提出一种沿长度方向突变的变截面直梁压电振子结构,该振子能保证输送工作台面上各质点振幅均匀一致。由于振子具有结构对称性,可在空间上实现两个互相垂直的同阶弯曲模态（近似同频）,这两个模态的叠加使工作面上各质点做可更改运动参数的椭圆运动。应用悬臂梁结构研制了一个毫牛量级的微力测试装置,完成输送振子微小摩擦驱动力的测试。对微摩擦驱动力的主要影响因素进行了实验分析。实验结果表明,工作面质点椭圆运动轨迹的长轴在水平面上比在铅垂面上时更有利于物料的超声振动输送。振子振幅增大时,振子对试件的摩擦驱动力也相应增大;当振子两个方向振动的速度相位差从0°~90°增大时,摩擦驱动力呈增大趋势。

提出了一种新型模态转换压电钻。该压电钻将钻头斜向安装在定子基体上,形成一个纵弯模态转换器。利用压电陶瓷的逆压电效应使定子基体产生纵向振动并通过纵弯模态转换器将该纵向振动转换成钻头部分的局部弯振,从而在钻头端部合成为椭圆运动,为切削及钻孔提供动力。利用有限元分析软件ANSYS对压电钻进行结构设计,仿真了钻头在设计工作频率下的切削轨迹。根据仿真结果试制了一台样机,对该样机进行了激光扫频实验,结果表明,样机工作频率为56kHz,切削频率可达336×104次/min,切削幅度则可控制在微米级。实验表明该样机配上普通牙钻,可在普通打印纸、硬纸板、铝板、钢板上进行切削、钻孔等操作。