超磁致伸縮泵設(shè)計(jì)理論與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、分類號——ODe學(xué)密級學(xué)校代碼武潷理歹大署位論10497文題目壅鯉墊盟緝苤遮鹽墨逾魚塞驗(yàn)塑塞英文立曼墨ig塾!魚曼Q!Y墾墜亟基貍墾區(qū)!墜曼墜!墨墨地魚YQ￡題目Qi壘塾!壘墮壘g塾絲Q墨塑曼壘!iy星￡望!恥墨研究生姓名壑堊墮姓名睦塞壅職稱鏨撞學(xué)位——指導(dǎo)教師單位名稱塹速蘭猩堂墮?quán)]編Professor430063指導(dǎo)教師單位名稱墮迤Y煎煦籃H螋墅塾申請學(xué)位級別盛學(xué)科專業(yè)名稱墊煎遮鹽墨堡逾論文提交日期201304論文答辯日期201305

2、學(xué)位授予單位盍墊壟三盤堂學(xué)位授予日期答辯委員會主席2013年05月評閱人空塾曼大剛n，＼Yl武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要超磁致伸縮材料(GMM)具有伸縮應(yīng)變大、輸出力大、能量密度高、響應(yīng)速度快和頻帶寬等優(yōu)點(diǎn)，是一種新型智能材料。它在超聲換能器、精密定位、超精密加工、微型馬達(dá)和振動主動控制等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。航空航天飛行器的發(fā)展，迫切需要體積小、重量輕、壓力高，且易于控制輸出流量的分布式液壓系統(tǒng)?，F(xiàn)有的液壓泵難以滿足以上要求，利用智能材

3、料的諸多優(yōu)勢，研究基于智能材料的新型液壓泵及其系統(tǒng)，既有開展理論研究的必要性，也有現(xiàn)實(shí)的迫切性。論文針對超磁致伸縮材料的特性，在結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)、流場分析、系統(tǒng)建模與仿真和實(shí)驗(yàn)測試等方面開展理論和實(shí)驗(yàn)研究，旨在為超磁致伸縮泵及其液壓系統(tǒng)的發(fā)展提供設(shè)計(jì)理論支持和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)積累。論文分析了現(xiàn)有的液壓泵和基于智能材料的新型泵的工作原理。論述了磁致伸縮效應(yīng)產(chǎn)生的機(jī)理、超磁致伸縮材料的基本特性及其應(yīng)用。對超磁致伸縮泵的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行了深入剖析，指出

4、了開展超磁致伸縮泵設(shè)計(jì)理論和實(shí)驗(yàn)研究的重要意義。提出了超磁致伸縮泵的總體設(shè)計(jì)方案。通過研究和分析磁場強(qiáng)度在GMM棒軸線上的分布，確定了驅(qū)動線圈設(shè)計(jì)和優(yōu)化的一般方法。通過建立系統(tǒng)的等效磁路，找到了提高電一磁機(jī)械轉(zhuǎn)換效率的方法。使用有限元方法對超磁致伸縮泵的磁場進(jìn)行仿真和分析，并對磁回路結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，改善了磁場的均勻性。分析了預(yù)壓力機(jī)構(gòu)、泵腔設(shè)計(jì)以及單向閥設(shè)計(jì)的主要參數(shù)對輸出性能的影響。針對超磁致伸縮泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了靜密封和動密封相結(jié)

5、合的密封方式?；诹黧w力學(xué)連續(xù)性方程和動量方程，建立了超磁致伸縮泵泵腔流場的二維和三維模型，仿真結(jié)果顯示泵腔壓力差隨頻率增加而增大。使用有限元方法研究了不同泵腔高度下，腔內(nèi)壓力損失同活塞初始激勵速度之間的關(guān)系，分析了泵腔內(nèi)的壓力分布狀況以及造成壓力損失的原因。通過對不同進(jìn)出管路位置分布、進(jìn)出管路直徑以及進(jìn)出管路倒角形狀對泵腔內(nèi)壓力損失影響的研究，得到了優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本方案和思路，并對流場結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了最終的優(yōu)化。采用流固耦合的方法對不同單