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压电物料输送相比传统物料输送具有结构简单、无噪音、无电磁干扰等优点。鉴于压电超声物料输送的关键是激发出高频微幅振动生成行波以有效的驱动物料,以及贴片式压电陶瓷易损坏和效率低的缺点,本文提出一种组合型行波作动器,即利用纵振换能器激励圆环板面外弯曲行波的压电作动器,并进行了物料沿圆环周向输送的初步试验。本文研究内容概括如下: 1、分析了作动器的工作原理,包括:振子数量的确定及空间布置,圆环表面振动位移的分布,并初步确定了本文所选用的工作模态及电激励方式。 2、进行了兰杰文振子的设计,由直杆的纵向振动方程确定了振子的基本初始尺寸;采用有限元分析,确定了前后端盖、变幅杆和径缩部分的尺寸;分析了圆环板的结构尺寸对工作模态的影响;综合提出了利用四个兰杰文振子激发圆环板面外弯曲行波的压电作动器。 3、进行了组合型行波作动器的振动特性分析及优化设计。考虑了压电陶瓷片在不同压应力下的材料非线性,仿真分析了装配预紧力对兰杰文振子振动特性的影响,提出了一种基于模态几何特征的模态识别方法,基于ANSYS/WORKBENCH进行了作动器的优化设计。 4、对组合型行波作动器进行了试验研究,测试了兰杰文振子及整个作动器的振动特性,通过调节预紧力实现了4个振子振动特性的一致性,测试了驱动电压、工作频率、电压相位差与输送速度的关系,以及对不同物体的输送性能。 试验结果表明,利用多个兰杰文振子的纵振模态可以在圆环板上激发出面外弯曲行波,环形槽内的行波可以驱动其中的物料运动。