一种形状记忆合金驱动器性能实验研究.docVIP

 硕士学位论文开题报告及论文工作计划书 课题名称一种形状记忆合金驱动器性能实验研究 学 号 1000601 姓 名 杨 专 业 机械设计及理论 学 院 机械工程与自动化学院 导 师 陈 副导师 选题时间 年 月 日 东北大学研究生院 年 月 日 填表说明 1、本表一、二、三、四、五项在导师指导下如实填写。 2、学生在通过开题后一周内将该材料交到所在学院、研究所。 3、学生入学后第三学期应完成论文开题报告，按有关规定，没有完成开题报告的学生不能申请论文答辩。 课题来源、选题依据和背景情况、课题研究目的、理论意义和实际应用价值 课题来源、选题依据和背景情况 微型机器人续航能力是其在设计应用中的重要指标。形状记忆合金驱动器具有瞬间出力大，重量轻的特点。如何实现高效的形状记忆合金的热传导就是一个主要的问题。在一定条件下SMA热管有益于高效的驱动器，通过热管的快速导热实现SMA驱动器频率的提高。 形状记忆合金作为一种新型的功能材料,其主要特征是具有形状记忆效应SME(Shape Memory Effect)。具体说就是这类合金经热处理记忆某种形状后,在低温状态下不管将它如何变形,一旦加热到某一特定温度时便又能恢复到所记忆的高温状态,显示某一温度下的“记忆”特性。 作为一种新型功能材料，它被人们认识并成为一个独立的学科分支可以追溯到1963年美国海军武器实验室Buehler等发现等原子比Ni-Ti合金具有良好的形状记忆效应。尔后，Waymen和Koval又先后发现了铁基合金具有形状记忆效应。1969年形状记忆合金首次成功地应用于美国海军F-14舰载战斗机的油压关接头中，由此大大激励了国际上形状记忆合金的研究与开发。SMA的恢复率和恢复变形量较小，一般只有2%—3%，经热机械训练等处理也不过4%，有文献报告韩国NT Research Inc.已经能将SMA的可恢复变形量提高到4.5%。利用记忆效应，目前这类合金已广泛的应用于医疗器械、工业仪器仪表、航空航天、机器人和能源等诸多领域。 热管是一种能快速将热能从一点传至另一点的装置，由于它具有超常的热传导能力 ，而且几乎没有热损耗，因此它被称作传热超导体，其导热系数为铜的数千倍。热管的基本工作原理如图1所示，管的一端为蒸发段(加热段) ，另一端为冷凝段(冷却段) ，根据应用需要在两段中间可布置绝热段。当热管的一端受热时 ，毛细芯中的液体蒸发汽化，蒸汽在微小的压差下流向另一端放出热量凝结成液体。液体再沿多孔材料靠毛细力的作用流回蒸发段 ，如此循环不已 ，热量从热管的一端传至另一端。当热管倾斜或垂直放置时 ，其工质的循环流动将受重力的影响 ，可将蒸发段置于下方 ，则在上方冷凝的液体工质可借助重力而回流到蒸发段，因此可不采用吸液芯，这就是重力热管。重力热管，工质靠重力在热管内回流，无需采用吸液芯，这就减小了热管的加工难度，降低了制造成本，广泛应用于各领域。 课题研究目的、理论意义和实际应用价值 2.1课题研究目的 形状记忆合金是一类具有形状性能的合金，其主要特征是有形状记忆效应。作为一种新型的功能材料，形状记忆合金在理论研究方面，国内外已做了大量的工作，此外，形状记忆合金在驱动器领域的应用，主要是利用了高温相和低温相在相互转变过程中产生的变形或者回复力达到驱动目的。自1963年美国海军武器实验室(Naval Ordinance Laboratory)的W．J．Buehler博士研究小组发现等原子比Nickel．Titanium(Nin)合金具有良好的形状记忆效应开始受到重视至今，研究人员对形状记忆合金的研究已经走过了40多年的历史，应用领域己涉及电气、机械、运输、化学、医疗、能源、生活用品等。由于SMA合金良好的耐腐蚀性，使得SMA驱动器可用于特种工作环境下的机器人上，例如在海水环境中可获得很好的应用。另外，SMA驱动器简单的结构形式使它在如步行、爬行机器人、微型机器人、医用机器人等方面都有良好的开发前景。由上述可见，SMA驱动器有很大的研究意义和价值。对SMA记忆机制及其驱动器的研究，日本进行的较早，研究成果也较多。而热管是一种利用汽化和冷凝的高潜热、毛细抽吸现象及无需外界动力而能够进行传热的高效节能元件。近年来随着人们对热管技术研究的不断成熟和深入 ,已经广泛应用于建筑、交通、化学、纺织、生产、生活各个领域。但热管技术还存在很大的发展空间 ,它在实现人和自然和