【摘 要】
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目前,精密超细微加工、电子制造等众多领域对致动器要求越来越高,例如体积小、输出力大、响应快、变形位移大等,因此,传统的压电叠堆致动器由于本身特性,通常由静态直流电压激励,难以同时满足大变形位移和大输出力要求。为此,本文在传统静态变形基础上,通过施加交流激励,使型压电致动器同时产生静态和动态谐振变形位移输出,以提高器输出变形位移。主要工作如下:（1）分析了d15、d31和d33三种压电效应的致动模式
【基金项目】
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广东省自然科学基金项目（项目编号2018B030311028）；
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目前,精密超细微加工、电子制造等众多领域对致动器要求越来越高,例如体积小、输出力大、响应快、变形位移大等,因此,传统的压电叠堆致动器由于本身特性,通常由静态直流电压激励,难以同时满足大变形位移和大输出力要求。为此,本文在传统静态变形基础上,通过施加交流激励,使型压电致动器同时产生静态和动态谐振变形位移输出,以提高器输出变形位移。主要工作如下:（1）分析了d15、d31和d33三种压电效应的致动模式,其中d15致动模式在同等条件下具有更大的形变量,利用有限元仿真分析软件对比分析了传统压电叠堆和钹型压电叠堆轴向变形位移,结果显示同等边界条件下,钹型压电叠堆具有更大的轴向静态变形;（2）根据有限元仿真分析结果,采用制图软件Auto CAD以及Solidworks提出并设计了聚能型钹型叠堆压电致动器;（3）利用workbench优化模块平台对聚能型压电致动器结构尺寸做了灵敏度校核,对其关键尺寸做了优化分析,改进了整体结构。有限元分析得到,优化后的压电致动器理想谐振频率为24005Hz,在电压振幅为70V动静耦合电源激励下输出速度0.53m/s,输出位移4.13?10-6m。其中输出位移大于在非谐振直流激励方式下输出位移6.75?10-8m,也大于在谐振交流激励方式下的输出位移3.34?10-6m;（4）制作了聚能型压电致动器实物样机,并对其在谐振频率为26897Hz的动静耦合电源激励下进行了位移输出测试,得到,聚能型压电致动器在加载同一电压值时,交直流耦合激励方式的位移输出比直流激励、交流激励方式的位移输出大。且根据测试的结果数据知,输出速度值都是随着电压的增加而增加,近似呈线性变化。其中致动器在70V动静耦合电源激励下位移输出为1.12?10-6m,输出速度为0.64m/s。
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