[毕业设计] 60mm旋转行波超声电机的设计与工艺 [复制链接]

资料简介：

毕业设计-60mm旋转行波超声电机的设计与工艺，共52页，27516字，附设计图纸、工序卡、任务书、开题报告、外文翻译等

超声电机是一种基于逆压电效应的新概念机电能量转换装置，具有重要的应用前景，

本课题旨在设计一种直径为60mm的旋转行波超声马达。该电机利用压电陶瓷在具有圆板

结构的定子上激发出弯曲行波以驱动转子转动。电机应具有较好的调速性能并能控制其做

正、反转。电机应具有的技术性能指标如下：

（1）定子外径为60mm，工作振动模态为B09，模态频率在 kHz之间；

（2）额定转矩0.5 Nm，堵转力矩0.8 Nm，最大输出功率3W；

（3）额定转速50 r/min，转速范围10~100 r/min；

（4）质量m300g，外观尺寸l×b×h≤70mm×70mm×30mm；

（5）工作温度T，适应环境温度为－25 oC~55 oC；

（6）启、停响应时间ts；

（7）工作电压为130 Vrms。

目标、主要特色及工作进度

目标：

通过超声电机中定子与转子设计和其他相关方面的研究，设计出来一台符合要求的超声电机。

主要特色：

超声电机一种具有全新原理和结构的新概念电－机能量转换装置超声电机利用压电材料（通常是压电陶瓷）的逆压电效应，借助于定子弹性体的弹性谐振作用把电能转换为微米级幅度的机械振动，再通过定子与转子（或动子）之间的界面接触过程和摩擦作用把定子的微幅振动转换为便于为人们利用的转子（或动子）的宏观转动（或直线运动），并在这个过程中实现电能到机械能的转换。

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。与传统电磁电机相比，具有质量小、结构简单、效率高、噪音小、低速大转矩和可以直接驱动负载等特点。在航空航天、精密仪器、生物医学与许多重要领域等具有广阔的应用前景。

适应于工程上对超声电机的需要，本文设计了一种直径为60mm旋转型行波超声电机，主要完成了以下工作：

总结分析了国内超声电机技术的现状、发展及所存在的问题；

阐释了旋转行波超声电机的运动机理；

利用ANSYS软件建立了超声电机定子的数学模型，利用模型对定子的工作模态进行分析并计算，确定了60mm直径超声电机的定子的工作模态；

完成了60mm直径超声电机的装配图和零件图的设计;

编制了定子的机加工工艺。

关键词：超声电机 模态分析 设计

目 录

1. 前言

1.1 概述………（01）

1.1.1 超声电机的定义…（01）

1.1.2 超声电机的特点…（01）

1.1.3 超声电机的应用…（03）

1.2 超声电机技术的发展及其研究意义……（04）

1.2.1 超声电机的发展过程………（05）

1.2.2 研究超声电机的意义………（08）

1.3 超声电机的分类……（08）

1.4 本文主要研究的方向和内容安排………（08）

2. 旋转行波超声电机的工作原理

2.1 引言………（10）

2.2 旋转行波超声电机的工作原理及其结构（10）

2.2.1 旋转行波超声电机的工作原理………（10）

2.2.2 旋转行波超声电机的结构…（11）

2.3 旋转行波超声电机的运动机理分析……（11）

2.3.1 压电陶瓷与压电振子………（11）

2.3.2 压电陶瓷的极化配电装置…（13）

2.3.3 弯曲驻波的产生过程………（14）

2.3.4 弯曲行波的产生过程和运动分析……（16）

2.4 超声电机定子表面质点的运动分析……（18）

2.5 本章小结…（20）

3.超声电机的定子模态分析计算

3.1 引言………（21）

3.2 定子固有频率的理论计算……（21）

3.2.1 共振频率的计算…（21）

3.2.2 共振振幅的计算…（23）

3.3 定子建模与计算……（25）

3.3.1 ANSYS简介………（25）

3.3.2 定子建模（25）

3.3.3 定子的ANSYS分析（27）

3.4 本章小结…（29）

4. 旋转行波超声电机的结构设计

4.1 引言………（30）

4.2 超声电机的设计流程（31）

4.3 定子的结构设计……（31）

4.3.1 定子内外径的选择（32）

4.3.2 振动模态的设计与模态阶数的选择…（32）

4.3.3 定子厚度的确定…（33）

4.3.4 定子齿的设计……（33）

4.3.5 定子内支撑板设计（34）

4.3.6 粘结层对定子振动特性的影响………（34）

4.4 转子的设计（34）

4.5 摩擦层的设计………（35）

4.6 超声电机的设计结果（36）

4.7 板式旋转行波超声电机的装配结构……（37）

4.8 本章小结…（39）

5. 定子的机加工工艺设计

5.1 分析零件的作用……（40）

5.2 加工对象材料分析…（40）

5.2.1 定子材料（40）

5.2.2 QSn6.5—0.4的性能和用途（40）

5.3 零件的技术要求……（41）

5.3.1 工艺要求（41）

5.3.2 技术依据（41）

5.3.3 生成类型的确定…（41）

5.4 制定定子的工艺路线（41）

5.4.1 工艺路线方案一…（42）

5.4.2 工艺路线方案二…（42）

5.4.3 工艺路线方案三…（43）

5.5 确定切削用量………（43）

5.6 刀具的选用（44）

6. 全文总结…（46）

致谢 …（47）

　参考文献………（48）

附录 …（49）

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• 毕业设计-60mm旋转行波超声电机的设计与工艺
• 078105236张俊华
• 60mm旋转行波超声电机设计及工艺
• 零件图[6张]
• 转子.dwg  [106.19KB]
• 轴.dwg  [110.94KB]
• 定子座.dwg  [142.34KB]
• 定子.dwg  [137.63KB]
• 电机装配图.dwg  [176.44KB]
• 电机盖.dwg  [85.22KB]
• 定子工艺
• 定子的加工路线卡.dwg  [48.72KB]
• 45.dwg  [66.41KB]
• 40.dwg  [67.41KB]
• 35.dwg  [66.41KB]
• 30.dwg  [55.19KB]
• 25.dwg  [66.41KB]
• 20.dwg  [67.91KB]
• 15.dwg  [86.75KB]
• 10.dwg  [70.53KB]
• 05.dwg  [70.28KB]
• 00.dwg  [70.28KB]
• 中文翻译.doc  [231.00KB]
• 摘要.doc  [33.00KB]
• 原创性声明.doc  [24.50KB]
• 设计任务书---60mm旋转行波超声电机的设计与工艺（0781052张俊华）.doc  [76.50KB]
• 开题报告.doc  [60.00KB]
• 毕业论文.doc  [7.40MB]
• Rotary_Ultrasonic_Motors_Actuated___By_Traveling_Flexural_Waves.doc  [178.50KB]