普通谐波齿轮传动需电机和波发生器输入并传递动力,存在惯性大、高速响应差等问题,提出一种由超磁致伸缩材料驱动的有源谐波电机。通过建立等效磁路分析了不同结构下致动器的磁场特性,提出了一种漏磁低、空间利用率高的圆片状全封闭的磁路布局。建立了偏置磁场和驱动磁场强度的数学模型,提出了永磁和线圈的结构、尺寸等参数的设计理论和方法,并结合详实的参数实现致动器磁路设计。利用ANSYS有限元工具对偏置和驱动磁场特性仿真分析,并采用特斯拉计测量了线圈和超磁致伸缩材料棒的磁感应强度。实测结果与理论值及仿真值均较吻合,证明了仿真分析的准确性和磁场设计的合理性,为后续研究奠定了基础。

现代致动器对于德国工业中出口产品的行业至关重要，因为它通过其竞争能力发挥决定性作用。特别是对于配有压电、磁致伸缩和电致伸缩固体变换器的新型致动器，对于具有形状记忆合金、电磁流变和电致伸缩流变液体的致动器以及电化学致动器，微型致动器和电磁小型驱动机构，存在明显上升的趋势。

<正> 近期,随着光电子、海量存储、半导体以及生物医学的快速发展,人们对具有高分辨率、长期稳定性的运动控制系统的要求越来越高。过去,应用在光学领域的运动控制系统主要依靠步进电机、直流伺服电机和铁电致动器(主要是指压电晶体或是电致伸缩体)。这些装置由于具有高的重复精度和高的自动化程度,因而主要应用在装配生产线及机械加工过程中。

用介电弹性体制作的致动器，具有变形量大、能驱动较大的负载、可塑性很好的特点。给出了一种使用介电弹性体制作基本致动器的方法，对电极、预应变等对该方法制作的致动器的影响进行了实验研究。结果表明，电极的柔软度必须与材料的性质匹配。太硬的电极会使应变变小，而太柔的电极会使薄膜易于击穿。预应变虽减弱了单位电压下的变形量，但却能提高致动器的最大应变量。

针对较粗形状记忆合金（SMA）丝致动器电阻小、通电加热困难的问题,提出一种在SMA丝表面缠绕漆包线的新型复合加热方法。采用集总参数法,并将螺旋缠绕的漆包线与SMA丝之间复杂的热交换过程简化描述为等效热导率,建立了该电热驱动过程的热力学模型。该模型所得的计算结果与实验测试结果的对比分析表明,所建立的热力学模型可以准确地描述该电热驱动方法的加热和冷却过程。实验还进一步表明,漆包线和SMA丝同时通电加热,可大幅提高SMA丝致动器的升温速率。

提出了一种锆钛酸铅（PZT）薄膜微致动器的结构模型。该致动器采用高d33特性的压电陶瓷材料,用于对空间谐振式微光机电（MOEMS）陀螺微镜进行位移和角度的精确定位。建立了该致动器的简化模型并利用有限元方法分析其驱动能力。结果显示,当采用双层结构的PZT薄膜微致动器时,在外加电压50V作用下,环形PZT位移控制器中心位移可达到0.345μm;十字形角度控制器偏转角度可达3.29″,增加PZT薄膜的层数可以进一步增加致动器对微镜位移和角度的控制能力。通过对仿真结果进行分析可以得出结论,选用多层PZT薄膜材料制成的微致动器能够满足调整微镜位移和角度所需的范围和精度要求。

为了研究主动支撑条件对超薄镜面形误差的校正能力，以一个直径0．5m的超薄镜为例进行了面形校正的仿真分析及实验验证。分析了致动器作用力与超薄镜面形的关系，引入了一些需校正的面形误差，如初级球差、慧差、像散及重力变形等，确定了致动器作用力的优化目标，用求解非线性约束问题的优化算法——序列二次规划法计算了校正面形误差所需的致动器作用力，得到了超薄镜面形残余误差。仿真分析表明，对于归一化系数为1的初始球差、慧差、像散以及它们的叠加，用本文提供的致动器排布方式可以将面形误差校正到RMSλ／24以内，且对初级像散的校正能力最强，慧差和球差次之；竖直放置时的重力变形加上3种低阶像差的叠加也可被校正到RMSλ／24。在得到主动支撑的0．5m实验镜的初始面形结果后，重新计算了优化力和面形误差，结果表...

基于超磁致伸缩材料的磁致伸缩特性设计了一种用于微位移驱动的致动器.分析了致动器工作磁场的组成,计算了线圈的工作电流,并以此为依据设计了稳流电源.分析结果表明,设计的稳流电源满足工作要求;线圈提供的工作磁场能够保证超磁致伸缩棒工作在线性区域.

提出了一种将高位移分辨率的压电陶瓷致动器与大驱动力的电磁致动器进行有机结合,实行优势互补的新方法.基于新原理研制的实验样机获得了较好的技术性能指标,即驱动力300N,刚度95N/μm;分辨率1nm;最大位移4μm.研究工作为大驱动力高刚度纳米致动开辟了一条新的途径.

为满足大流量超磁致伸缩电液伺服阀的驱动需要,设计了一种结构紧凑的弓张放大式超磁致伸缩致动器;基于力学基本原理和振动理论知识建立了弓张结构的静、动态模型;分析了弓张结构尺寸参数对其静、动态性能的影响;结合弓张放大式超磁致伸缩致动器应用于电液伺服阀的要求,利用多目标优化法确定了其结构尺寸最佳参数值,并利用有限元法对其静、动态模型进行了验证;设计了弓张放大式超磁致伸缩致动器样机,搭建了实验系统,并进行了静、动态实验。实验结果表明,弓张结构的放大倍数在8.13-8.72间波动,输出端最大位移可达107.9μm,固有频率约为168 Hz,测试所得结果与其静、动态模型计算值基本吻合;通过与优化前的性能相比,弓张结构的静态放大倍数在满足要求的条件下,其动态固有频率提高了55.6%;所设计的弓张放大式超磁致伸缩致动器基本上能够满足...