新型SMA驱动技术

概括了形状记忆合金的相变晶体和热力学特性,并在此基础上介绍了形状记忆合金驱动器的结构、原理、驱动、控制和应用。综述了当前形状记忆合金驱动技术研究中的若干热点。     

新型SMA驱动器设计与控制

介绍了一种新型SMA驱动器。该驱动器实际上是偏心内嵌有单程SMA丝的弹性硅胶棒。它集成了驱动单元和执行单元的功能，特别适于作为小型和微型机器人系统中的致动元件。以弹性棒变形理论为基础，研究了驱动器的机械和力学特性。最后，实现了基于SMA电阻反馈的变结构滑模控制策略探讨和实验研究。     

基于SMA的混合驱动器设计

设计一种SMA一电机并联混合直线驱动器,兼具SMA输出力大与电机位移控制精度高的综合优良性能,实现力与位置双重要求。依据驱动原理,采用3D软件设计该驱动器的结构,并建立其动力学模型,提出一种位置控制策略。通过Adams动力学仿真和Matlab／Simulink动力学与控制系统仿真,验证了该驱动器适用于大负载情况,并能实现位置的精确控制。     

偏动式双程SMA驱动器工作机理与能量转换研究

研究了偏动式双程SMA驱动器的工作机理 ,建立了驱动器输出力、输出位移、负载与驱动元件弹性刚度和预变形之间的变量关系。基于热力学基本定律 ,给出了双程SMA驱动器工作过程中能量的周期性流动、转移和转化模型 ,指出双程SMA驱动器双程做功的能量都来源于SMA元件的相变弹性势能 ,能量的一部分用于来程做功 ,一部分在来程转移给偏置元件 ,用于回程时做工 ,还有一部分被释放掉。     

基于三缸曲柄滑块机构的SMA驱动器设计

以实例为模型分析了基于形状记忆合金驱动器的原理,以及各主要功能环节的实现方式。研究探讨了旋转驱动器的实现可能,并设计了基于三缸曲柄滑块机构的形状记忆合金旋转驱动器,拓宽了基于形状记忆合金驱动器的发展潜力和应用前景。     

基于电阻反馈的SMA驱动器控制系统电路设计

SMA驱动器在航空航天上具有良好的应用前景.目前SMA驱动器的控制器多采用外部传感反馈方式,体积大,应用受限制.提出搭建基于SMA丝内部电阻反馈的嵌入式控制电路;利用传统PI对驱动器进行控制.实验结果表明,恒流源电桥法测SMA丝电阻可以得到足够的测量精度,采用PI的控制规律内部电阻反馈的方式可以实现高精度的控制.     

磁控形状记忆合金驱动特性及其在液压阀驱动器中的应用分析

磁控形状记忆合金（Magnetic shape memory alloy,MSMA）是近年来新兴的一种智能材料,兼具传统智能材料如压电和超磁致伸缩材料响应快以及温控形状记忆合金应变大的特点,非常适合作为高性能驱动元件。在分析MSMA变形机理的基础上推导出材料的本构方程,引入温度作为材料变形影响因素修正了模型,并改进现有方程在材料预压力不为零时无法准确描述其变形的不足。试验测试了MSMA材料的变形特性,并基于试验数据建立神经网络模型以模拟变形过程中应力、应变等参数的非线性耦合关系。试验结果表明,该材料的体积能量密度可达70 kJ/m³,而能量转换效率高达80%。以高速开关阀为例研究了MSMA驱动高性能液压阀时的输出特性,完成了阀的结构设计、驱动器磁路和阀的流场仿真。阀芯驱动系统动态分析结果表明,MSMA直接驱动液压阀芯系统频率可达200 Hz以上,动态响应时间为5 ms。     

SMA柔性扭转驱动器的结构设计与优化研究

设计了一种基于柔性结构的SMA扭转驱动器,通过加热SMA丝收缩带动柔性结构变形从而实现驱动器的扭转输出。柔性结构在SMA丝拉力作用下的变形情况对驱动器的转角输出有很大的影响,为获得最大的输出转角,需对柔性结构的形状和SMA丝的作用点位置进行优化设计。采用三次B样条曲线描述柔性结构的形状,通过有限元法分析柔性结构的变形,并应用遗传算法进行柔性结构的形状优化和SMA丝作用点位置优化。实际算例表明,利用优化方法可快速有效地获得使SMA柔性扭转驱动器输出转角最大的柔性结构形状与SMA丝作用点位置。     

形状记忆合金旋转驱动器结构设计方法

形状记忆合金是一种高效的驱动器.当使用形状记忆合金以较大的驱动力和驱动行程进行双向驱动时,需要增加偏置机构来完成对称动作.使用弹簧等作为偏置机构时,需要有持续能源输入维持变形.为克服这种缺陷,利用形状记忆合金单程记忆效应,以链轮链条传动机构作为依托,提出一种基于应变约束条件的旋转驱动器的结构设计方法.结构中以形状记忆合金作为无需能量输入的偏置机构,实现在单程记忆效应下的大行程双向驱动,并可消除链轮链条传动间隙.根据这种结构的特征,给出结构几何参数的设计公式及输出转矩公式,通过试验的方法研究旋转驱动器中形状记忆合金在应变约束条件下的应力应变特征,给出驱动过程中存在的应变死区,修正转角设计函数.     

新型SMA驱动器与仿生手研究

设计了一种基于多边形SMA驱动器的模块化欠驱动5指仿生手,整体质量260 g,每根手指可独立拆装和驱动控制.通过采用多段钢片和SMA丝串联并放的方式,提升了SMA丝有效长度,并通过内部的滑轮结构将驱动位移提高了1倍.建立了驱动电流与输出位移以及温度与驱动电压的数学模型,解决了驱动位移小、温度反馈控制实时性差的问题.实验...     

基于热力学性能的形状记忆合金驱动器多目标优化

提出了一种可应用于微小型水下机器人摆动关节的形状记忆合金差动驱动方法及其实验装置。分析了形状记忆合金差动驱动的摆动关节运动机理;针对不同结构参数的形状记忆合金驱动器在不同驱动条件和外界环境下的热力学性能,对形状记忆合金驱动器的响应能力、驱动力及能耗展开实验研究和分析;采用多目标优化设计理论和算法,对形状记忆合金差动驱动器的综合热力学性能进行了优化,得到了满足使用条件的形状记忆合金驱动器最优结构参数和与之匹配的控制量。     

基于形状记忆合金的转子系统振动控制

利用反共振控制原理 ,提出了基于形状记忆合金 (Shape Memory Alloy— SMA)的转子系统振动的反共振控制策略 ,其主要思路是将 SMA弹簧并联形成转子轴承的支撑部分 ,并通过 SMA弹簧刚度变化改变转子轴承刚度 ,从而使转子处于反共振状态 ,达到振动控制的目的。最后通过数值仿真初步验证了方法的有效性     

磁控形状记忆合金直线驱动器

介绍了磁控形状记忆合金在磁场作用下的形变机理，并测得在0．4T的磁场下其自由形变率可达3．6％。根据其变形机理，利用仿生学原理研制出了磁控形状记忆合金驱动器样机及其控制系统，实现了驱动器大的行程和往复运动，给出了相应的实验结果曲线。     

形状记忆合金螺旋弹簧的设计

从形状记忆合金应力、应变、温度的数学模型出发,考虑到形状记忆效应最佳时的临界变形量,提出了形状记忆合金螺旋弹簧及形状记忆合金驱动器的设计方法和步骤。针对形状记忆合金螺旋弹簧设计的复杂性和几何参数的不确定性,介绍了以Ｄ／ｄ３＝πτ／８ＫＰ为约束条件的满应力优化设计法。     

形状记忆合金线性驱动器的设计及位移特性分析

为克服传统带有偏置装置形状记忆合金驱动器结构复杂、响应速度慢的缺点,利用形状记忆合金(Shape memory alloy,SMA)的单程形状记忆效应,设计并制造一种不带偏置装置且可实现双程运动的线性驱动器,该驱动器由两根形状记忆合金丝、滑轮、部件、导轨、支座及固定螺钉组成。接着基于Brinson一维本构方程及转换方程,推导出两根SMA丝在不同条件下的应变表达式;提出将马氏体相变应力看作体力,分析温度变化与驱动器位移的关系及外载荷变化对驱动器最大位移的影响。对计算结果进行试验验证,结果表明,所设计驱动器可实现往复双程运动;随着SMA丝温度的升高所获得的位移呈非线性增大,当温度超过奥氏体转变结束温度Af,位移达到最大,而初始化过程获得的最大位移为正常运动的一半;增大载荷,驱动器的最大位移逐渐减小,当载荷达到51.0 N时,驱动器停止运动,即位移减小为零。     

Ti-Ni记忆合金驱动的感温自动控制器设计

介绍了一种采用形状记忆合金(SMA)作为驱动元件的温敏装置的设计方法。与传统装置相比,该装置具有结构简单、使用寿命长、无电耗、稳定性好的优点;文中对温敏装置的结构,SMA的相变温度、应力-应变曲线测定,以及对SMA弹簧和偏置弹簧的设计进行了研究和分析,指出了设计中应注意的问题。     

形状记忆合金驱动器的研究现状及展望

形状记忆合金是一种新型智能材料,具有大的磁致应变、驱动迅速、驱动力大、能够精确控制等优点,有望成为新一代驱动与传感材料。主要类比了传统温控形状记忆合金和新型磁控形状记忆合金的区别,综述了它们的工作原理及在驱动器方面的应用,对它们在驱动器方面的研究进行了总结和展望。