超声波电机的设计说明书.doc
超声波电机装配图.dwg
（CAD图纸）
底座.dwg
（CAD图纸）
定子.dwg
（CAD图纸）
封面.doc
鉴定意见.doc
评阅表.doc
任务书.doc
上轴套.dwg
（CAD图纸）
下轴套.dwg
（CAD图纸）
压盖.dwg
（CAD图纸）
转子.dwg
（CAD图纸）
.驻波的产生及行波的合成如图.所示，将极化方向相反的压电陶瓷依次粘贴于弹性体上，当在压电陶瓷片上加直流电压时，压电陶瓷片会产生交替伸缩变形，如图所示如果将直流电压反相时，压电陶瓷会产生相反的交替伸缩变形，如图所示如果在其上加交变电压，压电陶瓷会产生交变伸缩变形，结果可在弹性体内产生驻波，如图所示。
旋转行波型超声波电机就是利用两组这样的压电陶瓷片在弹性体内产生两个驻波，这两驻波叠加形成弯曲行波。
如果在区域压电陶瓷上加余弦交变电压，交变电场可使压电陶瓷按不同的极化方向产生交替的伸缩变形，结果在弹性体内形成驻波，其驻波方程为式中是驻波的振幅，是定子环等效梁的长度，为定子环上周的驻波数，是交变电压的角频率，是交变电压的初相角，为相激励电压与弹性体响应间的相位差，与定子阻尼有关，而则是交变电压的频率。
类似的，在区域上加正弦电压，得到另驻波方程。
若该驻波与余弦交变电压在弹性体内所产生的驻波在空间上相差四分之波长，则其驻波方程式中，表示相激励电压与弹性体响应间的相位差，其余符号意义与式相同。
利用线性波的叠加原理，将两驻波合成为个沿定子圆环周向运动的行波，其方程为如果那么如上所述，在两交变电压作用下，形成了两个在时间上相差相角，空间上相差四分之波长的弯曲振动的驻波，进而合成了个沿定子圆环周向旋转的弯曲振动行波，行波使定子与转子相接触的表面质点沿椭圆轨迹运动，而定子与转子接触处的摩擦力就推动转子转动。
同理，如欲使电机转子朝相反方向旋转，则应当在区域压电陶瓷上施加余弦电压，在区域上加正弦电压，电压形成的驻波方程为这样，两驻波合成的行波方程为表达式所表示方程为沿轴负方向运动的行波，这也就意味着此时电机将朝反方向旋转。
由以上的分析可以得出超声波电机的基本特征是定子与转子相接触表面质点的椭圆运动，是由定子弹性体的行波振动形成的。
旦定子制作完毕，工作时该椭圆运动轨迹的长轴和短轴般不能独立地调整。
电机工作时，定子与转子始终保持接触，不分离。
定子与转子的接触位置沿接触面连续变化。
电机结构尺寸小，旋转方向可以改变，速度和位置容易控制。
第章超声波电机的理论计算与设计超声波电机与传统电机不同，还未建立起系统的设计理论与方法。
超声波电机的关键部件是定子，定子的谐振频率与驱动电源是否相匹配是电机能否正常运转的关键。
本章从定子的谐振频率的计算出发，详细介绍了超声波电机的设计过程，同时分析了电机的加工工艺，设计了直径的样机图。
设计中，以提高电机的性能为优化的目标，我们还预先设定些结构参数，而将定子弹性体厚度及压电陶瓷的厚度作为设计变量。
.定子谐振频率的计算超声波电机的定子是由弹性体与压电陶瓷粘接在起的。
正因为如此，在分析行波超声波电机的定子振动的谐振频率前，先作如下假设.认为弹性体的变形遵守虎克定律，且振动是微幅的，系统为线性的。
.把定子环展成根等直梁考虑，忽略定子环的曲率效应。
.忽略由于定子环表面的齿槽而产生的非正弦振动分量，认为其振动近似为正弦波。
.忽略定子环振动时引起的径向位移。
在作定子环的等效梁分析时可以分两步进行。
首先，把有齿槽的弹性体梁等效为弹性体等直梁，等效的原则是按等效前后的动能和势能分别相等，且等效前后梁的高度不变然后再将压电陶瓷片和弹性体组合而成的定子等效为复合梁。
定子环的等效梁模型如图.所示。
其中，图为梁的结构，为槽的宽度，为齿的宽度，为齿的高度，为未开槽的弹性体的高度，为整个弹性体的厚度，为压电陶瓷片的厚度，为弹性梁的宽度。
图为等效前的弹性体梁，图为等效前的复合梁。
设弹性梁的驻波波动方程为上式中驻波轴向位移定子环上驻波的波数定子环平均直径上的周长相应的变分为则惯性力在整个定子梁上所作的虚功根据参考文献为上式中等效前的弹性体的材料密度等效前弹性体的截面积等效前后梁的宽度把和式和代入式并积分，得其中根据参考文献为等效密度系数。
等效成无齿槽的弹性梁，则截面积，此时惯性力在整个定子梁上所作的虚功为可以认为等效前后惯性力所作的虚功相等，由式和可得等效密度为由于定子环弯曲振动时对齿的变形影响很小，因此振动时齿的应变能可以忽略不计，此时截面惯性矩根据参考文献可表示为弹性梁由于弯曲产生的应变能为其中等效前的弹性体弹性模量等效弹性模量系数，同理可得等效弹性模量为这时，有齿槽的弹性梁已经等效为高度为
（全套dwg图纸）超声波电机的设计（含毕业论文）
