GMM棒的设计

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铽镝铁合金稀土超磁致伸缩材料(GMM)

铽镝铁合金稀土超磁致伸缩材料(GMM)

铽镝铁合金稀土致伸缩材料(GMM)铽镝铁合金是一种新型的稀土超磁致伸缩材料(GMM),因其诸多优良特性,在各行各业的新产品开发中具有广阔的应用前景,必将带来深远的影响力。

铽镝铁合金具有一系列优良的性能:磁致伸缩系数大大,比纯Ni大50倍,比PZT材料大5-25倍。

磁致伸缩时产生的推力很大,直径约10mm的铽镝铁棒材,磁致伸缩时产生约200公斤的推力;能量密度高,其能量密度比Ni基合金大400~800倍,比PZT大14~30倍;能量转换效率(用机电祸合系数表示)高达70%,而Ni基合金仅有16%。

PZT材料仅有0-60%;其曲线线性好,弹性模量随磁场而变化,可调控;响应速度快,达到10-6秒;频率特性好,可在低频率(几十至1000赫兹)下工作,工作频带宽;可在低场(几十至几百奥斯特)下工作;工作电压低,可在几伏至100伏电压下工作,可用电池驱动,而PZT的电极化电压在2kV/mm 以上,有电击穿危险;稳定性好,可靠性高,其磁致伸缩性能不随时间而变化,无疲劳,无过热失效问题。

另外,与PZT陶瓷相比,超磁致伸缩材料在低场大功率传感器上也具有不可替代的地位。

超磁致伸缩材料在声纳的水声换能器技术,电声换能器技术、海洋探测与开发技术、微位移驱动、减振与防振、减噪与防噪系统、智能机翼、机器人、自动化技术、燃油喷射技术、阀门、泵、波动采油等高技术领域有广泛的应用前景。

类似牌号:Terfenol-D,GMM,TbDyFe目前铽镝铁合金在国内应用仍处于起步阶段,今有少数单位具有生产能力。

A-ONE是目前国内可以供应铽镝铁合金产品最全的生产厂家之一。

苏州埃文特种合金可提供铽镝铁合金产品规格:圆柱形,直径4~50mm,长度≤200mm长方体:长宽2~35mm,高2~100mm圆环:外径8~50mm,壁厚2~4mm,长度2~100mm圆片:直径4~50mm,最小厚度1mm方片(矩形片):最薄1mm层叠片:直径10~50mm,长5~100mm,最小层叠厚度2mm粉末:协商供应品牌:A-ONE供货能力:有长期稳定的批量生产能力,月产量可达80~120kg。

振动时效项目演示

振动时效项目演示

3,振动时效处理 ,
振动时效处理过程一般包括参数输入,振前扫频,振 动时效处理,振后扫频和分析五个过程,振动如果没有 达到时效效果还要进行补振,直至达到时效效果. (1)参数输入 参数输入:输入扫频参数(如扫频范围,扫频电流 参数输入 或功率),振动时效工艺参数(频率,电流,时间), 工作模式(手动或自动)等; (2)振前扫频 振前扫频:振前加速度-频率曲线(即a-f曲线)扫 振前扫频 频和保存,位移振幅-频率曲线(即A-f曲线)同步计算和 保存,通过扫频确定工件的共振频率f0以及高次谐振频率 f1,f2,f3等,扫频过程要求在6分钟内完成;
我公司目前开发 的大磁致伸缩式 振动实效装置
工 作 原 理 图
GMM激振器如果在正弦波磁场下振动,那么位移的方程 激振器如果在正弦波磁场下振动, 激振器如果在正弦波磁场下振动 x=xmsinωt, (其中 为频率); 为: , 其中ω=2πf,f为频率); , 为频率 速度方程为: 速度方程为: v=dx/dt=xmωcosωt; ; 加速度方程为:a=dv/dt=-xmω2sinωt, ; 加速度方程为: 力的方程为: 力的方程为: F=ma=-mxmω2sinωt ; 从上面公式中看出:位移的最大幅值为 , 从上面公式中看出:位移的最大幅值为xm,速度的最大幅 值为x 加速度的最大幅值为x 值为 mω,加速度的最大幅值为 mω2 ;力的最大幅值为 mxmω2.
(三)GMM激振器的技术优势
与传统机械式振动器相比,GMM激振器具有以下优点: (1)可以工作的频率范围更宽,频率控制精度更高,频 率调节方便; (2)振动由晶体形变直接产生,无机械磨损,因此可靠 性更高; (3)可以用方波等正弦波以外的波形驱动振动,同样频 率下可以产生更大的加速度,所以产生同样大小的力所需 要的质量可以更小,能量销耗小,与敲击相似效率高; (4)可以多只激振器同步工作.

超磁致伸缩作动器磁路优化设计

超磁致伸缩作动器磁路优化设计

超磁致伸缩作动器磁路优化设计高晓辉;刘永光;裴忠才【摘要】In order to improve and strengthen the performance of giant magnetostrictive materials ( GMM ) , the basic principles of optimization and design are provided that is small magnetic leakage, high magnetic intensity and superior uniformity on the centerline of the GMM rod before analyzing working principle of giant magnetostrictive actuator ( GMA) and characteristics of GMM. The laws existed between structural parameters of the key magnetizer and magnetic circuit have been achieved based on Ansoft Maxwell electromagnetic finite element analysis. The cause of these laws has also been revealed by Gaussian flux theory. Then the key structural parameters are all designed and optimized and applied into the GMA. The experiment result indicates that magnetic intensity on the centerline of the GMM rod is raised from 55.4 kA/m to 70.35 kA/m and growth is 26.98%, the uniformity near the GMM rod is increased from 44. 22% to 99. 5%. The study shows that the permeability cover is mainly to reduce magnetic leakage, improve the intensity of magnetic field and too big or small diameter and thickness will lead to more leakage, U magnetizer is mainly to perfect the magnetic field and improve the uniformity.%为改善磁路环境,提高超磁致伸缩材料( GMM)的工作性能,在分析超磁致伸缩作动器( GMA)工作原理及GMM特性的基础上提出以减小磁漏、增大磁场强度和提高磁场强度均匀性为设计原则,将GMM棒中轴线上的磁场强度作为评价标准.基于ansoft maxwell对磁路进行电磁学有限元分析,得出磁路中的关键部件导磁端盖和导磁片的结构参数对磁场强度大小和均匀性的影响规律,结合高斯磁通理论分析产生这种现象的原因,在此基础上对结构参数进行设计优化.实验结果显示结构参数优化后GMM棒中轴线上的最大磁场强由55.4 kA/m增大到70.35 kA/m,增幅为26.98%,磁场均匀率由44.22%增大到99.5%.研究表明:导磁端盖主要用来减小磁漏、提高磁场强度且过大或过小的直径和厚度都将会导致漏磁增多,U型导磁片主要用来改善磁路环境、提高磁场强度的均匀性.【期刊名称】《哈尔滨工业大学学报》【年(卷),期】2016(048)009【总页数】6页(P145-150)【关键词】超磁致伸缩作动器;磁路;ansoft;均匀性;优化设计【作者】高晓辉;刘永光;裴忠才【作者单位】北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院,北京100191;北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院,北京100191;北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院,北京100191【正文语种】中文【中图分类】TM27磁致伸缩现象是满足自由能极小条件的必然结果[1],从磁畴唯象理论来说主要是由外磁场的磁畴偏转和畴壁运动而引起的. GMM 因其具有能量转换效率高(机电耦合系数>0.7)、磁致伸缩应变量值大(饱和磁致伸缩应变>10-3)、居里温度高(380~800 ℃)、动态响应时间短(<1 μs)、频响特性好(0~500 Hz)、能量密度高(14~25 kJ/m3)[2-5]等优点,在主动减振、传感器、换能器、精密控制[6-9]等领域得到了广泛的应用. 由于GMM具有较强的抗压特性和较弱的抗拉特性, 如果GMM棒处于不均匀的磁场中,一方面在对其进行测控时会出现高次谐波而导致谐频输出,另一方面由于各个磁畴之间的伸缩位移不同导致磁畴之间的拉压性不一致,应力分布不均匀,从而大大降低超磁致伸缩棒的力学性能,使材料特性受损,因此,磁场强度的均匀性是充分发挥GMM性能的关键因素. 磁路主要是为GMM棒提供驱动环境,因此磁路环境的好坏直接关系到GMA的工作性能. 文献[10-12]开展了对GMA磁路的研究,得到了良好的磁场环境,但是主要是从增加导磁体形成闭合磁路提高磁场利用率的角度进行的研究,没有开展闭合磁路中导磁体对于提高磁路的均匀性和磁场利用率的研究,也没有形成系统性的设计方法和理论依据[13-15]. 对于磁路的设计基本上是仅仅依赖于磁场的有限元分析[15-18],没有开展磁路中导磁体的关键结构参数对于提高磁路性能的影响规律的研究. 因此,在对磁路进行优化设计过程中提出以减小磁漏、增大磁场强度和提高磁场强度的均匀性为设计原则,基于ansoft maxwell和高斯磁通理论对磁路中关键导磁体的结构参数对磁场强度大小和均匀性的影响规律进行探索和理论研究,在此基础上对导磁体的结构参数进行优化设计,试验结果表明,GMM棒的磁场强度的均匀性和大小得到了很大程度的提高,对于提高GMA的工作性能具有一定的指导意义.超磁致伸缩作动器是利用GMM棒在外界激励磁场中产生对外输出位移来驱动其他装置动作,具有输出位移大、位置控制精度高、频响快等优点. 典型GMA的结构如图1所示,永磁体提供偏置磁场消除倍频现象,螺塞与碟簧提供预压力,励磁线圈提供激励磁场. GMA采用环形外套式永磁体产生偏置磁场,一方面可以消除GMM自身的倍频特性实现双向位移输出,另一方面可以产生较大的偏置磁场、能耗低发热量小[19]. GMM的线性本构方程为式中:ε为材料应变;σ为材料所受应力;d33为压磁系数;为材料弹性模量;H为磁场强度;B为磁感应强度;μσ相对为磁导率.由式(1)、(2)可知,如果GMM棒各处的磁场强度H不同,磁畴微元之间将会产生不同的应变ε,因此相邻微元之间因应变大小及方向不同而导致材料本身拉压特性不一致,严重破坏了材料的力学性能[20],因此必须提高GMM棒所处磁场强度的均匀性,良好的导磁回路不但可以在很大程度上改善其磁场的均匀性,同时还可以减小磁漏、提高磁场强度从而减小能量消耗. 由于GMM棒中轴线上从中点到两端磁场强度呈现单调递减趋势,因此为了评价GMM棒所处磁场的均匀性,本文提出以磁场均匀率作为衡量磁场均匀性的指标,其值接近于1越均匀,磁场均匀率表达式为式中Hmax为GMM棒轴线处的最大磁场强度;Hmin为GMM轴线处的最小磁场强度.由GMA的磁回路模型可知,GMA属于3D轴对称几何结构,因此可以将其简化为2D平面模型进行有限元分析计算. 本文利用ansoft maxwell 14.0作为有限元计算工具对GMA磁回路进行有限元分析,以GMM棒中轴线处的磁场强度大小和均匀性作为衡量磁回路优劣的标准.GMA磁回路在ansoft maxwell 14.0环境下建立有限元模型,对其进行自由网格划分,激励条件是当激励电流为5 A(最大励磁电流的一半)时电流密度为1.46MA/m2,边界条件为balloon气球边界条件. 当无导磁端盖和导磁片时对磁回路进行电磁学有限元分析,其磁场分布及GMM棒沿轴向的磁场强度分布如图2、3所示.由图2、3可知,在磁路的两端和永磁体外侧存在很大的磁漏,最大磁场强度为55.4 kA/m,最小磁场强度为24.5 kA/m,磁场均匀率为44.22%. 为了减小端部磁漏,改善GMM棒处的磁场环境,加入导磁端盖和导磁片. 由高斯磁通定理可知,导磁端盖可减小端部磁漏,提高磁场的利用率,导磁片主要用来改善GMM棒处的局部磁路环境从而可以提高GMM棒磁场的均匀性.3.1 导磁端盖的优化设计由于磁场为无源场,根据磁通的连续性定理可知,穿入一闭合平面的磁通等于穿出的磁通. 为了改善GMM棒处的磁场环境减小漏磁,需要增加上下导磁盖来抑制端部漏磁. 由于GMM棒的磁导率相对较低(仅为空气磁导率的2~10倍),因此本文在磁路的两端设计了具有高结构强度和磁导率的导磁端盖,材料为20#钢. 导磁端盖的主要参数为厚度和直径,根据高斯磁通定理及结构形式可知厚度和直径对于抑制漏磁的影响依次减弱. 因此需要分别根据各自的影响变化趋势依次确定其结构参数. 以GMM棒轴线上最大磁场强度为目标变量,分别以导磁端盖的直径和厚度为因变量经过有限元分析可以得到其函数关系如图4所示.由图4(a)可知,GMM棒的最大磁场强度随着导磁端盖厚度的增大而呈现先增大后减小的变化趋势. 这是由于随着导磁端盖厚度的增大,励磁线圈和永磁体端部漏磁减小,GMM棒处的磁通增大,当导磁端盖的厚度继续增大,厚度对端部磁漏的影响减小反而使外侧的磁漏增大,如图5(a)所示. 因此导磁端盖应选择合适的厚度可以减小磁漏、增大磁场强度. 由图4(a)可知,磁场强度最大时导磁端盖的厚度为4 mm.由图4(b)可知,当永磁体的内径为50 mm,外径为59 mm时,最大磁场强度随导磁端盖直径的增大而呈现先增大后减小的趋势. 这是由于随着直径的增大,永磁体外侧的磁漏减小,GMM棒的磁通增大,当直径继续增大,此时永磁体外侧的磁漏变大,如图5(b)所示. 由图4(b)可知,磁场强度最大时导磁端盖的外径为57 mm,而永磁体的内径为50 mm,外径为59 mm,中径为54.5 mm,因此可以得出一个结论:导磁端盖的直径在永磁体中径和外径之间.当导磁端盖厚度为4 mm,外圆直径为57 mm时,磁场分布及GMM轴线处的磁场强度如图6所示. 从图3和图6对比可以看出最大磁场强由55.4 kA/m增大了63.99 kA/m,磁场强度增大了15.5%,磁场均匀率由44.22%增大到了50.4%,由此可知磁场强度显著增大,磁场的均匀性虽有所提高,但是不很明显.3.2 导磁片结构设计优化由图6可知,由于端部效应的影响GMM棒端部磁场强度相对较低,磁场的均匀性很差. 为了改善磁回路中GMM棒磁场强度的分布,增大磁场强度的均匀性,本文首次提出在GMM棒的两端增加U型导磁片的方式来最大限度的提高磁场的均匀性. 导磁片材料选用结构强度和导磁率很高的20#钢,导磁片的主要尺寸参数为厚度、直径和U臂厚度,如图7所示. 而厚度、直径和U臂厚度对磁场均匀性的影响程度依次减弱,因此需要分别根据各自的变化趋势依次确定其结构参数. 以GMM棒中轴线上的磁场强度均匀率为目标变量,分别以导磁片的厚度、直径和U 臂厚度为因变量,经过有限元计算分析可以得到其函数关系,如图8所示.由图8(a)可知,GMM棒中轴线上的磁场强度均匀率随着导磁片厚度的增大呈现先增大后减小的变化趋势. 这是由于导磁片的厚度越大,GMM棒端部附近的磁阻越小、磁场强度变大并逐渐的接近、超过中心磁场强度. 由图8(a)可知,当导磁片的厚度为11 mm时磁场强度的均匀率最高.由图8(b)可知,GMM棒中轴线上的磁场强度均匀率随着导磁片直径的增大呈现先增大后减小的变化趋势. 这是由于随着导磁片直径的增大,GMM棒端部附近的磁阻越小、磁场强度增大并逐渐的接近、超过中心磁场强度. 由图8(b)可知,当导磁片的直径为18 mm时磁场均匀率最高.由图8(c)可知,GMM棒中轴线上的磁场强度均匀率随着导磁片U臂厚度的增大呈现先增大后减小的变化趋势. 这是由于随着导磁片U臂厚度的增大,GMM棒端部效应减小,端部的磁场强度相对逐渐减小,因此磁场的均匀率呈现先增大后减小的趋势. 由上述优化分析可知,当导磁片的U臂厚度为0.5 mm时磁场均匀率最高. 根据导磁端盖和导磁片的结构参数对磁路环境的影响规律对其进行优化设计,当导磁端盖的直径为57 mm,厚度为4 mm,导磁片的直径为18 mm,厚度为11 mm,U臂厚度为0.5 mm时磁场分布如图9所示,将其设计成磁致伸缩作动器,如图10所示.沿着GMM棒轴线方向安装磁场强度传感器,当输入激励电流为5 A时,利用RTX为下位机LabWindows为上位机采集传感器的数据信息,在GMM轴线方向不同点测量磁场强度与有限元分析如图11所示. 由于测量数据为GMM棒外径轴线上的磁场强度,比有限元分析的中轴线数据稍微较小,但变化趋势基本相同. 从图3和图11对比可以看出最大磁场强由55.4 kA/m增大了70.35 kA/m,磁场强度增大了26.98%,磁场均匀率由44.22%变为99.5%,由此可知磁场强度显著增大,磁场均匀性得到明显改善.1)导磁端盖主要用来减小磁漏、提高磁场强度,导磁片主要用来提高GMM棒处磁场强度的均匀性.2)GMM棒处的磁场强度随着导磁端盖的厚度和直径的增大呈现先增大后减小的趋势,厚度和直径对提高磁场强度的影响依次减弱,因此需要根据各自的变化趋势依次确定其参数.3)导磁端盖的直径在永磁体中径与外径之间时可最大程度减小磁漏,提高磁场强度.4)U型导磁片可以最大限度的改善磁路环境、提高磁场的均匀性,且磁场均匀性随着其厚度、直径和U臂厚度的增大呈现先增大后减小的趋势. U型导磁片的厚度、直径和U臂厚度对磁场均匀性的影响程度依次减弱,因此需要分别根据各自的变化趋势依次确定其结构参数.裴忠才(1968—),男,教授,博士生导师【相关文献】[1] SMITH R C, DAPINO M J, STEFAN S L. A free energy model for hysteresis in magnetostrictive transducers [J]. Journal of Applied Physics, 2003, 93(1): 458-466.[2] 杨大智.智能材料和智能系统[M].天津:天津大学工业出版社,2003: 284-296.YANG Dazhi. Intelligent material and intelligent system[M]. Tianjin: Tianjin Industry University Press,2003: 284-296.[3] LIU Jinghua, JIANG Chengbao. Giant magnetostrictive materials[J]. Journal of Applied Physics, 2015,55(5):1319-1326.[4] 刘红军,刘洁,叶芳.用于超磁致伸缩作动器的一种改进的控制方法[J].哈尔滨工业大学学报,2012,44(9):91-95.LIU Hongjun, LIU Jie, YE Fang. An improved control method for the giant magnetostrictive actuator[J]. Journal of Harbin Institution of Technology, 2012,44(9):91-95.[5] 王博文.超磁致伸缩材料的制备与器件设计[M].北京:冶金工业出版社, 2003: 132-146. WANG Bowen. 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点胶机系统总体设计

点胶机系统总体设计

点胶机系统总体设计2.3.1 设计思路点胶系统不仅广泛应用在BGA、CSP以及倒装芯片表面贴装过程中,而且是自动纸箱热溶胶封箱系统及贴标机中的主要组成部件。

点胶系统在使用过程中,必须密切注意此类器件的液态底部填充过程,希望底部填充过程时间尽可能短,并尽量保证整个过程准确无误。

传统的点胶系统采用的是针筒式点胶方式,点胶针筒必须距离器件很近,对于需要进行底部填充的器件,点胶针头需要降低至器件顶部以下,针头边缘必须尽可能地与器件边缘靠近,且不引起接触和器件损坏, 这在实际操作中是非常困难的。

系统采用最新的“喷射( jetting)”技术,用喷嘴替代筒,则可以解决上述难题;与传统的针头式点胶技术相比,喷射式点胶具有速度高、质量好、成本低等优点。

为获得比传统点胶系统更大的驱动力和驱动频率,喷射系统的驱动部分可以采用超磁致伸缩执行器(见图2-5)。

超磁致伸缩材料就是一种新型的电(磁)─—机械能转换材料,具有在室温下应变量λ大,能量密度高,响应速度快等特性。

国外已将之应用于伺服阀、比例阀和微型泵等流体控制元件中,并取得了一些进展,现在将超磁致伸缩材料的伸缩运动作为驱动力应用到喷射式点胶系统中。

图2-5 超磁致伸缩执行器随着工业技术的发展,目前越来越多的伺服系统中要求使用高压、大流量、高响应的伺服阀。

射流管伺服阀前置级采用射流放大器,射流喷嘴大,喷嘴与接受孔之间的距离大,不易堵塞,抗污染能力强,在此基础上,提出了射流管力反馈两级阀作为前置图2-6 柔性铰链位移放大机构示意图级、功率级阀芯位移电反馈的CSTD1 型三级伺服阀,但由于其第三级滑阀阀芯行程只有十几微米,阀芯位移信号较难检测,需对阀芯位移进行放大,以提高三级伺服阀的响应速度和控制精度,降低成本。

柔性铰链是近年来发展起来的一种新型的传动、支撑机构,具有常规运动副无可比拟的运动平稳、无需润滑、零迟滞、高精度、无装配误差等优点,能够满足位移放大,同时能够实现系统的精密定位,所以本次设计中再加入了一种位移放大结构(见图2-6),设计出了一种新型的喷射系统。

基于永磁偏置的油膜轴承专用GMA研究

基于永磁偏置的油膜轴承专用GMA研究

动 器 的位 置 或 力 的 激 励 ,而 目前 的 超 磁 致 伸 缩 驱 动 器 的磁 场 施 加 系 统 有 电 磁 式 和 组 合 式 两 种 方 式 . 电 磁 式
GMA 偏 置 磁 场 和 激 励 磁 场 都 是 由 线 圈 产 生 的 [ . 样 2 这 ]
产 生 的磁 场 线 性 度 好 。 在 超 磁 致 伸 缩 棒 中 的 磁 场 也 相 对 均 匀 , 是 电磁 式 的 缺 点 是 偏 置 磁 场 由 线 圈 提 供 , 但 这
曲 线 和 永 磁 体 退 磁 曲 线 计 算 工 作 点
值 ,找 到对 应
上端盖 驱动块

滚 动/

Br
导磁体
G MM 棒
导 磁 块
GM M 棒
种 结 构 综 合 . 从 而
可 以 把 图 7和 图 8
线 咧
永磁体
中 磁 场 分 布 的 凸 出 和 凹进 的部 分 实 现
互 补 . 此 , 过 适 因 通
外 壳 线 圈
/ e
H H 些 . d L D
▲ 图 3 退 磁 曲 线
3 5 00 7 2 1 850 2 6 69 3

外 壳
底 座
永 磁 体 底 座 ▲图 6 多层圆环形永磁体式 G MA
上海大学创新基金资助项 目( 编号 :HU X12 1) S C 0 2 0
收 稿 日期 :0 1年 1月 21
在 图 2( ) 圆 盘 形 永 磁 体 位 于 GMM 棒 两 端 , a 中 不 适 合 于 GMM 棒 材 比 较 长 的 GMA . 并 且 因 为 永 磁 体 位 于 GMA 的 输 出 系 统 中 . 对 GMA 的 输 出 有 一 定 的 影

魔法棒的制作方法

魔法棒的制作方法

魔法棒的制作方法简介魔法棒是一种神奇的道具,被广泛应用于奇幻故事和魔术表演中。

它具有各种神奇的功能,如发射光芒、施展魔法咒语等。

本文将介绍一种简单的制作魔法棒的方法,希望能够帮助你打造一个属于自己的魔法棒。

材料准备在开始制作魔法棒之前,我们需要准备以下材料:1.木棍:选择一根适合的长度和粗细的木棍作为魔法棒的基础。

2.彩色细线:用于缠绕木棍,增加魔法棒的装饰性。

3.热熔胶枪:用于固定细线和其他装饰物。

4.装饰物:如亮片、丝带、羽毛等,用于个性化魔法棒。

制作过程接下来,让我们开始制作属于你自己的魔法棒吧!步骤一:选择木棍首先,从你可以找到的合适的木棍中选择一根作为魔法棒的基础。

你可以选择直径适中的木棍,长度约为30到50厘米之间,可以根据自己的喜好进行调整。

步骤二:涂抹热熔胶将热熔胶枪加热至适宜的温度后,将热熔胶均匀地涂抹在木棍的上半部分。

这一步旨在固定魔法棒的装饰物,以防它们松脱。

步骤三:细心缠绕用彩色细线围绕木棍,从上部开始细心地缠绕。

你可以选择自己喜欢的颜色组合,让魔法棒更加独特。

在缠绕的过程中,将细线紧密地绕在木棍周围,确保它们牢固地固定在一起。

步骤四:添加装饰物在细线上缠绕完毕后,你可以根据自己的兴趣和创意,添加各种装饰物来增加魔法棒的炫彩度和个性化。

例如,可以在魔法棒的顶部添加亮片,或是在底部搭配丝带和羽毛等。

步骤五:修整最后,仔细检查你的魔法棒,将细线和装饰物整理得整齐有序。

如果有需要,可以使用剪刀修剪细线的多余部分,使魔法棒看起来更加完美。

注意事项在制作魔法棒的过程中,有一些注意事项需要你注意:1.注意使用热熔胶枪时的安全,避免烫伤。

2.如果对使用热熔胶枪不熟悉,可以选择其他胶水替代。

3.在添加装饰物时,注意不要使其过于沉重,以免影响魔法棒的使用体验。

结语通过以上的制作过程,相信你已经掌握了一个简单的魔法棒制作方法。

你可以根据自己的创意和喜好,加入更多独特的装饰和设计,打造一个属于自己的魔法棒。

磁致伸缩材料的详细说明

磁致伸缩材料的详细说明

2) 电阻小,易产生涡流损耗,故高频特性较差,一般在低频工况下使用;
3) 性脆,抗拉强度低,使用时通常要施加预压力;
4) 在正负磁场的作用下,超磁致伸缩材料均具有伸长变形特征,其变形量与磁场的关系为非线性。
1.2驱动器结构设计及工作原理
根据超磁致伸缩材料的驱动性及磁路原理,采用台州市椒光稀土材料有限公司提供的国产Terfenol-D棒材,研制了超磁致伸缩位移驱动器。
所研制的超磁致伸缩微位移驱动器工作原理可简述为:当给激励线圈通有电流时,由电磁感应原理将产生驱动磁场,从而驱动超磁致伸缩Terfenol-D棒的伸长或缩短,通过输出顶杆,对外将产生输出位移。此外,通过给偏置线圈施加适当的电流,产生所需的偏置磁场,以消除“倍频现象”;通过预压机构对超磁致伸缩材料提供合适的预压力,提高机磁耦合系数和磁致伸缩系数;通过冷却机构以保持驱动器在恒温下工作,减少温度变化对驱动器工作的影响。
1 超磁致伸缩材料厂驱动器的结构与工作原理
1.1超磁致伸缩材料的磁一机本构方程
对于超磁致伸缩材料,选择磁场强度H、温度T、应力σ作为独立变量,磁感应强度B、应变ε作为因变量,可得相应的磁一体本构方程:
(1)
式中:S是恒磁场、恒温下的弹性柔顺系数矩阵;
D是恒应力、恒温下磁致伸缩应变系数矩阵,下标t表示矩阵的转秩;
3 结论
在分析GMM工作特性的基础上,研制了超磁致伸缩微位移驱动器,通过建立测控系统进行实验获得了驱动器相关的性能参数:当给驱动器加载150N的预压力,通以1.6A电流以实现 的偏置磁场时,驱动器具有最理想的线性位移输出,且输出位移范围可达40μm以上,如果在长时间连续运行中保证GMA的定位精度则需引入高精度温控装置。实验结果表明所研制的驱动器满足实现微位移高精度控制的基本性能要求。

超磁致伸缩致动器有限元分析及实验研究

超磁致伸缩致动器有限元分析及实验研究
中 图法 分 类 号 : H7 3 6 T 0.3
0 引

GMM 棒 设 计 制作 了一 台 GMA 样 机. 构 如 图 l 结 所 示 . 变驱 动 线 圈 3中 的 电流 , 改 GMM 棒 9所 处 的磁 场 强 度就 发 生 变化 , 而 导 致 G 从 MM 棒 的变 形. 因此 , 过 控 制线 圈 中的 电流 强 度 就 可 控 制 通 GMA 的输 出位移 和输 出力 . 节螺 母 6和预 紧弹 调
超 磁致 伸 缩 致 动 器 ( GMA) 利 用 超 磁 致 伸 是 缩 材料 ( GMM ) 外 部磁 场 变 化 时发 生伸 缩 形 变 在 而制作 的一种新 型 精密 致 动器 , 具有 输 出位 移大 、
低 电压驱 动 、 移分 辨 率 高等 优 点[ , 改变 现有 位 1是 ] 自动控 制技 术 现 状 、 化 设 备设 计 和提 高 产 品精 简
预 压 力 / Y
方式 对 GMA 进行 建模 , 以此 进 行 了致 动 器 的 磁
场 分 析 , 计 算 了不 同预 压 力 下 的输 出特 性 . 并 最 后, 将分 析结果 与 实 际测试 结 果进行 了 比较 .
在泵 的压 力作 用下 , 温水 从 入 水 口 1流人 , 恒
1 GMA 结构
刘 德 辉 : , 1岁 , 授 , 要 研 究 领 域 为 智 能 检 测 与 控 制 研 究 男 5 教 主 湖 北 省 重 点 实 验 室 开 放 基 金 重 点 项 目( 准 号 : MQ2 0 A0 ) 湖 北 省 自然科 学 基 金 项 目( 准 号 :0 5 B 2 ) 南 昌工 程 学 批 L 06 1 、 批 2 0 AB 0 3 、
确度 及反应 速度 的新 一 代致 动 器 , 已在精 密驱 动 、 精密 定位 等领域 显 示 出 良好 的应 用前 景 E3 23 -. GMM 的磁 致伸 缩性 能 直 接取 决 于激 励磁 场 特性 [ , 动器 内部 磁 场 的强 度 及 均 匀性 对 其 性 4致 ] 能 影响 较 大[o, s] 因此 , 行致 动器 的磁 场 数 值 分 - 进 析 , 预估致 动器 工 作参 数 、 对 更好 地发 挥致 动器 性

超磁致伸缩微位移驱动器的非线性迟滞建模及控制方法

超磁致伸缩微位移驱动器的非线性迟滞建模及控制方法

超 磁 致 伸 缩微 位 移 驱 动 器 的非线 性 迟 滞建 模 及 控 制 方 法水
唐 志峰 吕福在
( 江大 学现 代制造 工 程研 究所 浙
项 占琴
杭 州 3 2 ) 0 7 1 0
摘要 :针对超磁致伸缩微位移驱动器 ( MA)的非线性迟滞特性 ,通 过密度 函数法和 , 函数法建立 GMA 的两种 G
a基本滞回算子尹甜嘞基本滞回算子的叠加图3经典prcisach模型经典preisach模型可以表示为6y式中加权函数也被称为权重函数密度函数或分布函数它的取值局限于口一平面上的三角形丁内称为preisach平面可表示为实际中口和不可能无限大因此属口不失一般性假定一屈0preisach平面区域如图4a所示三角形区域l在丁之外密度函数o在任意时刻r可以分为两个子区域若输入的初始状态f0屈则滞回算子输出一1这时整个三角形丁区域均为叫幻它对应于负饱和状态如图4b
量 程 内的 位 置 跟 踪 和 轨 迹 跟 踪 误 差 分 别 达 到 3 m、2 m。 关键词:超磁致伸缩 迟滞 控制
中图分类号:T l1. T 6 . il31 H1 1 6
GMM 棒 所需 的预 压力 ,底 座和 端 盖通 过连 接杆 和
0 前 言
精 密 驱 动 技 术 是 现 代 制 造 技 术 的 关 键 技 术 之
别采用开环、 普通 PD和带 Pesc I ri h前馈补偿 的 PD三种控制器对 G a I MA 的位置跟踪和轨迹跟踪两种控制 问题进行
试验研究 , 结果表 明带 Pesc ri h前馈补偿 的 PD控制器可显著提 高 G a I MA的响应速度和跟踪精度 , GMA在 10l 使 0 a m
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第4卷 期 3 第6

毕业设计(论文)—新型微量胶液喷射系统的设计

毕业设计(论文)—新型微量胶液喷射系统的设计

摘要:传统的点胶系统采用的是针筒式点胶方式,点胶针筒必须距离器件很近,对于需要进行底部填充的器件,点胶针头需要降低至器件顶部以下,针头边缘必须尽可能地与器件边缘靠近,且不引起接触和器件损坏, 这在实际操作中是非常困难的。

针对传统针筒式点胶系统工作效率低和难以操控的问题,设计一种新型微量胶液喷射系统。

该系统采用利用一种智能材料所实现的超磁致伸缩执行器作为驱动件,引入一种两级对称式柔性铰链位移放大机构对超磁致伸缩执行器的输出位移进行放大,以降低超磁致伸缩执行器的设计要求和成本。

喷嘴在整个电路板上方沿x、y方向运动,无需沿Z轴运动,从而提高了生产效率,该系统还具有喷射频率高、适用胶液广和清洗方便等优点。

关键词:超磁致伸缩执行器;喷射系统;位移放大机构ABSTRACT:In traditional needle tube dispensing system work efficiency is low and difficult to control problems, designing a new trace glue injection system. This system magnetostrictive actuator as driving parts, introduction of flexible hinge displacement amplification mechanism of giant magnetostrictive actuators output amplification, and to decrease the displacement of giant magnetostrictive actuator design requirements and cost to microcontroller as control core, complete the corresponding hardware and software design. In the whole circuit nozzle along the x, y above without direction, along the Z axis movement, so as to increase the production efficiency, this system also has the jet frequency high, apply glue broad and convenient cleaning, etc.Keywords: giant magnetostrictive actuators;Injection system;Displacement amplification mechanism目录第1章绪论 ............................................ 错误!未定义书签。

基于GMM新型线控制动控制系统设计

基于GMM新型线控制动控制系统设计

摘要线控制动系统(BBW)也被称为电子控制制动系统,按能量的来源不同可分为机械式线控制动系统和液压式线控制动系统两种。

BBW技术是当今汽车界研究的热点。

现如今,汽车零件在结构方面的创新空间有限。

创新点主要在电子方面,用电子技术取代机械功能。

线控制动技术就是使制动结构更简单,制动效果更好。

线控制动系统的核心是控制系统,控制系统接收信号,通过分析后发出适当的信号。

本文研究的是使用GMM新型材料从而实现制动系统的功能。

创新点是在H型机构上使用GMM材料,用单片机控制整个系统。

整套系统不存在各种管路,因此非常环保,制动效率高。

全文共分四章各章主要内容如下:第一章论述当今汽车线控制动的研究现状与发展趋势以及课题研究的意义。

第二章论述GMM国内外研究现状,磁致伸缩原理,压力和磁场对材料尺寸的影响;如何选取GMM棒的尺寸;磁感线圈长度、内外径确定;导线直径、匝数、厚度的确定;漆包线尺寸的选取。

第三章简要介绍控制系统,Keil uVision3软件。

sepic电路设计和硬件电路设计以及控制程序的编写。

第四章主要是总结工作成果以及今后工作展望。

关键词:线控制动GMM材料控制系统控制程序AbstractBrake-By-Wire (BBW) also known as electronic control brake system, according to the different energy sources ,BBW can be divided into mechanical BBW system and hydraulic BBW system .BBW technology is a hotspot of research on the car today. Nowadays,the innovation space of car parts is limited in the structure aspect. Major innovative in electronic, electronic technology will replace mechanical function.BBW is to make the brake structure more simple, better braking effect.Control system is the core of BBW system, receiveing the signal, emiting the the appropriate signal.This paper study content is to realize braking system function through using the new GMM material.The innovation is using GMM material on the H agencies. single-chip computer control the whole system. The system does not exist all kinds of pipe, therefore,it is better for environment, high brake efficiency.The full text is divided into four chapters . Main content is discussed as follows:The first chapter discusses the present situation of BBW dynamic,the development trend and research significance.The second chapter discusses GMM research status at home and abroad, magnetostrictive principle, pressure and magnetic field affect the size of materials; How to choose the size of the GMM rod; Determine the magnetic induction coil length, inner diameter; Wire diameter, number of turns, the determination of thickness; Selection of enameled wire size.The third chapter briefly introduces the control system, Keil uVision3 software.How to design Sepic circuit and the hardware circuit and the preparation of the control program.The fourth chapter mainly summarizes the work and the prospect of future work. Keywords:BBW; GMM materials; control system ; control procedure目录摘要...................................................... 错误!未定义书签。

CATIA设计之魔法棒的设计方法

CATIA设计之魔法棒的设计方法

CATIA设计之魔法棒的设计方法在当今的设计领域,CATIA 作为一款强大的计算机辅助设计软件,为设计师们提供了丰富的工具和功能,使其能够将创意转化为实际的产品模型。

在众多有趣且富有挑战性的设计项目中,魔法棒的设计无疑是一个充满魅力和创意的案例。

接下来,让我们一同探索如何使用CATIA 来实现魔法棒的精彩设计。

首先,我们要明确魔法棒的设计理念和预期效果。

魔法棒通常被赋予神秘、奇幻的特质,可能有着独特的造型、华丽的装饰或者蕴含着某种特殊的功能象征。

在开始设计之前,我们可以在脑海中或者纸上勾勒出大致的草图,确定魔法棒的整体风格、长度、粗细、主要元素的分布等基本框架。

进入 CATIA 软件后,第一步是创建新的零件文件。

选择合适的工作平面,比如我们可以选择正视图平面作为起始。

接下来,运用草图工具,根据之前构思的草图,绘制出魔法棒的大致轮廓。

这可能包括棒身的曲线形状、手柄部分的大致轮廓等等。

在绘制轮廓时,要充分利用 CATIA 的曲线绘制功能。

比如,通过控制点曲线工具,我们可以精确地控制曲线的形状和走向,以达到我们期望的流畅和优美的效果。

对于较为复杂的曲线,还可以使用样条曲线来进行描绘,确保魔法棒的外形富有动感和变化。

当轮廓草图绘制完成后,使用拉伸、旋转等特征操作,将二维的草图转化为三维的实体模型。

拉伸的长度和旋转的角度需要根据设计的要求进行精确的设定。

例如,如果我们设计的魔法棒是细长的形状,那么拉伸的长度就需要相应地增加。

接下来是魔法棒的细节设计。

这可能包括在棒身上添加纹理、图案或者镶嵌宝石等装饰元素。

对于纹理的创建,可以使用 CATIA 的表面纹理工具,选择合适的纹理样式和参数,使其贴合在魔法棒的表面上。

而对于图案的设计,可以再次使用草图工具,在相应的位置绘制出图案的轮廓,然后通过凸台、凹槽等特征操作来实现立体效果。

如果要在魔法棒上镶嵌宝石,我们可以先创建宝石的基本形状,比如球体或者多面体,然后通过布尔运算将其与魔法棒的主体进行组合。

CATIA设计之魔法棒的设计方法

CATIA设计之魔法棒的设计方法

CATIA设计之魔法棒的设计方法在当今的工业设计领域,CATIA 作为一款功能强大的三维设计软件,为设计师们提供了广阔的创作空间。

而魔法棒这一充满奇幻色彩的物件,其设计过程更是充满了挑战与乐趣。

接下来,让我们一同探索CATIA 中魔法棒的设计方法。

首先,我们需要明确魔法棒的设计理念和整体风格。

是要打造一个充满神秘力量、线条流畅的魔法棒,还是一个造型独特、富有装饰性的作品?这一决策将为后续的设计工作定下基调。

在开始设计之前,我们要对魔法棒的各个组成部分进行分析。

通常来说,魔法棒由手柄、杖身和顶端的魔法元素等部分构成。

手柄部分要考虑人体工程学,确保握持舒适;杖身则需要注重线条的美感和流畅性;而顶端的魔法元素则是整个魔法棒的核心亮点,可能是一颗闪耀的宝石、一个神秘的符号或者是独特的能量球。

接下来,我们打开 CATIA 软件,进入零件设计模块。

先从手柄开始设计,根据之前确定的风格和尺寸,绘制出手柄的大致轮廓。

可以使用草图工具,绘制出一个简单的二维形状,比如椭圆形或者多边形,然后通过拉伸、旋转等操作将其转化为三维实体。

在设计手柄的细节时,比如添加纹理、凹槽或者凸起,我们可以使用 CATIA 的曲面设计功能。

通过创建曲面,然后进行修剪、缝合等操作,使手柄表面更加丰富和生动。

同时,别忘了为手柄的两端预留与杖身连接的接口。

接下来是杖身的设计。

杖身的形状可以是笔直的、弯曲的,或者带有一定的弧度变化。

同样利用草图工具绘制出杖身的截面形状,然后通过扫掠、放样等功能生成三维实体。

在这个过程中,要注意保持杖身线条的连贯性和流畅性,避免出现生硬的转折。

对于杖身的装饰部分,比如镶嵌的宝石或者符文,可以使用 CATIA 的布尔运算功能。

先创建出宝石或者符文的模型,然后通过布尔加或者布尔减的操作,将其与杖身进行融合或者切除,以达到理想的效果。

当手柄和杖身都设计完成后,就轮到顶端的魔法元素了。

这部分的设计可以充分发挥想象力,创造出各种独特的形状。

CATIA设计之魔法棒的设计方法

CATIA设计之魔法棒的设计方法

CATIA设计之魔法棒的设计方法在当今的工业设计领域,CATIA 作为一款强大的三维设计软件,为设计师们提供了无限的创意空间。

而魔法棒作为一种充满奇幻色彩和想象力的设计对象,其在 CATIA 中的设计过程既充满挑战,又趣味无穷。

接下来,就让我们一同探索魔法棒在 CATIA 中的设计方法。

首先,我们需要明确魔法棒的设计理念和整体造型。

魔法棒通常具有独特的外观,可能融合了各种奇幻元素,如神秘的宝石、精美的雕刻、灵动的线条等。

在开始设计之前,我们可以先在脑海中或者纸上勾勒出大致的草图,确定魔法棒的长度、粗细、形状以及各个部分的比例关系。

接下来,打开 CATIA 软件,进入零件设计模块。

我们从魔法棒的主体部分开始构建。

选择合适的草图工具,如“草图绘制”,根据之前构思的草图,绘制出魔法棒主体的截面轮廓。

这一步需要注意线条的流畅性和准确性,确保轮廓能够准确反映我们的设计意图。

绘制好截面轮廓后,使用“拉伸”工具,将截面沿着指定的方向拉伸成三维实体。

拉伸的长度要根据魔法棒的整体长度进行合理设置。

此时,我们已经得到了魔法棒主体的基本形状。

然后,开始设计魔法棒的细节部分。

比如,在主体上添加雕刻花纹。

可以通过“凹槽”工具,在主体表面绘制出花纹的轮廓,然后进行切除操作,形成凹陷的雕刻效果。

对于一些复杂的花纹,可以先在平面上绘制好,然后通过“投影”工具将其投影到魔法棒的表面上。

魔法棒的头部通常是比较关键的部分,可能会镶嵌宝石或者有独特的造型。

我们可以使用“旋转体”工具来创建宝石的形状,或者通过“曲面造型”功能来打造出独特的头部形状。

在创建曲面时,要注意曲面的连续性和光顺性,以保证最终的视觉效果。

对于魔法棒的手柄部分,可以考虑增加一些纹理或者防滑设计。

可以使用“阵列”工具来快速复制纹理图案,或者通过“倒圆角”工具对手柄的边缘进行圆滑处理,提高手感和美观度。

在完成各个部分的设计后,需要对整个魔法棒进行装配和检查。

如果发现有干涉或者不合理的地方,及时进行修改和调整。

CATIA设计之魔法棒的设计方法

CATIA设计之魔法棒的设计方法

CATIA设计之魔法棒的设计方法在设计领域,CATIA 软件犹如一位神奇的魔法师,能够帮助我们将创意和想象转化为具体的产品。

而魔法棒的设计,更是其中一项充满挑战和乐趣的任务。

接下来,让我们一同探索 CATIA 中魔法棒的设计方法。

首先,我们要明确魔法棒的设计需求。

它可能是用于某个奇幻主题的道具,需要具备独特的外观和神秘的元素;也可能是作为科技感十足的工具,强调功能性和创新的造型。

无论是哪种需求,都要在设计之初有清晰的概念。

在开始设计之前,我们需要对 CATIA 软件的基本操作有一定的了解。

比如,熟悉绘图工具、特征操作、曲面建模等功能。

这些就像是我们手中的魔法咒语,只有熟练掌握,才能施展出精彩的魔法。

对于魔法棒的外形设计,我们可以从简单的几何形状入手。

比如,圆柱体可以作为魔法棒的主体部分,通过拉伸、旋转等操作来创建。

然后,利用曲面建模功能,为其添加流畅的曲线和优美的弧度,让魔法棒看起来更加灵动和独特。

在设计细节方面,我们可以在魔法棒的表面添加纹理、图案或者镶嵌宝石等装饰元素。

这些细节能够大大提升魔法棒的视觉效果和艺术价值。

使用 CATIA 的草图绘制功能,先勾勒出大致的图案轮廓,然后通过布尔运算或者曲面修剪等操作,将其与魔法棒的主体完美结合。

色彩的选择也是至关重要的一环。

根据魔法棒的用途和风格,我们可以选择神秘的紫色、闪耀的金色、深邃的蓝色等。

CATIA 软件提供了丰富的颜色库,方便我们挑选出最符合设计理念的色彩。

接下来,考虑魔法棒的功能部分。

如果它需要发出光芒或者具备某种特殊的效果,我们可以在设计中预留相应的空间,用于安装电子元件或者设置特效装置。

这就需要我们对结构和工程原理有一定的了解,确保设计的可行性和稳定性。

在设计过程中,不断地进行调整和优化是必不可少的。

通过 CATIA 的实时预览功能,我们可以随时查看设计的效果,发现不足之处及时修改。

比如,如果某个部分的比例不协调,或者某个细节不够精致,都可以及时进行调整。

CATIA设计之魔法棒的设计方法

CATIA设计之魔法棒的设计方法

CATIA设计之魔法棒的设计方法在CATIA软件中,设计一支魔法棒可能听起来像是一项神奇的任务,但实际上,通过合理的设计方法和技巧,我们可以轻松地完成这一挑战。

本文将介绍如何在CATIA软件中设计一支魔法棒,从而展示CATIA设计的魔法之处。

首先,我们需要从基本的形状开始。

在CATIA软件中,我们可以利用各种建模工具来创建基本的几何体,如圆柱体或球体。

对于设计魔法棒来说,一根长长的圆柱体可能是一个不错的起点。

通过设置正确的尺寸和参数,我们可以轻松地创建出一根符合设计要求的圆柱体。

接下来,我们可以利用CATIA软件中的草图工具来添加更多的细节。

例如,我们可以在圆柱体的表面上绘制草图,然后通过拉伸或旋转操作将其转换为我们需要的形状,如宝石或符咒。

通过合理运用CATIA软件中的参数化建模功能,我们可以在设计过程中随时调整尺寸和形状,从而快速优化设计。

除了基本的几何建模工具和草图工具,CATIA软件还提供了丰富的渲染和分析功能,帮助我们更好地呈现和分析设计效果。

通过设置材质、光照和阴影等参数,我们可以为魔法棒添加逼真的效果,使其看起来更加生动。

此外,CATIA软件还能够生成设计分析报告,比如重心分析或材料耐久性分析,帮助我们验证设计的合理性和可行性。

最后,在设计完成后,我们可以利用CATIA软件中的绘图和文档功能生成设计文档和制造文件。

通过设定视图和标注,我们可以清晰地展示设计细节和尺寸要求,从而方便后续的制造和生产工作。

同时,CATIA软件还支持与其他CAD软件的兼容性,帮助我们更好地进行团队协作和信息交流。

总的来说,CATIA软件为设计师提供了丰富的工具和功能,帮助他们轻松地完成复杂的设计任务。

通过合理的设计方法和技巧,我们可以利用CATIA软件设计出一支完美的魔法棒,展示设计的魔法之处。

希望本文的介绍能够帮助读者更好地理解CATIA设计的魔法之处,激发他们对CAD设计的兴趣和创造力。

GMA的温度特性分析及热形变被动补偿方法研究

GMA的温度特性分析及热形变被动补偿方法研究

GMA的温度特性分析及热形变被动补偿方法研究刘慧芳; 马凯; 梁全; 谷艳玲; 王汉玉【期刊名称】《《振动与冲击》》【年(卷),期】2019(038)015【总页数】8页(P149-156)【关键词】超磁致伸缩致动器; 温度; 热形变; 被动补偿【作者】刘慧芳; 马凯; 梁全; 谷艳玲; 王汉玉【作者单位】沈阳工业大学机械工程学院沈阳110870; 香港城市大学建筑学及土木工程系香港【正文语种】中文【中图分类】TP271.2超磁致伸缩材料(Giant Magnetostrictive Material,GMM)是一种在磁场作用下可产生磁致伸缩变形的功能材料,利用该特性可制成输出位移精度达亚微米级的智能构件,即超磁致伸缩致动器(Giant Magnetostrictive Actuator,GMA)[1-2]。

GMA的出现为精密与超精密加工提供了新的精密驱动解决方案,可应用于超精密机床、精密仪器、精确定位和主动振动控制等领域[3-6]。

例如,利用GMM产生的微位移可实现高分辨率微进给、小尺寸非圆车削、深孔与异型孔加工等。

Guo等[7]研制一种微型镀镍非球面模具的磁致伸缩抛光系统。

Wu等[8]提出一种活塞异型销孔加工方法;Liu等[9]研究一种激光烧结振镜的磁致伸缩双级精密驱动系统;徐彭有等[10]研制了利用GMA实现天文望远镜子镜面驱动的精密系统。

另外,因其具有机电双向换能特性,GMM亦可用于多功能器件的开发。

贾振元等[11]利用磁致伸缩正逆耦合效应开发出集驱动、力测量、输出力感知和输出力可控等功能于一体的力传感执行器。

然而,GMA工作时,存在着线圈焦耳热损耗、GMM磁滞损耗[12]和涡流损耗[13]等生热现象,产生的热量将导致GMA工作温度升高。

温升不仅使GMM产生热变形,且引起磁致伸缩系数不稳定[14],从而严重影响GMA的输出性能。

因此,必须采取适当的热形变补偿与抑制方法,以降低在精密与超精密驱动过程中温升对GMA工作精度的影响。

幼儿园手工制作魔法棒美篇

幼儿园手工制作魔法棒美篇

幼儿园手工制作魔法棒美篇童年的时光总是最迷幻的时光,那些稚嫩的梦想,总是能够让人沉浸其中,忘记现实生活的琐事。

而魔法,多少个孩子沉迷于其中,幻想自己有超能力,掌控着所有的美好事物。

而一根魔法棒,就是让这些幼小而纯真的梦想得以实现的神奇工具。

在幼儿园中,儿童们用手工制作的魔法棒,则更加充满了乐趣和魔力。

制作魔法棒的过程仿佛是一场神奇的变身过程。

要想让魔法棒具有魔力和神奇,最重要的是需要具有创造力和想象力。

每个孩子都有自己独特的想象力,所以他们的魔法棒也会带有不同的特色和风格。

但是在制作魔法棒之前,孩子们首先要准备材料。

制作魔法棒所需要的材料相对简单,只需要纸管、丝带、颜色纸、珠子、亮片、纸板等材料即可。

首先,孩子们要将纸管涂上自己喜欢的颜色,这样魔法棒看起来就更有活力和魔力了。

然后,用珠子、亮片或颜色珠子等材料来点缀魔法棒,这样每个孩子都可以根据自己的喜好来安排装饰的顺序和排列方式。

接下来,剪下一些小花朵和彩带,用它们来装饰魔法棒的一端,这样,魔法棒就能散发出更多美丽和神奇的气息了。

最后,用颜色纸和纸板来制作魔法棒的末端,将魔法棒的两端粘好后,一根自己制作的神奇魔法棒就完成啦!手工制作魔法棒不仅可以激发孩子们的创造力和想象力,更可以开阔他们的视野,让他们在制作的过程中收获更多的快乐和乐趣。

孩子们通过不断地尝试和边做边学的方法,培养了自己的耐心和毅力,克服了困难和挑战。

而在完成魔法棒的同时,孩子们还能够体会到“有所作为,有所收获”的魅力和满足感。

除了在幼儿园中制作魔法棒外,家长们也可以在家里和孩子们一起动手制作这些绚丽多彩、充满魔力和魅力的神奇工具。

在制作的过程中,家长们可以引导孩子们多思考和创造,让他们尽情发挥自己的想象力和创造力,基于自己的特点、爱好和个性来制作最独特和充满个性的魔法棒。

做完魔法棒后,还可以引导孩子们在游戏中融入这些魔法棒的元素,让孩子在游戏中自由展现魔法的力量,并通过角色扮演和游戏来体验魔法带来的乐趣和欢乐。

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GMM 棒的设计
1 材料的选择
GMM 棒的设计包括GMM 材料的选择、GMM 棒的几何形状和尺寸设计。

Terfeno1.D 是稀土超磁致伸缩材料(GMM)的典型代表,作为一种新型高效磁(电)能一种机械(声)能转换材料,相比普通的磁致伸缩材料(如镍Ni)和压电材料等其他材料,具有大应变、强力和高功率密度及高精度、快速响应和高可靠性等优点,本次设计GMM 材料选择目前性价比较高的Terfenol-D ,GMM 棒为圆棒。

2 几何尺寸的设计
对于图3.1所示直动型执行器,GMA 的输出位移等于GMM 棒的伸长量,GMA 的输出力等于GMM 棒的输出力减去预加压力,GMM 棒的最大伸长量与其长度有关,由式(1)可得:
s
s
T x l L δλδλmax
max
=
∆=
(3-1) 式中:
l T --GMM 棒长度;
Δl max--GMM 棒的最大伸长量(饱和伸长量); Λs--饱和磁致伸缩率;
x max --GMA 的设计最大工作位移;
δ--数学因子,一般设计的线性工作位移为饱和伸长量的一半,取δ = 0.5,若δ取值大,则线性化的难度增大,但将节省材料。

GMM 棒的横截面积是由执行器的最大输出力要求决定,由式(2)得出:
()0
min
1σδλ--=
S B
y E F A
(3-2)
式中:
F min —最大工作位移处的输出力要求; σ0-预压应力; E y B —杨氏模量; 其中
=65μm,λs=1100×10-6ppm,δ=0.5,σ
0=6.5MPa,E y B =1.5×1010Pa,
带入上式得到l T =119mm,取GMM 棒的长度为150mm ,棒的直径为19.078mm,取21mm,所以选用150×Ф21的超磁致伸缩棒。

3. 激励线圈的设计
线圈为GMM 棒提供所需的磁场,是电-磁转换的载体,线圈的几何尺寸是影响磁场强度和电-磁转换效率的重要因数,也是GMA 体积的主要影响因数。

3..1 确定线圈的内径和长度
在允许的加工精度内和保证GMM 棒在线圈骨架的内孔中顺畅地运动,线圈内径应尽量接近GMM 棒的直径,以减小气隙,气隙体积越大,系统的电磁转换效率越低;线圈的长度应略大于GMM 棒的长度(1.05~1.1 倍),使GMM 棒处在较均匀磁场中;取1.1倍,根据 3.6节中确定的GMM 棒的尺寸,确定线圈的内径为22mm ,长度为165mm 。

3..2 确定线圈的安匝数
理想的线圈,不考虑漏磁影响,满足安培环路定理coil Hl Ni =,当GMM 饱和时的磁场强度约为2000Oe ~2500Oe (图3-2),考虑漏磁等因素,应使线圈安匝数:
coil s l H Ni 1.1≥ (3-3)
式中:
s H --GMM 饱和磁致伸缩时的磁场强度; coil l --线圈长度;
N --线圈总匝数; i --通入线圈的电流。

参考图3-2,综合考虑选i=15A, l coil =165mm,Hs=2300Oe ,带入式(3)中,得到N ≥2198.57,取线圈的匝数为2199。

根据通电电流的最大值,选择通电导线。

设导线为圆径导线, 参考《电控实用技术手册》,选用聚氯乙烯屏蔽电线,它适用于AC 额定电压300/300V 及以下电器、仪表、电子设备及自动化装置。

根据本文需要,选用型号为铜芯耐热PVC 绝缘屏蔽软线中外径为1.2mm 的导线。

最后,计算激励线圈的宽度D :
l
Nd D 2
(3-4)
式中:
N —激励线圈的匝数; l —激励线圈的长度; d —激励线圈的直径。

代入前边计算的数据,得到激励线圈的宽度为20mm 。

3..3 线圈骨架的设计
在图3-3中,1a 是螺线管线圈内径,2a 是线圈外径,r r 是GMM 棒的半径,r l 是
线圈
图3-3 线圈骨架结构示意图
骨架绕线部分的长度。

3.4 偏置线圈的设计
很多 GMA之所以达不到预定性能指标,都是由于缺乏对磁路的精确设计,磁路设计被认为是GMA设计的众多因数中最关键的设计之一。

磁路设计的基本目标是:在GMM棒所在区域,产生所需强度且均匀的磁场,使系统磁回路的磁位降落尽可能多的发生在GMM 棒所在的支路,即尽量减小其它支路的磁阻,应尽量避免GMA工作过程中产生的寄生磁场,如电涡流产生的涡旋磁场等。

具体说,磁路设计包括偏置磁场设计、如何减少磁泄漏,提高电-磁转换效率,改善磁致伸缩棒所处磁场的均匀性等方面。

如果GMA工作在振动状态,输入的是交变电流,则应设计偏置磁场以消除倍频现象,一般设计偏磁场为最大伸长量一半处所对应的磁场大小,如图3-4中的。

如果GMA作为微位移驱动器用,则偏磁场应尽量小,以避免损失输出位移量H
b1
程,这时偏磁场的设计主要考虑将工作行程设计在曲线斜率较大的区域。

施加偏置磁场有三种方式:①采用永磁体,②采用独立的直流线圈,③在激励电流上叠加直流偏置电流。

图3-4 磁致伸缩率与磁场强度关系示意图
采用永磁体,不需要偏置电流,因此线圈发热减少,对电源的输出功率要求也相对降低,适合执行器长期连续工作的场合,但永磁体增加了磁回路的磁阻,磁滞损耗增大,而且产生的偏置磁场不可调节,并且对超磁致伸缩棒长较大的情形,由于超磁致伸缩棒磁导率低,仅在其端部产生较强的偏置场,极化效果不理想,
只能用于小尺寸的场合。

目前主要有图3-5所示四种使用永磁体的方式。

永磁体叠状方式a 、b 易于获得较高的偏置磁场,且永磁体的磁阻较方式c 、d 小,方式a 要求永磁体之间的距离非常关键,它将影响磁场的均匀性,方式a 和b 都降低了系统的刚度,尤其是方式a 。

采用圆筒型的永磁体(方式c 、d ),可以获得较均匀的偏磁场,因此有效地提高了GMM 的利用率,系统的刚度比方式a 、b 高,但是这种方式难以提供较大的偏磁场,且增大了磁回路的磁阻,方式c 的磁回路磁阻大于方式d 。

采用独立直流线圈和叠加偏置电流的方式,可通过调节电流改变偏置磁场的大小,调整比较方便,在GMA 中经常使用。

总之考虑到偏置磁场设计的准则:①有利于缩小驱动器的体积、减轻重量;②能沿轴向产生最均匀的极化磁场;③方便调节,容易实现。

图3-5 采用永磁体的方式
该系统的设计中选用独立的直流线圈的方式,见上文图3-1所示,具体的设计与激励线圈的一样,设计结果如下所示:
线圈的匝数Ni ≥coil S l H 1.1 ,带入数据S H =1500Oe,l=165mm,得到偏置线圈的匝数为Ni ≥1433.85,取整为1434。

线圈的宽度l
D 2
Nd 偏,带入数据,经计算得到偏置线圈的宽度为13mm 。

表3-1 GMA 的主要结构与性能参数
综上所述,超磁致伸缩驱动器的设计主要包括机械和电两方面,必须交叉进行.在设计计算以前应当明确计要求、已知参数和待求参数,设计要求在计算中作已知条件使用.超磁致伸缩驱动器应按最大输工况来设计计算,并校验其他工况下的输出性能否符合要求,然后通过实验确定磁路的修正量,以对整个设计作适当的优化. 遵循上述准则设计出的该超磁致伸缩驱动器体积小、重量轻、结构简单,输出性能可以达到设计要求,实际驱动器的主要结构与性能参数见表3-1。

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