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大力矩径向驻波型超声波电机有限元分析与实验研究

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振动与冲击 2020年第5期39卷 57-62,73页

作者：蒋春容周良志董晓霄陆旦宏金龙南京工程学院电力工程学院南京211167 东南大学电气工程学院南京210096

提出了一种大力矩径向驻波型超声波电机,在实现电机大力矩输出的同时保持结构紧凑的特点。首先设计并分析了电机的结构和工作原理,采用有限元法分析了电机定子的振动特性。接着制作了超声波电机样机,样机直径为32 mm。采用激光测振仪测... 详细信息

提出了一种大力矩径向驻波型超声波电机,在实现电机大力矩输出的同时保持结构紧凑的特点。首先设计并分析了电机的结构和工作原理,采用有限元法分析了电机定子的振动特性。接着制作了超声波电机样机,样机直径为32 mm。采用激光测振仪测量了定子的共振频率及径向振动的振幅,测量结果与理论分析结果相吻合。最后,搭建了电机输出特性测试平台,测量了电机在不同电压下的转矩-转速特性。实验测试结果显示,定子工作模态的共振频率为73.3 kHz,当施加的电压幅值为100 V、频率为74 kHz时,电机的空载转速为45 r/min,堵转力矩达到0.41 N·m。与其他同尺寸的超声波电机相比,所提出的径向驻波型超声波电机具有更大的堵转力矩。

关键词：大力矩径向驻波超声波电机振动特性转矩-转速特性

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大力矩行波超声电机的性能

清华大学学报（自然科学版） 2006年第3期46卷 396-398页

作者：陈宇刘庆利周铁英清华大学物理系北京100084

研制了一种新结构、大力矩行波型的超声电机。该超声电机中,压电片被粘接到金属体上构成振动体,作为转子,并与外壳接触。电机的外壳兼作定子。通过转子、定子之间的摩擦力驱动转子转动。这种电机结构除减少了单独的转子部件外,还提高了... 详细信息

研制了一种新结构、大力矩行波型的超声电机。该超声电机中,压电片被粘接到金属体上构成振动体,作为转子,并与外壳接触。电机的外壳兼作定子。通过转子、定子之间的摩擦力驱动转子转动。这种电机结构除减少了单独的转子部件外,还提高了超声电机的力矩输出性能。利用有限元方法对电机的转子进行优化设计,计算了直径100mm的行波超声电机的转子的模态。根据设计制作出样机。并对样机性能进行了测试,堵转力矩超过了4N.m。该电机具有重要的应用前景。

关键词：行波超声电机大力矩优化设计

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双定子-双转子型大力矩超声波电机的研制

中国机械工程 2012年第9期23卷 1036-1041页

作者：王光庆赵忠伟郭吉丰浙江工商大学杭州310018 浙江大学杭州310027

针对单定子-单转子环形行波型超声波电机的输出力矩小,无法满足大力矩驱动应用要求,提出了采用双定子-双转子结构构造大力矩超声波电机的思想。在保证驱动电源和定子直径不变的条件下,通过增加电机轴向长度,采用单轴共轴的形式将两个转... 详细信息

针对单定子-单转子环形行波型超声波电机的输出力矩小,无法满足大力矩驱动应用要求,提出了采用双定子-双转子结构构造大力矩超声波电机的思想。在保证驱动电源和定子直径不变的条件下,通过增加电机轴向长度,采用单轴共轴的形式将两个转子的力矩并联输出,达到提高电机输出力矩的目的。采用基于结构摄动理论的结构修改法对新型电机两定子的工作频率进行了调谐研究。实验结果证明,新型电机的两定子的谐振频率具有良好的一致性,堵转力矩达到1.1N.m,较同型号的传统超声波电机堵转力矩增大近一倍,表明该电机具有较好的输出性能和实际应用前景。

关键词：超声波电机双定子-双转子结构摄动调谐大力矩

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基于液压传动的大力矩智能测量系统设计

激光杂志 2015年第7期36卷 135-138页

作者：罗松王浩赵明富重庆市中医院设备处重庆400013 重庆川仪自动化股份有限公司重庆401121 重庆理工大学重庆400054 重庆市现代光电检测技术与仪器重点实验室重庆400054

本文针对目前国内尚不具有对大力矩电动执行器进行模拟负载加载测试的装备的现状,研制了一种操作方便、测试精度高、能满足超大力矩测试的新型设备。设计了专用的液压缸和特殊油路逻辑,使缸体设计满足了测试强度的要求;对缸体的连接和... 详细信息

本文针对目前国内尚不具有对大力矩电动执行器进行模拟负载加载测试的装备的现状,研制了一种操作方便、测试精度高、能满足超大力矩测试的新型设备。设计了专用的液压缸和特殊油路逻辑,使缸体设计满足了测试强度的要求;对缸体的连接和安装方式进行了新的改进设计,实现了电液联动控制;通过对各类液压元件的选型设计以及控制算法设计,保证了测试的安全和精度;通过PC机和PLC控制模块对系统各个模块的功能和控制方式进行编程设计,实现了合理的用户界面,适应了工厂车间现场的操作工艺流程。测试结果证明:测量系统的测试精度达到1%。系统的成功研制填补国内大力矩的精确测试的空白,有力地推动了我国石化管道关键设备国产化的进程。

关键词：大力矩液压传动智能测量装置设计

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基于叶素动量理论的大力矩叶片设计与研究

基于叶素动量理论的大力矩叶片设计与研究

作者：韩晓耀河北工业大学

学位级别：硕士

低风速地区的风速普遍较小,现有风力叶片无法充分利用低风速区域风能资源。论文基于叶素动量理论及其相关理论设计了一种用于转轮直驱式风机的大力矩风力叶片,具有启动风速较低、转矩系数较大及气动效率良好的特点,并在叶片气动外形基... 详细信息

低风速地区的风速普遍较小,现有风力叶片无法充分利用低风速区域风能资源。论文基于叶素动量理论及其相关理论设计了一种用于转轮直驱式风机的大力矩风力叶片,具有启动风速较低、转矩系数较大及气动效率良好的特点,并在叶片气动外形基础上设计了结构强度及固有频率符合要求的叶片结构。1.对叶片及叶素翼型的相关概念理论进行研究分析,对叶片及翼型相关参数对气动性能的影响进行了分析,并利用Fluent和Profili软件验证翼型相关理论的研究结论。对叶素动量理论及其相关理论进行了研究推导,结合相关损失系数及经验公式推导了诱导因子的表达式,最终根据叶素动量理论及其相关理论设计出了叶片气动参数迭代计算方法。2.对叶片工作风速进行研究分析,设计出额定风速、启动风速、切出风速。对三种气动性能较好的翼型进行气动分析,选择NACA4415翼型。并依据叶片相关理论设计叶片整体参数如额定功率、叶片数、半径、尖速比、弦长等参数,运用迭代计算方法结合Profili和MATLAB计算出各叶素气动参数,并利用坐标变换法进行叶片气动模型建模。3.分析叶片流体仿真方法,设计出叶片流体仿真的设置流程。利用Fluent对叶片气动模型进行流体计算,并分析仿真结果云图,利用Fluent对尖速比参数进行参数优化,最终尖速比λ为2.72时气动效率达到0.44。比较高速风力叶片转矩系数,验证本叶片大力矩的特点,本叶片转矩系数为所选高速叶片的2.817倍。对叶片工作风速区间功率调节方法进行研究,并利用流体仿真计算功率变化规律。4.以叶片气动外形为基础选择叶片材料及设计叶片相关结构,运用ANSYS的流固耦合计算模块计算出叶片在极限工况下的强度和刚度符合结构要求。并且运用模态分析叶片不同振阶的振动模态,分析叶片固有频率不会发生共振现象。

关键词：叶素动量理论大力矩迭代计算流体仿真参数优化流固耦合

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卧式大力矩六维力/力矩测试系统研究

卧式大力矩六维力/力矩测试系统研究

作者：王新蕾大连理工大学

学位级别：硕士

航天器在轨/姿调控、运行等过程中,发动机作为其力源产生装置,常产生多维力值载荷,为了保证航天器工作状态下的可靠性与稳定性,需要一种测试系统对发动机产生六维力/力矩进行准确测量,综合评定发动机的力学性能。本文以大力矩发动机六维... 详细信息

航天器在轨/姿调控、运行等过程中,发动机作为其力源产生装置,常产生多维力值载荷,为了保证航天器工作状态下的可靠性与稳定性,需要一种测试系统对发动机产生六维力/力矩进行准确测量,综合评定发动机的力学性能。本文以大力矩发动机六维力/力矩为研究对象。从力/力矩测量、测力仪标定、模拟加载等方面,对大力矩六维力/力矩测试进行深入分析研究,提出相应的方案,完成卧式大力矩六维力/力矩测试系统设计。首先介绍所应用的压电式测力仪的性能特点。在分析卧式六维力/力矩的测试系统方案的基础上,根据测试系统要求,针对其力/力矩测量、标定难点进行分析。基于四点布置的压电式测力仪建立了六维力/力矩测试模型、标定模型,为后续测量装置、标定装置的结构设计提供理论基础。其次,根据测试系统测试设计要求和理论模型,设计了一种能够对大力矩六维力/力矩进行测量的测试系统及其标定装置。利用ANSYS Workbench对测试装置、标定装置中关键结构件的变形进行仿真分析,保证所设计结构在六维力/力矩测试、测力仪标定过程中的可靠性。最后基于设计的卧式大力矩六维力/力矩测试系统,进行正交力/力矩标定实验,获得了各向灵敏度、线性度、重复性误差及向间干扰等指标,对测力仪性能进行评定。设计模拟发动机产生力/力矩的大小、方向、作用点的加载装置,通过测力仪对模拟加载装置产生的力进行测试,对测试系统的综合测试性能进行评定。针对模拟加载测试的结果,分析模拟加载中影响测试精度的误差并建立误差模型,通过改进模拟加载的方式减少加载误差,并对实验数据进行对比处理分析。实验表明,测试系统能够有效的对模拟加载力值的大小和方向进行测试,所设计的卧式大力矩六维力测试系统能够完成发动机力/力矩的测量的要求。

关键词：大力矩压电测力仪标定测试系统

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高精度大力矩智能测量装置研究及应用

高精度大力矩智能测量装置研究及应用

作者：王浩重庆理工大学

学位级别：硕士

电动执行器和阀门被广泛应用于石化管道中，但是，随着近年来管道爆炸事故等意外不断发生，国家对石油管道设备的质量提出了更高的要求。为了保证管道设备的质量和维护的及时性，中国政府要求国内生产厂家，必须按进口设备的高标准要求... 详细信息

电动执行器和阀门被广泛应用于石化管道中，但是，随着近年来管道爆炸事故等意外不断发生，国家对石油管道设备的质量提出了更高的要求。为了保证管道设备的质量和维护的及时性，中国政府要求国内生产厂家，必须按进口设备的高标准要求改进国产产品设计，提升产品档次，逐渐替代进口产品。我公司承担了电动执行器和电液执行器国产化开发工作，其中电动执行器最大输出力矩达到300000N.m，远超国内行业设计标准，而目前市面上也没有设备对如此大力矩电动执行器进行模拟负载加载测试，在此背景下，本文研究了适合工厂生产使用的高精度大力矩智能测量装置。本文以液压技术、智能控制技术为基础，研究了对大力矩电动执行器进行精确测量的技术。本文的研究内容主要分以下几个部分：（1）研究并实现专用液压缸和特殊油路逻辑，使缸体设计能够满足测试强度要求，液压油能按设计进入各个回路保证测试进行，同时对缸体的连接和安装方式进行了设计;（2）研究并实现电液联动控制技术，通过对各类液压元件的选型设计以及控制算法设计，以此保证测试的安全和精度;（3）设计智能操作终端，通过PC机和PLC逻辑控制模块对系统各个模块的功能和控制方式进行编程设计，并设计了合理的用户界面来适应车间操作工艺流程。本项目研究的高精度大力矩智能测量装置研制成功后测试精度将达到1%，提升国内大力矩电动执行器的输出力矩精确测试水平，同时将极大加速石化管道关键设备国产化开发进程。

关键词：大力矩液压传动智能测量装置设计

挠性陀螺仪伺服回路中大力矩电流产生器的设计

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中国惯性技术学报 1994年第4期2卷 53-57页

作者：吴简彤张树侠王录祥哈尔滨工程大学

－本文提出一种用于挠性陀螺仪脉冲调宽再平衡回路的大力矩电流产生器的设计方案并付之实施。该力矩电流产生器由恒流源和Ｈ型电流开关组成。我们用集成稳压器设计了一个大电流恒流源。这一新颖的设计思想使恒流源的精度较容易达到１０... 详细信息

－本文提出一种用于挠性陀螺仪脉冲调宽再平衡回路的大力矩电流产生器的设计方案并付之实施。该力矩电流产生器由恒流源和Ｈ型电流开关组成。我们用集成稳压器设计了一个大电流恒流源。这一新颖的设计思想使恒流源的精度较容易达到１０￣（－４）数量级，从而满足了捷联式惯性测量系统的总体要求。由于采用了ＭＯＳ功率场效应管作为Ｈ型电流开关电路的开关元件，它具有极小的由栅级驱动电流引起的标度因数和偏置电流误差，所以使本设计具有较高的实际工程应用价值。

关键词：挠性陀螺仪恒流源伺服回路集成稳压器大力矩产生器力矩电流发生器输入电压运算放大器偏置电流

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高精度大力矩补偿机构仿真模型

空间控制技术与应用 2011年第2期37卷 26-32页

作者：赵江涛李果杨屹北京控制工程研究所北京100190 空间智能控制技术重点实验室北京100190

用于高稳定度卫星载荷扰动力矩补偿的补偿机构设计原理与力矩模式反作用轮类似,但具有输出力矩大、摩擦力矩大和饱和转速低的特点,且目前无针对性的仿真模型.迫于姿态控制系统的仿真需求,根据补偿机构的结构,合理简化的驱动控制电路的... 详细信息

用于高稳定度卫星载荷扰动力矩补偿的补偿机构设计原理与力矩模式反作用轮类似,但具有输出力矩大、摩擦力矩大和饱和转速低的特点,且目前无针对性的仿真模型.迫于姿态控制系统的仿真需求,根据补偿机构的结构,合理简化的驱动控制电路的设计并结合反作用轮的建模方法,给出了详细的仿真模型.

关键词：补偿机构大力矩低饱和转速驱动控制电路仿真模型