内容简介:
《步进式超磁致伸缩致动器设计方法与实验研究》围绕惯性直线式、箝位直线式和箝位旋转式三种类型的步进式超磁致伸缩致动器，进行了原理阐述、结构设计、校核验证、特性分析、模型建立和实验测试等相关内容的总结和阐述，《步进式超磁致伸缩致动器设计方法与实验研究》共6章。第1章简要介绍GMM的发展和应用，综述直动式和尺蠖式超磁致伸缩致动器的研究现状，总结GMM建模理论的研究进展情况。第2章搭建了CMM棒特性测试系统，测试和分析GMM的磁致伸缩特性、倍频特性、磁滞特性、压应力特性和温度特性等基本性能。第3章为尺蠖式超磁致伸缩致动器基础建模，分别建立了信号叠加模型、电流模型、磁场模型、磁化模型和多自由度位移模型。第4章阐述了惯性式直线致动器的工作原理，提出了结构设计方案，分别建立伸长状态的双自由度模型和收缩状态的单自由度模型，并进行了实验测试分析。第5章为箝位式直线致动器设计、建模与实验研究。第6章为箝位式超磁致伸缩旋转致动器设计、建模与实验研究。
《步进式超磁致伸缩致动器设计方法与实验研究》内容丰富，深入浅出，既有理论建模又有实验测试，研究成果可应用于大行程、高精度的精密驱动领域。
《步进式超磁致伸缩致动器设计方法与实验研究》可为超磁致伸缩驱动技术领域工程技术人员提供参考。作者简介:
周景涛，男，1981年生，陆军工程大学石家庄校区讲师，长期从事超磁致伸缩材料驱动技术的教学和科研工作。获军队科技进步二等奖2项；授权国防发明专利10项，实用新型专利10项，软件著作权3项，出版专著1部，发表学术论文20篇，SCI收录5篇，EI收录8篇。
目录:
第 1 章 绪论 ……………………………………………………………………… 001
1. 1 超磁致伸缩材料简介 ………………………………………………… 002
1. 2 超磁致伸缩材料的发展及应用……………………………………… 003
1. 2. 1 超磁致伸缩材料的发展 …………………………………… 003
1. 2. 2 超磁致伸缩棒的应用 ……………………………………… 005
1. 2. 3 超磁致伸缩薄膜的应用 …………………………………… 011
1. 3 超磁致伸缩致动器类型 ……………………………………………… 014
1. 3. 1 直动式超磁致伸缩致动器 ………………………………… 014
1. 3. 2 步进式超磁致伸缩致动器 ………………………………… 016
1. 4 超磁致伸缩致动器的建模理论……………………………………… 019
1. 4. 1 激励线圈电流模型 ………………………………………… 020
1. 4. 2 磁场强度模型 ……………………………………………… 020
1. 4. 3 磁化强度模型 ……………………………………………… 021
1. 4. 4 应变模型……………………………………………………… 022
1. 4. 5 动力学模型…………………………………………………… 023
1. 5 柔性铰链分类及应用 ………………………………………………… 023
1. 6 超磁致伸缩致动器测试方法研究…………………………………… 026
第 2 章 超磁致伸缩材料基本特性测试 ……………………………………… 031
2. 1 实验测试系统组成 …………………………………………………… 032
2. 2 磁致伸缩特性测试 …………………………………………………… 034
2. 3 倍频特性测试 ………………………………………………………… 036
2. 4 磁滞特性测试 ………………………………………………………… 038
2. 5 压应力特性测试 ……………………………………………………… 041
2. 6 温度特性测试 ………………………………………………………… 042
2. 7 本章小结 ……………………………………………………………… 045
第 3 章 超磁致伸缩致动器基础建模 ………………………………………… 047
3. 1 建模流程 ……………………………………………………………… 048
3. 2 驱动信号模型 ………………………………………………………… 049
3. 2. 1 正方波信号模型 …………………………………………… 049
3. 2. 2 锯齿波信号模型 …………………………………………… 050
3. 3 电流模型 ……………………………………………………………… 051
3. 3. 1 线圈简化为 ＲＬ 电路 ………………………………………… 051
3. 3. 2 线圈简化为 ＲＲＬ 电路 ……………………………………… 053
3. 4 磁场模型 ……………………………………………………………… 056
3. 4. 1 基于磁路磁场模型 ………………………………………… 056
3. 4. 2 基于毕奥 － 萨伐尔定律磁场模型 ………………………… 057
3. 4. 3 永磁体磁场模型 …………………………………………… 060
3. 5 磁化模型 ……………………………………………………………… 061
3. 5. 1 静态磁化模型 ……………………………………………… 061
3. 5. 2 动态磁化模型 ……………………………………………… 063
3. 6 应变模型 ……………………………………………………………… 064
3. 6. 1 二次畴转模型 ……………………………………………… 064
3. 6. 2 双曲正切模型 ……………………………………………… 064
3. 7 ＧＭＭ 棒位移模型 …………………………………………………… 066
3. 8 本章小结 ……………………………………………………………… 069
第 4 章 惯性式超磁致伸缩直线致动器设计与实验研究 …………………… 071
4. 1 惯性式直线致动器工作原理………………………………………… 072
4. 2 惯性式直线致动器结构设计………………………………………… 073
4. 2. 1 结构组成……………………………………………………… 073
4. 2. 2 激励线圈设计 ……………………………………………… 074
4. 2. 3 预压装置设计 ……………………………………………… 076
4. 2. 4 叠加式柔性铰链设计 ……………………………………… 078
4. 3 惯性式直线致动器动力学模型……………………………………… 084
4. 3. 1 ＧＭＭ 棒伸长状态 …………………………………………… 084
4. 3. 2 ＧＭＭ 棒收缩状态 …………………………………………… 085
4. 4 实验测试系统 ………………………………………………………… 087
4. 5 惯性式直线致动器实验研究………………………………………… 089
4. 5. 1 质量对输出位移的影响实验 ……………………………… 089
4. 5. 2 单步位移实验 ……………………………………………… 091
4. 5. 3 输出稳定性实验 …………………………………………… 093
4. 5. 4 工作频率实验 ……………………………………………… 094
4. 6 本章小结 ……………………………………………………………… 095
第 5 章 箝位式超磁致伸缩直线致动器设计与实验研究 …………………… 097
5. 1 箝位式直线致动器工作原理………………………………………… 098
5. 2 箝位式直线致动器结构设计………………………………………… 099
5. 2. 1 结构组成……………………………………………………… 099
5. 2. 2 箝位机构设计 ……………………………………………… 100
5. 2. 3 叠加式柔性铰链设计 ……………………………………… 101
5. 3 信号控制器设计 ……………………………………………………… 103
5. 4 箝位式直线致动器动力学模型……………………………………… 107
5. 5 实验测试系统 ………………………………………………………… 108
5. 6 箝位式直线致动器实验研究………………………………………… 110
5. 6. 1 箝位机构稳定性实验 ……………………………………… 110
5. 6. 2 单步位移实验 ……………………………………………… 111
5. 6. 3 输出稳定性实验 …………………………………………… 112
5. 6. 4 工作频率实验 ……………………………………………… 113
5. 7 本章小结 ……………………………………………………………… 114
第 6 章 箝位式超磁致伸缩旋转致动器设计与实验研究 …………………… 115
6. 1 箝位式旋转致动器的工作原理……………………………………… 116
6. 2 箝位式旋转致动器结构设计………………………………………… 118
6. 2. 1 结构组成……………………………………………………… 118
6. 2. 2 箝位机构设计 ……………………………………………… 119
6. 2. 3 驱动柔性铰链设计 ………………………………………… 120
6. 2. 4 箝位柔性铰链设计 ………………………………………… 126
6. 3 箝位式旋转致动器动力学模型……………………………………… 132
6. 4 实验测试系统 ………………………………………………………… 134
6. 4. 1 实验测试系统组成 ………………………………………… 134
6. 4. 2 角位移的测量及误差分析 ………………………………… 135
6. 5 箝位式旋转致动器实验研究………………………………………… 137
6. 5. 1 箝位机构稳定性实验 ……………………………………… 137
6. 5. 2 单步角位移实验 …………………………………………… 138
6. 5. 3 输出稳定性实验 …………………………………………… 140
6. 5. 4 输出转矩实验 ……………………………………………… 141
6. 5. 5 工作频率实验 ……………………………………………… 143
6. 5. 6 驱动信号时序优化实验 …………………………………… 143
6. 6 本章小结 ……………………………………………………………… 146
参考文献 …………………………………………………………………………… 148
评论0