超声波电机的设计
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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。
目录第1章绪论 (3)1.1 超声波电机的定义与发展历史 (3)1.2 超声波电机的基本工作原理 (4)1.3 超声波电机的分类 (5)1.4 超声波电机的特点和应用 (6)1.5 超声波电机技术的展望 (6)第2章行波型超声波电机的运行机理 (8)2.1 椭圆运动的分析 (8)2.2 驻波的产生及行波的合成 (10)第3章行波型超声波电机的理论计算与设计 (13)3.1 定子谐振频率的计算 (13)3.2 压电陶瓷换能器的设计和制作 (16)3.2.1 压电陶瓷的设计 (16)3.2.2 压电陶瓷材料的选用 (17)3.2.3 压电陶瓷的接线方式 (17)3.3 定子的设计及制作 (19)3.3.1 定子尺寸与行波超声波电机输出特性的关系 (19)3.3.2 定子的内外径尺寸的选择 (21)3.3.3 定子的振动模态的选择 (21)3.3.4 定子的齿形齿数设计 (21)3.3.5 定子的结构设计 (22)3.3.7定子材料的选择 (23)3.4 转子的设计及制作 (24)3.4.1 超声波电机转子的柔性要求 (24)3.4.2 定转子径向弯曲配合 (25)3.4. 摩擦层的设计 (26)3.5 定转子设计的总结 (26)第4章样机整体结构设计 (27)第5章全文总结 (29)参考文献 (30)致谢 (31)附录 (32)英文翻译译文 (32)行波型超声波电机设计摘要:超声波电机是一种利用压电陶瓷的逆压电效应工作的新概念、新原理电机。
与传统电磁型电机截然不同,其驱动力矩并非由电磁感应产生,它利用压电陶瓷的压电效应使定子产生超声波振动,通过定子和转子间的摩擦力来驱动转子。
由于超声波电机特殊的工作原理,它具有很多传统电磁电机无法比拟的优越性能,如结构紧凑、低速大转矩、响应速度快、不受磁场影响、断电自锁、可直接驱动负载等。
正是由于超声波电机具有许多的优点和广阔的应用前景,成为当前世界范围内的一门新兴前沿课题。
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]。
编号无锡太湖学院毕业设计(论文)题目:旋转行波超声电机结构设计信机系机械工程及自动化专业学号:学生姓名:指导教师:(职称:副教授)2013年5月25日无锡太湖学院本科毕业设计(论文)诚信承诺书本人郑重声明:所呈交的毕业设计(论文)旋转行波超声电机结构设计是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果,其内容除了在毕业设计(论文)中特别加以标注引用,表示致谢的内容外,本毕业设计(论文)不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。
班级:学号:作者姓名:2013 年5 月25 日无锡太湖学院信机系机械工程及自动化专业毕业设计论文任务书一、题目及专题:1、题目旋转行波超声电机的结构设计2、专题超声电机的结构设计二、课题来源及选题依据传统的电机如电磁电机或者直流电机在使用中往往受到很多方面的限制,在某些特定的环境下如真空中,或者不可有磁场影响的环境下往往无法发挥良好的性能。
为此,一种新型的电机的设计对于人们的各行各业的使用开始至关重要。
超声电机是一种利用压电陶瓷的逆压电效应,依靠定子和转子的摩擦耦合从而获得能量。
超声电机具有结构简单,体积小,耐高温等特点,这些特点让超声电机可以在航空航天,汽车,磁悬浮列车等方面能发挥无可取代的作用。
三、本设计(论文或其他)应达到的要求:①熟悉超声电机的历史及发展历程,对超声电机的适用领域及特点性能有全面的了解;②充分解析超声电机的工作原理以及各部件的作用;③掌握ANSYS有限元分析软件对超声电机的可行性进行分析,确定超声电机的可行性;④对超声电机的可行性进行分析,得到超声电机的可行性理论值,与ANSYS 分析得到的结果进行对比,确定超声电机的可行性模态;⑤对超声电机的各部件尺寸进行设计,并且绘制出各零件的零件图以及装配图;四、接受任务学生:机械94 班姓名五、开始及完成日期:自2012年11月7日至2013年5月25日六、设计(论文)指导(或顾问):指导教师签名签名签名教研室主任〔学科组组长研究所所长〕签名系主任签名2012年11月7日摘要超声电机是利用压电陶瓷的逆压电效应,激励弹性体产生谐振作用,把电能转换成微米级振幅的振动,再依靠定子和转子之间产生的摩擦耦合将这细微振动扩大为转子及与之相联的轴的旋转运动。
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。
[11] 顾绳谷,电机及拖动基础,第四版[M]. 机械工业出版社.2007.10[12]罗宗泽,罗圣国.机械设计课程设计手册[M].高等教育出版社,2006.5鉴定意见学号:姓名:专业:毕业论文(设计说明书)页图表张论文(设计)题目:超声波电机的设计内容提要:超声波电机是目前世界研究的热点课题。
本文以超声波电机的设计为题目,充分利用本科阶段所学习的知识,参考了大量的国内外文献,总结了超声波电机的发展历史和意义。
介绍了超声波电机的工作原理、分类和特点。
并结合自己本科阶段学习的机械方面的各科知识,完成了对超声波电机的各个主要零件包括压电陶瓷片、定子、转子以及定转子之间的弯曲配合、超声波电机压盖和底座的结构和尺寸设计和所有零部件之间的装配关系。
从理论上设计出了一台超声波电机,并利用Auto CAD画图软件,绘制了其装配图,各个零件图。
通过图书馆外文资料库,查找了最新动态的机械行业的外文文献,并翻译了其中一篇3000字以上的文献。
指导教师评语选题明确,方案合理,分析论证正确,图表规范,设计期间遵守校规校纪,有较强的工作能力。
指导教师:年月日答辩简要情况及评语答辩小组组长:年月日答辩委员会意见答辩委员会主任:年月日评阅表学号姓名专业毕业论文(设计)题目:超声波电机的设计评价项目评价内容选题1.是否符合培养目标,体现学科、专业特点和教学计划的基本要求,达到综合训练的目的;2.难度、份量是否适当;3.是否与生产、科研、社会等实际相结合。
能力1.是否有查阅文献、综合归纳资料的能力;2.是否有综合运用知识的能力;3.是否具备研究方案的设计能力、研究方法和手段的运用能力;4.是否具备一定的外文与计算机应用能力;5.工科是否有经济分析能力。
论文(设计)质量1.立论是否正确,论述是否充分,结构是否严谨合理;实验是否正确,设计、计算、分析处理是否科学;技术用语是否准确,符号是否统一,图表图纸是否完备、整洁、正确,引文是否规范;2.文字是否通顺,有无观点提炼,综合概括能力如何;3.有无理论价值或实际应用价值,有无创新之处。
综合评价选题符合教学计划要求,具有综合训练的目的,具有文献查阅的能力和计算机应用能力,立记正确,记述充分,分析处理正确,有应用价值,同意进行答辩。
评阅人:年月日目录摘要第1章绪论 (3)1.1 超声波电机的定义与发展历史 (3)1.2 超声波电机的基本工作原理 (5)1.3 超声波电机的分类 (6)1.4 超声波电机的特点和应用 (6)1.5 超声波电机技术的展望 (7)第2章超声波电机的运动机理 (8)2.1 椭圆运动的分析 (8)2.2 驻波的产生及行波的合成 (10)第3章超声波电机的理论计算与设计 (13)3.1 定子谐振频率的计算 (13)3.2 压电陶瓷换能器的设计和制作 (16)3.2.1 压电陶瓷的设计 (16)3.2.2 压电陶瓷材料的选用 (17)3.2.3 压电陶瓷的接线方式 (17)3.3 定子的设计及制作 (19)3.3.1 定子尺寸与行波超声波电机输出特性的关系 (19)3.3.2 定子的内外径尺寸的选择 (21)3.3.3 定子的振动模态的选择 (21)3.3.4 定子的齿形齿数设计 (21)3.3.5 定子的结构设计 (22)3.3.7定子材料的选择 (23)3.4 转子的设计及制作 (24)3.4.1 超声波电机转子的柔性要求 (24)3.4.2 定转子径向弯曲配合 (25)3.4. 摩擦层的设计 (26)3.5 定转子设计的总结 (26)第4章超声波电机的驱动控制技术 (27)第5章超声波电机整体结构设计 (30)第6章全文总结 (32)参考文献 (33)致谢 (34)附录英文翻译译文 (35)超声波电机的设计摘要:超声波电机是一种利用压电陶瓷的逆压电效应工作的新概念、新原理电机。
与传统电磁型电机截然不同,其驱动力矩并非由电磁感应产生,它利用压电陶瓷的压电效应使定子产生超声波振动,通过定子和转子间的摩擦力来驱动转子。
由于超声波电机特殊的工作原理,它具有很多传统电磁电机无法比拟的优越性能,如结构紧凑、低速大转矩、响应速度快、不受磁场影响、断电自锁、可直接驱动负载等。
正是由于超声波电机具有许多的优点和广阔的应用前景,成为当前世界范围内的一门新兴前沿课题。
本文主要以超声波电机为研究对象,设计超声波电机的实验样机。
研究的主要内容可概括如下:系统地总结国内外超声波电机的发展历史和重要意义,介绍了超声波电机的工作原理、分类、特点及其应用前景。
在对超声波电机相关理论研究的基础上,从超声波电机定子设计着手,详细介绍了超声波电机的设计过程。
关键词:超声波电机压电陶瓷1Design of Traveling Wave Ultrasonic MotorAbstract:Ultrasonic motor is a use of the inverse piezoelectric effect of piezoelectric ceramic work of new concepts, new principles of motors. Very different from the traditional electromagnetic motor, the driving torque is not generated by the electromagnetic induction, which uses the piezoelectric effect to generate ultrasonic vibration of stator, through the friction between the stator and rotor to drive the rotor. Since the working principle of ultrasonic motors special, it has a lot of traditional electromagnetic motors can not match the superior performance, such as compact structure, low speed high torque, fast response, free from magnetic influence, power locking, can directly drive the load and so on. It is because of ultrasonic motor has many advantages and potential applications, become the world's a new frontier subject.In this paper, a rotary traveling wave type ultrasonic motor for the study, designed the experimental prototype ultrasonic motor. The main content can be summarized as follows: The system sums up the history of the development of ultrasonic motor home and abroad and the importance of introducing the principle of ultrasonic motors, classification, characteristics and application prospects. In the theory of ultrasonic motors based on ultrasonic stator design from the start, ultrasonic motor described in detail the design and production process.Key words:Ultrasonic Motor Piezoelectric ceramics2第1章绪论本章主要介绍超声波电机定义与发展历史、基本工作原理、分类、特点及其应用及对超声波电机技术的应用展望。