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副题名
外文题名
The design theory and experiment research on piezoelectric cantilever-valve micropump
论文作者
阚君武著
导师
杨志刚,程光明指导
学科专业
机械设计与理论
学位级别
d 2003n
学位授予单位
吉林大学
学位授予时间
2003
关键词
悬臂梁阀压电泵 电泵 压电泵
馆藏号
TH137
唯一标识符
108.ndlc.2.1100009031010001/T3F24.002544910
馆藏目录
2004\TH137\1 2100433B
你要购置一台试验机?
你好:在悬挑梁的最外侧的悬挑端部设构造柱
悬臂梁冲击试验机: Cantilever beam impact testing machine 简支梁冲击试验机: Simple beam impact testing machine 熔指仪: T...
多悬臂梁压电换能器电路的设计与实现
介绍了一种多悬臂梁压电换能器电路。与标准能量采集电路(SEH)相比,三悬臂梁压电换能器电路的理论最大平均采集功率提高了300%。利用Multisim软件仿真,结果表明,三悬臂梁压电换能器电路的最终输出电压为SEH电路的2.11倍;进一步搭建实际电路,其最终最大输出功率为SEH电路的3.12倍,能量转化与利用效率显著提高。
压电泵设计中阀的匹配方法
为了在振子能力一定的情况下提高压电泵的效率及输出性能,提出了一种非对称刚度进出口阀的优化方法。使用FLUNT软件对阀开启高度对流速场的作用进行了仿真,并对压电泵吸、排过程的不对称现象进行了讨论。结合单向阀的受力及位移分析,得出了进出口阀位移及回复时间的相对关系,进一步得到了回复时间与泄漏量的关系。引入了泄漏比系数讨论吸排过程泄露的不对称性对压电泵效率及性能的影响规律,提出了采用不同刚度进出口阀的优化方法,从理论上得出了出口阀刚度大于入口阀刚度的最优匹配形式。实验结果表明,在出口阀刚度大于入口阀刚度的条件下,以直径27mm压电振子驱动的单腔泵,在峰峰值为600V的方波激励下可达到635ml/min的输出流量,是以往相同刚度阀优化结果的1.6倍,证明了该方法的有效性。
开发一种利用压电振子激励系统共振而形成隔膜大幅振动、进而驱动气体流动的压电隔膜泵,研究其基本理论与构成方法,探明压电振子、隔膜、质量块、弹性支撑片以及阀等各固体构件的动力学关系,揭示气-固耦合作用机理及换能过程的基本规律,解决系统共振稳定与持久维持等关键技术问题,开发出具有使用价值的压电隔膜泵样机,从理论与试验两方面说明以共振方式构造压电型气体隔膜泵是可行的。由于在共振状态下工作,且压电振子仅提供振动激励而不直接作用于气体,也不使用电机与凸轮,因而兼具压电泵与电磁隔膜泵的优点。由本项目首先提出,已开始基础研究,目前国内外均未见有相同方式隔膜泵的研究报道。
采用压电振子作为驱动元件,并利用系统共振的方法,研制了适用于工作在高频、小振幅受力工况下的微小与硬脆零部件的压电驱动高频疲劳试验机(以下简称“压电疲劳机”),并进行了相关的设计理论、动力学分析、仿真和样机实测。具体工作包括:建立了圆周固支条件下圆形双晶片压电振子的振动模型,求解了其一阶振动模态和所对应的固有频率,并应用有限元法和实测法验证了理论建模的合理性与求解的正确性;建立了压电疲劳机的动力学模型,获得了其系统的动态特性,确定了零部件参数的设计原则;按一定的结构参数建立了压电疲劳机的实体模型与有限元模型,确定了第14阶振动模态为压电疲劳机工作的主振型,研究了压电疲劳机主要零部件9个参数的变化对其主振型固有频率的影响、变化规律和原因;试制了多种参数的零部件,装配了3台样机,改变样机的某一重要零部件参数,分别测试样机在六个不同驱动电压下作用在试件上的最大动载荷,分析了样机各个参数变化对作用在试件上的最大动载荷的影响、变化规律和原因。以材料为HT100的试件为例,应用本文制成的样机对其进行循环特性为R=0.1的拉伸疲劳测试,工作频率为352.4 Hz,绘制了HT100的S-N曲线,得到了其1.18×108循环周次的疲劳极限为23.049 MPa,应用扫描电镜观察了疲劳断裂的HT100试件断口形貌,分析了裂纹源、裂纹扩展以及瞬断的微观情况,设计制成的样机满足对微小与硬脆构件进行疲劳试验所需的小幅和高频加载、共振稳定可靠、抗干扰能力强等要求。 2100433B
提出以压电体(PZT、PLZT或PMN)为驱动源构造一种新型高频疲劳试验机构,研究它的系统构成方法,以及在结构设计、交变加载、精度控制、频率跟踪等方面的基础理论与基本技术问题,解决系统谐振与慢变参数下系统动态稳定性问题。为高频率、小体积的压电驱动式高频疲劳试验机设计与制造提供依据,为微小与硬脆材料构件、高频受力构件疲劳性能的检测提供一种新方法。实现压电驱动下较高稳定性与准确性的高频拉压交变加载,并以数个试样的有效性试验为例,确认高频疲劳检测的可行性;试制双晶片压电振子式、压电叠堆驱动式高频疲劳试验样机构每种最少2台。计划发表论文总数不少于10篇,完成博士论文2部、硕士论文2部,申报或获得专利权两项。