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压电式小型超声振动料斗的研究

作　者: 项超群
导　师: 何勍
学　校: 辽宁工业大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 振动料斗压电驱动超声振动行波动态设计
分类号: TB559
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 44次
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内容摘要

近年来,压电驱动与控制技术在我国发展十分迅速,尤其在超声振动输送领域得到了广泛的应用。本文以国家自然科学基金项目(项目编号:50675094)的接续研究为背景,在现有的物料输送和供给技术的基础上,提出一种新颖的小型压电式超声振动料斗的结构方案并制作了相应的实物样机。基于传统的料斗结构形式,根据弹性体振动理论,提出了内部含有梯形齿的锥筒形给料压电振子的结构形式。利用ANSYS有限元软件对给料振子的振动模态进行动态分析,对给料振子的结构尺寸和陶瓷片的粘贴方案进行了优选。基于有限元动态设计结果,并考虑加工可行性及加工精度的要求设计并制作了锥筒形振子。研制了出料端内径为16mm的振子样机以及小型超声振动料斗装置。该样机以三阶面内弯曲模态为工作模态。采用激光测振仪并依据平面镜反射原理设计了相应的振子齿面测试系统,并对已加工的振子进行了振型和共振频率的测试。该振子的工作频率为22261Hz。实验结果表明,该振动料斗的振子可以产生比较均匀的行波。论文对振动料斗装置进行了整机的组装及运行效果的试验,当对振子施加一定的电压激励时,料斗对物料的配送有一定的可控性。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-21
  1.1 给料料斗概述  8-10
  1.2 仓壁振动器  10-12
    1.2.1 料仓壁振动器的基本结构  11
    1.2.2 仓壁式振动料斗的主要优缺点  11-12
  1.3 超声物料供给和输送装置的特点  12-13
  1.4 超声物料供给和输送装置的国内外研究现状  13-20
    1.4.1 国外研究现状  13-17
    1.4.2 国内研究现状  17-20
  1.5 本课题的项目来源及主要研究内容  20-21
2 利用压电效应的超声物料供给和输送装置的基本原理  21-29
  2.1 压电效应与压电方程  21-23
    2.1.1 压电效应  21-22
    2.1.2 压电方程  22-23
  2.2 压电振子的振动模态  23-24
  2.3 压电式物料供给装置的驱动原理  24-28
    2.3.1 弹性体的固有振动  24-26
    2.3.2 超声物料供给和输送装置的输送原理  26-28
  2.4 小结  28-29
3 锥筒形给料振子的工作原理与动态设计  29-39
  3.1 超声振动料斗的工作原理  29-30
  3.2 圆柱壳的振动方程  30-31
  3.3 给料振子的结构设计  31-32
    3.3.1 锥筒型振子的结构设计  31-32
    3.3.2 振子材料的选择  32
  3.4 振型的选择  32-34
  3.5 振子模态分析  34-35
  3.6 振子尺寸参数的确定  35-37
  3.7 压电陶瓷片粘贴方式的确定  37-38
  3.8 小结  38-39
4 超声振动料斗装置的结构设计与制作  39-47
  4.1 引言  39-40
  4.2 料斗的关键部件的设计与制作  40-43
  4.3 给料振子的弹性支撑的设计  43
  4.4 给料料斗振子的制作  43-45
    4.4.1 振子弹性体的加工  43-44
    4.4.2 压电陶瓷片的粘贴  44-45
    4.4.3 给料振子的引线  45
  4.5 样机的装配  45-46
  4.6 小结  46-47
5 振子的模态测试与整机下料效果测试  47-55
  5.1 实验仪器及测试原理  47-48
  5.2 依据反光镜原理的实验装置设计  48-50
  5.3 给料振子的共振频率的测试  50-51
  5.4 给料压电振子的模态测试  51-54
  5.5 振动料斗下料效果的测试  54
  5.6 小结  54-55
6 结论  55-56
参考文献  56-58
攻读硕士期间发表学术论文情况  58-59
致谢  59

压电式小型超声振动料斗的研究

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