超磁致伸縮致動(dòng)器及微動(dòng)平臺(tái)設(shè)計(jì).pdf

1、精密工程技術(shù)在航空航天和精密機(jī)械等尖端技術(shù)領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用，但隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，各個(gè)領(lǐng)域都對微動(dòng)系統(tǒng)有著迫切的需求，因此急需開發(fā)一種簡單可靠的微動(dòng)系統(tǒng)。
　　微動(dòng)平臺(tái)通常是指具有毫米級的行程以及分辨率和精度在亞微米級的機(jī)構(gòu)，他通常包括微致動(dòng)和微定位兩部分，微致動(dòng)機(jī)構(gòu)將電能等能量轉(zhuǎn)化為位移和力的輸出，而微定位機(jī)構(gòu)將力和位移進(jìn)行放大或改變方向后傳遞給平臺(tái)。
　　超磁致伸縮材料是一種新型功能材料，適合應(yīng)用于微致動(dòng)技術(shù)中，其可

2、以實(shí)現(xiàn)電磁能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化，具有承載能力強(qiáng)、輸出位移大、響應(yīng)時(shí)間短和功率密度比大等優(yōu)點(diǎn)，已作為驅(qū)動(dòng)源應(yīng)用在精密加工、主動(dòng)振動(dòng)控制和直線致動(dòng)器等領(lǐng)域。柔性鉸鏈可以認(rèn)為是一種結(jié)構(gòu)獨(dú)特的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其利用彈性材料的可逆彈性形變產(chǎn)生所需位移或轉(zhuǎn)動(dòng)，相比于傳統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)形式，其具有精度高、尺寸小和無運(yùn)動(dòng)空程等優(yōu)點(diǎn)。
　　本文從微致動(dòng)技術(shù)和微定位技術(shù)這兩方面入手，旨在利用超磁致伸縮材料和柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)一種基于超磁致伸縮致動(dòng)器的微動(dòng)平臺(tái)。首先

3、以微定位技術(shù)和微致動(dòng)技術(shù)為背景，分別對應(yīng)介紹了柔性鉸鏈微動(dòng)機(jī)構(gòu)，以及超磁致伸縮材料和致動(dòng)器。然后，根據(jù)磁致伸縮致動(dòng)原理，設(shè)計(jì)了一種超磁致伸縮移致動(dòng)器，并設(shè)計(jì)閉合磁路和冷卻系統(tǒng)等結(jié)構(gòu)，完成棒材選型和線圈參數(shù)等計(jì)算工作，并進(jìn)行了位移輸出的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。隨后采用有限元分析方法，使用Ansys軟件中的電磁分析模塊對致動(dòng)器進(jìn)行電磁學(xué)仿真，并結(jié)合數(shù)據(jù)分析閉合磁路、線圈和各部件的磁場特性。接著，建立倒圓角直梁型柔性鉸鏈數(shù)學(xué)模型，分析影響鉸鏈剛度的因素，據(jù)