發(fā)布時間：2020-08-12 19:45

【摘要】：隨著國防科技、精密制造等領域中裝置向著精密、超精密化發(fā)展,鏡面偏轉裝置被廣泛的應用,例如在國防科技上應用的能獲得高速,低電壓激勵的光束偏轉裝置,高速掃描儀以及天文望遠鏡子鏡的鏡面驅動。但是,這些鏡面偏轉裝置存在著速度慢、電壓高、體積大、壽命短、偏轉精度低等缺陷。為了改善這些缺陷,關鍵需要尋求一種鏡面精密偏轉技術。所以,本文充分利用超磁致伸縮材料(Giant Magnetostrictive Material,GMM)的良好特性,設計了一種磁致伸縮鏡面精密微位移偏轉驅動機構。主要研究工作包括以下幾點:首先以GMM的微觀機理和GMM的微觀結構入手,在此原理基礎上對GMM正效應發(fā)生機理以及GMM特性進行研究,并對GMM正效應機理的產生原因進行深入分析,最后對GMM的特性進行了闡明�；贕MM的優(yōu)異特性,設計了一種磁致伸縮鏡面精密微位移偏轉驅動機構,并對整個機構所涉及的超磁致伸縮致動器(Giant Magnetostrictive Actuator,GMA)以及鏡面偏轉裝置進行詳細設計。首先,以GMM的正效應發(fā)生機理以及優(yōu)異特性為基礎,將GMM棒作為核心元件,研制了一種GMA,并通過COMSOL軟件對GMA的磁路以及磁場進行研究。然后對鏡面偏轉裝置進行結構設計,并過有限元軟件對鏡面偏轉裝置的懸臂梁進行有限元分析。根據磁致伸縮效應機理以及有限元分析結果,最終完成了整個磁致伸縮鏡面精密微位移偏轉驅動機構的設計。以GMM正效應機理和GMM中內部能量理論為研究前提,建立了輸出位移與力和磁化強度關系,在此基礎上,推導出GMM棒輸出位移與鏡面偏轉位移的關系模型。最后利用所設計的GMA以及鏡面偏轉裝置,搭建磁致伸縮鏡面精密微位移偏轉驅動機構實驗平臺,研究了GMA的預壓力和直流激勵對鏡面偏轉位移和GMA輸出位移的關系,以及在交流條件下,鏡面偏轉位移與GMA輸出位移的動態(tài)位移輸出特性。實驗結果得出,當預壓力約為16MPa時,鏡面偏轉位移與GMA輸出位移都達到峰值;鏡面偏轉位移和GMA輸出位移與電流間并不能呈現出的線性關系,存在一定的遲滯特性;通過實驗數值分析得出該裝置的懸臂梁能夠有效的對GMA輸出位移進行放大;鏡面偏轉位移的線性范圍為0.5A到1.5A;在3A交流電的激勵下,鏡面偏轉位移的最優(yōu)頻率為500Hz。
【學位授予單位】：沈陽工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TH122
【圖文】：

圖 1.1 激光偏轉裝置工作原理圖Fig. 1.1 Working principle diagram of laser deflection device美國的 DTM 公司已經德國的 EOS 公司掌握了整套系統的核心品進行商品化[5]。對于國內這種現狀來說，對于這種光束偏轉裝中科技大學憑借多年對精密加工領域的研究，成功的研究出了

圖 1.2 功能材料應用分布Fig. 1.2 Application distribution of functional materials致伸縮效應特性應用研究現狀材料受外加磁場，因為其磁化狀態(tài)的變化，而引起其下略有不同，是 GMM 的重要物理特性。由于 GMM

圖 1.3 雙級進給系統樣機Fig.1.3 Protype of adual stage feed drive system國的機械與材料科學研究院的研究學者設計研究了一 所示，線性位移范圍可達到 27μm[20]。

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

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本文編號：2790943