超磁致伸縮泵設計理論與實驗研究.pdf

1、分類號——ODe學密級學校代碼武潷理歹大署位論10497文題目壅鯉墊盟緝苤遮鹽墨逾魚塞驗塑塞英文立曼墨ig塾!魚曼Q!Y墾墜亟基貍墾區(qū)!墜曼墜!墨墨地魚YQ￡題目Qi壘塾!壘墮壘g塾絲Q墨塑曼壘!iy星￡望!恥墨研究生姓名壑堊墮姓名睦塞壅職稱鏨撞學位——指導教師單位名稱塹速蘭猩堂墮郵編Professor430063指導教師單位名稱墮迤Y煎煦籃H螋墅塾申請學位級別盛學科專業(yè)名稱墊煎遮鹽墨堡逾論文提交日期201304論文答辯日期201305

2、學位授予單位盍墊壟三盤堂學位授予日期答辯委員會主席2013年05月評閱人空塾曼大剛n，＼Yl武漢理工大學碩士學位論文摘要超磁致伸縮材料(GMM)具有伸縮應變大、輸出力大、能量密度高、響應速度快和頻帶寬等優(yōu)點，是一種新型智能材料。它在超聲換能器、精密定位、超精密加工、微型馬達和振動主動控制等領域有著廣泛的應用。航空航天飛行器的發(fā)展，迫切需要體積小、重量輕、壓力高，且易于控制輸出流量的分布式液壓系統?，F有的液壓泵難以滿足以上要求，利用智能材

3、料的諸多優(yōu)勢，研究基于智能材料的新型液壓泵及其系統，既有開展理論研究的必要性，也有現實的迫切性。論文針對超磁致伸縮材料的特性，在結構優(yōu)化設計、流場分析、系統建模與仿真和實驗測試等方面開展理論和實驗研究，旨在為超磁致伸縮泵及其液壓系統的發(fā)展提供設計理論支持和實驗數據積累。論文分析了現有的液壓泵和基于智能材料的新型泵的工作原理。論述了磁致伸縮效應產生的機理、超磁致伸縮材料的基本特性及其應用。對超磁致伸縮泵的國內外研究現狀進行了深入剖析，指出

4、了開展超磁致伸縮泵設計理論和實驗研究的重要意義。提出了超磁致伸縮泵的總體設計方案。通過研究和分析磁場強度在GMM棒軸線上的分布，確定了驅動線圈設計和優(yōu)化的一般方法。通過建立系統的等效磁路，找到了提高電一磁機械轉換效率的方法。使用有限元方法對超磁致伸縮泵的磁場進行仿真和分析，并對磁回路結構進行了優(yōu)化，改善了磁場的均勻性。分析了預壓力機構、泵腔設計以及單向閥設計的主要參數對輸出性能的影響。針對超磁致伸縮泵的結構特點，設計了靜密封和動密封相結

5、合的密封方式?；诹黧w力學連續(xù)性方程和動量方程，建立了超磁致伸縮泵泵腔流場的二維和三維模型，仿真結果顯示泵腔壓力差隨頻率增加而增大。使用有限元方法研究了不同泵腔高度下，腔內壓力損失同活塞初始激勵速度之間的關系，分析了泵腔內的壓力分布狀況以及造成壓力損失的原因。通過對不同進出管路位置分布、進出管路直徑以及進出管路倒角形狀對泵腔內壓力損失影響的研究，得到了優(yōu)化設計的基本方案和思路，并對流場結構參數進行了最終的優(yōu)化。采用流固耦合的方法對不同單