阀用超磁致伸缩致动器偏置磁场分布结构设计

在液压阀工作空间环境限制的条件下,设计了一种体积精小、结构紧凑的阀用超磁致伸缩致动器。针对该种致动器内部偏置磁场强度均匀性较差的问题,利用有限元仿真方法对其偏置磁场分布结构进行了分析及设计,通过引入磁场不均匀度及平均磁场强度两性能指标对偏置磁场分布结构进行区别,同时结合实际情况,确定了最佳偏磁分布结构为超磁致伸缩棒段数n=3时;制作了阀用超磁致伸缩致动器试验样机,并对样机磁场强度进行了测试。实验结果表明,超磁致伸缩棒表面的磁场分布与仿真结果具有相同的变化趋势,其磁场不均匀度约为22.7%,说明所设计偏置磁场结构是合理的,该研究对于液压阀件的设计具有一定意义。     

偏置磁场对磁致伸缩液位传感器检测电压的影响

为了提高磁致伸缩液位传感器的检测精度,研究了磁致伸缩液位传感器中产生偏置磁场的浮子磁铁的放置方式及其对检测电压的影响。利用ANSYS软件对浮子磁铁不同放置方式下形成的偏置磁场进行了有限元分析,分析显示:采用3块磁铁互成120°N极N极S极(NNS)放置或者采用圆环磁铁作为偏置磁场时检测效果比较理想。实验研究了磁致伸缩液位传感器的偏置磁场对检测电压的影响,并在浮子磁铁不同放置方式下进行多次实验。结果表明:偏置磁铁为3块磁铁互成120°NNS放置时或者为圆环磁铁时,检测电压的幅值达到50mV,比其它放置方式提高了近30mV。研究表明:磁致伸缩液位传感器应选择3块磁铁NNS放置或者选择圆环磁铁作为偏置磁场。     

超磁致伸缩致动器的输出位移与其控制研究

根据自动控制原理，结合磁致伸缩致动器的结构建立了致动器传递函数模型，在此基础上设计了以TMS320C31为核心的致动器位移闭环控制系统。该控制系统主要由硬件和软件两部分组成。进行了致动器位移控制系统的开环实验和闭环实验，实验结果表明，该系统稳定性可靠、精度高，为致动器在实际精密位移控制中的应用打下了基础。     

超磁致伸缩谐波电机致动器设计方法与特性研究

针对普通谐波齿轮传动需由电机经波发生器输入运动和动力,空间利用率低、惯性大、高速响应差的问题,提出一种由超磁致伸缩材料驱动的有源谐波电机。致动器作为谐波电机动力源及换能装置,对其磁场强度、均匀性、漏磁及空间限制等均有严格要求,据此提出分段内置式永磁结构布局,充分利用空间并改善均匀性;通过对偏置磁场和驱动磁场强度及均匀性影响因素研究,优化致动器参数;随后利用有限元法建立致动器模型并对磁场特性仿真分析;根据优化结构研制出超磁致伸缩谐波电机致动器样机,并对其输出特性试验研究。理论分析与试验结果表明,分段内置式永磁结构漏磁极小,所提出的设计理论和方法,保证了磁场强度和均匀性的同时也保证了致动器工作在准线性范围内,输出规律符合啮合要求,易于实现精准控制,为超磁致伸缩谐波电机走向实际应用奠定了基础。     

稀土超磁致伸缩致动器

研究稀土超磁致伸缩材料TbDyFe2合金的物理、机械性能,并根据此提出超磁致伸缩致动器的工作原理.根据TbDyFe2合金的磁学性能要求,分析励磁线圈及磁回路设计结构.通过对样机的设计、制作,归纳出稀土超磁致伸缩致动器的一般设计方法,并测试、验证部分理论分析结果.     

基于永磁偏置的油膜轴承专用GMA研究

对基于永磁偏置的适合油膜轴承激励控制的GMA进行理论和实验研究;对用于激励器的偏置永磁磁环进行了计算和设计定制：对不同的磁环分布结构形式引起对激励器性能的影响进行了研究。对比了不同偏置磁环下的GMA的动静态性能,验证了激励器偏置磁场强度设计的合理性,而分布式永磁磁环和集中磁环的合理综合,可以获得均匀的磁场分布从而获得性能优异的激励器。     

新型微位移致动器的研究

用提拉法磁悬浮冷坩埚技术生长的RFe2 (Tb0 .3Dy0 .7Fe1.95)单晶材料 ,其室温下的饱和磁致伸缩系数λs 可达 2× 10 - 3以上 ,优于同成分的定向结晶材料。采用自制的高性能RFe2 单晶材料 ,通过优化微位移致动器的机械、磁路参数 ,研制出具有非水冷结构的新型微位移致动器     

超磁致伸缩微致动器的磁场有限元分析

作为超精密隔振系统的核心部件，超磁致伸缩微致动器的工作性能直接影响隔振精度。在建立超磁致伸缩微致动器的轴对称模型的基础上．利用有限元方法对致动器的磁场进行分析，并通过数值积分方法计算在不同励磁电流下超磁致伸缩棒的伸长量，根据计算结果对致动器的线性工作范围作出了有效的估计。     

超磁致伸缩致动器结构分析及输出力特性研究

在超磁致伸缩致动器(GMA)工作原理的基础上,完成了具有分段式偏置磁场和油冷散热系统的GMA机械结构设计;建立了GMA的3D模型,利用有限元分析软件对其磁场和温度场进行了仿真研究,结果表明分段式偏置磁场有较好的偏置效果,油冷散热方式冷却效果明显;搭建了GMA输出力特性测试平台,分别对直流激励下GMA的静态输出力特性和低频交流激励下动态输出力特性进行了研究;实验表明GMA的输出力与激励电流正相关,在直流激励下,输出力具有磁滞非线性,且受温度影响较大,受外部约束力影响较小;在交流激励下,输出力能很好地跟踪交流信号频率,未出现倍频效应,说明分段式偏置效果较好,GMA具有较高的精度和动态响应速度。     

磁致伸缩致动器的动态响应特性研究

对由磁致伸缩致动器和变幅杆(传振杆)构成的振动系统在不同工作状态下的动态响应特性进行了理论分析和实验研究。揭示了影响相位滞后和输入阻抗的主要因素和规律。     

超磁致伸缩微位移执行器的研制及控制技术

研制了一种利用超磁致伸缩材料Terfenol-D棒材制成的超磁致伸缩微位移执行器，在实践中得到了很好的应用，以单片机和上位PC微机为控制核心，设计并构建了计算机闭环控制系统，完成了相应的软硬件设计，为进一步提高超磁致伸缩执行器的精度，改善整个系统的动态特性奠定基础。     

超磁致伸缩执行器在机电工程中的应用研究现状

在查阅大量文献的基础上,系统地介绍了超磁致伸缩材料执行器在机电领域中的最新应用开发状况,展望了它的广阔发展前景。     

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。     

一种变体飞机机翼折叠作动器的优化设计

作动器在变体飞机设计中占有很重要的地位,它要求重量轻,作动力强,安全可靠且适于安装在变体飞机内部。笔者针对折叠机翼变体飞机,设计了一种用于机翼折叠的作动器,并通过改进的遗传算法对其主要参数进行优化,使作动器在满足设计指标的情况下达到质量最轻。根据优化结果,试制出作动器并进行了加载试验,证明了将这种改进的遗传算法应用于该作动器参数优化的可行性与有效性。最后,制作了安装有作动器的全尺寸折叠机翼验证机模型,用来模拟机翼折叠功能,经验证达到了作动器设计指标。     

飞机起落架作动筒剩余行程偏差建模与容差优化

飞机起落架放下和收起状态作动筒的剩余行程是起落架装配准确度的重要指标,起落架舱内定位孔的制造误差是影响剩余行程的重要因素。以某国产飞机起落架为例,将直接线性法(DLM)用于剩余行程对定位孔的敏感度分析,提出了基于主成分分析法(PCA)的剩余行程偏差建模与容差优化方法。通过偏差模型预测剩余行程偏差分布,根据偏差模型对定位孔进行容差优化将剩余行程的偏差分布集中在原点附近,提高起落架装配准确度。     

驱动器断裂失效分析及优化

针对汽车座椅调节驱动器断裂失效的问题,通过试验和有限元分析相结合的方法,根据失效的特征提出了优化方案.试验和有限元仿真的结果表明:在设计荷载范围内,优化后结构没有出现断裂现象且结构的输出扭矩增大了75N.m.同时试验结果与有限元结果的误差为5.74％,进一步验证了分析的正确性.     

基于混合遗传算法的磁控形状记忆合金驱动器磁滞模型优化

为了消除或减小磁滞非线性特性对磁控形状记忆合金驱动器定位精度的影响,应用BP神经网络建立了磁控形状记忆合金驱动器磁滞模型。针对BP网络算法存在的不足,以及网络结构、初始连接权值和阈值的选择对BP网络训练的影响很大等问题,提出一种混合遗传算法对神经网络磁滞模型的权值和阈值进行优化。将优化后的参数赋值给BP神经网络重新训练,结果表明,优化后的磁滞模型训练误差绝对值由25nm减小到5nm,有较好的收敛性。     

直驱式电液执行器系统协同优化研究

直驱式电液执行器是一种机、电、液一体化的动力装置,需要运用多学科的专业知识和丰富的设计经验并通过多次反复的综合分析和优化才能得到良好的设计方案。传统的优化设计只是针对单一学科进行串行优化,因此,基于Isight优化设计平台,构建了直驱式电液执行器协同优化基本框架,对系统进行优化分析。优化结果表明,在系统响应速度提高的同时,有效地减小了系统的装机功率以及动力机构的重量和所占空间体积,达到了设计优化的目的。     

仿鸟扑翼飞行机器人执行机构优化设计的研究

仿鸟扑翼飞行机器人结构多样,应用广泛。主要对仿鸟扑翼飞行机器人的扑翼飞行原理和执行机构进行了分析研究。在此基础上建立了以齿轮连杆机构作为执行机构的仿鸟扑翼飞行机器人的数学模型和三维模型,并采用黄金分割法结合MATLAB软件对执行机构进行了数值模拟和优化设计,得到了在最小传动角最大的情况下,满足扑翼飞行的最佳四杆机构。此外,研究过程中所建立的三维模型利用ADAMS软件进行了运动仿真模拟,得出分析结果与模型相符合,满足设计要求。所做的工作为仿鸟扑翼飞行机器人的理论研究和实际模型的建立提供了可靠的参照和引导。