超磁致伸缩式微小型高速开关阀驱动部件关键技术研究

发布时间：2021-05-06 03:46

　　高速开关元件是数控技术与液压技术结合的产物——电液数字阀的执行机构的关键元件之一，在机床控制、水电控制、火电控制、舰船控制、航天航空飞行器控制和国防武器制导中具有广泛的应用前景。超磁致伸缩材料（GMM，Giant Magnctostrictivc Matedal）是一种新型高效的磁（电）-机械能转换智能材料，具有磁致伸缩应变系数大、能量密度高、机电耦合系数大、响应速度快等优点，适合应用于微小型高速开关阀的驱动部件。本文对GMM驱动器实现的关键技术进行了研究和探讨。 本文对主要的几类电液控制元件进行了比较，说明了高速开关阀在电液数控系统中具有的优点。粗略地比较分析了GMM、PZT及铁镍合金三种功能材料的物理性能，显示了GMM应用于高速开关阀的优势。介绍了磁致伸缩现象及其形成机理，分析了GMM的基本特性及其电-磁-机热力学性质。在此基础上提出GMM式高速开关阀驱动器的构成方案，制作了原型样机，并对其部分性能进行了测试。。 主要的研究工作如下： 1) 探讨了GMM棒的特性参数设计与选型方法，使GMM棒的各项特性参数具有较佳组合； 2) 建立了适合高速开关阀驱动器的励磁... 

【文章来源】：西北工业大学陕西省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTACT
目录
第一章 绪论
    §1.1 论文研究的背景和意义
    §1.2 国内外研究现状及其进展
    §1.3 本文研究的主要内容和工作安排
第二章 超磁致伸缩材料的基本特性介绍
    §2.1 磁致伸缩现象及产生机理简述
    §2.2 磁致伸缩唯象方程式
        2.2.1.磁性晶体物理性质之间的关系
        2.2.2.磁性晶体磁、热和弹性性质的热力学方程
    §2.3 超磁致伸缩材料基本特性
        2.3.1.超磁致伸缩材料的基本性能
        2.3.2.超磁致伸缩材料的基本特性
    §2.4 GMM驱动器研制须注意的问题
    §2.5 本章小结
第三章 GMM驱动器结构及磁路设计
    3.1 超磁致伸缩式高速开关阀驱动器结构及工作原理
    3.2 GMM芯棒的设计与参数优选
        3.2.1 GMM驱动器的相关技术指标
        3.2.2 GMM棒的设计与选型
        3.2.3 微位移放大机构的新方案
    3.3 励磁线圈的相关参数设计
        3.3.1 励磁线圈内部磁感应强度估计
        3.3.2 励磁线圈几何参数选取
        3.3.3 励磁线圈导线直径d及相关磁学参量的设计
    3.4 GMM驱动器的磁路设计
        3.4.1 GMM驱动器磁路设计的原则
        3.4.2 偏置磁场设计
        3.4.3 GMM驱动器结构设计
    3.5 本章小结
第四章 GMM驱动器电磁部分数学模型及数值仿真
    4.1 GMM驱动器电磁部分的数学模型
    4.2 GMM驱动器电磁场的数值计算
        4.2.1 GMM驱动器电磁场的准静态分析
        4.2.2 计算结果的处理与分析一
        4.2.3 驱动器电磁场的瞬态分析
        4.2.4 驱动器GMM棒电磁非线性对电磁场的影响
    4.3 本章小结
第五章 GMM试件的性能测试和GMM驱动器实验研究
    5.1.GMM棒及驱动器性能测试系统介绍
    5.2.GMM棒材料性能测试
    5.4.GMM驱动器性能测试
    5.5.本章小结
第六章 论文总结及工作展望
    6.1 论文工作总结
    6.2 需要进一步研究的问题
附录 参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的论文
西北工业大学学位论文知识产权声明书
西北工业大学学位论文原创性声明



本文编号：3171172