SMA直線驅(qū)動器結構原理及實驗研究.pdf

1、在現(xiàn)代科技領域中，對體積小、重量輕的大功重比、高效率及具有位移控制直線驅(qū)動器的要求越來越高。傳統(tǒng)的驅(qū)動器功重比低，且驅(qū)動器高速運轉(zhuǎn)后需要減速裝置變速，致使傳動系統(tǒng)復雜、結構累贅。傳統(tǒng)技術已不能滿足科技發(fā)展的需求，現(xiàn)在，越來越多的智能材料被用做驅(qū)動元件。形狀記憶合金因大功重比、集驅(qū)動傳動和傳感于一身、變形大等優(yōu)點使得它在智能材料應用領域具有獨特的應用前景。
　　 本文介紹了直線電機的分類，分析了智能材料的發(fā)展趨勢，對可用于直線驅(qū)動

2、器的智能材料進行了梳理，分析了他們優(yōu)缺點，從中挖掘出本課題合適的驅(qū)動材料一NiTi形狀記憶合金。并對基于位移累加原理差動式形狀記憶合金直線驅(qū)動器的工作原理做了闡述，設計出了具有較大行程的直線驅(qū)動器并做出實驗樣機。給出了SMA本構關系，對Ni-Ti合金進行靜態(tài)實驗研究，獲得合金絲的主要特性參數(shù)，分析了SMA材料的應力、應變、溫度之間的關系，以此為理論基礎，對SMA直線驅(qū)動器本構模型與性能作了研究。
　　 選擇漆包線加熱和半導體冷卻

3、方式驅(qū)動，以及建立通過PIC單片機精確控制SMA驅(qū)動元件的加熱和冷卻的閉環(huán)控制系統(tǒng)。實驗得出，該驅(qū)動器輸出力和位移比較大，且機構簡單控制方便，通電電流在不破壞材料性能范圍內(nèi)，位移及變形速率隨著電流的增大而增加，加上合適的冷卻措施，大大提高了SMA直線驅(qū)動器的工作頻率和輸出力。為驗證所設計的形狀記憶合金驅(qū)動器的驅(qū)動性能，進行了溫度控制實驗和整個驅(qū)動器的驅(qū)動性能測試。結果表明：驅(qū)動器能夠滿足大推力、大行程的設計要求，并且由于采用步進累積方式