摘要：作为实现空间敏感载荷精密定位的关键部件,超精密驱动系统不仅需要具备亚毫米级的输出行程,同时还应达到微纳米级的分辨精度。提出了一种利用柔顺放大机构与智能材料作动器联合驱动的方案。对柔顺放大机构在传动过程中可能因微振动而影响输出精度的问题,利用伪刚体模型法、假设模态法和拉格朗日方程构建了柔顺放大机构的刚柔耦合动力学模型;并基于该模型仿真研究了作动频带内柔顺放大机构的动力学响应特性。结果表明:随着驱动频率的增加,放大机构弹性振动加剧;但在整个作动频带内,弹性振动与刚体运动的幅值比在5 Hz驱动频率下仅为0.61%;进一步结合试验测试证明了所设计的驱动系统可以忽略柔顺放大机构产生的弹性振动的结论,表明该驱动系统具备超精密定位的潜力。

摘要：基于一种新型的精密大负载超磁致伸缩直线电机进行了整机动力学建模和仿真,尝试分析巨磁致伸缩直线电机的频率特性和负载特性,提供了一种对于尺蠖运动超磁致伸缩直线电机进行整机建模和性能分析的有效方法.在建模过程中,采用Jiles-Atherton磁滞模型以补偿磁滞回对直线电机输出的影响,并提出了直线电机驱动大负载时的滚动摩擦修正.通过建模与仿真,验证了直线电机结构设计方案的可行性.仿真和实验对比结果表明,该动力学模型实现了超磁致伸缩直线电机的变激励、变负载运动的准确模拟.

摘要：并行工程是产品传统开发方式的一种变革,核心就是实现产品信息在产品生命周期各个阶段的集成和共享。文章在分析特征转换技术的基础上,应用组件化程序设计技术,建立一个适合并行工程工作模式的产品多视域特征模型转换平台系统,通过建立的中间基本特征模型库可以实现产品信息在多视域间的共享和转换。对由设计域到加工域的转换知识的表示和建立进行研究,实现设计特征模型到加工特征模型的转换。建立的系统具有良好的编程语言无关性和可扩充性。

摘要：实现一种新型的固态智能材料驱动大行程精密驱动器的设计和控制。基于超磁致伸缩驱动原理和柔性铰链放大机构,采用非永磁和永磁偏置驱动器粗—精驱动组合设计,研制大行程精密超磁致伸缩组合驱动器。建立永磁偏置下的电磁、永磁复合磁场激励的驱动器位移控制系统传递函数模型,实现了粗、精分级精密定位控制方法。实现一套超磁致伸缩组合驱动器原型样机,并进行了精密定位驱动试验验证测试。试验结果证明系统模型的准确性和控制方法的有效性,样机驱动行程可达0.71 mm。并测得在温升负效应情况下,控制行程在0.6 mm范围内,所设计超磁致伸缩组合驱动器位移分辨率为±30 nm,驱动位移精度达±90 nm。研究成果可广泛用于基于固态智能材料驱动的大行程精密驱动装置的设计和实现。

摘要：磁致伸缩材料和柔顺位移放大机构组成的主动驱动装置具有精度高、驱动力大等特点.将其与被动隔振装置并联,形成主被动隔振装置,可以弥补纯被动隔振在低频和微幅扰动工况下的不足.本文针对这类磁致伸缩主被动隔振装置进行磁机耦合效应研究.基于Jiles-Atherton模型,分析了磁致伸缩材料所受应力对有效磁场、磁化强度、磁致伸缩系数和材料杨氏模量的影响,表征了材料磁机耦合效应.在此基础上,建立了主被动隔振装置的动力学模型,分析了主动驱动装置与被动隔振装置间的耦合作用.在耦合作用影响下,若被动隔振装置刚度不同,即使输入磁场相同,驱动器产生的驱动位移和驱动力也不相同.磁致伸缩材料的变刚度效应使隔振装置整体等效刚度不再为定值,从而影响被动隔振效果.本文提出了通过柔顺机构参数设计减小前述两种耦合影响的方法.数值仿真结果表明,磁致伸缩主被动隔振装置在低于、接近和高于谐振频率三类扰动下,都能达到比被动隔振更好的振动抑制效果.此外,仿真结果验证了考虑磁机耦合效应的数值模型具有更高精度.

摘要：提高磁致伸缩驱动器驱动效率的关键环节是建立优化的驱动器磁路。本文基于准静态条件下线性磁致伸缩理论,得出磁致应变S与磁致伸缩材料内部磁场强度B的关系;并根据对无永磁磁偏磁路的分析进一步得出磁致应变S与磁路磁阻R和漏磁磁阻R1的对应关系。应用有限元方法对3种典型磁路结构的磁化效果进行对比分析,验证磁路结构的变化——即磁阻R和漏磁磁阻R1的相应改变对磁致伸缩材料磁化程度的不同影响,进而得出微小驱动器磁路壳体适宜壁厚为2mm,导磁材料的磁导率为2000μ0。根据此结果和磁路设计的2个遵循原则,对一7mm×20mmTerfenolD棒驱动的驱动器进行了磁路设计,应用ANSYS验证了该结构设计的合理性,并试制了驱动器样机。

摘要：激励磁场强度对磁致伸缩驱动器驱动位移的大小具有决定作用。对于微小磁致伸缩驱动器 ,如何进行驱动线圈的整体设计 ,使小尺寸线圈产生较大磁场强度是本研究的主要目标。通过优选电磁线圈参数Gcoil确定线圈几何结构尺寸 ,并通过建立磁场强度Hcoil与电磁线圈的电流密度Jcoil进而与电磁线圈线径 之间的关系模型计算和优选电磁线圈线径来提高线圈电磁转化率 ,从而增大激励磁场强度是研究的具体方法。针对 7mm× 2 0mm的Terfenol D试样确定驱动线圈几何参数Gcoil=0 .17,线圈电流密度为最大时的线径 =1mm。 1mm线径的电磁线圈 ,经ANSYS计算 ,比线径为 0 .5mm线圈产生的磁化强度提高了 2 5 %

摘要：基于准静态条件下线性磁致伸缩理论 ,对 7mm× 2 0 mm的 Terfenol- D试样 ,在其轴向施加 0、0 .0 4 5、0 .1 5 6、0 .662、6.9MPa压应力和 0～ 3A直流电磁激励条件下的磁致伸缩形变特性进行了测试 ,测得试样的最大轴向形变量可分别达到 4.98μm、7.94μm、8.64μm、1 4.74μm和1 9.7μm。实验结果表明 :磁致应变量随压应力载荷增加而明显放大 ;磁致应变输出效率随压应力载荷的不同而发生变化 ,并具有优选励磁范围。该结果为进一步的在驱动器设计时选定预压应力载荷和确定励磁电流强度范围提供了实验依据。文中对已试制出的基于试样的驱动器样机作了简介。

摘要：在现有小型单轴振动台的基础上,提出可实现大幅值并保证较宽频带的小型两轴振动台方案。结合剪叉结构放大振动台的输出位移并合理设计放大比,提高最大激振幅值,并保证足够的输出力。设计直驱/放大状态切换结构,使两轴振动台能够以直驱状态工作,保证足够高的激振频率。同时,对结构进行优化设计,在保证结构强度的同时,提高结构连接刚度,使两轴振动台的工作频带最宽。有限元分析表明,所设计的两轴振动台最大激振幅值可达29.1 mm,激振频率最高可达3971.8 Hz。

摘要：分析特殊结构变刚度动力吸振系统的移频和减振特性。提出一种电磁式变刚度结构,作用于传统动力吸振器以进一步改变主系统共振频率,实现振动宽频半主动控制。设计一种新型电磁变刚度结构的功能及支撑部件,在其内部形成闭合磁路,使转子在磁场作用下具有回复到平衡位置的特性。通过改变电流大小改变电磁力作用下结构刚度。基于结构设计,建立电磁变刚度结构磁路数学模型,并利用麦克斯韦应力张量理论,对磁场及输出转矩进行数学求解。利用Ansoft进行有限元模拟分析,计算输出力矩。加工实验样机并测量输出转矩,对比模拟值、数值求解值,发现结果具有良好的一致性。仿真和试验结果验证了所提出电磁变刚度半主动吸振控制的可行性。