磁致伸縮材料在微動(dòng)工作臺(tái)中的應(yīng)用.pdf

1、以Tb-Dy-Fe為代表的稀土超磁致伸縮材料是一種有廣泛發(fā)展前景的功能材料,它具有磁致伸縮大、響應(yīng)速度快、磁-機(jī)械耦合系數(shù)大、磁滯小等優(yōu)點(diǎn),是理想的微位移驅(qū)動(dòng)材料.結(jié)合超磁致伸縮材料的特性,按照課題給定的性能指標(biāo),對(duì)超磁致伸縮微位移工作臺(tái)的機(jī)械結(jié)構(gòu)、磁路結(jié)構(gòu)、定位控制系統(tǒng)進(jìn)行了初步設(shè)計(jì);并對(duì)設(shè)計(jì)的工作臺(tái)進(jìn)行了工作特性測(cè)試.對(duì)課題所選用的超磁致伸縮材料進(jìn)行了磁特性測(cè)試和分析.超磁致伸縮材料的磁特性包括靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性.靜態(tài)特性包括磁致伸

2、縮系數(shù)λ、磁感應(yīng)強(qiáng)度B、磁機(jī)耦合系數(shù)K<,33>等;動(dòng)態(tài)特性包括動(dòng)態(tài)應(yīng)變系數(shù)d<,33>、增量磁導(dǎo)率μ、阻抗Z、頻率f特性等.本課題主要應(yīng)用到超磁致伸縮材料的靜態(tài)特性,即超磁致伸縮材料的應(yīng)變?chǔ)伺c平均磁場(chǎng)強(qiáng)度H的關(guān)系曲線.微位移工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要包括驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、定位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工作臺(tái)的運(yùn)行控制.定位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)給出了工作臺(tái)的定位工作原理、各部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)過程的實(shí)現(xiàn)及控制.文中給出了設(shè)計(jì)的微位移工作臺(tái)的整體結(jié)構(gòu)的機(jī)械圖.應(yīng)用自動(dòng)

3、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理,對(duì)工作臺(tái)進(jìn)行了控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì).控制系統(tǒng)的核心部分-微處理器(CPU)采用了Atmel公司的低功耗、高性價(jià)比芯片AT89C51.硬件系統(tǒng)主要包括電源電路、時(shí)鐘復(fù)位電路、數(shù)控恒流源接口電路、電流轉(zhuǎn)換橋式電路、人機(jī)接口.同時(shí)也給出了具體的設(shè)計(jì)方案、功能框圖和系統(tǒng)原理圖.工作臺(tái)的運(yùn)行控制部分用MCS-51匯編語言編寫控制程序,脈沖時(shí)間可在1~1000ms連續(xù)調(diào)節(jié),工作臺(tái)可以前進(jìn)和后退各500步.設(shè)計(jì)了H橋式電路正反向脈沖