随着科学技术的发展,新一代航空/航天器的设计性能指标的大幅度提高,对于精密驱动部件提出了更高的要求。传统的电机-减速传动机构的驱动方式,在实现上述这些要求方面遭遇了难以克服的技术障碍。作为新兴的精密驱动部件,超声电机以其压电转化和摩擦传递机制所带来的独特的优势成为精密驱动功能部件的新选择,在高精度运动和定位控制方面具有广阔的应用和发展前景。本文在针对现有的行波型超声电机系统,借助有限元仿真工具,从电机的三维动力学模型出发对Φ60行波型旋转超声电机进行更加全面准确的建模分析,并对现有的电机进行性能优化。主要研究内容和成果如下:第一,对现有的行波型旋转超声电机的理论进行总结和介绍。阐述行波产生的必要条件、压电陶瓷分区、定子表面质点运动轨迹和摩擦界面动力传递;针对行波型旋转超声电机的定转子接触界面,对比现有的纯滑动模型和粘滞滑动模型。第二,考虑定转子的三维接触,利用有限元软件ABAQUS建立行波型旋转超声电机的三维动力学模型。利用该模型分析定转子接触界面位移、速度、摩擦力的分布情况。分析电机各个输入参数(驱动电压、驱动频率、预压力、摩擦层特性、定子齿高)对电机性能的影响。第三,对现有的Φ60行波型旋转超声电机进行优化。通过改变摩擦层材料,在摩擦层引入表面织构,提高定子齿高等方法一步一步的提升电机的负载和输出性能,并对新电机的性能进行测试,实验结果表明优化方案的可行性和实用性。