基于超磁致伸缩材料微进给刀架磁热特性与仿真

超磁致伸缩材料(Giant Magnetostrictive Material,简写GMM)具有良好的微伸缩特性,开发基于GMM的微进给刀架,可以应用于微细加工领域。由于温度影响GMM棒的磁致伸缩特性,在研究GMM驱动的微进给刀架时,首先需要进行微进给刀架在微驱动过程中的磁热特性分析,分析热对其微进给特性的影响,并利用有限元技术对微进给刀架的磁热特性进行仿真,得到GMM棒温度沿轴向分布与作用电流之间的关系,为微进给刀架的实际应用提供理论基础。     

基于磁致伸缩材料的活塞异形销孔加工微进给机构的研究

活塞异形销孔可以降低或消除活塞销孔应力集中,提高活塞寿命。文中针对活塞异形销孔加工,提出一种基于磁致伸缩材料的镗床径向微进给机构,其中,利用磁致伸缩材料特性和弹簧板弹性产生镗刀的径向微位移是设计的关键。为此,文中通过有限元分析和实际加工试验对机构及弹簧板进行了研究,这些研究表明:本机构设计合理,结构精巧,加工精度高,性能稳定可靠,完全能满足活塞异形销孔的加工要求。     

超磁致伸缩驱动偏转放大机构

偏转弹通过控制弹头相对于弹体偏转一定角度改变弹箭的气动特性和弹道特性,实现对弹箭落点的控制。基于该背景设计了一种柔性铰链放大机构,放大超磁致伸缩驱动器(GMA)的输出位移。首先对放大机构可输出的最大位移进行推导和计算。然后在给定位移下,计算得出输入作用力和输出位移存在线性关系,通过有限元软件仿真验证了线性关系的存在,并与计算结果对比,得出结构内部反力的存在造成额外位移损失。最后结合GMA输出力可控原理,推导出放大机构输出位移和GMA输出力、总磁化强度间的关系。     

弹性薄膜——电致伸缩微进给机构研究

由弹性薄膜和电致伸缩微位移器构成的微进给定位机构，将在超精密加工和测试装置中得到广泛的应用。本文给出了该种结构的设计方法，并对其性能进行分析。     

压电陶瓷微量进给机构

超精密加工是当代机械制造最重要的发展方向之一,是现代航空、航天、微电子等尖端技术发展的基础。在超精密加工中,很重要的一点就是要实现刀架微量进给以及零件的在线检测,为了将进给精度控制在0.5μm的范围内,用传统的进给机构很难胜任此项工作,因此,更加有效的微量进给系统的研制是超精加工中一个很重要的课题。压电陶瓷(PZT)是通过逆压电效应或电致伸缩效应来产生位移。由于PZT没有电流热效应问题,并且能实现精密的微量进给,因此正日益受到人们的重视,     

低频大功率超磁致伸缩换能器的热磁设计研究

针对影响低频大功率超磁致伸缩(GMM)换能器性能的励磁线圈进行设计分析,对作为换能器主要热源的激励线圈设计了几种散热方案.各种方案的实验对比表明,采用适当的线圈设计参数和散热方案,能有效提高激励线圈的电磁转换效率,增加换能器的最大工作电流,从而充分利用大功率换能器中GMM的潜在性能空间.     

基于磁致伸缩逆效应的超磁致伸缩力传感器

磁致伸缩逆效应是稀土超磁致伸缩材料的一个重要应用特性,应用磁致伸缩逆效应可以制作超磁致伸缩力传感器。但由于缺乏相应的设计理论分析,从而制约了其发展。在分析了磁致伸缩逆效应的基础上,给出了超磁致伸缩力传感器的设计原理,设计了超磁致伸缩力传感器的结构,并采用数值计算方法对其磁场进行了计算。计算结果与实验结果的比较表明:二者符合较好,设计的超磁致伸缩力传感器方案是可行的,对其今后进行深入应用研究和优化设计具有重要意义。     

超磁致伸缩薄膜磁致伸缩耦合机理的有限元分析

从微观能量角度分析了超磁致伸缩薄膜的磁致伸缩机理,建立了超磁致伸缩薄膜的非线性强磁—机械耦合模型。设计了简支梁式超磁致伸缩薄膜的驱动磁场并对其进行实验研究。通过Ansys有限元分析软件对简支梁式超磁致伸缩薄膜驱动模型进行了模拟分析,最终得到的薄膜的内部磁场分布结构及固有频率。结果表明,采用椭圆积分法得到薄膜内部磁场分布的数学模拟计算结果与有限元仿真结果基本一致。     

超磁致伸缩驱动器的热致输出及其抑制方法

分析了超磁致伸缩驱动器的热特性,提出了采用相变材料控制超磁致伸缩棒温升的抑制方法。在对各种热致输出抑制方法进行对比分析的基础上,提出组合温控的设想。试验结果表明组合温控能将超磁致伸缩棒的温度控制在45±0．5℃,超磁致伸缩驱动器相应的输出精度达到0．5μm。     

双蜗杆差速微量进给机构

如图所示,两根互相啮合的左右旋蜗杆分别与工作台及其底座相连,在短蜗杆轴的一端有一手轮,当转动手轮时,通过两蜗杆轴上的差动齿轮的传动,使两蜗杆作相对滚动,因为两蜗杆的螺距相同,所以在差动齿轮的速比为1:1时,两蜗杆在轴向无相对移动。但当通过差动齿轮使两蜗杆产生速度差时,两蜗杆就有相对移动,即工作台产生差速进给。 摘译自《应和机械工学》1968年, 3月。双蜗杆差速微量进给机构     

磁致伸缩换能器辐射板位移放大机构设计

磁致伸缩换能器是一种将电磁能转换成机械能或声能的器件,具有分辨率和响应频率高、性能稳定、机械强度好等优点,在声学领域得到了广泛的应用。但由于其产生的位移小,不能很好地满足现代设备对换能器大功率、小体积、高声强声源的需求。针对这一问题,利用柔性铰链的无机械摩擦、无间隙、运动灵敏度高的特点,设计基于柔性铰链的磁致伸缩换能器辐射板位移放大机构,并运用有限元软件对微位移放大机构的整体放大倍数进行有限元分析。     

蠕动式压电/电致伸缩微进给定位机构的研究进展

叙述蠕动式压电／电致伸缩微进给定位机的研究现状；基于仿生蠕动和压电致动惯性冲击或ｓｔｉｃｋ－ｓｌｉｐ微进给原理，许多构思巧妙的一维和多维一体的蠕动式压电／电致伸缩微进给定位机构或系统相继问世。迄今，进给刚度和推力较小，以及不连续进给运动制约了蠕动机构的实际应用，进一步的研究将推进蠕动式压电／电致伸缩微进给定位机构的实用化，使其不仅用于测量，亦能用于加工。     

超磁致伸缩致动器建模与控制仿真

设计一种超磁致精密伸缩致动器,对其构造和工作原理进行说明,并完成静态特性试验。通过对静态特性试验结果的分析,寻找到线性度比较理想的工作区间。在此基础上分析并建立所研制致动器的数学模型。为了提高致动器的响应速度和稳态输出,设计PID控制器进行校正,并对连续型和离散型的系统模型分别进行了仿真,得出控制器的控制效果,最后给出试验结果。对仿真结果和试验结果的对比分析,表明了所建立的超磁致伸缩致动器控制模型的有效性。     

用FPGA控制的磁致伸缩效应检测传感器

采用现场可编程门阵列（FPGA）技术,实现了对磁致伸缩效应检测传感器的控制设计,讨论了传感器的结构参数设计,给出了FPGA的实现原理及配置。该传感器能够实现远程、非接触检测,检测效率高。采用FPGA控制,缺陷定位准确,偏差远小于0.1 mm.并且可在线修改控制参数,电路结构简洁,抗干扰能力强。     

基于逆磁致伸缩效应的超磁致伸缩磁力控制器件建模

超磁致伸缩器件的输入应力与输出磁通密度存在着滞回非线性.基于Jiles-Atherton模型、磁机械效应方法定律和磁路定律,建立一个超磁致伸缩磁力控制器件的滞回模型.试验结果表明,该模型能较好地描述在变化应力和恒定偏置磁场作用下,超磁致伸缩器件输入应力与输出磁通密度及磁力的滞回关系,并可以预测偏置磁场对器件输出性能的影响,从而对器件的设计与分析具有重要指导意义.     

超磁致伸缩驱动镜放大机构设计与仿真

为满足超磁致伸缩驱动镜对天文望远镜的输出位移需求,设计了一种基于杠杆式柔性铰链的二级微位移放大机构.通过对柔性铰链转动中心偏移量的分析,推导出放大机构放大率公式;使用ansys有限元软件对其进行静态位移输出特性分析并计算放大率;通过实验对理论分析、有限元仿真进行验证.结果 表明三者的放大率基本吻合,相对误差不超过3％,位移放大率接近8倍;放大机构结构简单紧凑、设计合理、可以满足超磁致伸缩驱动镜的输出位移需求.     

基于位移传递机构的超磁致伸缩致动器磁场分析

为放大超磁致伸缩致动器的位移,设计了位移传递机构以叠加致动器中超磁致伸缩棒和筒的输出。针对该致动器中棒和筒的磁场分布问题,基于有限元法建立了磁场强度的计算电磁学模型,并利用ANSYS软件进行了仿真。通过仿真得到了棒和筒上任一点磁场强度,并基于一种新的平均化方法确定了截面磁场强度平均值;最后得到位移传递机构取不同磁导率时棒和筒上磁场强度的轴向分布规律。     

超磁致伸缩致动器热变形影响及温控研究

在分析超磁致伸缩致动器热变形影响的基础上，结合实验论证，构建了在大电流、长时间且高精度场合下能对致动器进行整体温控的装置。设计并制作了一台超磁致伸缩致动器样机，在其电磁线圈的骨架中设置了内外两个水冷腔。通过恒温水的循环流动，带走线圈热量，以控制磁致伸缩棒和壳体的温度。进行了多组热变形对比实验，结果表明，致动器的整体温控装置有效地抑制了致动器的热变形影响，适合于大电流、高精度场合。