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压电陶瓷尺寸及弹簧参数


压电陶瓷选用贵公司的 P-5H 型号,金属基板选用铍青铜金属。 ——钹式压电结构:10 个

表 1 钹式压电叠堆结构参数表 结构尺寸参数 压电陶瓷直径 dp (mm) 压电陶瓷厚度 hp(mm) 金属端帽高度 hm(mm) 金属端帽顶部直径 dm1(mm) 金属端帽底部直径 dm2(mm) 金属端帽厚度 tm(mm) 8 0.2 0.4 2 5 0.2

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——压电悬臂梁结构:6 个
表 2 压电悬臂梁结构参数表 结构尺寸参数 压电陶瓷直径 dp (mm) 压电陶瓷厚度 hp(mm) 金属基板厚度 hm(mm) 金属基板直径 dm1(mm) 38 0.2 0.2 24

——压电圆薄板结构:6 个
表 3 压电圆薄板结构参数表 结构尺寸参数 压电陶瓷长度 lp (mm) 压电陶瓷宽度 wp(mm) 压电陶瓷厚度 dp (mm) 金属基板长度 lm(mm) 金属基板宽度 wm1(mm) 金属端帽厚度 tm(mm) 压电陶瓷与固定端间距 d(mm) 10 2 0.1 10 2 0.1 0.2

经过 ANSYS 仿真,为与压电结构相匹配,设定弹簧的频率 f 为 1528Hz。 弹簧的频率公式为:

f =

1 2π

k1 + k2 m0

频率公式中的 k1 , k2 分别为质量块-弹簧系统两弹簧的刚度系数,两弹簧相 同,所以 k1 = k2 , m0 为质量块的质量。 弹簧的刚度系数 k 的计算表达式: k= F Gd 4 = 3 X 8nD2

式中 n 为弹簧的工作圈数; D2 为弹簧的中径; d 为弹簧材料的直径; G 为 弹簧材料的切变模量,一般取值为 7.84×104N/mm; 1、确定质量块的质量 m0 :分别取 1g、5g 2、确定 k1 , k2 的值:分别为 k1 = k2 = 46N/mm、230 N/mm 其余尺寸参数结合压电发电装置整体结构进行确定。


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