针对传统开关阀响应慢、流量小的问题,提出一种压电材料驱动的气动高速开关阀。基于压电效应,结合锥阀阀芯结构,进行了压电阀开关阀的设计。采用有限元分析法,在Fluent中对阀进行了流场仿真,分析了该阀的结构合理性。利用AMESim对阀搭建模型并进行特性仿真。仿真结果表明,该阀的响应时间为0.4 ms,最大流量约为68 L/min,流量与占空比变化曲线线性度大于88%,提出的压电驱动高速开关阀可以满足数字式气动控制的发展需求。

采用Rayleigh-Ritz法初步计算了集中质量对四边简支边界条件下的矩形板振型的影响，由计算结果绘制了矩形板的前两阶振型，并采用有限元法与计算结果进行了对比。分析表明，附加质量能导致波形的不对称且此不对称的振型波形主要是由两相邻阶的模态耦合而成，为压电驱动中不对称波的形成与使用的进一步研究奠定了基础。

提出了一种全新结构的超声波送料器。为了克服电磁干扰和消除噪声，采用基于压电陶瓷的超声波换能器作为送料器的驱动装置，对超声波换能器的振动模式和性能参数进行了分析和设计。为了实现给料器的有效振动，采用了垂直驱动型的结构，对结构进行了设计、计算，并建立了相关的方程。实验表明：在工作频率为17．5kHz，弹簧片厚度为7mm时，对直径3mm的金属薄片的输送速度可达到36cm／min。该送料器能够实现对微小物体的输送，物料运动趋势明显并且消除了电磁干扰。

提出了一种长环形直线驻波超声电机振子,并对该超声电机振子进行了研究。利用有限元分析软件对振子的工作模态进行了分析,阐述了振子的工作原理。对支撑结构、影响振子振动模态固有频率的主要结构参数,进行了数值分析,确定了振子的结构形式。振子与支撑结构采用柔性铰链连接,利用第18阶正交的两个面内弯曲模态工作,实现了电机振子双接触面驱动、正反两个方向运动。证明了该类振子利用面内弯曲振动模态可以实现双面驱动、正反双向直线运动。为环型驻波直线超声电机的设计提供了理论参考。

从内在因素(迟滞和蠕变效应)和外在因素(环境、控制电源、预紧力、导向机构等)两大方面系统的总结了压电驱动微位移灵敏度的影响因素,并针对每种因素给出了相应的实验结果或调研数据,提出了提高分辨率可采取的措施。

为了实现盲文点显器输出柔性字符,设计了一种压电驱动流体柔性盲文点显装置。该装置利用压电振子振动激励腔内流体发生共振,压缩流体实现位移驱动能力,形成盲文字符点。首先对装置结构设计和工作原理进行了说明,驱动流体采用液体;然后对系统进行动力学分析,推导出柔性薄膜和压电振子输出位移以及放大比的表达式,确定影响输出位移和液体放大效果的结构影响参数;最后对系统进行了实验测试。结果表明,流体腔直径为31 mm,高度为8 mm,配重块尺寸及质量为10 mm×6 mm×4 mm,11.75 g,充水量为8.8 mL时,共振频率为365.4 Hz,柔性薄膜形成触点输出位移为0.214 mm,满足盲人触摸敏感标准要求。验证了用此种方式构造盲文触点装置是可行的、有效的。

提出一种新型压电驱动单级电液伺服阀,其特点是可以提供比传统电磁式电液伺服阀更高的频宽与分辨率,而且结构紧凑、抗污染能力强.该阀采用大行程的压电叠堆(积层式压电驱动器)作为驱动元件直接驱动滑阀,通过基于弹性变形原理的弹性板机构,结合电阻应变式微位移传感器,实现机构及检测一体化.应用有限元法对弹性板机构进行分析优化,试制了直动式压电伺服阀样机并对样机进行了试验研究,得出该阀的频宽约为1 kHz.新型伺服阀可以应用于振动试验台、疲劳试验台及需要快速反应的流体控制系统中,提高系统的响应特性.

提出一种基于杠杆放大原理的直动式压电伺服阀。该阀采用大行程的压电叠堆作为驱动元件,经杠杆放大后的位移直接驱动功率级滑阀。采用解析法建立了阀芯运动机构的动力学模型,并对其进行了仿真分析。试制了杠杆放大型直动式压电伺服阀样机,并对样机的动态特性进行了试验测试。结果表明,该阀正向阶跃响应时间为0.54 ms,负向阶跃响应时间为1.08 ms,频宽约为1 kHz。新型伺服阀可以应用于振动试验台、疲劳试验台及需要快速反应的流体控制系统中,可提高系统的快速响应特性。

数字液压在节能、可靠性、控制性能等方面较传统液压控制方法有巨大优势，高速开关阀作为数字液压中的关键部件，其研究近年来得到重视。设计了一种新型压电驱动开关阀，采用基于三角放大原理的滚针结构，对压电材料的输出位移进行放大，用于阀芯驱动。由于位移放大机构会导致输出力相应减小，传动后的驱动力难以克服静态液压力，设计了等径分离的阀芯结构来平衡液压力。理论分析和仿真结果表明，压电放大机构满足设计阀芯行程要求，且阀芯结构能有效减少静态液压力，符合提出的期望参数。

研制了一种压电驱动式可用于胰岛素推注的微泵,该泵在结构、原理上均有别于传统的胰岛素泵.在实验室中设计、制作了实验样机,为实现样机体积微小化及保证较高的输出精度,整机设计采用迭片式、多腔体串联结构.通过系统的实验测试和研究进一步验证：压电驱动式微泵性能稳定、推注量更易于精确调节、更适宜于微型化,符合可以植入人体内的人工胰腺的未来研发趋势（样机尺寸： ？16.5 mm×60 mm;36 V正弦信号输入,200 Hz条件下最大输出压力为22 kPa,最大流量达到3 mL/min,单脉冲最小流量为7.5×10-5mL）.