超磁致伸缩材料论文基于GMM和柔性铰链的大位移微致动.doc

超磁致伸缩材料论文：基于GMM和柔性铰链的大位移微致动器设计与研究

【中文摘要】超磁致伸缩材料是从20世纪70年代迅速发展起米的新型材料,目前已被视为21世纪提高国家高科技综合竞争力的战略性功能材料。超磁致伸缩材料以其位移分辨率高、应变大、输出力大、响应速度快和能量密度高等诸多优点,在军民两用高科技领域显示出广阔的应用前景。我国有着丰富的、优良的稀土资源,研究基于超磁致伸缩材料的微致动器对我国稀土材料产业的发展有着积极的推进作用。目前,利用超磁致伸缩材料的磁致伸缩效应制作微致动器是国内外的研究热点,大多数研究集中在小位移的微致动器上,为了扩大其应用范围,论文结合超磁致伸缩材料和差动式位移放大机构,研制大位移微致动器,并对其关键技术问题进行理论和实验研究。论文以微致动技术为背景,论述了超磁致伸缩致动器的研究现状,并且介绍了超磁致伸缩材料、磁致伸缩机理、物理效应及其应用。在超磁致伸缩材料的工作特性的基础上,完成大位移微致动器的设计,主要包括GMM棒的选型、线圈的设计、磁路结构的设计、预压机构的设计、温控结构的设计和位移放大机构的设计等。针对所设计的大位移微致动器,在理解ANSYS软件的电磁场分析理论的基础上,建立了其三维有限元分析模型,分析了其磁场特性。分析结果表明,...
【英文摘要】Thegiantmagnetostrictivematerial(GMM)hasdevelopedrapidlyfromthe20thcentury,whichhaswidelyinfluenceonthescientificcomprehensivecompetitivepower.GMMhastheadvantagesofhighresolution,strain,outputforce,quickresponseandenergydensity,andithasabroadprospectinarmy-civildual-use.BecauseofrichrareearthresourcesinChina,studyongiantmagnetostrictiveactuator(GMA)hasapositiveroleinpromotingthedevelopmentofrareearthmaterial.Currently,researchonGMAm...
【关键词】超磁致伸缩材料柔性铰链微致动器位移放大机构有限元
【英文关键词】GiantMagnetostrictiveMaterialFlexibleHingeMicro-ActuationDisplacementAmplifierFiniteElementMethod
【目录】基于GMM和柔性铰链的大位移微致动器设计与研究

摘要

4-6

ABSTRACT

6-7

第1章绪论

11-24

1.1课题研究背景

11-13

1.2超磁致伸缩材料及应用

13-21

1.2.1超磁致伸缩材料简介

13-15

1.2.2磁致伸缩的机理

15-17

1.2.3超磁致伸缩材料的物理效应

17

1.2.4超磁致伸缩材料的应用

17-21

1.3课题研究意义及内容

21-24

1.3.1课题研究意义

21

1.3.2课题研究内容

21-23

1.3.3课题来源

23-24

第2章大位移微致动器的设计

24-36

2.1大位移微致动器的总体结构与工作原理

24-25

2.2GMM棒选型

25-26

2.3线圈的设计

26-29

2.4磁路结构的设计

29-30

2.5预压机构的设计

30-31

2.6温控结构的设计

31-32

2.7位移放大机构的设计

32-35

2.8本章小结

35-36

第3章大位移微致动器的磁场特性分析

36-47

3.1GMA的磁场分析

36-41

3.1.1ANSYS电磁场分析基本理论

36-38

3.1.2GMA的静态磁场分析

38-41

3.2GMA的磁场均匀性分析

41-43

3.2.1驱动磁场的径向均匀性分析

41-42

3.2.2驱动磁场的轴向均匀性分析

42-43

3.3驱动磁场轴向分布特性影响因素分析

43-45

3.3.1线圈高度对驱动磁场轴向分布特性的影响

43-44

3.3.2材料对驱动磁场轴向分布特性的影响

44-45

3.4本章小结

45-47

第4章位移放大机构的仿真分析

47-60

4.1倒圆角型柔性铰链的特性