超声波马达作为一种全新的驱动器,以低速大转矩、静态保持力矩大、响应速度快、体积重量小、结构简单以及无磁场干扰等优点受到国内外的广泛关注,其中行波超声波马达以其控制性能良好和结构灵活等优点尤为引人瞩目。本文对超声波马达进行理论建模,对马达定子进行数学描述。本文设计了一种圆盘形行波超声波马达,介绍了其基本结构,论述了马达的行波形成机理,理论上证明了结构的可行性。利用PRO/E、ANSYS等软件建立了圆盘定子的有限元模型,通过有限元分析的方法,讨论了定子圆盘各个径向尺寸参数对特征频率的影响,不同压电陶瓷厚度对定子特征频率的影响,以及定子齿的齿高的变化对特征频率的影响,为马达结构参数的优化设计提供了依据。利用ANSYS有限元软件进行模态分析,通过各阶模态的振形对比,确定了马达工作在(6,0)振动模式。为增大马达的输出能力,定子采用双面粘贴压电陶瓷驱动。建立了超声波马达的等效电学模型,完成了超声波马达阻抗匹配的设计。在定子两侧粘贴检测功能的压电陶瓷片,利用压电陶瓷的正压电效应检测马达运行时压电陶瓷片上的电压变化,进而分析了马达在谐振状态的特点。在理论分析的基础上,对设计的超声波马达进行了实验分析与测试,分析了影响马达运转的不利因素,测试了超声波马达不同预压力下速度与力矩以及马达空载时速度与频率、速度与电压之间的关系,验证了理论分析结果的正确性和可靠性。