超磁致伸缩液压泵驱动器设计及其在折叠机翼变体飞行器中的应用

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1、硕士学位论文超磁致伸缩液压泵驱动器设计及其在折叠机翼变体飞行器中的应用DESIGNOFAGAINTMAGNETOSTRICTIVEHYDRAULICPUMPACTUATORANDITSAPPLICATIONINFOLDABLE-WINGMORPHINGAIRCRAFT高洪亮哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：V19学校代码：10213国际图书分类号：531密级：公开工学硕士学位论文超磁致伸缩液压泵驱动器设计及其在折叠机翼变体飞行器中的应用博士研究生：高洪亮导师：刘彦菊教授申请学位：工学硕士学科：力学所在单位：航天学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学Cl

2、assifiedIndex:V19U.D.C:531DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringDESIGNOFAGAINTMAGNETOSTRICTIVEHYDRAULICPUMPACTUATORANDITSAPPLICATIONINFOLDABLE-WINGMORPHINGAIRCRAFTCandidate：GaoHongliangSupervisor：Prof.LiuYanjuAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MechanicsAffiliation：Sch

3、oolofAstronauticsDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要随着航空技术的发展，人们对传统布局方式的飞行器提出了越来越多的新要求。国内外的研究人员已经开始逐步探索研发具有结构自适应性的新概念飞行器，使飞行器按照不同任务载荷的要求能够在不同飞行环境下，通过结构变形始终保持良好的气动性能和飞行状态，由此，变体飞行器应运而生。折叠机翼变体飞行器作为一种大变形变体飞行器，其对驱动变形的方式提出了新的更高的要求。另一方面，作

4、为一种新型智能材料，超磁致伸缩材料以其较大的磁致伸缩应变、大输出应力、快速响应和高能量转换效率等特点，被越来越多的研究者所关注。以超磁致伸缩材料为动力元件，利用上述特性而研制的许多致动器，使得航空航天、精密加工、机器人等领域对设备在体积小、重量轻、易于控制等方面的诸多要求得以满足。通过对超磁致伸缩材料的诸多优势加以利用，考虑将其与液压系统作动力大且传动可靠等优点相结合，研制一种新型超磁致伸缩液压泵驱动器，并以此为液压动力单元，构建完整的液压系统设计方案，用以驱动折叠机翼变体飞行器实现折叠变形，这便是本文的主要思想。首先，本文论述了基于超磁致伸缩材料的液压泵驱动器的工作原理，并应用

5、力学、材料学、电磁学和机械设计等相关理论，设计和制作了这种驱动器，并对其性能做了全面测试，详细分析了输出流量和输出压力分别与输入电信号电流、频率、偏置情况以及液压系统预充压这四组参数之间的关系。其次，根据超磁致伸缩液压泵的设计特点和测试结果，本文详细设计了摇杆机构传动和螺旋传动这两种传动方式下的折叠机翼变体飞机机身和各翼段机翼结构，全面考察折叠机翼变体飞机的结构布局方案和特点，并建立了摇杆机构传动的折叠机翼变体飞机的运动学模型，与CATIA数字样机DMU运动分析的仿真结果相互验证。最后，利用ADAMS等软件对飞机结构模型进行无负载条件下的动力学仿真，得到此时满足变形要求的驱动力的

6、大小；设计了以GMM泵驱动器为动力源的驱动折叠变形的液压系统布局方案，并以选用GMM泵测试结果的典型值与上述仿真结果进行对比，验证了液压布局方案实际应用的可行性。关键词：超磁致伸缩；液压泵；折叠机翼；变体飞行器-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractWiththedevelopmentofaerospacetechnology,newchallengesontheaircraftwiththetraditionalconfigurationhavebeenproposedallthemore.Onestepafteranother,globalresearchersh

7、avealreadystartedtoexploredevelopingnewconceptualaircraftswiththestructuralself-adaption,whichmaysustaintimelyaerodynamicperformanceandflightstateviaradicalshapechangeofthestructuralconfigurationunderdifferentmissionsinmultipleflightenvironme