基于Solidworks的超磁致驱动装置设计与建模

副标题#e#    SolidWorks是美国SolidWorks公司于上世纪90年代初期研制的一套基于Windows系统开发的，运行在微机平台上的机械设计自动化软件，它采用基于特征的参数化实体建模，具有功能强大，操作方便、易学、易用等特点.其特征识别技术将数据的转换智能化，将静态的几何模型特征化和参数化，用户可在实体模型上轻松实现设计意图.
   
    随着超精密加工技术的发展，微位移驱动技术是直接关系着加工精度的技术指标.由于超磁致伸缩材料具有输出力大、输出位移大、刚性体结构等特点，将其应用于驱动器领域，极大提高驱动器的性能指标，并且进一步推动超精密加工领域的进步.
   
    1使用SolidWorks建模的特点和设计方法
   
    1.1零件设计直观快捷
   
    通过简单的草图绘制，就可以使用拉伸或旋转等特征生成基体.在此基体上，可以方便地通过拉伸、旋转、薄壁特征、高级抽壳、特征阵列、钻孔等操作不断改变其结构，最终完成全部零部件的设计，建立模型时，SolidWorks对每个特征尺寸自动赋值.通过"智能尺寸"操作对尺寸进行修改和赋值，而实体模型将随尺寸变化重新生成，因此修改方便快捷.
   
    1. 2精确表达不规则曲面
   
    SolidWorks软件通过带控制线的扫描、放样、填充以及拖动可控制的相切操作产生复杂的曲面;可以直观地对曲面进行修剪、延伸、倒角和缝合等操作，使不规则曲面的设计表达得更精确、直观.
   
    1. 3设计效率高
   
    SolidWorks软件提供Toolbox插件，包含标准零件库，也可自定义零件库，因而减少了不必要的重复性设计工作;应用SolidWorks软件的质量特征功能，只需输人零件的材质属性(密度)，即可直接输出零件的质量特性，如质量、体积、重心、惯性矩、惯性张量等，从而减少了很多复杂的计算.
   
    1.4一般设计过程和方法
   
    应用SolidWorks进行设计，需要选定设计方案，进行零件和装配体的建模，经过检验之后要输出适合工厂使用的二维图纸.其设计的一般过程和方法，如图1所示.
   

    2超磁致驱动装置的设计和建模过程
   
    2. 1超磁致伸缩材料的特点及应用
   
    超磁致伸缩材料具有很高的磁致伸缩应变比入，比磁致伸缩的金属与合金和铁氧体磁致伸缩材料的又大1--2个数量级，因而在军民两用高科技领域具有难以估量的应用前景，它的应用开发也成为当前机电工程领域中的研究热点.其中超磁致驱动装置是其在应用领域的一项新成果.
   
    2. 2超磁致驱动装盖的结构和原理
   
    图2是驱动装置原理图.
   

    由GMM棒、输出轴、气隙、壳体和底座等组成闭合磁路，此种设计可以尽可能减少漏磁，提高通过GMM棒的磁通量;由调节螺母、弹簧和输出轴对GMM棒施加预压力，此轴向预压力可使GMM棒内部磁畴在零磁场时尽可能地沿着与轴向应力垂直的方向排列;对驱动线圈通电，其产生的外加激励磁场，可使GMM棒获得较大的轴向磁致伸缩应变，从而增大位移和力的输出;偏置线圈通电后对GMM棒施加一定强度的极化磁场，可使GMM棒磁致变形处于线性区域，本装置偏置线圈产生的磁场可通过电流大小调节以适应不同的工况.