丝式形状记忆合金柔性驱动器的理论分析和实验研究
发布时间：2021-04-25 09:34
目前汽车上需要驱动的活动部件已经超过200多个,随着人们对汽车智能化的不断追求,这个数量还将继续增加,汽车越来越成为驱动结构的集合体。利用形状记忆合金（SMA）作为驱动元件的柔性驱动器能够克服传统驱动器结构笨重、冲击噪声大等缺点,在越来越重视成本、空间、舒适性的今天,SMA柔性驱动器的研究和应用具有很好的发展前景。利用SMA的形状记忆效应（SME）,可以将SMA作为驱动元件用于驱动结构上。SMA的阻值较大,因此可以通过直接通电加热的方式实现驱动器的作动,具有驱动方便、控制简单等优点,具有多自由度、可任意调节形状的外部柔性支撑使得驱动结构能够以任意形状布置在汽车上的狭窄空间内,有利于实现结构的微型化和轻量化。本文对SMA丝的驱动特性进行了详细的理论分析和实验研究,在此基础上以SMA丝作为驱动元件,设计一种带有拉压弹簧的偏置式双程柔性驱动器,并对该驱动器进行理论和实验研究,论文的主要工作内容和结果有:（1）对SMA丝进行不同实验条件下的力学和热力学的静力拉伸实验,获得SMA丝的材料属性,为之后的理论分析和有限元仿真提供材料参数,并获得通电电流、弹簧刚度及柔性管弯曲曲率等因素对SMA丝驱动特...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 形状记忆合金材料的研究现状及进展
1.3 形状记忆合金的基本特性
1.3.1 形状记忆效应
1.3.2 超弹性
1.3.3 电阻特性
1.4 形状记忆合金的应用研究
1.4.1 SMA在航空领域的应用研究
1.4.2 SMA在航空领域的应用研究
1.4.3 SMA在汽车领域的应用研究
1.5 形状记忆合金丝柔性驱动器研究概况
1.6 本文研究内容
第2章 SMA的基本力学和热力学性能实验
2.1 引言
2.2 SMA的基本力学和热力学性能实验研究
2.2.1 循环次数对SMA丝驱动性能的影响
2.2.2 应变率对SMA丝驱动性能的影响
2.2.3 应变幅值对SMA丝驱动性能的影响
2.2.4 温度对SMA丝驱动性能的影响
2.2.5 最大可回复应变的测试
2.3 SMA无应力相变温度的测量
2.4 本章小结
第3章 SMA丝在不同载荷下的驱动特性研究
3.1 前言
3.2 SMA双程驱动器
3.2.1 偏置式双程驱动器
3.2.2 差动式双程驱动器
3.3 SMA丝的驱动特性研究
3.3.1 SMA丝在恒定载荷下的驱动特性研究
3.3.2 SMA丝与不同刚度弹簧串联的驱动特性研究
3.4 本章小结
第4章 SMA丝柔性驱动器的设计及理论分析
4.1 驱动器模型
4.1.1 SMA丝的本构模型
4.1.2 SMA偏置式双程驱动器的本构模型
4.1.3 SMA丝的热力学模型
4.2 偏置式双程柔性驱动器的设计研究
4.2.1 偏置式双程柔性驱动器结构的设计研究
4.2.2 偏置式双程柔性驱动器SMA丝直径及长度设计研究
4.2.3 SMA偏置式双程驱动器的动力学模型
4.2.4 驱动器偏置弹簧的设计研究
4.2.5 驱动器柔性支撑的研究
4.2.6 PWM加热方式的研究
4.3 驱动器的仿真分析
4.4 本章小结
第5章 SMA柔性驱动器的驱动特性试验研究
5.1 引言
5.2 柔性驱动器样机制作
5.2.1 3D打印技术
5.2.2 3D样机制作
5.3 SMA丝柔性驱动器在不同通电电流下的驱动特性研究
5.4 SMA丝柔性驱动器在不同刚度的弹簧下的驱动特性研究
5.5 SMA丝柔性驱动器在不同曲率的柔性支撑下的驱动特性研究
5.6 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
作者简介及科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于SMA的飞行器变体机翼驱动结构研究[J]. 杨媛,徐志伟. 兵器材料科学与工程. 2010(01)
[2]采用智能材料的变弯扭机翼实验研究[J]. 黎军,秦燕华,白涛,于哲慧,李岩. 空气动力学学报. 2009(05)
[3]TiNi形状记忆合金弹性耦合系统的驱动特性[J]. 怀利敏,张来斌,崔立山,姜大强,蒋小华. 石油大学学报(自然科学版). 2005(03)
[4]形状记忆合金驱动器驱动方式研究[J]. 李明东,马培荪,马建旭,储金荻,奚汉达. 机械设计与研究. 1999(03)
[5]NiTiCo形状记忆合金在紧固铆钉上应用的研究[J]. 杨海波,邵自昌,沈善初,洪伟卿,杨士伟,秦桂英,刘列义. 上海钢研. 1981(04)
硕士论文
[1]形状记忆合金汽车吸能装置特性研究[D]. 吴志鹏.吉林大学 2017
[2]丝式形状记忆合金汽车门锁驱动器理论分析与实验研究[D]. 郑国龙.吉林大学 2016
[3]基于SMA的多关节摆动式驱动器的研究[D]. 王平团.哈尔滨工程大学 2007
本文编号：3159153
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 形状记忆合金材料的研究现状及进展
1.3 形状记忆合金的基本特性
1.3.1 形状记忆效应
1.3.2 超弹性
1.3.3 电阻特性
1.4 形状记忆合金的应用研究
1.4.1 SMA在航空领域的应用研究
1.4.2 SMA在航空领域的应用研究
1.4.3 SMA在汽车领域的应用研究
1.5 形状记忆合金丝柔性驱动器研究概况
1.6 本文研究内容
第2章 SMA的基本力学和热力学性能实验
2.1 引言
2.2 SMA的基本力学和热力学性能实验研究
2.2.1 循环次数对SMA丝驱动性能的影响
2.2.2 应变率对SMA丝驱动性能的影响
2.2.3 应变幅值对SMA丝驱动性能的影响
2.2.4 温度对SMA丝驱动性能的影响
2.2.5 最大可回复应变的测试
2.3 SMA无应力相变温度的测量
2.4 本章小结
第3章 SMA丝在不同载荷下的驱动特性研究
3.1 前言
3.2 SMA双程驱动器
3.2.1 偏置式双程驱动器
3.2.2 差动式双程驱动器
3.3 SMA丝的驱动特性研究
3.3.1 SMA丝在恒定载荷下的驱动特性研究
3.3.2 SMA丝与不同刚度弹簧串联的驱动特性研究
3.4 本章小结
第4章 SMA丝柔性驱动器的设计及理论分析
4.1 驱动器模型
4.1.1 SMA丝的本构模型
4.1.2 SMA偏置式双程驱动器的本构模型
4.1.3 SMA丝的热力学模型
4.2 偏置式双程柔性驱动器的设计研究
4.2.1 偏置式双程柔性驱动器结构的设计研究
4.2.2 偏置式双程柔性驱动器SMA丝直径及长度设计研究
4.2.3 SMA偏置式双程驱动器的动力学模型
4.2.4 驱动器偏置弹簧的设计研究
4.2.5 驱动器柔性支撑的研究
4.2.6 PWM加热方式的研究
4.3 驱动器的仿真分析
4.4 本章小结
第5章 SMA柔性驱动器的驱动特性试验研究
5.1 引言
5.2 柔性驱动器样机制作
5.2.1 3D打印技术
5.2.2 3D样机制作
5.3 SMA丝柔性驱动器在不同通电电流下的驱动特性研究
5.4 SMA丝柔性驱动器在不同刚度的弹簧下的驱动特性研究
5.5 SMA丝柔性驱动器在不同曲率的柔性支撑下的驱动特性研究
5.6 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
作者简介及科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于SMA的飞行器变体机翼驱动结构研究[J]. 杨媛,徐志伟. 兵器材料科学与工程. 2010(01)
[2]采用智能材料的变弯扭机翼实验研究[J]. 黎军,秦燕华,白涛,于哲慧,李岩. 空气动力学学报. 2009(05)
[3]TiNi形状记忆合金弹性耦合系统的驱动特性[J]. 怀利敏,张来斌,崔立山,姜大强,蒋小华. 石油大学学报(自然科学版). 2005(03)
[4]形状记忆合金驱动器驱动方式研究[J]. 李明东,马培荪,马建旭,储金荻,奚汉达. 机械设计与研究. 1999(03)
[5]NiTiCo形状记忆合金在紧固铆钉上应用的研究[J]. 杨海波,邵自昌,沈善初,洪伟卿,杨士伟,秦桂英,刘列义. 上海钢研. 1981(04)
硕士论文
[1]形状记忆合金汽车吸能装置特性研究[D]. 吴志鹏.吉林大学 2017
[2]丝式形状记忆合金汽车门锁驱动器理论分析与实验研究[D]. 郑国龙.吉林大学 2016
[3]基于SMA的多关节摆动式驱动器的研究[D]. 王平团.哈尔滨工程大学 2007
本文编号：3159153
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/3159153.html
