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行波型超声电机的摩擦磨损实验装置和磨损实验研究

吴辛  
【摘要】:本课题来源于基金项目:国家自然科学基金资助项目(编号:50745039、50975136)。 超声电机(USM)是利用压电陶瓷的压电效应使定子产生超声波振动,通过定子和转子间的摩擦力来驱动转子。超声电机以其结构紧凑、设计灵活、低速大转矩、惯性小、响应快以及无电磁干扰等诸多优点,在精密仪器和设备驱动与控制方面有广阔的应用前景。由于超声电机是通过摩擦界面输送动力,因此对超声电机定转子间接触界面的摩擦磨损特性研究至关重要。本文内容概括如下: 1.在充分分析国内外对超声电机定、转子接触表面摩擦磨损特性的基础上,针对目前超声电机摩擦磨损理论基础尚不完善,特别是尚未出现较为统一的实验方法和实验装置,提出了本文的内容。 2.依据行波型超声电机定、转子间的相对运动的机理,提出模拟超声电机定、转子接触状态的摩擦磨损实验装置的设计方案。 3.研制了用于超声电机磨损实验的摩擦磨损实验装置。该实验装置包括有机械结构部件和驱动控制部件两大部分,通过串口通信实现了计算机对该装置的监控。 4.引入基于数据采集卡ADLink DAQ2206的测试系统设计方案,结合LabVIEW编程,完成可拓展更多检测环节的控制监测。 5.开展超声电机磨损实验研究,研究摩擦材料的磨损量随预压力、相对转速和定子微振动振幅的变化规律。调查摩擦材料表面的表面粗糙度和分形维,分析在实验中工作条件下表面粗糙度(分形维)对磨损量响应的变化趋势。提出利用分形几何方法模拟摩擦材料表面轮廓。


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