[发明专利]一种二自由度压电驱动深海推进系统及其工作方法

权利要求书

1.一种二自由度压电驱动深海推进系统，其特征在于，包括桨叶、二自由度转子、超声电机和预紧模块；

所述桨叶包含桨叶本体、第一连接杆和第二连接杆，其中，所述第一连接杆的一端和所述桨叶根部同轴固连，所述第二连接杆的一端和所述桨叶根部固连且第二连接杆和所述第一连接杆相互垂直；

所述二自由度转子包含第一半圆环轨道、第二半圆环轨道、第一曲面连接轨道和第二曲面连接轨道，其中，所述第一半圆环轨道、第二半圆环轨道均呈半圆环状，其轴线垂直相交；第一半圆环轨道的两端分别通过第一曲面连接轨道、第二曲面连接轨道和所述第二半圆环轨道的两端对应平滑固连，形成接触轨道；所述接触轨道内壁的中部设有朝内的环形凸起；

所述桨叶的第一连接杆和所述第一半圆环轨道同轴、第二连接杆和所述第二半圆环轨道同轴，且桨叶第一连接杆、第二连接杆的另一端均和所述接触轨道的环形凸起固连；所述超声电机包括金属基体、第一至第四压电陶瓷片、以及第一至第四作动足，其中，所述金属基体为正方形薄板；所述第一至第四压电陶瓷片设置在所述金属基体的下端面；所述第一至第四作动足设置在所述金属基体的上端面；

所述金属基体的下端面还设有结构相同的第一至第三锥形槽，所述第一至第三锥形槽均位于节点处，其中，第一、第二锥形槽分别位于金属基体的两个底角，第三锥形槽位于金属基体中和第一、第二锥形槽连线平行的边的中点处；所述预紧模块包含第一限位件、第二限位件、支板、底板、以及第一至第三调节单元；

所述第一限位件、第二限位件结构相同，均包含固定座、曲轴、渐变部、轴颈、轴承和接触部，其中，所述渐变部呈圆台状；所述曲轴呈L形，一端和所述固定座垂直固连，另一端和所述渐变部面积较大的一端同轴固连；所述轴颈的一端和所述渐变部的另一端同轴固连；所述轴承设置在轴颈上，其内圈和轴颈同轴固连；所述接触部呈半球状，其端面和所述轴颈的另一端同轴固连；

所述第一至第三调节单元结构相同，均包含顶锥和弹簧，其中，所述顶锥包含锥头、锥体和锥尾；所述锥体呈圆柱状，其上设有外螺纹；所述锥头呈圆柱状，一端设有和所述第一锥形槽相匹配的圆锥，另一端和所述锥体的一端同轴固连；所述锥尾为光杆，其一端和所述锥体的另一端同轴固连；

所述支板上设有第一至第三螺纹通孔，所述第一至第三螺纹通孔和所述第一至第三锥形槽一一对应；

所述底板上设有第一至第三配合通孔，所述第一至第三配合通孔和所述第一至第三锥形槽一一对应；

所述第一至第三调节单元中顶锥的锥体分别和所述第一至第三螺纹通孔一一对应螺纹相连，且第一至第三调节单元中顶锥的锥头分别一一对应顶在金属基体的第一至第三锥形槽中，第一至第三调节单元中顶锥的锥尾一一对应穿过底板的第一至第三配合通孔、和其间隙配合；

所述第一至第三调节单元中的弹簧分别套在其顶锥锥体外，一端和所述支板相抵、另一端和所述底板相抵；

所述第一限位件、第二限位件分别设在所述支板两侧，其固定座均和所述底板固连；

所述第一至第四作动足均和接触轨道的外壁相抵；

所述第一限位件、第二限位件的轴颈同轴，第一限位件、第二限位件的接触部分别和接触轨道环形凸起的两侧相抵，第一限位件、第二限位件的轴承的外圈均和接触轨道的内壁相抵；第一限位件、第二限位件和所述第一至第四作动足相配合将接触轨道夹在中间；

所述金属基体垂直于第二限位件轴颈轴线方向的二阶弯振的波峰、波谷所在直线分别为直线A、直线B，金属基体平行于第二限位件轴颈轴线方向的二阶弯振的波峰、波谷所在直线分别为直线C、直线D；

所述第一至第四作动足均为长方体，第一作动足、第四作动足下端面的中心位于直线A上，第二作动足、第三作动足下端面的中心位于直线B上；第一作动足、第四作动足均位于直线C、直线D之间，且第一作动足下端面的一条边位于直线C上、第四作动足下端面的一条边位于直线D上；第二作动足、第三作动足分别位于直线C、直线D两侧，且第二作动足下端面的一条边位于直线C上、第三作动足下端面的一条边位于直线D上；

所述第一至第四压电陶瓷片均为矩形片状，第一至第四压电陶瓷片沿长度方向的中轴线分别和直线C、直线B、直线D、直线A一一对应重合，且第一至第四压电陶瓷片的一条短边分别和金属基体的四条边一一对应重合；

所述第一至第四压电陶瓷片均沿厚度方向极化，其中，第一、第四压电陶瓷片极化方向相同，第二、第三压电陶瓷片极化方向均和第一压电陶瓷片的极化方向相反。