超磁致伸縮致動器及微動平臺設(shè)計.pdf

1、精密工程技術(shù)在航空航天和精密機械等尖端技術(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，各個領(lǐng)域都對微動系統(tǒng)有著迫切的需求，因此急需開發(fā)一種簡單可靠的微動系統(tǒng)。
　　微動平臺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構(gòu)，他通常包括微致動和微定位兩部分，微致動機構(gòu)將電能等能量轉(zhuǎn)化為位移和力的輸出，而微定位機構(gòu)將力和位移進行放大或改變方向后傳遞給平臺。
　　超磁致伸縮材料是一種新型功能材料，適合應(yīng)用于微致動技術(shù)中，其可

2、以實現(xiàn)電磁能和機械能相互轉(zhuǎn)化，具有承載能力強、輸出位移大、響應(yīng)時間短和功率密度比大等優(yōu)點，已作為驅(qū)動源應(yīng)用在精密加工、主動振動控制和直線致動器等領(lǐng)域。柔性鉸鏈可以認為是一種結(jié)構(gòu)獨特的傳動機構(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，相比于傳統(tǒng)機械傳動形式，其具有精度高、尺寸小和無運動空程等優(yōu)點。
　　本文從微致動技術(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)計一種基于超磁致伸縮致動器的微動平臺。首先

3、以微定位技術(shù)和微致動技術(shù)為背景，分別對應(yīng)介紹了柔性鉸鏈微動機構(gòu)，以及超磁致伸縮材料和致動器。然后，根據(jù)磁致伸縮致動原理，設(shè)計了一種超磁致伸縮移致動器，并設(shè)計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)等計算工作，并進行了位移輸出的實驗驗證。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器進行電磁學(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)