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研究生:朱俊龍
研究生(外文):Chun-Jung Chu
論文名稱:以能量面積之概念進行軸推式壓電致動器之定子結構設計與驗證
論文名稱(外文):Design and verification of the stator structure for a shaft-driving type piezoelectric actuator by using the concept of zone-energy
指導教授:羅鴻生
指導教授(外文):Hon-Seng Lo
學位類別:碩士
校院名稱:健行科技大學
系所名稱:機械工程所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2013
畢業學年度:102
語文別:中文
論文頁數:161
中文關鍵詞:軸推式壓電致動器能量面積三相連續反射波偏心點SolidWorks
外文關鍵詞:Shaft-driving type ultrasonic actuatorenergy areaReflected waveeccentric pointSolidWorks
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本研究採用之軸推式壓電致動器係使用壓電蜂鳴片,作為致動裝置的一種新型薄盤式超音波致動器,利用其金屬背板上特殊位置鎖上螺釘所形成之三相連續反射波,能將輸入電能轉換為驅動轉軸進而帶動轉子之動能,且具有定子與轉子可獨立設計。
為了使三相連續反射波能達到1:1:1的一致性,先改變壓電致動器偏心點距離及偏心點的角度,再將偏心點移回原心以及固定和偏移固定螺釘位置,用類扇形結構能量面積來表示三相連續反射波驅動能量,且利用電腦繪圖軟體SolidWorks內建Toolkey來演算壓電蜂鳴片能量面積,再使用ANSYS動態模擬軟體,針對偏心螺釘周圍,驗證出確實有三相的連續驅動波動,及Z軸傾斜偏轉行為,並找出最佳的偏心點角度120° 及偏心點距離為1.25 mm。


The study used a new thin-disc ultrasonic actuator which is the shaft driving ultrasonic actuator system using piezoelectric buzzer as the actuating device. This ultrasonic actuator used the three phase continuous reflection wave formed by the special position locked metal screws on the back panel to drive the input energy converted to kinetic energy of the rotor shaft and had stator and rotor can be designed independently.
In order to make a continuous phase of a reflected wave to reach the consistency of 1:1:1, the study changed the previous distance and the angle of offset point of the piezoelectric actuator first, and then moved the offset point back to the center of circle and fixed offset mounting screws. The driving energy of the reflected wave showed by the sectoroid area and the piezoelectric buzzer energy area was calculated by Toolkey which is built in the computer graphics software SolidWorks. Then using the dynamic simulation software ANSYS to verify that indeed three-phase continuous driving volatility for eccentric screw around and Z-axis tilt deflection behavior, and found the best angle of eccentric point was 120 ° and the distance of eccentric point was 1.25 mm.


目  錄
摘  要 i
Abstract ii
誌  謝 iii
目  錄 iv
表目錄 vi
圖目錄 viii
符號說明 xii
第一章 緒論 13
1.1 前言 13
1.2 文獻回顧 15
1.2.1 駐波式之超音波馬達/致動器 15
1.2.2 行進波式之超音波馬達/致動器 18
1.2.3 以壓電蜂鳴片建構壓電致動器之相關研究 21
1.2.4 以動態模擬建構壓電致動器 26
1.3 研究動機與目的 33
1.4 內容概要 34
第二章 理論與分析 35
2.1 壓電耦合系統及ANSYS材料系數輸入 35
2.2 壓電致動器電性特性驗證與分析 43
2.3 自由無拘束壓電薄型圓板之波動 50
2.4 SolidWorks簡介 52
第三章 結構設計與模擬 60
3.1 致動器偏心結構確認 60
3.1.1 機構致動原理 61
3.1.2 致動器定子設計 61
3.2 問題分類 75
3.3 等面積能量分析 77
3.4 距離參數變異之分析 84
3.5 角度參數變異之分析 89
3.6 ANSYS模擬驗證 97
第四章 結構最佳化設計與模擬 112
4.1 軸推式壓電致動器之相異結構發展 112
4.2 軸推式壓電致動器之修正型結構 117
4.3 ANSYS動態模擬 130
4.4 薄型壓電致動器之專利申請內容 142
第五章 結論與建議事項 155
5.1 結論 155
5.2 未來工作事項 157
參考文獻 158
簡 歷 161

參考文獻
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