介電彈性體線性驅(qū)動(dòng)器研究.pdf

1、介電彈性體驅(qū)動(dòng)器作為一種新型智能材料驅(qū)動(dòng)器，較其它智能材料和傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)器相比有很多優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量輕、能量轉(zhuǎn)換效率高、變形大等,在機(jī)器人、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。
　　 通過對(duì)介電彈性體變形原理和驅(qū)動(dòng)器工作過程的分析，得出：驅(qū)動(dòng)器是利用其在通、斷電時(shí)剛度不同并與預(yù)載荷相平衡的原理工作的。給出了增大驅(qū)動(dòng)器輸出位移的理想預(yù)載荷形式，即增大驅(qū)動(dòng)器兩個(gè)工作平衡點(diǎn)之間的距離。
　　 通過對(duì)驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)、制造和電極制備等問題

2、的研究，采用VHB4910介電彈性體材料，實(shí)現(xiàn)了一種錐形介電彈性體線性驅(qū)動(dòng)器。將驅(qū)動(dòng)器剛度曲線與預(yù)載荷進(jìn)行比較，分析得到了輸出位移為7mm。試驗(yàn)表明：驅(qū)動(dòng)器輸出位移約為7mm，與分析結(jié)果一致。
　　 采用Yeoh超彈性模型，運(yùn)用有限元方法對(duì)錐形驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行仿真分析，得到驅(qū)動(dòng)器的初始位移和輸出位移分別為11.29mm和5.47mm。其中，初始位移與試驗(yàn)結(jié)果一致，輸出位移小于試驗(yàn)結(jié)果，并對(duì)其原因進(jìn)行了分析。
　　 為進(jìn)一步提高

3、驅(qū)動(dòng)器的性能，研究了驅(qū)動(dòng)器輸出力和輸出位移的提高方法，試驗(yàn)表明：采用負(fù)剛度預(yù)載荷能增大其輸出位移，多層數(shù)介電彈性體并聯(lián)安裝能大幅增加其輸出力。在此基礎(chǔ)上，以驅(qū)動(dòng)器輸出力、位移和功為指標(biāo)，建立正交試驗(yàn)表，分析了主要因素—外徑、內(nèi)徑、介電彈性體層數(shù)和預(yù)拉伸率對(duì)驅(qū)動(dòng)器性能指標(biāo)的影響。正交試驗(yàn)分析表明：外徑對(duì)輸出位移的影響最大，并對(duì)輸出功有較大影響；層數(shù)對(duì)輸出力和輸出功的影響最大；內(nèi)徑對(duì)輸出力和輸出位移有較大影響。
　　 錐形介電彈性體