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舵机是一个重要复杂的系统(伺服机构),是控制飞行器飞行姿态的核心构造。舵机按驱动源不同大致有三种形式,即电动舵机、液压舵机和气动舵机。随着科学技术的发展,智能压电材料学和精密仪器制造工艺水平的日渐成熟,液压舵机和气动舵机已经不能满足舵机整体控制要求。电动舵机因为维修方便、性能稳定、成本经济好等优点,广泛应用于航天、导弹及超音速飞行器等。 本文通过介绍压电叠堆和压电陶瓷基础理论,并对材料模态仿真分析,将压电驱动与舵机传动技术匹配,提出一种新型的压电叠堆致动器式舵机驱动技术的研究。选用陶瓷铁镍黏合双片晶体作为压电舵机的驱动材料,利用压电陶瓷的逆压电效应,结合压电叠堆致动原理,通过对振子的模态分析,综合考虑了机电和电声耦合性分析。在此基础上利用物理场分析软件COMSOL Multiphysics进行声-电耦合分析,并利用有限元分析软件ANSYS对压电舵机结构、材料、强度关键部位进行仿真分析。并且通过位移三角放大机构将输出位移放大,从而推动舵偏角产生角度形变,以控制飞行器保持控制姿态。在此基础上设计出应用于导弹上压电舵机致动器,具有输出传动位移大、大功率及响应快等优点。