谐波减速式超声波电动机的设计与实验研究
超声波电机的设计

任务书论文(设计)题目:超声波电机的设计学号:姓名:专业:指导教师:系主任:一、主要内容及基本要求超声波电机是国内外日益受到重视的一种新型驱动电机,通过查找相关文献,熟悉其工作原理和运行机理,结合本科所学机械各学科方面的知识,完成超声波电机结构部分的设计。
主要研究内容包括以下几个方面:1超声波电机的运行机理。
2定子谐振频率的计算。
3压电陶瓷换能器的设计和制作。
4定子的设计及制作。
5转子的设计及制作。
6编写设计说明书:设计说明书按设计程序编写。
基本要求:学习查阅文献,具备综合归纳资料的能力;综合运用本科阶段所学知识,分析与解决超声波电机结构设计过程中所遇问题;并利用AutoCAD软件绘制了其装配图和各个零件图;通过翻译3000字的外文资料获取国外在该行业的最新发展动态。
二、重点研究的问题理解超声波电机的工作原理和运行机理,弄清其结构特点,定子谐振频率的计算,定子的设计及制作,转子的设计及制作;理解超声波压电陶瓷和压电振子的特性,弄清超声波电机的振动特性及动力响应特性;理解超声波电机的驱动和控制及超声波电机的分析与设计。
设计一台超声波电机。
三、进度安排序号各阶段完成的内容完成时间1 选题第1周2 查阅与收集资料第2~5周3 超声波电机结构的设计第6~9周4 完成所要求图纸第10~11周5 完成设计说明书第12~13周6 进行最后的修改第14周7 答辩第15周四、应收集的资料及主要参考文献[1] 刘晋春,特种加工,第五版[M].机械工业出版社.2008[2] 史敬灼,超声波电机运动控制理论与技术.北京:科学出版社.2011.10[3] 胡敏强,金龙,顾菊平,超声波电机原理与设计. 北京: 科学出版社.2005[4] 姜楠,方光荣,刘俊标,束娜. 国内外超声波电动机驱动技术的最新进展. 微特电机. 2005.9[5] 赵淳生,对发展我国超声电机技术的若干建议.微电机.2006[6] 胡敏强,超声电动机的研究及其应用[J].微特电机.2000[7] 淮良贵,纪名刚,机械设计,第六版[M].北京:高等教育出版社,1996[8] 郑凯,杨义勇,胡仁喜.Solid Edge应用教程[M].清华大学出版社,2008.4[9] 芦亚萍,孟繁琴,袁云龙.超声波电机研究现状.微电机.2005[10] 杨明,阙沛文. 超声电机变频驱动源的设计与分析. 压电与声光。
超声电动机模型分析的研究

超声电动机模型分析的研究
超声电动机是由电子学专家和机械工程专家共同研发的一种新型电动机,为解决传统电动机的不足而设计。
由于超声电动机结构简单,无刷的构造方式和高效的电力传输,可实现高转速和高负载,因此具有非常广泛的应用前景。
此外,超声电动机的研究已受到了越来越多的关注。
通过建立模型分析方法,可以获得更深入地认识并实现超声电动机性能的有效优化。
首先,在超声电动机的模型分析研究中,准确获得电机磁力线和电枢特性,是获得良好电机性能的基础。
在磁力线方面,可通过采用例如旋转导体在受磁场辐照下的电流分布和电压分布,来进行计算分析和仿真,以捕捉电机磁力线特性。
另外,电枢特性是指电枢电流、电压和功率之间关系的研究,其中,最主要的是发电机的磁环电阻分析,并借助相关理论,帮助深入了解电枢特性及影响因素。
其次,运用超声电动机模型分析方法,可以有效获得失速行为和电机热特性,从而实现电机负载和效率优化。
具体来说,在电机失速行为方面,可以应用多物理场耦合的非线性动力学方法,获得失速曲线特性,以便研究电机在高转速下的运行特性。
另外,对于电机热特性,可以对外在环境温度和受磁场的影响等进行分析,以探究潜在的热耦合特性,以改善电机失速行为,提高电机效率。
综上所述,著名的超声电动机模型分析方法可以有助于开发出具有较高运行效率、负载能力强的数字电机,并在未来应用到各行各业中。
超声波电机驱动控制器毕业设计

超声波电机驱动控制器毕业设计1 绪论 (1)1.1 超声波电机概述 (1)1.2 超声波电机驱动技术现状 (2)1.2.1 超声波电机控制方法 (2)1.2.2 驱动技术的发展 (2)1.3 驱动电路的设计要求 (5)2 驱动控制器总体方案设计 (5)2.1 系统总体方案简介 (5)2.2 DDS 技术工作原理及方案选择 (7)2.2.1 DDS 技术概述 (7)2.2.2 DDS 工作原理 (8)2.2.3 DDS器件的选择 (9)2.3 滤波电路方案选择 (11)2.3.1 滤波器的原理与分类 (12)2.3.2 滤波器件选择 (13)2.4 放大电路方案选择 (15)2.4.1 放大电路要求及电路初步设计 (15)2.4.2 高压集成运算放大器的选定 (16)2.4.3 前置放大器型号选择 (17)3 硬件电路设计与实现 (17)3.1 DDS 波形产生电路设计 (17)3.1.1 AT89LS52 外围电路设计 (17)3.1.2 AD9854 外围电路设计 (20)3.2 带通滤波电路设计 (24)3.3 功率放大电路设计 (27)3.4 系统电源电路设计 (29)4 软件设计与系统调试 (32)4.1 系统软件基本结构 (32)4.2 波形产生软件设计 (33)4.2.1 AD9854 的工作模式 (33)4.2.2 AD9854 的使用 (36)致谢............................................ 错误!未定义书签。
参考文献 (1)1 绪论1.1 超声波电机概述超声波电机(Ultrasonic Motor,简称 USM)的基本结构及工作原理完全不同于传统的电磁电机,它不是以电磁作用传递能量,而是利用压电陶瓷的逆压电效应激发超声振动(频率≥20kHz),然后通过定、转子之间的接触和摩擦力将交变的振动转化成旋转运动或直线运动,实现从电能到机械能的能量转换[1]。
谐波齿轮减速器的设计研究

(6)谐波齿轮传动还可以向密封空间传递运动和动力,采用密封柔轮谐波传动减速装
置,可以驱动工作在高真空、有腐蚀性及其它有害介质空间的机构。 (7)传动效率较高,且在传动比很大的情况下,仍具有较高的效率。 目前,国外小模数精密谐波齿轮减速器多采用短筒柔轮、其体积小、重量轻、承载能
力高;我国采用的还是普通杯型柔轮,还没有生产短筒柔轮谐波齿轮减速器。几种国外短 筒柔轮谐波齿轮减速器与国产精密杯形齿轮减速器的主要参数见表1,国外柔轮结构比较见 图1
2.1 确定传动方案................................................................................................. 3 2.2 传动比的计算及钢轮柔轮的齿数................................................................. 5 2.3 柔轮和刚轮的材料.......................................................................................... 5
注:此表如不够填写,可另加附页。
主要参考资料(具体格式以规范化要求规定为准)
1.文献检索关键词:谐波齿轮传动 推杆减速器 变速轴承 2. 孙恒.机械原理[M].高等教育出版社,2001 3. 徐灏.机械设计手册[M].机械工业出版社,1995 4. 司光晨.谐波齿轮传动[M].国防工业出版社,1978 5. 饶振纲.行星齿轮传动的设计[M].化学工业出版社,2003 6.减速机信息网:/
术的研究。它是建立在弹性变形理论基础上的一种新型传动技术。1959年美国学者 C·W·
超声波电机的设计

任务书论文(设计)题目:超声波电机的设计学号:姓名:专业:指导教师:系主任:一、主要内容及基本要求超声波电机是国内外日益受到重视的一种新型驱动电机,通过查找相关文献,熟悉其工作原理和运行机理,结合本科所学机械各学科方面的知识,完成超声波电机结构部分的设计。
主要研究内容包括以下几个方面:1超声波电机的运行机理。
2定子谐振频率的计算。
3压电陶瓷换能器的设计和制作。
4定子的设计及制作。
5转子的设计及制作。
6编写设计说明书:设计说明书按设计程序编写。
基本要求:学习查阅文献,具备综合归纳资料的能力;综合运用本科阶段所学知识,分析与解决超声波电机结构设计过程中所遇问题;并利用AutoCAD软件绘制了其装配图和各个零件图;通过翻译3000字的外文资料获取国外在该行业的最新发展动态。
二、重点研究的问题理解超声波电机的工作原理和运行机理,弄清其结构特点,定子谐振频率的计算,定子的设计及制作,转子的设计及制作;理解超声波压电陶瓷和压电振子的特性,弄清超声波电机的振动特性及动力响应特性;理解超声波电机的驱动和控制及超声波电机的分析与设计。
设计一台超声波电机。
三、进度安排序号各阶段完成的内容完成时间1 选题第1周2 查阅与收集资料第2~5周3 超声波电机结构的设计第6~9周4 完成所要求图纸第10~11周5 完成设计说明书第12~13周6 进行最后的修改第14周7 答辩第15周四、应收集的资料及主要参考文献[1] 刘晋春,特种加工,第五版[M].机械工业出版社.2008[2] 史敬灼,超声波电机运动控制理论与技术.北京:科学出版社.2011.10[3] 胡敏强,金龙,顾菊平,超声波电机原理与设计. 北京: 科学出版社.2005[4] 姜楠,方光荣,刘俊标,束娜. 国内外超声波电动机驱动技术的最新进展. 微特电机. 2005.9[5] 赵淳生,对发展我国超声电机技术的若干建议.微电机.2006[6] 胡敏强,超声电动机的研究及其应用[J].微特电机.2000[7] 淮良贵,纪名刚,机械设计,第六版[M].北京:高等教育出版社,1996[8] 郑凯,杨义勇,胡仁喜.Solid Edge应用教程[M].清华大学出版社,2008.4[9] 芦亚萍,孟繁琴,袁云龙.超声波电机研究现状.微电机.2005[10] 杨明,阙沛文. 超声电机变频驱动源的设计与分析. 压电与声光。
谐波减速器的振动研究与疲劳分析

谐波减速器的振动研究与疲劳分析谐波减速器的振动研究与疲劳分析引言:谐波减速器,作为一种高效精密传动装置,被广泛应用于机械设备领域。
其主要特点是具有大减速比、高传动精度和紧凑的结构。
然而,谐波减速器在实际运行过程中,常常受到振动和疲劳的困扰,从而影响其工作性能和使用寿命。
本文将对谐波减速器的振动问题进行研究,并对其疲劳特性进行分析。
一、谐波减速器的振动原因及振动特征谐波减速器在工作时产生的振动主要源于以下几个方面:1. 齿轮啮合时的冲击振动:由于谐波减速器的大减速比,在啮合过程中会产生较大的载荷冲击,导致齿轮和轴承产生振动。
2. 不平衡力的振动:由于制造和安装误差以及工作负载不均衡,使得谐波减速器旋转部件产生不平衡力,从而引起振动。
3. 系统共振:如果谐波减速器的固有频率与外力激振频率相等,就会引发系统共振,增加振动幅度。
4. 轴承故障:当谐波减速器轴承损坏或磨损时,会引起异常振动。
综上所述,谐波减速器的振动特征主要表现为冲击振动、不平衡振动、共振振动和异常振动。
二、谐波减速器振动的影响因素谐波减速器的振动程度受多方面因素影响,包括加载、设计、制造和安装等。
以下是几个重要的影响因素:1. 载荷大小:谐波减速器的负载对其振动有直接影响,过大或过小的负载会导致振动加剧或不稳定。
2. 结构设计:谐波减速器的结构设计对其振动性能有重要影响,合理的结构设计可以减小振动幅度。
3. 制造误差:由于制造过程中的误差,如齿轮啮合间隙不均匀、轴向偏差等,会导致谐波减速器在工作时产生振动。
4. 安装调试:谐波减速器的正确安装和调试对其振动特性有直接影响,合理的安装能减小振动幅度。
三、谐波减速器的疲劳分析谐波减速器在长时间运行过程中,其内部的齿轮和轴承等零部件会受到疲劳损伤,从而导致故障甚至失效。
疲劳损伤主要表现为疲劳裂纹的形成和扩展。
疲劳的产生与振动密切相关,以下是谐波减速器疲劳分析的几个关键点:1. 振动信号分析:通过对谐波减速器振动信号的采集和分析,可以了解其频谱分布和振动幅度,从而判断是否存在故障。
谐波减速器课程设计

谐波减速器课程设计一、课程目标知识目标:1. 让学生掌握谐波减速器的基本结构、工作原理及特点;2. 使学生了解谐波减速器在机械传动中的应用及优势;3. 引导学生掌握谐波减速器的选型方法和使用注意事项。
技能目标:1. 培养学生运用谐波减速器进行机械传动设计的能力;2. 提高学生分析和解决实际工程问题中谐波减速器相关问题的能力;3. 培养学生运用相关软件对谐波减速器进行仿真和优化的技能。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对谐波减速器及其相关领域的学习兴趣,激发学生的探究欲望;2. 培养学生严谨的科学态度和良好的团队合作精神;3. 增强学生对我国谐波减速器产业的了解和认同,提高学生的民族自豪感。
课程性质:本课程为专业选修课,以理论教学和实践操作相结合的方式进行。
学生特点:学生已具备一定的机械基础知识,具有较强的学习能力和动手能力。
教学要求:结合教材和实际工程案例,注重理论与实践相结合,提高学生的实际应用能力。
在教学过程中,分解课程目标为具体的学习成果,以便进行教学设计和评估。
二、教学内容1. 谐波减速器的基本概念与分类- 教材章节:第二章 第一节- 内容:介绍谐波减速器的基本原理、结构类型及其在机械传动中的应用。
2. 谐波减速器的工作原理与性能特点- 教材章节:第二章 第二节- 内容:分析谐波减速器的工作原理,阐述其性能优势及在工程中的应用。
3. 谐波减速器的选型与应用- 教材章节:第二章 第三节- 内容:讲解谐波减速器的选型方法,分析不同应用场景下的选型依据。
4. 谐波减速器的设计与计算- 教材章节:第二章 第四节- 内容:介绍谐波减速器的设计过程,包括主要参数的计算和结构设计。
5. 谐波减速器的仿真与优化- 教材章节:第二章 第五节- 内容:运用相关软件对谐波减速器进行仿真分析,探讨优化设计方法。
6. 谐波减速器的使用与维护- 教材章节:第二章 第六节- 内容:讲解谐波减速器的使用注意事项,介绍日常维护和故障处理方法。
超声波电机的研究1

负载
项目实施方案、预期目标及经费预算
超声波电机的发展背景
20世纪 年代 世纪60年代 世纪 年代——超声电机的提出阶段 超声电机的提出阶段 苏联 1964年,在基辅学院有学者提出超声电机的理论模型,自此超声 电机的研究工作宣告开始。
60年代末 年代末~70年代末 年代末——超声电机的初级发展阶段 年代末 年代末 超声电机的初级发展阶段
优良的控制性能
电机运动部件(转子)惯性小,响应快(毫秒级)控制性能良好。
250 位 200 移 150 100
电 动 电 动
电 动
动 动
电 性的
/mm
50 0 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 响应 /s
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超声波电机的研究与设计
——秦波,王一,吴茂昌
申请理由
秦波, 获三等奖学金两次,参加过基础学院组织的CAD建模培训,参 加学院组织的新思路科技创新比赛之旋转小车并获一等奖,步行机器 人培训及丛德宏老师指导的机器人竞赛选修课,参加了机械创新大赛。
王一,二等奖学金三次,沈阳机床奖学金一次。参加过基础学院CAD 建模培训及比赛,计算机竞赛(三等奖),新思路科技创新比赛之旋 转小车并获一等奖,也参加过机器人培训及丛德宏老师指导的机器人 竞赛选修课。精通AutoCAD,擅长编程,了解Solidworks,Matlab及 anysis有限元分析。
驱动超声波电机需要对定子上的压电陶瓷 元件施加一定功率的电信号,驱动器的优劣 关系到超声波电机的输出性能和应用
第三阶段
超声波电机驱动方式的设计
采用有限元法对定子与转子动力特性进行 分析,建立定子的机电耦合模型,借此再结合 Matlab进行结构的优化设计
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: 构简单 、 转矩/ 质量 比大 、 低速大扭矩等特点 , 可实现
直接 驱动 , 响应 快 , 能够 断 电 自锁 , 不产 生磁 场 , 不 也
受外界磁场干扰 , 能够适应高低温真空等恶劣条件。
因此 , 超声 波 电 动 机 技 术 在 2 0世 纪 末 得 到 迅 速 发
图1 所示。定子金属弹性体上下表面每片压电陶瓷
声波电动机的最大空载速度 , 实验 获得 的传动 比比设 计 的理论传 动 比大 2 %。实验结果表 明该电机 能够低速可 且 0 靠的运行 。 关键词 : 谐波摩擦 传动 ; 谐波 电机 ; 面齿 ; 锥 行波 型超声波 电动机
中图分类号 : M3 T 5
文献标识码 : A
文章编号 :0 4— 0 8 2 0 )2一 o 4 4 1 0 7 1 f08 0 o 1 一o
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谐 波 减 速 式 超 声 波 电动 机 的设 计 与 实验 研 究
陈维 山, 李 霞, 军考 刘
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De i n o e Ul a o i o o t r n c Drv sg f t t s n c M t r wi Ha mo i e h r h i
C EN i h n. X/ nU u H We —sa 1 2 a。 J n—k o a
( ri Istt o eh o g , r ̄n10 0 , hn ) Ha n ntue f c nl y Ha i 5 0 1 C ia b i T o
O引 言
相 对 于传 统 的 电磁 电机 , 声 波 电 动机 具 有 结 超
1谐波减速式超声 波电动机工作原理
11行 波超 声波 电动 机运 行原 理 . 行 波超 声 波 电动机 的定子 是 由压 电陶 瓷和金 属 弹性 体粘接 而成 , 文 设 计 的行 波 超声 波 电动 机 采 本 用 在定 子上 下 表 面分 别 粘 有 压 电 陶瓷 片 的结 构 , 如
( 哈尔滨工业 大学 , 黑龙江哈尔滨 10 0 ) 5 0 1
Hale Waihona Puke 摘要: 提出并设计 了一种低速输 出的谐 波减速式 行波超声 波电动机 , 分析 了其工作 原理 , 利用样 机研究 了 并
行 波超声波电动机和组装后的谐波超声波 电动机 的频率速度特性 , 获得双面齿行波 超声波 电动 机和谐波 减速式超
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a d d sg e . / t t e w r ig p ic p eo t e t n e in d F r , o k n r il f o h n h wo—sd d T US a d t e h r n cf/t n d v s a a y e . h n t e ie W M n a mo i r i r ewa n /z h co i d T e h s u t r so e t o—s e WUS a d t e h r n c T t cu e ft r h w id T d M a mo i WUS w r e i e . a t t e fe u n y—v lc t h r c e si n h M e e d sg d L s , rq e c n h e o i c aa tr t y i c o e TWUS p o oy e a d t a f h a mo i e u e ft h M rt tp h t e h r nc r c r n ot d TWUS p o oy e we esu i y e p r n . h x mu n M rt tp r t de b x i d e me t T e ma i m o