基于强制换热的多关节记忆合金驱动系统研究

发布时间：2020-10-24 01:24

　　 形状记忆合金具有非常特殊的材料属性,其形状记忆能力与高能量密度一直吸引着许多研究人员对其进行多种不同场景下进行应用的探索。但是由于在通常情况下,其响应速度较慢,限制了其应用的范围。本文基于强制换热的温度调节,开展了多关节的形状记忆合金驱动研究,提出并设计、实验了一种采用形状记忆合金驱动,实现快速响应与输出的驱动系统。本文主要研究的问题是如何通过原理的分析与结构的设计,提出并实现一种能够快速响应的形状记忆合金驱动系统。通过对形状记忆合金工作原理的分析与限制其响应速率的关键要素的研究,提出了采用特殊的结构设计并结合强制换热温度调节方式来提高其响应速率,并分别对系统的工作原理进行了理论预测与实验的检验。论文研究的主要内容概括如下:第一章,主要介绍了本论文所选题目的技术背景与时代意义,详细说明了当前形状记忆合金的应用场景与主要限制条件。通过多年的研究与发展,形状记忆合金已经在许多领域得到应用,但是其较低的响应速度仍然是许多工程应用中主要的困难。本文在充分总结与分析已有研究工作的基础上,提出了本文的研究方向与预期取得的成果。第二章,本章进一步阐述了形状记忆合金的形状记忆效应产生的机理,以及基于其物理机理的理论模型与热交换模型。对于驱动系统的设计需要有坚实的理论基础进行设计指导和性能预估。通过对形状记忆合金的记忆效应的物理意义的理解,可以在理论上预计本驱动系统设计的可行性。第三章,在完成了系统的理论分析与性能预估的基础上,本章对于驱动系统的运动学原理进行了分析、设计、加工与装配。这是实验研究最为基本的步骤。通过对预期目标的分析,首先确定了本驱动系统的多关节驱动结构与驱动方式。通过对系统的分析并综合考虑可行性、可靠性与经济性等各方面指标后,对驱动系统进行了实际的加工与装配,同时加工了专为本实验设计的形状记忆合金弹簧,最后对系统进行了装配与调试。第四章,本章在前述章节的基础上,对于已有的系统进行了仿真与验证。首先是基于形状记忆合金相变模型的仿真。通过前述的相变模型与运动学模型,对驱动系统的响应效果进行仿真预测。然后,通过拉伸实验,对于已经加工定型的形状记忆合金弹簧进行反复测量,确定其最佳工作范围。最后,对实验台架进行调试并进行了在强制换热条件下系统驱动情况的实验,并对所得实验结果进行了处理与分析,验证了所提出的驱动系统的可行性。第五章,在本章中,总结了已经完成的各项工作,对已经开展的各项研究工作所取得的结果与局限性进行了分析与总结。基于现有实验结果与分析,提出几个可以进一步拓展与研究的方向,对未来的研究工作进行了展望。
【学位单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TG139.6
【部分图文】：

图１．２．１分段式形状记忆合金驱动的机械手??

１．２．３形状记忆合金弹簧驱动的装形状记忆合金弹簧，执行机构的最计了包含非线性计算的控制系统对［２（）］。??大学的研究人员，设计了一种使用交替驱动的机械泵。这也是形状记个泵可以提供６６ｍＬ／ｍｉｎ的流量７??

图１．２．２形状记忆合金驱动的高度仿生人造手指??在２０１０年德黑兰大学的研究人员与美国托莱多大学研究人员共同研发了一状记忆合金弹簧驱动的机械执行机构，其试验机构如下图所示??
【参考文献】

相关硕士学位论文 前1条

1 方晔;形状记忆合金驱动的仿壁虎机器人的研制[D];中国科学技术大学;2009年

本文编号：2853824