行波型超声波马达由于具有低速大力矩、运行平稳等特点,已在机器人、仪器仪表、工业控制、精密定位和航天航空等领域得到了广泛应用。从近十年的研究发展历程来看,行波型超声波马达的研究始终围绕大力矩、高稳定性和可靠性等方向上发展,而在马达低速性能上的延伸研究比较少。因此本文主要开展低速行波型超声波马达的研究,并对马达的驱动模型、结构设计、材料和制作工艺等理论和技术层面的关键问题进行了研究。首先分析研究谐波式行波超声波马达的运行原理。通过对定子表面质点的运动分析,解释了质点的椭圆运动轨迹的生成过程,同时推导了弯曲行波的形成机理。通过建立超声波马达的接触力模型,分析了定转子之间的驱动力。分析并研究了本文中设计的谐波式超声波马达的传动原理,并推导出传动比公式。在谐波式行波超声波马达运行原理的研究基础之上,重点介绍谐波式超声波马达的结构设计,并给出马达的运行过程。同时对各组件进行分解设计,主要是对定子、转子、柔轮等重要组件的设计和计算,并简单介绍了整个样机的制作工艺流程。充分利用有限元软件ANSYS的建模工具和有限元方法分别对柔轮和超声波马达的定子复合板进行接触分析和模态分析。通过柔轮的接触分析,研究柔轮的应力和应变变化,通过定子复合板的模态分析确定超声波马达的模态频率,为阻抗分析仪分析驱动频率和压电陶瓷的极化分区提供依据,同时也为超声波马达结构的改进提供了理论和实验依据。结合理论探索,并经反复制作和实验,研制了谐波式行波型超声波马达样机,验证了原理的正确性。