新型压电泵的结构设计及动态系统建模

论文摘要

压电泵因其特殊的性能和广阔的应用前景日益受到各国学者的广泛重视。本文详细讨论了目前出现的各种类型的压电泵及其结构和工作原理,分析了压电泵的具体应用领域。本文利用压电叠堆设计了一种新型压电液压泵。其主要驱动元件压电叠堆是由智能材料压电陶瓷制成的柱状物体。该泵直接利用压电叠堆的机械变形改变密封容腔的体积,通过进口和出口两个单向阀实现液体的输出。并利用有限元分析软件ANSYS计算阀片内的应力分布,对其强度进行校核。本文针对压电泵结构,建立其组成部分的物理模型,根据压电叠堆模型、密封容腔模型和阀片模型的传递函数研究系统中每个元件的功能以及各个元件间存在的相互关系,详细分析了压电叠堆模型的频率响应,并分析了系统的振幅和相位角与碟形弹簧的刚度和输入信号的频率之间的关系,最后,利用MATLAB程序得到输出流量的正弦输入响应。本文建立了简易的压电泵实验系统,初步进行了压电泵实体模型的实验研究,测试了在不同频率时压电泵的输出流量、不同载荷作用时压电泵的输出流量以及压电泵的最高压力。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及其理论与实际意义
• 1.1.1 课题的背景
• 1.1.2 课题研究的目的和意义
• 1.2 压电泵发展的国内外现状
• 1.2.1 有阀压电泵
• 1.2.2 无阀压电泵
• 1.2.3 压电泵的应用
• 1.3 主要研究内容
• 第2章 压电元件基础
• 2.1 压电陶瓷的基本特性
• 2.1.1 压电陶瓷的压电效应
• 2.1.2 压电材料
• 2.1.3 压电陶瓷的性能参数
• 2.2 压电方程
• 2.3 压电叠堆
• 2.4 本章小结
• 第3章 压电泵的结构设计
• 3.1 压电泵的工作原理和性能指标
• 3.1.1 工作原理
• 3.1.2 性能指标
• 3.2 压电泵的结构设计
• 3.2.1 压电叠堆的定位和导向设计
• 3.2.2 进出油单向阀设计
• 3.3 阀片的强度分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 压电泵动态性能分析
• 4.1 压电泵的吸油性能
• 4.1.1 吸油阀口的压力流量特性
• 4.1.2 建立吸油阀片的系统模型
• 4.2 压电泵系统模型
• 4.2.1 压电叠堆模型
• 4.2.2 密封容腔模型
• 4.2.3 出油阀片模型
• 4.2.4 压电泵系统的框图
• 4.3 压电泵系统分析
• 4.3.1 压电叠堆模型的频域分析
• 4.3.2 压电泵的输出流量
• 4.4 本章小结
• 第5章 压电泵的实验研究
• 5.1 确定装配时的预紧力
• 5.2 压电叠堆的功率计算
• 5.3 测试压电泵的输出流量
• 5.4 测试压电泵的最高压力
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历