連接，自由梁結(jié)構(gòu)彈性體I的過渡光孔1-3設(shè)置于自由梁結(jié)構(gòu)彈性體I兩側(cè)端部的連接內(nèi)螺紋1-1之間，且自由梁結(jié)構(gòu)彈性體I的過渡光孔1-3孔徑大于連接內(nèi)螺紋1-1的孔徑，自由梁結(jié)構(gòu)彈性體I的4個(gè)光滑平面1-2上均設(shè)置有2個(gè)緊固安裝孔1-4，其中布置于4個(gè)光滑平面1-2—側(cè)的4個(gè)緊固安裝孔1-4位于同一圓周上，其余布置于4個(gè)光滑平面1-2另一側(cè)的4個(gè)緊固安裝孔1-4位于另一圓周上，自由梁結(jié)構(gòu)彈性體I的緊固安裝孔1-4用于實(shí)現(xiàn)自由梁結(jié)構(gòu)彈性體I的緊固安裝;所述輸出軸2設(shè)置有外螺紋2-1和球頭解耦機(jī)構(gòu)2-2，輸出軸2的材料選用不銹鋼材料，輸出軸2的外螺紋2-1與自由梁結(jié)構(gòu)彈性體I的連接內(nèi)螺紋1-1旋合連接，輸出軸2的外螺紋2-1表面研磨處理，且輸出軸2的外螺紋2-1的螺距優(yōu)選為0.25 mm，輸出軸2兩側(cè)端部均設(shè)置有球頭解耦機(jī)構(gòu)2-2，其用于實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)直線運(yùn)動(dòng)輸出解耦為直線運(yùn)動(dòng)輸出；所述壓電陶瓷片3為4片d31激振模式的矩形壓電陶瓷片，其均沿厚度方向極化，4片壓電陶瓷片3通過環(huán)氧樹脂膠均勻布置于自由梁結(jié)構(gòu)彈性體I的4個(gè)光滑平面1-2上的緊固安裝孔1-4之間。所述4片壓電陶瓷片3中相對布置的2片壓電陶瓷片3構(gòu)成激振組A，其余相對布置的2片壓電陶瓷片3構(gòu)成激振組B。所述自由梁結(jié)構(gòu)彈性體I的連接內(nèi)螺紋1-1和輸出軸2的外螺紋2-1可為梯形螺紋、三角形螺紋、矩形螺紋、鋸齒形螺紋、管螺紋或非標(biāo)螺紋。
[0014]【具體實(shí)施方式】二:本實(shí)施方式提供了一種自由梁結(jié)構(gòu)微型螺紋超聲電機(jī)的激勵(lì)方法具體實(shí)施方案。所述一種自由梁結(jié)構(gòu)微型螺紋超聲電機(jī)的激勵(lì)方法具體如下所示。
[0015]所述激振組A通以某一超聲頻段內(nèi)(一般大于16kHz)的正弦波激勵(lì)信號，激發(fā)自由梁結(jié)構(gòu)彈性體I產(chǎn)生某一具有單個(gè)波長的駐波振動(dòng)模態(tài);激振組B通以某一超聲頻段內(nèi)(一般大于16kHz)的余弦波激勵(lì)信號，激發(fā)自由梁結(jié)構(gòu)彈性體I產(chǎn)生另一具有單個(gè)波長的駐波振動(dòng)模態(tài)；當(dāng)激振組A與激振組B所施加激勵(lì)信號的相位差為90度時(shí)，兩列駐波振動(dòng)模態(tài)疊加耦合形成具有單個(gè)波長的正向運(yùn)動(dòng)行波，驅(qū)動(dòng)輸出軸2實(shí)現(xiàn)正向運(yùn)動(dòng)輸出；當(dāng)激振組A與激振組B所施加激勵(lì)信號的相位差為270度時(shí)，兩列駐波振動(dòng)模態(tài)疊加耦合形成具有單個(gè)波長的反向運(yùn)動(dòng)行波，驅(qū)動(dòng)輸出軸2實(shí)現(xiàn)反向運(yùn)動(dòng)輸出。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種自由梁結(jié)構(gòu)微型螺紋超聲電機(jī)，由自由梁結(jié)構(gòu)彈性體(I)、輸出軸(2)和壓電陶瓷片(3)組成;其特征在于:所述自由梁結(jié)構(gòu)彈性體(I)采用自由梁結(jié)構(gòu)，自由梁結(jié)構(gòu)彈性體(I)設(shè)置有連接內(nèi)螺紋(1_1)、4個(gè)光滑平面(1-2)、過渡光孔(1-3)和緊固安裝孔(1-4)，自由梁結(jié)構(gòu)彈性體(I)的兩側(cè)端部均設(shè)置有連接內(nèi)螺紋(1-1)，自由梁結(jié)構(gòu)彈性體(I)兩側(cè)端部的連接內(nèi)螺紋(1-1)的旋合長度相同，且自由梁結(jié)構(gòu)彈性體(I)兩側(cè)端部連接內(nèi)螺紋(1-1)的旋合長度小于自由梁結(jié)構(gòu)彈性體(I)兩側(cè)端部到緊固安裝孔(1-4)之間的距離，自由梁結(jié)構(gòu)彈性體(I)的連接內(nèi)螺紋(1-1)表面研磨處理，自由梁結(jié)構(gòu)彈性體(I)的過渡光孔(1-3)設(shè)置于自由梁結(jié)構(gòu)彈性體(I)兩側(cè)端部的連接內(nèi)螺紋(1-1)之間，且自由梁結(jié)構(gòu)彈性體(I)的過渡光孔(1-3)孔徑大于連接內(nèi)螺紋(1-1)的孔徑，自由梁結(jié)構(gòu)彈性體(1)4個(gè)光滑平面(1-2)上均設(shè)置有2個(gè)緊固安裝孔(1-4)，其中布置于4個(gè)光滑平面(1-2)—側(cè)的4個(gè)緊固安裝孔(1-4)位于同一圓周上，其余布置于4個(gè)光滑平面(1-2)另一側(cè)的4個(gè)緊固安裝孔(1-4)位于另一圓周上，自由梁結(jié)構(gòu)彈性體(I)的緊固安裝孔(1-4)用于實(shí)現(xiàn)自由梁結(jié)構(gòu)彈性體(I)的緊固安裝;所述輸出軸(2)設(shè)置有外螺紋(2-1)和球頭解耦機(jī)構(gòu)(2-2)，輸出軸(2)的外螺紋(2-1)與自由梁結(jié)構(gòu)彈性體(I)的連接內(nèi)螺紋(1-1)旋合連接，且輸出軸(2 )的外螺紋(2-1)表面研磨處理，輸出軸(2)兩側(cè)端部均設(shè)置有球頭解耦機(jī)構(gòu)(2-2)，其用于實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)直線運(yùn)動(dòng)輸出解耦為直線運(yùn)動(dòng)輸出；所述壓電陶瓷片(3)為4片d31激振模式的矩形壓電陶瓷片，其均沿厚度方向極化，4片壓電陶瓷片(3)均勻布置于自由梁結(jié)構(gòu)彈性體(1)4個(gè)光滑平面(1-2)上的緊固安裝孔(1-4)之間。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自由梁結(jié)構(gòu)微型螺紋超聲電機(jī)，其特征在于:所述4片壓電陶瓷片(3)中相對布置的2片壓電陶瓷片(3)構(gòu)成激振組A，其余相對布置的2片壓電陶瓷片(3)構(gòu)成激振組B。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自由梁結(jié)構(gòu)微型螺紋超聲電機(jī)，其特征在于:所述自由梁結(jié)構(gòu)彈性體(I)的連接內(nèi)螺紋(1-1)和輸出軸(2)的外螺紋(2-1)可為梯形螺紋、三角形螺紋、矩形螺紋、鋸齒形螺紋、管螺紋或非標(biāo)螺紋。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種自由梁結(jié)構(gòu)微型螺紋超聲電機(jī)，以解決當(dāng)前螺紋超聲電機(jī)普遍存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、難于微型化等問題。本實(shí)用新型包括自由梁結(jié)構(gòu)彈性體、輸出軸和壓電陶瓷片，自由梁結(jié)構(gòu)彈性體設(shè)有連接內(nèi)螺紋、4個(gè)光滑平面、過渡光孔和緊固安裝孔，連接內(nèi)螺紋設(shè)置于自由梁結(jié)構(gòu)彈性體兩側(cè)端部，過渡光孔設(shè)置于兩側(cè)連接內(nèi)螺紋之間，輸出軸設(shè)有外螺紋和球頭解耦機(jī)構(gòu)，壓電陶瓷片為4片<i>d</i>31激振模式的矩形壓電陶瓷片。施加超聲頻段激勵(lì)信號于壓電陶瓷片，激發(fā)自由梁結(jié)構(gòu)彈性體產(chǎn)生兩列駐波振動(dòng)模態(tài)，疊加耦合產(chǎn)生單個(gè)波長的運(yùn)動(dòng)行波，驅(qū)動(dòng)輸出軸實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)輸出。本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)簡單、易于微型化等技術(shù)優(yōu)勢，在精密驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。
【IPC分類】H02N2/08, H02N2/04
【公開號】CN205319970
【申請?zhí)枴緾N201620030633
【發(fā)明人】程廷海, 何璞, 殷夢飛, 王拓, 李博文, 李勇衡
【申請人】長春工業(yè)大學(xué)
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年1月14日