吉林大学学报(工学版) ›› 2021, Vol. 51 ›› Issue (2): 468-471.doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20191189

• 车辆工程·机械工程 • 上一篇    

双压电振子反相模态驱动的直线驱动器机理

李晓韬1(),任金鹏1,李晓旭2(),杨航1   

  1. 1.吉林大学 机械与航空航天工程学院，长春 130022
    2.长春大学 机械与车辆工程学院，长春 130022
  • 收稿日期:2019-12-26 出版日期:2021-03-01 发布日期:2021-02-09
  • 通讯作者: 李晓旭 E-mail:lixiaotao@jlu.edu.cn;lixiaoxu.fuyu@163.com
  • 作者简介:李晓韬（1980-），女，副教授，博士.研究方向：压电精密驱动,微小型机电液一体化.E-mail:lixiaotao@jlu.edu.cn
  • 基金资助:
    国家自然科学基金青年科学基金项目(52005214);吉林省科技发展计划项目(20130522154JH);“长大学者攀登计划”项目(2020JBD01L09)

Mechanism of a linear actuator driven by dual piezoelectric oscillators in inverse mode

Xiao-tao LI1(),Jin-peng REN1,Xiao-xu LI2(),Hang YANG1   

  1. 1.College of Mechanical and Aerospace Engineering，Jilin University，Changchun 130022，China
    2.School of Mechanical and Vehicle Engineering，ChangChun University，Changchun 130022，China
  • Received:2019-12-26 Online:2021-03-01 Published:2021-02-09
  • Contact: Xiao-xu LI E-mail:lixiaotao@jlu.edu.cn;lixiaoxu.fuyu@163.com

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摘要：

为提高压电驱动器的定位能力，提出了一种双压电振子反相模态驱动的直线驱动器，以两组反相模态振动的独立控制的压电振子作为主压电振子和辅压电振子，分别产生机构运动的拉力和推力使驱动器在倾斜平面上直线运动。理论分析了双压电振子反相模态驱动的驱动器双向运动条件，设计研制了驱动器样机并进行了性能测试。结果表明：该驱动器能在10°倾斜角内实现定向稳定运动，机构的最小步距为5 μm，最大平均速度为22 mm/s。

关键词: 机械设计, 压电直线驱动器, 驱动机理, 动力学特性

Abstract:

A linear actuator driven by dual piezoelectric oscillators in inverse mode is proposed in order to improve the positioning ability. Two groups of independent controlled piezoelectric oscillators in inverse mode are used as the main and auxiliary piezoelectric oscillators. The oscillators generate the pulling force and thrust force， under which the actuator moves stably in the inclined plane. The bi-directional motion condition of the actuator is obtained. The prototype of the actuator was designed and developed， and the performance test was carried out. The linear actuator driven by dual piezoelectric oscillators in inverse mode outputs large speed and power， and realizes directional and stable motion in a inclined plane with an angle of 10°. The minimum step distance of the actuator is 5 μm， the maximum average speed is 22 mm/s.

Key words: mechanical design, piezoelectric linear actuator, driving mechanism, dynamic characteristics

中图分类号: 

  • TN384

图1

双压电振子反相模态驱动的直线驱动器1-梯形质量块；2-压电振子；3-惯性质量块；4-连接螺栓"

图2

驱动器运动受力分析图"

图3

驱动器样机及直线导轨1-导线支撑架；2-基座；3-滑轮；4-直线导轨"

表1

驱动器样机部件尺寸及材料"

部件长L/mm宽W/mm高T/mm材料
梯形块-19-铝
基板80300.4铍青铜
陶瓷层60300.2P-51
惯性质量块1086黄铜

图4

实验测试系统组成"

图5

驱动器样机步距与辅压电振子激励电压关系"

图6

压电驱动器直线运动速度与主压电振子激励电压关系"

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