超磁致伸縮諧波電機驅(qū)動器特性研究.pdf

1、超磁致伸縮材料(Giant Magnetostrictive Material，簡稱GMM)是一種能將磁-機-電能相互轉(zhuǎn)換的新型功能材料，具有頻率響應(yīng)范圍廣、輸出力大、精度高、機磁（電）耦合系數(shù)大、響應(yīng)速度快、可靠性高等優(yōu)點，是一種優(yōu)良的機電能量轉(zhuǎn)換耦合媒介。諧波齒輪傳動技術(shù)是隨航天技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的一種新型傳動技術(shù)，目前已廣泛應(yīng)用于各工業(yè)領(lǐng)域。但普通諧波傳動裝置存在軸向尺寸偏大、空間占用較多、高速運轉(zhuǎn)時系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量大、不具有調(diào)速和靜止

2、力矩保持功能等缺點?；诖耍岢龀胖律炜s諧波電機傳動方案，將諧波齒輪傳動原理與超磁致伸縮材料的磁致伸縮性能相結(jié)合，利用GMM的磁致伸縮變形驅(qū)動柔輪產(chǎn)生周期性的徑向變形，實現(xiàn)柔輪與剛輪的嚙合傳動，從而形成全新的結(jié)構(gòu)緊湊、慣量低、響應(yīng)快、分辨率高、效率高和控制方便的低速大扭矩動力單元。本文對超磁致伸縮諧波電機驅(qū)動器特性進行了研究，具體研究內(nèi)容如下:
　　(1)結(jié)合GMM的優(yōu)良性能和目前諧波齒輪傳動存在的問題提出超磁致伸縮諧波電機傳動

3、方案，并闡述了其傳動原理。
　　(2)以GMM的磁致伸縮機理為基礎(chǔ)，研究了GMM棒的力-位移輸出特性;針對160型諧波電機波發(fā)生器結(jié)構(gòu)尺寸限制以及一定規(guī)格的GMM棒，對超磁致伸縮致動器進行了設(shè)計研究;建立了致動器的幾何模型，采用ANSYS對其電磁場進行了有限元分析，根據(jù)有限元分析結(jié)果擬合出GMM棒的磁致伸縮位移曲線;致動器靜態(tài)位移特性實驗曲線與擬合曲線基本一致，驗證了有限元分析的可靠性及致動器結(jié)構(gòu)的合理性。
　　(3)基于帕

4、斯卡原理設(shè)計了微位移液壓放大器的結(jié)構(gòu)形式，分析了不同結(jié)構(gòu)形式放大器的優(yōu)缺點，最終確定了以柔性鉸鏈膜片為輸入端、金屬波紋管為輸出端的微位移液壓放大器結(jié)構(gòu)方案，并確定了放大器的結(jié)構(gòu)參數(shù);設(shè)計了放大器專用注油裝置;考慮放大器油液介質(zhì)壓縮特性和溫升特性，建立放大器輸入輸出位移數(shù)學(xué)模型，研究了其位移輸出特性。放大器輸出實驗曲線與理論曲線基本一致，驗證了放大器結(jié)構(gòu)的合理性。
　　(4)搭建了超磁致伸縮諧波電機驅(qū)動器實驗平臺。對超磁致伸縮致動器