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电液伺服阀压电型前置驱动机构的设计与力学过程研究

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电液伺服阀压电型前置驱动机构的设计与力学过程研究

作者：刘纪光吉林大学

学位级别：硕士

随着当代科技蓬勃发展,以电磁力矩马达作为驱动器的传统伺服阀的频宽、响应速度、控制精度等性能难以提高。压电驱动器具有功率密度大、分辨率高、输出力大、工作频率高、响应速度快等特点。本文设计的电液伺服压电型前置驱动机构用压... 详细信息

随着当代科技蓬勃发展,以电磁力矩马达作为驱动器的传统伺服阀的频宽、响应速度、控制精度等性能难以提高。压电驱动器具有功率密度大、分辨率高、输出力大、工作频率高、响应速度快等特点。本文设计的电液伺服压电型前置驱动机构用压电驱动器代替电磁力矩马达作为电液伺服阀的电气-机械转换器,在压电型直动式电液伺服阀中作为前置驱动机构驱动阀芯,使电液伺服阀的响应速度、频宽、控制精度等性能得到进一步地提高。具体研究内容如下:首先,确定柔性铰链的类型与加工材料并通过理论推导得出柔性铰链的转角刚度公式。在最小截面厚度、圆弧切口半径、宽度等结构参数取值不同的条件下,采用MATLAB软件计算柔性铰链具体的转角刚度值。通过柔性铰链转角刚度与其结构参数的关系,确定结构参数取值范围。对杠杆微位移放大机构的放大原理进行理论分析,得出其理论放大倍数和输入、输出刚度,并确定了杠杆的合理截面参数。其次,对电液伺服阀压电型前置驱动机构进行静力学和动力学的分析。通过ANSYS软件对不同结构参数的柔性铰链杠杆放大机构进行静力学分析和模态分析,验证了其位移放大倍数,得其结构参数与其最大应力、一阶共振频率的关系。分析仿真结果,优选柔性铰链杠杆放大机构参数,并仿真分析其优化后的模型进行各阶模态的振型。通过理论推导,得出电液伺服阀压电型前置驱动机构的动力学方程,建立动力学模型,并用MATLAB软件对其进行动力学仿真分析,得到压电驱动器的刚度、等效质量及系统阻尼系对阶跃响应的影响规律。然后选择压电驱动器,设计楔形块调中机构、柔性铰链杠杆机构,电液伺服阀压电型前置驱动机构的整体结构。最后,制作样机并搭建电液伺服阀压电型前置驱动机构的实验平台,完成对其动态特性和静态特性的实验研究。在静态特性测试中:压电驱动器的迟滞特性使电液伺服阀前置驱动机构的输出位移存在滞环,但其位移放大倍数较为稳定,并且输出位移能够满足阀芯行程的需求;压电驱动器蠕变特性在一定程度上影响了驱动机构对阀芯运动的控制精度;测试得出电液伺服阀压电型前置驱动机构输出位移的分辨率达到0.1%,可使伺服阀具备高分辨率。在动态特性测试中:对压电驱动器输入高频电压信号时,其电容特性使功率放大器输出电压的幅值衰减,进而影响压电驱动器的输出位移与频宽;对电液伺服阀压电型前置驱动机构中的压电驱动器分别施加较大预紧力和较小预紧力,电液伺服阀压电型前置驱动机构发生谐振的电压频率不同,谐振频率点产生了偏移。对电液伺服阀压电型前置驱动机构输入正向阶跃电压信号和负向阶跃电压信号,其输出位移阶跃建立时间分别为0.42ms、0.84ms。回复弹簧对电液伺服阀压电型前置驱动机构的响应时间产生了影响。

关键词：压电型电液伺服阀柔性铰链杠杆放大前置驱动

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压电型微驱动器

上海交通大学学报 1997年第1期31卷 67-70页

作者：徐锡林上海交通大学仪器工程系上海

提出了一种新的微纳米传动机构及其传动比的设计计算方法，并为实验所验证．介绍了一种亚微米量级的闭环测控系统，工作稳定可靠，测控精度高，为微驱动器的研制成功打下了坚实基础，确保其性能技术指标达到了设计要求．

关键词：微机械微驱动器连杆机构压电型换能器

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压电型加速度传感器

国外传感技术 2001年第1期11卷 7-15页

作者：呼啸

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压电型体外碎石机在尿路结石的应用

上海医学 1990年第3期13卷 167-167页

作者：缪中良王国民张永康张元芳章仁安上海医科大学附属中山医院

压电型体外碎石机系EDAP厂研制的第二代碎石机(Piezo-Electric Lithotnipter EDAP LT-01),我们于1988年共治疗尿路结石447例,报道如下。基本构造该机由震波发生器,电子发生器,连接器,超声定似系统和遥控操作台五个主要部份组成。

关键词：尿路结石压电型体外震波碎石

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日本血吸虫免疫传感器研究

化学传感器 2001年第3期21卷 33-34页

作者：沈国励吴朝阳俞汝勤化学计量学与化学生物传感技术教育部重点实验室湖南大学化学化工学院长沙410082

血吸虫病是世界上分布最广的寄生虫病之一,广泛流行于我国南方各省市,患者多达一千二百万以上,血防工作依然十分繁重.现有血吸虫病的诊断方法较多,但迄今尚无理想的能满足现场查病、考核疗效的简便易行、高灵敏、高特异的方法.目前,国... 详细信息

血吸虫病是世界上分布最广的寄生虫病之一,广泛流行于我国南方各省市,患者多达一千二百万以上,血防工作依然十分繁重.现有血吸虫病的诊断方法较多,但迄今尚无理想的能满足现场查病、考核疗效的简便易行、高灵敏、高特异的方法.目前,国内虽有一些医学单位已在血吸虫病诊断方面做了不少工作,但大多集中在诊断探针的筛选上,很少从检测方法灵敏度这个根本问题上着手,研究进展十分缓慢.本室根据血吸虫病诊断的需要,结合实验室在光、电以及声波等传感技术领域的研究工作,着手进行了日本血吸虫免疫传感器的研究,以期建立一些高灵敏、高特异、简便易行、能适应于现场应用以及疗效考核的新型日本血吸虫诊断技术,将血吸虫病诊断方法推向一个新的高度.目前主要进行了一些压电和电流型血吸虫免疫传感器的研究,取得了一些初步进展.

关键词：压电型日本血吸虫免疫传感器血吸虫病诊断方法电流型

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低干扰压电三向车削测力仪

计量学报 1989年第3期10卷 183-187页

作者：胡荣生张弘弢王留义大连工学院机械工程系

本文介绍一种采用三个单向压电力传感器的三向车削测力仪。其传载链采用了可消除干扰的球窝传载方式,使静态向间横向干扰系数均小于2.7％,最小值为0.28％。利用激振测力系统进行动态性能测试的结果表明,新测力仪的动态线性、向间横向干... 详细信息

本文介绍一种采用三个单向压电力传感器的三向车削测力仪。其传载链采用了可消除干扰的球窝传载方式,使静态向间横向干扰系数均小于2.7％,最小值为0.28％。利用激振测力系统进行动态性能测试的结果表明,新测力仪的动态线性、向间横向干扰指标已达到CIRP关于静态性能测试的标准;在1kHz以下,灵敏度无明显变化,可满足在该频率以下的动态切削试验的要求。

关键词：测力仪压电型车削加工金属