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（全日制本科毕设）旋转行波超声电机结构设计（全套图纸CAD哟）

旋转行波超声电机结构设计摘要以下四个阶段图为设计流程图。了解用户需要，根据用户提出的要求，确定超声电机的各项性能指标。主要包括额定扭矩输出功率以及转速，电机的尺寸结构，输入电压，使用寿命等。当超声电机需要在些特殊的环境下进行运转时，还需要考虑特殊环境下的特殊要求，如无电磁干扰，真空环境下运作等。确定各零部件的材料和尺寸等技术参数。，定子是行波超声电机的核心部件，所以在尺寸确定的过程中定子的材料和尺寸结构是首先要确定的。尺寸确定之后，需要对定子进行动态特性分析。同时针对定子的工作环境，分析其工作环境对其的影响。定子的设计完成后设计转子。接着根据已经设计好的定子和转子的参数对超声电机进行性能仿真，对比结果能否满足超声电机所要求的各项性能指标。若能，则进行下步的设计工作。若不能，则对前面的设计进行修改和完善，直到超声电机能达到各项指标。根据设计完善好的方案，确定超声电机的最终零件尺寸，绘制出零件图并且进行加工。加工好后对电机进行试验调试，将实验结果与前面设计时的预计性能指标作对比。根据结果来确定方案是否合理。图.超声电机设计流程图.定子机构设计定子的结构主要包括定子内外径，定子齿，粘结层，以及定子厚度的设计。定子是超声电机的核心部件，定子的设计对于整个电机能否达到性能要求至关重要。经实验研究，电机的尺寸和性能存在定的比例效应。表为相同直径下，超声电机的尺寸和性能间的关系。由表中的比例因子可估算出其性能。由表可得表超声电机尺寸参数参量单位比例质量体积长度速度角速度力矩功率定子内外径设计由表所得的超声电机各项参数见的比例关系，参考目前已有上超声电机的性能以及外形，获得定子外形的大概尺寸外。其中压电陶瓷的外形尺寸与定子的外形尺寸相同以方便压电陶瓷粘贴在定子上。所以根据压电陶瓷的内径大小可以确定定子的内径大小。当压电陶瓷的内外径之比在左右时，压电振子的自由振动能量损耗最小，由此可得定子的内外径之比为。则.由超声电机的设计要可得，定子外径。由上式可得定子的内径。与传统电机定子设计相同进行尺寸标准化，所得尺寸般选取或作为个位，故此定子内径模态阶数选择和振动模态设计定子的振动模态选择主要依据以下三个方面因为定子驱动相对称，所以定子必须是奇数模态。定子采用单压电双相。若为偶数模态，则会破坏对称性，使波形出现偏差。因为电机是超声电机，所以定子的频率必须在以上定子振动寿命超声电机的正常运作决定了定子必须要有定振幅值，考虑定子模态阶数的选择可以基本取决于定子振动寿命和电压激励效果。减小。而要维持定子最大振幅恒定，则需要增加激励电场强度，这又增加了压电陶瓷使用中的循环应力，加剧了压电陶瓷的损耗，使使用寿命降低。所以定子的振动模态阶数与半径能有个恒定的比例，使行波波长为能保持恒定。因此，定子振动模态阶数应按以下两点原则进行选择.定子振动模态数变化比例小于半径变化比例。同时应保证振动的损耗值达到最小。故根据第三章的分析结果可确定工作模态为.定子厚度对于定子的使用材料，可采用青铜或者不锈钢来进行加工制作。定子的厚度可以决定定子在其振动模态下的振动频率。因为电机的工作需要定子的振动频率为以上。同时，驱动齿的设计使定子振动频率会有定的降低。故暂定定子的频率为以上。因此，定子的厚度为驱动齿设计驱动齿的作用是为了提高定子表面振幅和运动速度，通过驱动齿设计，使定子和转子间产生齿轮驱动，使工作效率更加提高。同时，部分摩擦时产生的杂物可以通过齿槽排除，使定子和转子在使用过程中不会因杂物而损坏或影响效率。因此，下面将对定子齿的齿宽，齿高以及齿数进行设计。驱动齿的齿数设计定子的齿数取受振动模态数所影响，同时在不影响性能的情况下同时考虑加工的方便，即加工时铣槽的分度情况。因此齿数为模态阶数的整数倍。由前面的设计结果可知，定子的外径为，模态阶数为，结合加工难度以及齿的刚度考虑，可选择齿数为。齿宽与槽宽的设计齿槽的宽度取决于加工刀厚度，若齿槽太宽，则会使齿的刚度降低，容易在加工时发生变形，增加产品的报废率。若太窄，则增加了加工难度。所以，从以往的电机加工来看，齿槽选取般选择最为合适。在此，选择为由定子内外径尺寸，槽宽以及齿数，可以求得驱动齿的齿宽，即.即齿宽为齿高的设计齿的高度存在个理想值。若齿高太高，则会加剧定转子之间的摩擦，增加磨损。同时加剧摩擦之后容易产生噪音。若齿高过低，则会影响转子输出速度。实验证明，齿高满足式.时，定子和转子间磨损最小。.