摘要：分析了昆虫的翅膀-胸部运动系统,并以此为基础,仿生设计出压电双晶片驱动,柔性双摇杆机构放大位移并带动仿生翅拍动的扑翼系统。分析了压电双晶片的工作原理,讨论了柔性四杆机构的自由度和运动学,并对整个系统的准静力学进行探讨,以确定能否产生足够的力克服空气阻尼。仿真和实验结果表明,通过柔性机构放大压电双晶片位移,能实现仿生翅所需运动,同时进一步的优化设计将有助于改进扑翼机构的运动性能。

摘要：采用有限元分析方法,分析了压电双晶片悬臂梁的位移形变特征。研究了金属弹性层、压电陶瓷片的材料属性及几何尺寸对双晶片偏转位移的影响;计算了双晶片的弹性模量、厚度以及加载电压与位移形变产生弯应力的关系;通过位移测试、弯应力测试等相关实验对有限元分析进行了验证。当加载电压为60V(120Vp-p)时,双晶片的偏转位移和弯应力分别为166μm和34.7m.N,实验结果证明本文所建的有限元模型是合理有效的。此外,测试了压电双晶片的振动特性,测得其谐振频率为310Hz,在该频率下加载20Vp-p电压,其端部位移输出即可达1.7mm。有限元分析结果及实验验证为压电双晶片结构的优化设计提供了依据。

摘要：对压电双晶片式管内移动机构进行了振动解析。首先利用分割设计法对机构进行了初步设计 ,然后利用有限元法进行了具体设计解析。通过对机构固有振型的研究 ,发现两种振动模态能够产生驱动作用 ,且叶片与基板的夹角对这两种模态的振动频率有一定影响。设计制作了试验机构 ,通过试验验证了 2个共振频率点的存在。

摘要：本文采用弹性力学的方法,基于压电方程,给出了磁铁/压电双晶片(Bimorph)复合材料磁电耦合系数的理论表达式,并选取不同的结构参数和材料参数对其磁电耦合系数进行了数值计算.研究表明:Bimorph存在最佳的压电层厚度,使得磁铁/Bimorph复合材料的磁电耦合系数达到最大;金属层材料和压电相材料也均会影响磁铁/Bimorph复合材料的磁电耦合系数.该研究结果为磁铁/Bimorph复合材料的优化设计、实际应用提供了有益的理论指导.

摘要：针对微型无人机在受到外界干扰时通过自适应控制来实现飞行的稳定性设计了一种多片压电双晶片并联驱动的新型驱动器。用功率放大器和频谱分析仪分别对驱动器的在空载和带载情况下的静态特性和动态特性进行了测试,分析比较了在不同负载下单片压电双晶片和双片压电双晶片组成的驱动器的驱动能力,测得了双片压电双晶片并联驱动器的输出位移和驱动电压之间的传递函数。实验结果表明:该驱动器不仅可以实现位移放大,而且可以通过多片压电双晶片并联补偿驱动器的输出力,为设计新型压电双晶片驱动器提供了新的思路,同时为压电双晶片驱动器的自适应控制提供了参考。

摘要：为了满足现代工业领域中对轻、薄、小产品平稳输送的要求,提出了一种采用环形压电双晶片作为驱动源的新型振动送料器.设计了振动送料器结构,分析了振动送料器的工作原理,测试了压电双晶片振子的性能,利用有限元软件ANSYS确定了压电双晶片振子的工作模态,研制了送料器样机并进行试验测试.试验结果表明：当振动频率为86.5～91.5Hz时,送料器具备输送物料的能力;当系统共振时,输送速度最快,随着电压的增加,送料速度呈线性关系增加;与同型号的电磁振动送料器相比,研制的环形压电双晶片驱动式振动送料器消耗电流仅为其16％,工作噪声下降22dB,输送稳定性好.

摘要：通过模仿金枪鱼的鱼体结构,将泵振子的摆动端设计成柔性小翼,使得振子摆动更接近于真实鱼尾的摆动。数值计算及激光扫频试验表明,压电层合结构悬臂梁的1阶振型机电转换效果最差,2阶和3阶的均能获得较好的机电转换效果。分析了振子在水中振动的固有频率和振型,并通过激光多普勒测振仪对振子的振动做了测振试验,数值计算得到的振型和激光扫频试验结果相一致。2阶和3阶的固有频率仿真结果和激光扫频结果分别相差1.6%和0.3%。研制了泵的样机并测量了激励电压在60 V时泵的流量。振子工作在2阶振型时,谐振频率为740 Hz,泵的流量为266 mL/min。振子工作在3阶振型时,谐振频率为1 280 Hz,泵的流量为105 mL/min。在相同电压激励下,泵的最大流量较同类型泵提高了160%。

摘要：利用结构的摆动振动驱动流体单向流动,和传统的利用结构的不对称性形成泵功能的无阀流体驱动原理相比,具有更易于微小型化、效率高、流动脉动小、无回流等优势,而仿尾鳍振子端部的柔性尾鳍结构是高效泵水的关键部件。首先,通过无流量的压差测量法测得了柔性尾长在2~18mm范围内压差峰值随频率的变化关系;其次,利用激光多普勒测振仪测得了摆动振子在水中的振动模态,与压差实验结果进行了对比分析,确定了压差峰值与振子振型的对应关系;最后,通过对振子的分解,讨论了柔性尾鳍与振子主体部分的耦合关系,解释了最佳工作振型在振子主体部分二阶弯振附近波动的现象。结果表明：摆动振子工作在近似无限水域中,前3阶弯振均可测得压差;柔性尾长为4mm和6mm时,压差达到最大值55mm;不同柔性尾长的摆动振子取得最大压差时的工作频率,在无柔性尾鳍振子的二阶弯振模态频率附近波动。

摘要：相比其他类型的惯性冲击电机而言,压电双晶片式惯性冲击电机在体积、驱动电压和成本上有许多优势。在分析了惯性冲击电机的工作原理基础上,采用等效电路和电路分析方法论证了在较高的驱动频率下方波驱动压电双晶片式惯性冲击电机的可行性,采用模块化思路设计了与之相对应的驱动电路,驱动电路工作电压低,容易实现,制作出一种压电双晶片式惯性冲击直线电机。实验结果验证了方波驱动电路的驱动效果,表明电机运行速度随驱动电压增大而增加,电机存在最优驱动频率和最佳占空比。

摘要：基于压电双晶片的准静态本构方程 ,详细地分析了准静态情况下悬臂梁式双晶片执行器在常见的三种不同载荷 (力、力矩、压力 )情况下的机电转换特性 ,即有效机电耦合系数、最大能量传输系统、最大输出机械能量时效率。分析结果表明 :这些特性主要由压电双晶片材料的横向机电耦合系数 k31 决定 ;三种载荷中 ,以力矩形式输出机械能时压电双晶片执行器的效率最高 ,以力的形式输出时稍低 ,以压力形式 (如用于推动气体或液体 )输出时效率最低。这些结论对于设计压电双晶片执行器的结构具有指导意义。