为提高现有喷油器的动态响应特性,采用超磁致伸缩驱动器(GMA)通过液压腔驱动球阀的形式,提出一种超磁致伸缩式喷油器(GMI)的设计方案。在阐述该喷油器的结构组成和工作原理基础上,基于Jiles-Atherton磁滞模型建立GMA的输出力模型,将其与喷油器液力模型耦合,建立了该喷油器的电-磁-机-液多场耦合模型;基于MATLAB/Simulink模块搭建该喷油器的仿真模型,分析不同偏置磁场下GMA的磁致伸缩曲线,以及不同GMA预应力下的球阀响应曲线;采用遗传算法,选取针阀响应时间为评价指标,对GMA的预应力、进出油孔直径、控制腔容积等关键参数进行优化。结果表明:设计的超磁致伸缩式喷油器具有良好的响应特性,优化使针阀开启延迟降低27.3%,针阀上升时间降低11.0%,针阀关闭延迟降低19.5%,针阀下降时间降低9.9%。

在建立超磁致伸缩微驱动器的轴对称模型的基础上,利用有限元方法对驱动器的磁场进行分析,并通过数值积分方法计算在不同励磁电流下超磁致伸缩棒的伸长量,根据计算结果对驱动器的线性工作范围作出了有效的估计.

提高磁致伸缩驱动器驱动效率的关键环节是建立优化的驱动器磁路.本文基于准静态条件下线性磁致伸缩理论,得出磁致应变S与磁致伸缩材料内部磁场强度B的关系;并根据对无永磁磁偏磁路的分析进一步得出磁致应变S与磁路磁阻R和漏磁磁阻R1的对应关系.应用有限元方法对3种典型磁路结构的磁化效果进行对比分析,验证磁路结构的变化--即磁阻R和漏磁磁阻R1 的相应改变对磁致伸缩材料磁化程度的不同影响,进而得出微小驱动器磁路壳体适宜壁厚为2 mm,导磁材料的磁导率为2000μ0.根据此结果和磁路设计的2个遵循原则,对一(Φ)7 mm×20 mm Terfenol-D棒驱动的驱动器进行了磁路设计,应用ANSYS验证了该结构设计的合理性,并试制了驱动器样机.

本文介绍了一种采用超磁致伸缩材料构成的蠕动微位移机械的结构，仿生运动原理及其控制方式。实验表明，所研制的ＧＭＭ微位移机械在其控制器的作用下，能够可靠地进行双向可控运动。

超磁致伸缩材料(GMM)是一种新型的功能材料具有应变大响应速度快能量传输密度高和输出力大等优异性能;GMM执行器具有非接触式驱动结构相对简单和易于微型化等特点.文章介绍了两种GMM执行器的基本结构和原理并着重分析了基于这两种GMM执行器新型流体泵的结构组成工作原理和性能特点.

针对超磁致伸缩材料热变形严重影响超磁致伸缩高频微小泵输出精度的现象，在介绍热补偿方法、分析磁致伸缩材料的热来源和微小泵工作原理的基础上，提出了相变材料和热膨胀补偿机构组合的方法，以控制超磁致伸缩棒热变形对微小泵的输出影响。由理论和试验可以得出，该方法对微小泵的温控效果明显，使温度控制在45℃±0．5℃，有利于提高超磁致伸缩泵的输出精度，实现了超磁致伸缩泵的微型化。

超磁致伸缩材料具有响应速度快、磁致伸缩应变大、输出力大等诸多优点，已广泛应用于流体传动与控制领域。针对GMA输出力大输出位移小的特点，在分析现有常见放大机构优缺点的基础上，结合GMM直动式伺服阀实际结构，设计出一种“F”型杠杆放大直动式电液伺服阀，介绍了其结构组成及其工作原理，导出了位移放大数学模型，结果表明该新型机构具有结构紧凑、放大倍数高、GMA输出位移与阀芯输入位移呈非线性等特点。

针对目前电液高速开关阀脉宽调制频率不高，新型电一机械转换装置效率较低的现状，研制了一种基于超磁致伸缩材料驱动的新型电液高速开关阀。介绍了其组成和工作原理，并研究了该阀的静、动态特性。实验研究表明，采用超磁致伸缩材料作为新型阀的电一机械转换装置，不仅可以获得较大的阀芯位移，而且使阀的结构简化，易于控制，可获得很高的脉宽调制频率和能量转换效率。

提出一种基于超磁致伸缩转换器的新型直动式高频电液伺服阀（GMM高频伺服阀），介绍了GMM高频伺服阀的结构组成和工作原理，在建立其数学模型的基础上，构建了AMESim仿真模型，仿真分析供油压力、阀芯与阀套间的径向间隙、阀芯圆角、等效质量、阻尼系数和液动力等不同参数对伺服阀输出流量和动态特性的影响。仿真结果表明：GMM高频伺服阀在10MPa供油压力下，输出流量可达6．09L／min，上升时间仅为0．5ms，超调量为11．3％，具有良好的静动态特性；径向间隙大于24μm时，对伺服阀的输出流量和动态特性影响较大；减小等效质量、增大阻尼系数、阀芯保持锐边，可以提高伺服阀的动态特性；供油压力和液动力对伺服阀动态特性无显著影响。仿真结果为GMM高频伺服阀的结构设计和结构参数优化提供了理论依据。

与传统伺服阀相比以新型功能材料为电-机械转换器的电液伺服阀具有高频响、高精度和易于微型化等优点.介绍了几种基于新型功能材料(超磁致伸缩材料GMM、电致伸缩材料PMN和形状记忆合金SMA等)的电液伺服阀的结构组成和工作原理并对它们的各自特点进行了对比分析.最后对新型功能材料特别是超磁致伸缩材料GMM在高性能电液伺服阀的应用现状进行了展望.