振子机电 耦合能量传递的瞬态动力学模型，研究复合振子的各模态参数之间的关系并实现基于 ANSYS 仿真结果的参数提取。 （2）复合压电振子参数分析，如尺寸，材质参数对动力特性的影响。通过 ANSYS 分析，提取相应的幅频特性、负载特性等动力学指标，并结合相关理论进行分析。 （3）利用 ANSYS 瞬态分析模拟振子预定轨迹的实现状况。压电振子激振后由逆 压电效应使得电能转换为振动能，而振动能的有效输出成为决定振子性能的关键因素。 以往稳态研究可采用状态法、能量法研究最终动力状态，而本文将实现基于 ANSYS 瞬 态分析的全过程仿真。 （4）借助 ANSYS 的优化设计功能实现对压电振子的优化设计。该优化设计不再 用于单一目标优化，而是根据性能指标实现振幅与频率匹配、不同相频率简并的多目标 综合优化。 关键词：精微驱动，超声波电机，复合压电振子，压电耦合，ANSYS 分析，优化 设计 ABSTRACT The Ultrasonic Motor is a kind of typical products of vibration using engineering, until 1980s its research and application had developed rapidly. The research and manufacture USM involve many other subjects, such as machinery vibration, material science, mechanical design and so on. In components of USM, the driving piezoelectric vibrator is responsible for producing ultrasonic vibration. The key of USM analysis is piezoelectric vibrator, because the overall performance of USM is mostly decided by dynamic characteristics of vibrator. This paper, referring to the past ultrasonic motor research, further study the dynamic characteristics of vibrators: Extracting dynamic characteristic parameters of piezoelectric vibrator based on theoretical analysis, in order to show their changing regularity; Using ANSYS transient analysis to judge the realization of the reservation track; Then realized parameters optimization design of composite vibrator, to achieve the goal of improving motor performance and efficiency. To establish the electromechanical coupled transient dynamic model of composite piezoelectric vibrator. Then research the