核心提示：　　縱彎式壓電微電機(jī)研究邵培革王立鼎為萬爪出的縱彎式壓電微電機(jī)并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研尤關(guān)鍵詞縱彎式；壓電微電機(jī)；驅(qū)動(dòng)機(jī)理；設(shè)計(jì)規(guī)則微電機(jī)是自主運(yùn)動(dòng)的微系統(tǒng)核心元件，是微機(jī)械研究的重要內(nèi)容之。目前，微電機(jī)研究方

　　縱彎式壓電微電機(jī)研究邵培革王立鼎為萬爪出的縱彎式壓電微電機(jī)并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研尤關(guān)鍵詞縱彎式；壓電微電機(jī)；驅(qū)動(dòng)機(jī)理；設(shè)計(jì)規(guī)則微電機(jī)是自主運(yùn)動(dòng)的微系統(tǒng)核心元件，是微機(jī)械研究的重要內(nèi)容之。目前，微電機(jī)研究方血是優(yōu)化現(xiàn)有微電機(jī)的結(jié)構(gòu)。以提，輸出特性。另方面是探索新結(jié)構(gòu)的微電機(jī)微屯機(jī)的研允已有10佘年的歷史，取得了較大的進(jìn)展按驅(qū)動(dòng)形式劃分，微電機(jī)主要有電磁微電機(jī)靜電微電機(jī)和壓電微電機(jī)3種形式其中，壓電微電機(jī)采用摩擦力為驅(qū)動(dòng)力，尺寸效應(yīng)的負(fù)面影響較小，可能成為前途的機(jī)械動(dòng)力源壓電微電機(jī)的研宄起始于美國，1992年，45研制出轉(zhuǎn)卞直徑為1.5出1的薄膜式吒屯微電機(jī)模刑，隨后，日木也在吒電微電機(jī)方面開展了些工作但壓電微電機(jī)的設(shè)計(jì)和制作要求十分苛刻。迄今仍處尸試驗(yàn)研允階段咋內(nèi)在20肚紀(jì)90年代初汗始進(jìn)亍壓屯微屯機(jī)的研允工作，1993年中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械研究所研制成功轉(zhuǎn)子竹徑為3的行波壓電微電機(jī)模型12，隨后，中國科學(xué)院上海冶金研究所研制成功薄型壓電微電機(jī)！

　　1993年以來，長存光機(jī)所又在行波壓屯微屯機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)理和縱彎式駐波壓電微電機(jī)等方面開展了研宄工作雖然，壓電微電機(jī)的研宄取得了定的進(jìn)展，基金項(xiàng)目國家863高技術(shù)研宄發(fā)展計(jì)劃資助項(xiàng)目863 5129608；國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目59875009；遼寧省博士啟動(dòng)基金資助項(xiàng)目971050但是由于這種電機(jī)的機(jī)理較復(fù)雜，研究的歷史還很短進(jìn)有許多問有待進(jìn)步研充筆者對種結(jié)構(gòu)簡單，易于微型化的壓電微電機(jī)縱彎式駐；皮壓電微屯機(jī)的驅(qū)動(dòng)機(jī)即。進(jìn)了分析。以此為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)制作了臺(tái)51的壓電微電機(jī)，并對其進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研，1縱彎式壓電微電機(jī)的驅(qū)動(dòng)機(jī)理交變電場的作用下，發(fā)生縱向振動(dòng)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的導(dǎo)戶和驅(qū)動(dòng)臂沿電機(jī)軸向振動(dòng)，驅(qū)動(dòng)臂端與轉(zhuǎn)子間發(fā)生相互作用，轉(zhuǎn)子對振動(dòng)臂端產(chǎn)生周期作用力，使驅(qū)動(dòng)臂發(fā)生沿其自身軸向的縱向振動(dòng)和垂直于其軸向的橫向彎曲振動(dòng)。在定條件下，這2個(gè)分振動(dòng)可在驅(qū)動(dòng)臂的自由端形成沿橢圓軌跡的運(yùn)動(dòng)，并通過摩擦力驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。

　　驅(qū)動(dòng)臂與轉(zhuǎn)子的相互作用在整個(gè)振動(dòng)體系中，由于轉(zhuǎn)子的質(zhì)量較大，壓緊彈黃的剛度較小，轉(zhuǎn)子沿軸向的固有頻率遠(yuǎn)低尹壓電陶瓷的振動(dòng)頻率，因而，轉(zhuǎn)子的振動(dòng)幅度較小。驅(qū)動(dòng)臂端與轉(zhuǎn)子的相互作用力可以近似看作周期脈沖力，2可用周期函數(shù)為5汪利，王石剛，部慧君等。機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)概念設(shè)計(jì)中機(jī)構(gòu)行為知識的。機(jī)械設(shè)計(jì)與研宄，1998增刊七10編輯周佑啟200030機(jī)械工程學(xué)院講師工學(xué)博士。發(fā)論文10余篇。郭為忠，男，1970年生。上海交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院講師，工學(xué)博士鄒慧君，男，1934年生1上海交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院教授，博士研究生導(dǎo)師。方新國，男，1965年生。上海交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院博縱彎式壓電微電機(jī)研宄邵培革王立鼎原理數(shù)展開為富氏級數(shù)，得2即，驅(qū)動(dòng)臂與轉(zhuǎn)子間的作用力可以看成是系列按1弦規(guī)律變化的協(xié)波作用力的合力。其頻率為脈沖力頻率的整數(shù)倍。但頻率較高的協(xié)波振動(dòng)幅度較小。

　　1.2驅(qū)動(dòng)臂的迫振動(dòng)驅(qū)動(dòng)臂可近似看作懸臂梁，梁的自由端在交變作用力尤作用下，發(fā)生強(qiáng)迫振動(dòng)，位移振動(dòng)的基本方程為對于懸臂梁，橫向彎曲和縱向振動(dòng)，都有確定1.3驅(qū)動(dòng)臂的橫向彎曲振動(dòng)由梁的振動(dòng)理論。驅(qū)動(dòng)臂的橫向彎曲振動(dòng)的振型為固有頻率為入入2 4時(shí)適用度，近似地考慮，驅(qū)動(dòng)臂的自由端受到的外力中，僅頻率與臂的固有低階設(shè)為幻頻率相近的成分+.起作用，則由式4.1求得，1.4驅(qū)動(dòng)臂的縱向振動(dòng)驅(qū)動(dòng)臂的縱向振動(dòng)的主振型為固有頻率為可求得2縱彎式壓電微電機(jī)設(shè)計(jì)對于縱彎式壓電微電機(jī)。為實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速輸出。必須在驅(qū)動(dòng)臂端產(chǎn)生較大幅度的橢圓運(yùn)動(dòng)因此，要求嘆丁的，波中的某低階頻率與驅(qū)動(dòng)愾的橫向和縱向振動(dòng)的低階固有頻率相近，以在驅(qū)動(dòng)臂端形成較大的振幅而。橫向和縱向振動(dòng)之間應(yīng)存在定的相位差。以丈現(xiàn)合成橢圓運(yùn)動(dòng)由前節(jié)的分析可知，第7階縱向振動(dòng)頻率為，2第灸階彎曲振動(dòng)頻率為將驅(qū)動(dòng)臂的截面近似看作矩形，則I=可以求料則為使驅(qū)動(dòng)臂的某低階橫向與縱向固有振動(dòng)頻率相近，設(shè)計(jì)時(shí)可使接近，則，1與2相近。這時(shí)，可以通過調(diào)節(jié)，2的振動(dòng)頻率2使其振幅為了實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)臂端的橢圓振動(dòng)，還必須使橫向與縱向振動(dòng)有定的相位差，艮，1=12由前V分析知因此必須使與存在定的小的，值。

　　這時(shí)，當(dāng)講乙趨近時(shí)，1趨近于±90，而12趨近于，所以。縱彎式壓電電機(jī)作曲臂的設(shè)計(jì)規(guī)則應(yīng)為。彎曲愾的某低階縱向頻率例如；1人皮低階彎曲頻率例如2相近，但不相等這樣，當(dāng)周期外力的頻率成協(xié)波頻率趨近于時(shí)趨近于90，趨近于，驅(qū)動(dòng)愾端將按順，針成逆時(shí)針方向運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子正向或反向轉(zhuǎn)動(dòng)。

　　3壓電微電機(jī)的實(shí)驗(yàn)研究根據(jù)對縱巧式1電微電機(jī)的分析。設(shè)計(jì)制作了臺(tái)直侖為5晷的縱彎式壓電微電機(jī)，電機(jī)在約18 1；2的交流信號作用下，正向轉(zhuǎn)動(dòng)，在約l7kllz的交流信號作F.逆向轉(zhuǎn)動(dòng)利用光lU轉(zhuǎn)速儀，測量了轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速與壓電電機(jī)驅(qū)動(dòng)電壓圓運(yùn)動(dòng)，而在相近的另頻率下，發(fā)生逆向橢圓運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子作正向或反向轉(zhuǎn)動(dòng)。電機(jī)的轉(zhuǎn)速隨驅(qū)動(dòng)電壓的增加而增力這說明，隨著驅(qū)動(dòng)電壓的增大，驅(qū)動(dòng)臂端的橢圓運(yùn)動(dòng)的幅值增大，其與轉(zhuǎn)子接觸時(shí)的運(yùn)動(dòng)速度也增大，轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)速度增大。

　　trom，hanialSystems1992，144512崔天宏，呂瓊瑩，王立鼎等。超聲微電機(jī)傳動(dòng)機(jī)理研編輯馬堯發(fā)6024機(jī)械系講師博士后研究人員。從事微機(jī)電系統(tǒng)研宄發(fā)論文10余篇。王立鼎，男，1935年生。大連理工大學(xué)機(jī)械系微機(jī)電研究中心主任教授中國科學(xué)院院士。