机电集成SMA活齿传动系统研究

发布时间：2020-10-09 17:02

　　机电集成SMA活齿传动系统是一种集形状记忆合金驱动和活齿减速传动于一体的新型驱动装置,该系统通过形状记忆合金丝驱动激波器做行波运动从而带动活齿传动输出转矩。该系统不仅结构简单紧凑,而且结合了形状记忆合金智能传感和活齿传动大减速比的优点。可实现低速输出和温度智能传感驱动等功能。在航空航天、精密仪器和机器人等尖端领域具有广泛的应用前景。本文进行了机电集成SMA活齿传动系统的工作原理分析及其结构设计;根据brinson一维本构方程和活齿传动理论,建立了系统多场耦合静力学方程;研究了系统的受力情况和输出特性;分析了系统结构参数变化时活齿受力随输出轴转角的变化规律以及输入电流对输出特性的影响。研究发现:系统的转速和转矩等输出特性均呈周期性波动变化。通过对驱动和传动部分做出适当假设,得到了系统自由振动的简化模型;运用牛顿第二定律,推导了系统中各构件的自由振动方程;通过考虑驱动和传动部分的耦合边界条件,建立了系统自由振动方程;通过求解得到了驱动和传动部分的固有频率和相应的振动模态,并分析了系统结构参数对系统固有频率的影响规律。基于51单片机控制加热和冷却装置,设计了机电集成SMA活齿传动系统的输入控制系统。通过选取适当的硬件电路,搭建了该系统的控制平台并编制了控制程序。此控制电路可通过选用不同阻值的外接电阻,实现电压源及软件中周期的控制以及电流大小和频率的调节,从而满足各种性能参数形状记忆合金丝的电流输入控制要求。进行了样机的整体结构设计与连续性转动条件验证,完成了各零部件的加工与样机的装配。完成了形状记忆合金丝的拉伸试验和行波位移试验,对样机的输出特性进行了测试试验。结果表明:样机能实现转动,试验转速与理论分析的误差为2.5%。
【学位单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TH132.41
【部分图文】：

电路图,单方,电路图,引脚

4 SMA图 4-4 为 MAX471 模块实物图，图 4-5 MAX471 模块功能框图。连接电路时应将HDN 引脚接地(GND)保持 MAX 471 处于正常使用状态；RS+引脚和 RS-引脚串联到流控制电路中；为保证输出电流与电路电流的流动方向一致，应将 RS+引脚接电源，RS-引脚接负载端且 SIGN 引脚悬空；OUT 引脚接单片机 A/D 转换模块的输入端IN3，经芯片 xpt2046 控制 A/D 转换模块将采集的模拟信号转化为数字信号；再通 74HC245 芯片及 74HC138 译码器分别控制数码管数字显示及位选，将数字电流信实时显示在动态数码管上。

【相似文献】