超磁致伸縮材料（GMM）是一種性能優(yōu)異的新型功能材料,具有能量密度高、響應(yīng)速度快、磁致伸縮應(yīng)變系數(shù)大等諸多優(yōu)點(diǎn)。基于超磁致伸縮材料的超磁致伸縮致動(dòng)器（GMA）以優(yōu)良的性能在高精密加工、航空航天以及軍工領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。為實(shí)現(xiàn)高精密滾珠絲杠副預(yù)緊力的智能實(shí)時(shí)調(diào)整,本文設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)環(huán)狀中空的超磁致伸縮致動(dòng)器,可作為預(yù)緊力輸出設(shè)備直接裝配在滾珠絲杠上實(shí)現(xiàn)預(yù)緊。通過(guò)輸出力和輸出位移的測(cè)算,結(jié)合材料性能及成本,采用了 Terfenol-D作為超磁致伸縮材料,并確定了其幾何尺寸。針對(duì)超磁致伸縮材料磁導(dǎo)率低的問(wèn)題,設(shè)計(jì)了導(dǎo)磁回路并基于磁路理論進(jìn)行了磁場(chǎng)計(jì)算和仿真研究。研究表明,磁路結(jié)構(gòu)中的GMM軸向長(zhǎng)度對(duì)其內(nèi)部磁場(chǎng)強(qiáng)度影響最大且負(fù)相關(guān),其他構(gòu)件對(duì)GMM內(nèi)部磁場(chǎng)強(qiáng)度影響不大;穿過(guò)環(huán)狀GMA構(gòu)件的磁導(dǎo)率和導(dǎo)磁環(huán)軸向長(zhǎng)度對(duì)GMM內(nèi)部磁場(chǎng)均勻性影響最大且為負(fù)相關(guān)。以此為依據(jù),結(jié)合環(huán)狀GMA的整體尺寸要求進(jìn)行了磁路結(jié)構(gòu)優(yōu)化,提升了其輸出性能。針對(duì)GMM輸出特性受溫度影響較大的情況,設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了油冷式溫控結(jié)構(gòu),對(duì)環(huán)狀GMA內(nèi)的主要發(fā)熱源——驅(qū)動(dòng)線圈采用循環(huán)油冷卻的方法進(jìn)行降溫,并進(jìn)行了溫度場(chǎng)仿真研究,結(jié)果表明... 

【文章頁(yè)數(shù)】：85 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 超磁致伸縮材料概述
        1.1.1 磁致伸縮
        1.1.2 超磁致伸縮材料
    1.2 超磁致伸縮致動(dòng)器研究與應(yīng)用現(xiàn)狀
        1.2.1 超磁致伸縮致動(dòng)器的常見(jiàn)結(jié)構(gòu)
        1.2.2 超磁致伸縮致動(dòng)器應(yīng)用現(xiàn)狀
    1.3 課題背景與選題意義
    1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容
第2章 環(huán)狀GMM的設(shè)計(jì)與選型
    2.1 環(huán)狀GMM材料的選取
    2.2 環(huán)狀GMM徑向尺寸估算
    2.3 環(huán)狀GMM軸向尺寸估算
    本章小結(jié)
第3章 環(huán)狀GMA磁路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化
    3.1 驅(qū)動(dòng)磁場(chǎng)估算和驅(qū)動(dòng)線圈設(shè)計(jì)
        3.1.1 線圈線徑的確定
        3.1.2 線圈參數(shù)的確定
        3.1.3 線圈的優(yōu)化設(shè)計(jì)
    3.2 基于磁路的磁場(chǎng)計(jì)算
        3.2.1 不考慮接觸面氣隙的情況
        3.2.2 考慮接觸面氣隙的情況
    3.3 基于Ansoft Maxwell 16的磁場(chǎng)仿真與磁路優(yōu)化
        3.3.1 模型建立及相關(guān)定義
        3.3.2 磁路設(shè)計(jì)仿真研究
        3.3.3 磁路結(jié)構(gòu)對(duì)GMM內(nèi)磁場(chǎng)強(qiáng)度及均勻性的影響
    3.4 兩種分析結(jié)果比較
    本章小結(jié)
第4章 環(huán)狀GMA溫控結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及溫度場(chǎng)相關(guān)研究
    4.1 環(huán)狀GMA溫控結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        4.1.1 GMA常見(jiàn)的溫控結(jié)構(gòu)
        4.1.2 環(huán)狀GMA溫控結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與仿真
    4.2 溫度-機(jī)械耦合場(chǎng)對(duì)環(huán)狀GMA輸出特性的影響
        4.2.1 溫度-機(jī)械耦合場(chǎng)對(duì)環(huán)狀GMA輸出位移的影響
        4.2.2 溫度-機(jī)械耦合場(chǎng)對(duì)環(huán)狀GMA輸出力的影響
    4.3 結(jié)果分析
    本章小結(jié)
第5章 環(huán)狀GMA機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    5.1 預(yù)緊機(jī)構(gòu)及殼體設(shè)計(jì)與測(cè)算
        5.1.1 預(yù)緊力對(duì)GMM輸出的影響
        5.1.2 預(yù)緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和碟簧選型
    5.2 環(huán)狀GMA整體受力情況仿真及校核
    本章小結(jié)
第6章 環(huán)狀GM輸出特性實(shí)驗(yàn)研究
    6.1 環(huán)狀GMA測(cè)試平臺(tái)搭建
    6.2 環(huán)狀GMA輸出特性實(shí)驗(yàn)研究
        6.2.1 輸出力實(shí)驗(yàn)研究
        6.2.2 輸出位移實(shí)驗(yàn)研究
    本章小結(jié)
總結(jié)與展望
    總結(jié)
    創(chuàng)新點(diǎn)
    展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果
致謝
學(xué)位論文評(píng)閱及答辯情況表


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]磁致伸縮材料及其在機(jī)械工程中的應(yīng)用[J]. 王澤源.  電子制作. 2016(08)
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博士論文
[1]超磁致伸縮致動(dòng)器的電—磁—熱基礎(chǔ)理論研究與應(yīng)用[D]. 張成明.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
[2]超磁致伸縮執(zhí)行器的基礎(chǔ)理論與實(shí)驗(yàn)研究[D]. 唐志峰.浙江大學(xué) 2005

碩士論文
[1]超磁致伸縮致動(dòng)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與器件特性研究[D]. 陶孟侖.武漢理工大學(xué) 2008
[2]基于FEA的超磁致伸縮微致動(dòng)器的熱分析及其溫控研究[D]. 陳敏.武漢理工大學(xué) 2008
[3]超磁致伸縮致動(dòng)器參數(shù)設(shè)計(jì)及其特性研究[D]. 丁勝華.山東科技大學(xué) 2006
[4]基于超磁致伸縮材料的微位移致動(dòng)器設(shè)計(jì)與研究[D]. 劉楚輝.浙江大學(xué) 2004
[5]稀土超磁致伸縮致動(dòng)器的設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)研究[D]. 傅龍珠.浙江大學(xué) 2003



本文編號(hào)：3668640