【正文】 ：浙江大學(xué)，2005[11]周鐵英，崔玉璽，陳新業(yè)，彭軍宇，,23（1）：5156致謝衷心地感謝我的導(dǎo)師周里群教授。它的基本結(jié)構(gòu)及工作完全不同于傳統(tǒng)的電磁電機(jī)，主要由高頻電源、壓電陶瓷、定子、轉(zhuǎn)子以及預(yù)壓力機(jī)構(gòu)等組成。在軸上分布有定子、轉(zhuǎn)子、碟簧、平面軸承，軸兩端有滑動(dòng)軸承。因?yàn)楸救嗽诖舜握撐闹校瓷婕败浖抡?，故未進(jìn)行有效地驗(yàn)算，不過(guò)，行波型超聲波電機(jī)是目前所有典型超聲波電機(jī)中力矩最小的一種。該轉(zhuǎn)子結(jié)能使磨損均勻分布在整個(gè)接觸區(qū)域，大大降低了摩擦層磨損，且由于壓力降低，摩擦層的損耗隨之減小 另外，定轉(zhuǎn)子接觸表面的加工精度是關(guān)系到定子的振動(dòng)能能否有效地轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)能的關(guān)鍵，其平面度和粗糙度對(duì)電機(jī)運(yùn)行噪聲、能量轉(zhuǎn)化效率、運(yùn)行平穩(wěn)性等性能影響很大。如圖 轉(zhuǎn)子柔性與接粗面變形 定轉(zhuǎn)子徑向彎曲配合由于超聲波電機(jī)是基于摩擦驅(qū)動(dòng)機(jī)理工作的，使用壽命是超聲波電機(jī)實(shí)用化生產(chǎn)的一大障礙，為了提高壽命，可以增加定轉(zhuǎn)子的接觸面積，減小預(yù)壓力，從而降低摩擦層的損耗和增加其使用壽命。在進(jìn)行電機(jī)轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)時(shí)，主要需要考慮的是轉(zhuǎn)子的柔性及定轉(zhuǎn)子的靜態(tài)徑向彎曲配合，并由此確定轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)和尺寸。表31 行波型超聲波電機(jī)定子設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)參數(shù)結(jié)構(gòu)參數(shù)TRUSM30定子外徑(D)30mm定子內(nèi)徑(d)20mm定子齒數(shù)(N)36個(gè)齒的高度(h0)支撐厚度(t)1mm彈性體厚度(H)壓電體厚度(h)厚度比值(h /H)1:7由于定子需要與轉(zhuǎn)子緊密接觸從而產(chǎn)生摩擦力以推動(dòng)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)，因此定子彈性體表面需要有比較高的硬度，彈性模量較小的彈性材料。定子的支撐部分設(shè)計(jì)的厚度一般選擇能夠滿足定子的支撐強(qiáng)度即可，可以選在t=~1mm之間選擇，支撐位置在定子的中間位置。3：一般情況下，我們認(rèn)為定子齒的寬度w遠(yuǎn)小于定子行波波長(zhǎng)兄，在定子內(nèi)外徑尺寸、齒數(shù)和槽寬都確定后，齒寬也就唯一確定了，即:根據(jù)前面的數(shù)據(jù)，=15mm；=10mm；N=36；=；w=4: 電機(jī)的齒高h(yuǎn)，有個(gè)最佳值，齒高太大，定子的諧振頻率降低，定轉(zhuǎn)子之間的相對(duì)滑動(dòng)和磨損增大，輸出力矩降低，且容易產(chǎn)生噪聲。因此，在定子的接觸面采用齒槽結(jié)構(gòu)。 定子的振動(dòng)模態(tài)的選擇行波型超聲波電機(jī)定子振動(dòng)模態(tài)的選擇要遵從以下兩個(gè)原則:一是定子驅(qū)動(dòng)的對(duì)稱性，這決定了電機(jī)的振動(dòng)模態(tài)必須為奇數(shù)。由參考文獻(xiàn)給出 (323)上式中為與材料特性、電場(chǎng)特性有關(guān)的常數(shù)。 定子尺寸與行波超聲波電機(jī)輸出特性的關(guān)系超聲波電機(jī)的輸出特性是指輸出功率、輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。 （c）所示的方式極化、接線，也可以形成時(shí)間上和空間上分別相差90176?；谝陨系目紤]，本文中選擇保定天一代號(hào)為T(mén)Y8的壓電陶瓷材料，它的，居里溫度C。另外，壓電陶瓷片的厚度對(duì)壓電振子的固有諧振頻率影響較大，~?！埃?、“－”號(hào)表示極化方向，定子上的環(huán)形壓電陶瓷片按一定規(guī)則分割極化后分為A、B兩相區(qū)，相鄰兩級(jí)空間排列相差π/2（1/4波長(zhǎng)），并且分別受到在時(shí)間上也相差π/2的高頻電源的激勵(lì)（E1和E2）。由復(fù)合梁的彎曲理論可知，在中性層上所有正應(yīng)力為零。 定子環(huán)的等效梁模型(a)(b)(c)在作定子環(huán)的等效梁分析時(shí)可以分兩步進(jìn)行。第3章 行波型超聲波電機(jī)的理論計(jì)算與設(shè)計(jì)超聲波電機(jī)與傳統(tǒng)電機(jī)不同，還未建立起系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理論與方法。若該駐波與余弦交變電壓在彈性體內(nèi)所產(chǎn)生的駐波在空間上相差四分之一波長(zhǎng)，則其駐波方程(211)式中，表示B相激勵(lì)電壓與彈性體響應(yīng)間的相位差，其余符號(hào)意義與式（212）相同。其轉(zhuǎn)子速度為 (29)由此可見(jiàn)，旋轉(zhuǎn)行波型超聲波電機(jī)是利用定子行波波峰處質(zhì)點(diǎn)做橢圓運(yùn)動(dòng)的縱向速度使得轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)速度即為定子表面質(zhì)點(diǎn)的縱向速度。的彎曲振動(dòng)駐波，進(jìn)而在彈性體定子內(nèi)合成一個(gè)沿圓環(huán)周向旋轉(zhuǎn)的彎曲振動(dòng)行波，行波使彈性體與運(yùn)動(dòng)體相接觸的表面質(zhì)點(diǎn)作橢圓運(yùn)動(dòng)。超聲波電機(jī)技術(shù)的發(fā)展，必將對(duì)我國(guó)國(guó)防和其他國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)起著重大作用。超聲波電機(jī)以其新穎的工作原理和獨(dú)有的性能特點(diǎn)，引起人們的廣泛的注意。從上面的分類(lèi)中可以知道超聲波電機(jī)可以有很多種不同的形態(tài)。 超聲波電機(jī)的分類(lèi)超聲波電機(jī)利用壓電陶瓷的壓電效應(yīng)及彈性體的機(jī)械振動(dòng)，通過(guò)轉(zhuǎn)子與定子間的摩擦力來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。超聲波電機(jī)一般由高頻輸入電源、定子（壓電陶瓷和彈性體）和轉(zhuǎn)子（移動(dòng)體和耐磨材料)組成。但由于在運(yùn)轉(zhuǎn)條件下，電機(jī)的磨損和發(fā)熱嚴(yán)重，很難保持振動(dòng)片的恒幅振動(dòng)，故也未獲得實(shí)際應(yīng)用。1961年，英國(guó)的Bulova Watch Ltd鐘表公司首次提出了用彈性體振動(dòng)能量作為驅(qū)動(dòng)力的理論，并研制成音叉驅(qū)動(dòng)的手表，在國(guó)際上引起了轟動(dòng)。超聲波電機(jī)（Ultrasonic Motor，簡(jiǎn)稱USM）的基本結(jié)構(gòu)及工作原理完全不同于傳統(tǒng)的電機(jī)，沒(méi)有繞組與磁路，不以電磁作用傳遞能量，而是一種利用超聲波振動(dòng)能作為驅(qū)動(dòng)源的新原理電機(jī)，是電機(jī)制造、機(jī)械振動(dòng)學(xué)、摩擦學(xué)、功能材料、電子技術(shù)和自動(dòng)控制等學(xué)科綜合交叉發(fā)展的產(chǎn)物。在對(duì)超聲波電機(jī)相關(guān)理論研究的基礎(chǔ)上，從超聲波電機(jī)定子設(shè)計(jì)著手，詳細(xì)介紹了超聲波電機(jī)的設(shè)計(jì)和制作過(guò)程。與傳統(tǒng)電磁型電機(jī)截然不同，其驅(qū)動(dòng)力矩并非由電磁感應(yīng)產(chǎn)生，它利用壓電陶瓷的壓電效應(yīng)使定子產(chǎn)生超聲波振動(dòng)，通過(guò)定子和轉(zhuǎn)子間的摩擦力來(lái)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子。 超聲波電機(jī)的定義與發(fā)展歷史傳統(tǒng)電機(jī)的發(fā)明和發(fā)展已有100多年的歷史?？梢哉f(shuō)，超聲波電機(jī)技術(shù)是處于當(dāng)今世界高新技術(shù)之一。與此同時(shí)。振子的前端面作縱向振動(dòng)，其上安裝楔形的振動(dòng)片，振動(dòng)片前端跟圓板狀的轉(zhuǎn)子接觸，前端的運(yùn)動(dòng)軌跡是一個(gè)變形了的橢圓。 超聲波電機(jī)的基本原理示意圖從這里可以看出，超聲波電機(jī)是利用壓電陶瓷逆壓電效應(yīng)原理。根據(jù)輸出運(yùn)動(dòng)的形式不同又可以分為旋轉(zhuǎn)型和直線型。駐波型超聲波電機(jī)的特點(diǎn)是變換效率高，但旋轉(zhuǎn)的方向一定，結(jié)構(gòu)尺寸大。從目前的研究情況來(lái)看，超聲波電機(jī)產(chǎn)品可用于照相機(jī)的自動(dòng)聚焦系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)器；航空航天領(lǐng)域自動(dòng)駕駛儀伺服驅(qū)動(dòng)器；機(jī)器人或微型機(jī)械自動(dòng)控制系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)器；高級(jí)轎車(chē)門(mén)窗和座椅靠頭調(diào)節(jié)的驅(qū)動(dòng)裝置；窗簾或百葉窗自動(dòng)升降裝置；CD光盤(pán)唱頭驅(qū)動(dòng)裝置；精密儀器儀表、精確定位裝置；醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，如人造心臟的驅(qū)動(dòng)器、人工關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器；強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)境條件下設(shè)備的驅(qū)動(dòng)裝置，如未來(lái)的磁浮火車(chē)；不希望驅(qū)動(dòng)裝置產(chǎn)生磁場(chǎng)的場(chǎng)合，如磁通門(mén)的自動(dòng)測(cè)試轉(zhuǎn)臺(tái)等。第2章 行波型超聲波電機(jī)的運(yùn)行機(jī)理我們知道，行波型超聲波電機(jī)是借助于行波的周向傳播來(lái)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的。當(dāng)彎曲角為時(shí)，從到的厚度方向的橫向位移為 (22)因?yàn)閺澢駝?dòng)的振幅遠(yuǎn)比彎曲振動(dòng)的波長(zhǎng)小，彎曲角也很小，所以橫向位移可近似表示為 (23)同樣，當(dāng)彎曲角為時(shí)，從到的縱向位移為 (24)因?yàn)閺澢强捎孟率奖硎? (25)故縱向位移近似于 (26)因此，橫向位移與縱向位移間關(guān)系式為 (27)可見(jiàn)，上式為二次曲線橢圓軌跡方程。在以后的分析中，將會(huì)提出解決這個(gè)問(wèn)題的方法。由以上的分析可以得出行波型超聲波電機(jī)的基本特征是：定子與轉(zhuǎn)子相接觸表面質(zhì)點(diǎn)的橢圓運(yùn)動(dòng)，是由定子彈性體的行波振動(dòng)形成的。設(shè)計(jì)中，以提高電機(jī)的性能為優(yōu)化的目標(biāo)，我們還預(yù)先設(shè)定一些結(jié)構(gòu)參數(shù)，而將定子彈性體厚度及壓電陶瓷的厚度作為設(shè)計(jì)變量。圖(b)為等效前的彈性體梁，圖(c)為等效前的復(fù)合梁。中性層的位置一旦確定，復(fù)合梁的彈性模量和截面慣性矩亦可確定 (315) (316)其中根據(jù)參考文獻(xiàn)復(fù)合梁的平均密度和截面積為 (317) (318)由此根據(jù)參考文獻(xiàn)可得復(fù)合梁的固有頻率計(jì)算公式為 (319)由式(319)就可以求出定子的諧振頻率。激勵(lì)電源可以為正弦波或方波。機(jī)電能量轉(zhuǎn)換效率高、壓電常數(shù)大。在兩片壓電陶瓷上施加相位差90176。本文選擇了第二種接線方法，（b）。1．定子彈性體外徑與電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速的關(guān)系在理想接觸條件下，根據(jù)參考文獻(xiàn)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速為：或 (320) 定子外徑與電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速的關(guān)系100908070605040302010200300100經(jīng)分析，在同一波數(shù)（）前提下，外徑與波長(zhǎng)成正比關(guān)系，諧振頻率與波長(zhǎng)成二次反比關(guān)系（），行波波峰值與波長(zhǎng)成三次正比關(guān)系（）。 定子的內(nèi)外徑尺寸的選擇由前面的討論可以知道定子的直徑和超聲波電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速、輸出扭矩、輸出功率成一定的比例關(guān)系，所以可以根據(jù)超聲波電機(jī)的輸出特性要求來(lái)選擇定子的尺寸。只是一般在選擇上，在材料相同的情況下，大尺寸電機(jī)由于重量較大，其模態(tài)頻率偏低，因此可以選用高階模態(tài)，適當(dāng)提高電機(jī)的諧振頻率，如n取9，11等值。2：齒數(shù)N的選擇與振動(dòng)模態(tài)數(shù)有關(guān)，同時(shí)還要考慮加工過(guò)程中銑槽時(shí)的分度情況，最好取齒數(shù)為振動(dòng)模態(tài)數(shù)的整數(shù)倍。 定子的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。為了保證定子的對(duì)稱性其表征振動(dòng)體厚度的兩個(gè)平面間的平行度應(yīng)在3μｍ以上。在本文中，選用的材料是彈性模量較小的純銅（紫銅），它的硬度與彈性模量均比較符合材料的設(shè)計(jì)要求。，由垂直振動(dòng)引起的接觸壓力沿周向按正弦規(guī)律變化，定子表面的周向速度也按正弦變化，為了避免與波峰的低速或者反方向的速度區(qū)域接觸，接觸長(zhǎng)度略小于半個(gè)波長(zhǎng)，此時(shí)往往由摩擦層的變形來(lái)實(shí)現(xiàn)定轉(zhuǎn)子的摩擦驅(qū)動(dòng)。而且，接觸壓力使得摩擦材料內(nèi)部循環(huán)應(yīng)力增大，造成極大的損耗和發(fā)熱。. 摩擦層的設(shè)計(jì) 定轉(zhuǎn)子的彎曲配合設(shè)計(jì)圖超聲波電機(jī)的摩擦材料必須滿足：耐磨、耐高溫、摩擦系數(shù)穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。主要由壓電陶瓷（激振部分）、定子、轉(zhuǎn)子等構(gòu)成。在超聲波電機(jī)軸的精加工前要對(duì)其進(jìn)行熱處理，這樣可以避免在加工過(guò)程中產(chǎn)生熱變形。在精確定位裝置、微型機(jī)械、工業(yè)控制、儀器儀表、智能機(jī)器人、航天航空等領(lǐng)域有良好的應(yīng)用前景，因此引起了學(xué)術(shù)界和企業(yè)界的重視。周老師言傳身教，諄諄教導(dǎo)，不僅使研究工作得以順利進(jìn)行，同時(shí)使我在待人處事方面有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。近地點(diǎn)的失敗，但是，螺紋孔受到反復(fù)加載到一個(gè)事實(shí)，即由于持有的試樣夾具進(jìn)行了圓周運(yùn)動(dòng)模擬一個(gè)振動(dòng)的議案。另一嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)材料的降解情況被稱為由于主副冷卻劑導(dǎo)致的流激振動(dòng)相對(duì)細(xì)長(zhǎng)結(jié)構(gòu)（FIV），它在微動(dòng)細(xì)長(zhǎng)的損害結(jié)果之間快速流動(dòng)速度結(jié)構(gòu)及其支持結(jié)構(gòu)。下一個(gè)嚴(yán)重的FIV條件，接觸力正逐步下降，最后，打開(kāi)了一個(gè)缺口。nzhāng l236。 1 r236。經(jīng)過(guò)500h后的測(cè)試，但是，兩個(gè)振動(dòng)其中有四個(gè)軸斷裂，其中連接到試樣座使用，如圖2所示螺栓夾具。由于高溫高壓的條件下，斷裂表面氧化嚴(yán)重，而且很難通過(guò)光學(xué)顯微鏡觀察金相獲得證明。因此，一個(gè)軸斷裂的振動(dòng)微維氏硬度測(cè)量，其結(jié)果如圖5所示。圖3奧姆結(jié)果為振動(dòng)軸斷裂面：箭頭指示的預(yù)期裂紋萌生區(qū)域。另外，裂紋擴(kuò)展跟蹤被發(fā)現(xiàn)振動(dòng)軸與夾具的燃料棒之間，即使其特點(diǎn)不能確定接觸區(qū) 由于在高溫高壓水條件嚴(yán)重氧化。應(yīng)力分析 為了分析軸的振動(dòng)的應(yīng)力分布，在新的裂縫進(jìn)行了有限元模型分析，直徑10毫米，SolidEdge創(chuàng)建 如圖9所示。特別是，面對(duì)經(jīng)橫向應(yīng)力的大小約 640兆帕斯卡。軸的振動(dòng)故障，預(yù)計(jì)將在啟動(dòng)接觸疲勞在接觸區(qū)域的接觸力，然后由一個(gè)螺栓螺釘?shù)膲毫Γ瑢⒅饾u減少。發(fā)展垂直型高溫高壓微動(dòng)磨損試驗(yàn)機(jī)（FRETONUS）。 ASM的專業(yè)手冊(cè) 不銹鋼。：“成功就是目標(biāo)的達(dá)成，其他都是這句話的注釋。正如微軟總裁兼首席軟件設(shè)計(jì)師比爾。這兩種能力是：第一，能思想；第二，能按事情的重要程度來(lái)做事。一旦開(kāi)始遇事推托，就很容易再次拖延，直到變成一種根深崹蒂固的習(xí)慣。樹(shù)立團(tuán)隊(duì)精神一個(gè)真正的高效能人士，是不會(huì)依仗自己業(yè)務(wù)能力比別人更優(yōu)秀而傲慢地拒絕合作，或者合作時(shí)不積極，傾向于一個(gè)人孤軍奮戰(zhàn)。一名高效能人士應(yīng)當(dāng)及時(shí)擺脫小事困擾,積極地面對(duì)工作和生活。保持身體健康，遠(yuǎn)離亞健康是每一名高效能人士必須遵守的鐵律。健康，尤其是心理健康，已成為職場(chǎng)人士和企業(yè)持續(xù)發(fā)展的必備保障。守時(shí)如果你想成為一名真正的高效能人士，就必須認(rèn)清時(shí)間的價(jià)值，認(rèn)真計(jì)劃，準(zhǔn)時(shí)做每一件事?！钡拇_，精妙、高超的語(yǔ)言藝術(shù)魅力非凡，世界上歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家把“舌頭、金錢(qián)、電腦”并列為三大法寶，口才披公認(rèn)為現(xiàn)代職場(chǎng)人士必備素質(zhì)之一。經(jīng)常和成功人士在一起心理學(xué)研究表明，環(huán)境可以讓一個(gè)人產(chǎn)生特定的思維習(xí)慣，甚至是行為習(xí)慣。其含義主要是說(shuō)高效能人士要充分重視時(shí)間的價(jià)值，不浪費(fèi)時(shí)間會(huì)做那些不值得去做的事情。擁有雙贏思維對(duì)于職場(chǎng)人士來(lái)講，這種雙贏的本質(zhì)是有