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柔性铰链放大的叠堆式超磁致伸缩致动器建模与实验

发布时间:2019-02-19 09:42
【摘要】:为满足新型电液伺服阀的驱动要求,设计了柔性铰链放大的叠堆式超磁致伸缩致动器(FASGMA),建立了FASGMA输出位移模型,并进行了实验验证和分析。首先,根据传统GMA偏磁施加方式的特点和不足,采用永磁体和GMM棒交替排布的结构形式,设计了叠堆式超磁致伸缩致动器(SGMA),并利用柔性铰链机构放大其输出位移;然后,根据SGMA的结构特点,建立了反映轴向分布不均匀性的SGMA应变模型;接着,利用力学基本原理和有限元法对柔性铰链机构的放大比和固有频率进行了分析,提出了结构优化设计的方法,完成了放大机构结构参数的确定;在此基础上,考虑SGMA与放大机构的相互作用以及SGMA轴向应变分布规律,建立了FASGMA多自由度位移模型,确定了自由度的合理取值;最后,搭建了FASGMA测试系统,进行了阶跃和正弦激励实验,完成了模型验证。结果表明:实验与模型计算结果吻合,证明了模型准确性;在阶跃激励下,FASGMA最大位移约为130μm,响应时间约为70 ms;正弦激励下,FASGMA工作频带为60 Hz,对激励信号有较好的跟随特性。
[Abstract]:In order to meet the driving requirements of a new type of electro-hydraulic servo valve, a stack giant magnetostrictive actuator (FASGMA),) with flexure hinge amplification was designed. The output displacement model of FASGMA was established, and the experimental results were verified and analyzed. Firstly, according to the characteristics and shortcomings of the traditional GMA bias magnetic application mode, the superstack giant magnetostrictive actuator (SGMA),) is designed and its output displacement is amplified by the flexible hinge mechanism, which is arranged alternately between the permanent magnet and the GMM rod. Then, according to the structural characteristics of SGMA, a SGMA strain model reflecting the inhomogeneity of axial distribution is established. Then, the magnification ratio and natural frequency of the flexure hinge mechanism are analyzed by using the basic principles of mechanics and finite element method, and the structural optimization design method is put forward, and the structural parameters of the amplifying mechanism are determined. On this basis, considering the interaction between SGMA and amplification mechanism and the distribution of SGMA axial strain, the multi-degree of freedom displacement model of FASGMA is established, and the reasonable value of degree of freedom is determined. Finally, the FASGMA test system is built, step and sinusoidal excitation experiments are carried out, and the model verification is completed. The results show that the model is accurate and the maximum displacement of FASGMA is about 130 渭 m and the response time is about 70 ms; under step excitation. Under sinusoidal excitation, the operating frequency band of FASGMA is 60 Hz,.
【作者单位】: 军械工程学院车辆与电气工程系;奥克兰大学机械工程系;
【基金】:国家自然科学基金项目(51275525)
【分类号】:TH137.52

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本文编号:2426381

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