超声波马达作为一种全新的驱动器,以具有低速大转矩、大静态保持力矩、响应速度快、较大的功率重量比、可以实现精确定位、无磁场干扰等优点受到国内外的广泛关注.绝大多数超声波马达利用压电材料的逆压电效应,将电能转化成超声频域的微观振动,进一步通过摩擦或声悬浮驱动转子作宏观转动.该文在查阅和分析了大量国内外相关参考文献的基础上,设计并详细分析了一种换能器式驻波直线超声波马达.夹心换能器式超声波马达工作在纵向振动模态,效率很高,利用微观脉动式移动原理能够得到较高的速度和大的能量输出.该文以夹心换能器式超声波马达为研究对象,以有限元软件为主要分析工具,完成了以下工作:建立了包括马达和导轨之间的接触摩擦等复杂非线性因素在内的一种夹心换能器式超声波马达的有限元模型;在经典换能器设计理论和前人经验的指导下,建立了此超声振子的有限元参数化模型,并利用有限元软件对其进行了优化设计;依据此超声波马达的运动机理,对最优结果进行了比较完整的运动仿真,得到了马达在冲击性摩擦作用下的微观运动信息;进行了马达样机的试制;利用有限元方法建立了振子的等效电路模型,为马达的阻抗匹配和驱动电路的设计提供依据;对进行了阻抗匹配的振子进行了马达特性实验测试,并对实验结果进行了分析.设计了性能良好的夹心换能器式驻波直线超声波马达.设计分析过程中得到了超声波马达微观运动状态及振子和导轨的接触摩擦状态等结果,为这类马达的微观理论研究提供了有价值的微观信息.另外,有限元方法穿插该文始终,减少了设计研究过程的实物实验工作量,也为类似设计研究开拓了一种新思路.