用于履带驱动的压电振子改进设计及实验研究

来源 :南京航空航天大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wangyang2005
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针对月面复杂多变的地貌,结合履带式结构具有地形适应能力强、动载荷小及结构紧凑的特点,结合超声电机结构简单、响应快的特点,以结构简单、机械集成度高、重量轻为目标,提出建立压电驱动的履带式月面巡视驱动系统,探索月面巡视驱动系统的新原理。针对前期研究中,用于履带行驶系统的压电振子存在的不足,分析了影响系统驱动效率的因素。以四环型压电振子为研究对象,从振子结构和工作模态两方面对其进行了改进设计。利用ANSYS有限元分析软件对改进后的压电振子进行了模态分析和谐响应分析;通过模态频率灵敏度分析得到了压电振子结构尺寸的加工精度要求;利用结构尺寸参数的多目标优化,获得了一组最佳的结构尺寸,使得压电振子的动力学性能最优。在有限元分析的基础上,制作了原理样机进行测振实验,实验结果表明改进设计后的压电振子性能明显改善。对改进后的压电振子进行了接触、摩擦实验,实验结果表明压电振子的运动特性与其接触的界面的硬度、粗糙度以及外界施加的预压力密切相关,存在着一组最佳搭配使得压电振子运动速度达到最大值。振子在测试界面上的运动最大速度能达到36.7mm/s。在此基础上设计加工了与振子动力学特性相匹配的履带,并进行了履带驱动实验,实验结果表明履带张紧力、外界载荷对压电驱动行驶系统的驱动效率有很大的影响。改进后的履带行驶系统的最大运动速度为2.1mm/s。
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