【摘要】：隨著國防科技、精密制造等領(lǐng)域中裝置向著精密、超精密化發(fā)展,鏡面偏轉(zhuǎn)裝置被廣泛的應(yīng)用,例如在國防科技上應(yīng)用的能獲得高速,低電壓激勵的光束偏轉(zhuǎn)裝置,高速掃描儀以及天文望遠(yuǎn)鏡子鏡的鏡面驅(qū)動。但是,這些鏡面偏轉(zhuǎn)裝置存在著速度慢、電壓高、體積大、壽命短、偏轉(zhuǎn)精度低等缺陷。為了改善這些缺陷,關(guān)鍵需要尋求一種鏡面精密偏轉(zhuǎn)技術(shù)。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(shè)計了一種磁致伸縮鏡面精密微位移偏轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)。主要研究工作包括以下幾點:首先以GMM的微觀機(jī)理和GMM的微觀結(jié)構(gòu)入手,在此原理基礎(chǔ)上對GMM正效應(yīng)發(fā)生機(jī)理以及GMM特性進(jìn)行研究,并對GMM正效應(yīng)機(jī)理的產(chǎn)生原因進(jìn)行深入分析,最后對GMM的特性進(jìn)行了闡明�；贕MM的優(yōu)異特性,設(shè)計了一種磁致伸縮鏡面精密微位移偏轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu),并對整個機(jī)構(gòu)所涉及的超磁致伸縮致動器(Giant Magnetostrictive Actuator,GMA)以及鏡面偏轉(zhuǎn)裝置進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計。首先,以GMM的正效應(yīng)發(fā)生機(jī)理以及優(yōu)異特性為基礎(chǔ),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(jìn)行研究。然后對鏡面偏轉(zhuǎn)裝置進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計,并過有限元軟件對鏡面偏轉(zhuǎn)裝置的懸臂梁進(jìn)行有限元分析。根據(jù)磁致伸縮效應(yīng)機(jī)理以及有限元分析結(jié)果,最終完成了整個磁致伸縮鏡面精密微位移偏轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)的設(shè)計。以GMM正效應(yīng)機(jī)理和GMM中內(nèi)部能量理論為研究前提,建立了輸出位移與力和磁化強(qiáng)度關(guān)系,在此基礎(chǔ)上,推導(dǎo)出GMM棒輸出位移與鏡面偏轉(zhuǎn)位移的關(guān)系模型。最后利用所設(shè)計的GMA以及鏡面偏轉(zhuǎn)裝置,搭建磁致伸縮鏡面精密微位移偏轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)實驗平臺,研究了GMA的預(yù)壓力和直流激勵對鏡面偏轉(zhuǎn)位移和GMA輸出位移的關(guān)系,以及在交流條件下,鏡面偏轉(zhuǎn)位移與GMA輸出位移的動態(tài)位移輸出特性。實驗結(jié)果得出,當(dāng)預(yù)壓力約為16MPa時,鏡面偏轉(zhuǎn)位移與GMA輸出位移都達(dá)到峰值;鏡面偏轉(zhuǎn)位移和GMA輸出位移與電流間并不能呈現(xiàn)出的線性關(guān)系,存在一定的遲滯特性;通過實驗數(shù)值分析得出該裝置的懸臂梁能夠有效的對GMA輸出位移進(jìn)行放大;鏡面偏轉(zhuǎn)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(zhuǎn)位移的最優(yōu)頻率為500Hz。
【學(xué)位授予單位】：沈陽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TH122
【圖文】：

圖 1.1 激光偏轉(zhuǎn)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(jīng)德國的 EOS 公司掌握了整套系統(tǒng)的核心品進(jìn)行商品化[5]。對于國內(nèi)這種現(xiàn)狀來說，對于這種光束偏轉(zhuǎn)裝中科技大學(xué)憑借多年對精密加工領(lǐng)域的研究，成功的研究出了

圖 1.2 功能材料應(yīng)用分布Fig. 1.2 Application distribution of functional materials致伸縮效應(yīng)特性應(yīng)用研究現(xiàn)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(jìn)給系統(tǒng)樣機(jī)Fig.1.3 Protype of adual stage feed drive system國的機(jī)械與材料科學(xué)研究院的研究學(xué)者設(shè)計研究了一 所示，線性位移范圍可達(dá)到 27μm[20]。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 賈振元;王福吉;鄒君;劉慧芳;;超磁致伸縮材料傳感/執(zhí)行器的原理與應(yīng)用[J];振動.測試與診斷;2013年04期

2 唐鴻洋;張洪平;張羊換;張胤;;超磁致伸縮合金TbDyFe組織與性能研究現(xiàn)狀[J];金屬功能材料;2013年02期

3 胡權(quán)霞;于敦波;楊紅川;李擴(kuò)社;;Fe-Ga磁致伸縮材料研究進(jìn)展[J];稀有金屬;2013年01期

4 陶孟侖;陳定方;盧全國;舒亮;趙亞鵬;;超磁致伸縮材料動態(tài)渦流損耗模型及試驗分析[J];機(jī)械工程學(xué)報;2012年13期

5 白培康;李玉新;劉斌;;激光燒結(jié)工藝參數(shù)對Fe-16%Ni合金致密度的影響[J];材料熱處理學(xué)報;2011年06期

6 吳家龍;李寶福;張廣坤;俞立鈞;;超磁致伸縮致動器的新型磁路設(shè)計與分析[J];現(xiàn)代機(jī)械;2010年03期

7 趙海濤;何忠波;李中偉;;超磁致伸縮驅(qū)動器磁路優(yōu)化設(shè)計[J];兵器材料科學(xué)與工程;2008年05期

8 侯淑萍;楊慶新;陳海燕;閆榮格;楊文榮;;超磁致伸縮材料的特性及其應(yīng)用[J];兵器材料科學(xué)與工程;2008年05期

9 孫英;王博文;翁玲;黃文美;楊慶新;;磁致伸縮致動器的輸出位移與輸入電流頻率關(guān)系實驗研究[J];電工技術(shù)學(xué)報;2008年03期

10 趙章榮;鄔義杰;顧新建;徐君;葛榮杰;;超磁致伸縮執(zhí)行器的三維非線性動態(tài)有限元模型[J];浙江大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版);2008年02期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前7條

1 李永;超磁致伸縮致動器驅(qū)動系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];山東大學(xué);2013年

2 李瑩;超磁致伸縮微致動器驅(qū)動的車削加工系統(tǒng)建模與控制[D];東北大學(xué);2013年

3 王天忠;超磁致伸縮材料多場耦合的非線性時變本構(gòu)理論及其若干應(yīng)用[D];蘭州大學(xué);2012年

4 顧冬冬;激光燒結(jié)銅基合金的關(guān)鍵工藝及基礎(chǔ)研究[D];南京航空航天大學(xué);2007年

5 馬良;選擇性激光燒結(jié)熱物理過程分析與仿真研究[D];華中科技大學(xué);2007年

6 唐志峰;超磁致伸縮執(zhí)行器的基礎(chǔ)理論與實驗研究[D];浙江大學(xué);2005年

7 曹淑瑛;超磁致伸縮致動器的磁滯非線性動態(tài)模型與控制技術(shù)[D];河北工業(yè)大學(xué);2004年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前6條

1 王啟龍;超磁致伸縮致動器及微動平臺設(shè)計[D];東北大學(xué);2014年

2 李瑞珍;非圓曲面孔用超磁致伸縮致動器非接觸供電技術(shù)研究[D];山東大學(xué);2013年

3 竇青青;SmNdFe負(fù)超磁致伸縮材料研究[D];浙江大學(xué);2012年

4 陳沛;基于超磁致伸縮致動器的流量控制閥的設(shè)計與研究[D];武漢理工大學(xué);2011年

5 徐彭有;超磁致伸縮驅(qū)動器精密位移驅(qū)動控制研究[D];上海交通大學(xué);2010年

6 甄玉云;基于Prandtl-Ishlinskii模型的GMA精密定位研究[D];武漢理工大學(xué);2009年

本文編號：2790943