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压电驱动器因其优良的性能被广泛应用于光学半导体和机械加工制造等行业,但是现有的压电驱动器在输出性能相对较低,无法满足同时要求大位移和高驱动力的工作场合,使其应用范围受到一定的限制。本文将压电驱动和液压传动技术相结合,提出了一种新型多振子压电液压步进驱动器,可达到较大的驱动力、速度和行程。该驱动器以双作用压电泵为驱动机构,液压缸为执行机构,液体为工作介质,通过步进驱动的方式,实现由电能到机械能、微观振动到宏观运动的转换。具体研究内容如下:1.研究了多振子压电液压步进驱动器的整体结构、工作原理。分析了驱动器的组成部件。解析了系统加载背压的必要性。加载背压可以减小驱动器工作过程中泵腔内的冲击压力,增强压电液压驱动器的输出性能。此外,加载背压可以减少气穴现象的发生,有效保护压电泵,延长其工作寿命。2.建立了双晶片压电振子的动力学模型,分析了压电振子的结构、驱动电压及频率对压电振子变形量的影响。结果表明,陶瓷-基板半径比、驱动电压与振子变形成正比,陶瓷厚度和基板厚度与振子变形成反比。3.进行了双作用压电泵基础设计理论及试验研究。分析了几种常见被动截止阀,决定采用综合性能较好的伞形橡胶阀。研究了伞形橡胶阀的滞后现象,阀孔位置、阀孔直径和腔体高度的确定及计算方法。4.设计制作了多振子压电液压步进驱动器,对其输出能力进行了理论研究和试验测试。通过试验获得了驱动器在压电泵串联和并联下的性能。测试了压电泵并联分别以3、4、5个压电振子工作时驱动器的输出性能,获得其输出性能随驱动频率、工作压电振子数目的变化规律。研究了工作电压对驱动器性能影响规律。分别对不同气体含量的系统加载不同的背压,测试压电液压驱动器的性能,得到加载背压、液体中气体含量对驱动器性能的影响和液体中气体含量对加载背压值的影响。结果表明,加载适当的背压可以有效提高驱动器的输出性能,液体中气体含量越大,最佳加载背压值越大。测试不同负载下压电液压驱动器的输出性能,得到负载对驱动器输出性能的影响规律。随着外界负载的增大,驱动器的输出速度、步长逐渐降低。负载低于最佳外界负载时,驱动器的输出功率随着负载的增加逐渐增加;负载高于最佳外界负载时,驱动器的输出功率随负载的增加逐渐降低。