压电陶瓷、超磁致伸缩材料等新型功能材料具有优良的力学性能和频响特性,但利用其开发的致动器输出位移小,大多仅为微米级,难以满足大流量电液伺服阀阀芯驱动的要求,因此需设计相应的微位移放大机构以放大致动器的位移输出。根据不同的作用原理和结构形式,伺服阀用微位移放大机构可分为机械式和液压式两种。梳理了微位移放大机构的发展脉络,介绍了不同形式的放大机构的工作原理和作用效果,分析比较了各类放大机构的优缺点。

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...

在液压阀工作空间环境限制的条件下,设计了一种体积精小、结构紧凑的阀用超磁致伸缩致动器。针对该种致动器内部偏置磁场强度均匀性较差的问题,利用有限元仿真方法对其偏置磁场分布结构进行了分析及设计,通过引入磁场不均匀度及平均磁场强度两性能指标对偏置磁场分布结构进行区别,同时结合实际情况,确定了最佳偏磁分布结构为超磁致伸缩棒段数n=3时;制作了阀用超磁致伸缩致动器试验样机,并对样机磁场强度进行了测试。实验结果表明,超磁致伸缩棒表面的磁场分布与仿真结果具有相同的变化趋势,其磁场不均匀度约为22.7%,说明所设计偏置磁场结构是合理的,该研究对于液压阀件的设计具有一定意义。

在所设计超磁致伸缩致动器输出性能基本不变的条件下，为增大其输出位移以满足大流量电液伺服阀的驱动需求，设计了一种双排串联式弓张结构；基于材料力学知识建立了双排串联式弓张结构输出位移模型，并分析了其结构尺寸参数对其放大比的影响；采用有限元仿真的方法分析了双排串联式弓张结构输入力与输出位移之间的关系；制作了双排串联式弓张结构样机，搭建试验系统对其放大性能进行了测试。试验结果表明：双排串联式弓张结构的放大倍数在16.5～16.9之间波动，与理论计算值基本吻合，所设计双排串联式弓张结构能够满足大流量电液伺服阀的驱动要求。