形状记忆合金驱动机构实战:从原理到应用
📚 共计 30 章节
第1章
SMA概述
形状记忆合金的定义、发展历史、典型材料(NiTi合金)特性。
基础
NiTi
第2章
SMA工作原理
热弹性马氏体相变、形状记忆效应(单程/双程/全程)、超弹性效应。
相变
超弹性
第3章
SMA材料性能
相变温度(Af、As、Mf、Ms)、回复应力、可恢复应变、疲劳寿命。
参数
疲劳
第4章
SMA驱动方式
电热驱动(焦耳热)、环境温度驱动、激光/感应加热驱动。
电热
激光
第5章
SMA驱动机构设计基础
设计流程、关键参数(行程、力、响应时间)的确定。
设计
参数
第6章
SMA弹簧驱动器
弹簧设计公式、偏置弹簧设计、线性与非线性弹簧特性。
弹簧
偏置
第7章
SMA丝驱动器
丝材选型、预应变设置、固定与连接方式(压接、焊接)。
丝材
连接
第8章
SMA扭转驱动器
扭矩计算、扭转角度与回复力关系、结构设计要点。
扭转
扭矩
第9章
SMA弯曲驱动器
悬臂梁结构、弯曲刚度计算、多层复合设计。
弯曲
复合
第10章
SMA薄膜驱动器
MEMS工艺、薄膜沉积、光刻与刻蚀、释放工艺。
MEMS
薄膜
第11章
SMA复合材料驱动器
嵌入SMA丝的智能复合材料、界面应力传递模型。
复合材料
界面
第12章
SMA驱动控制系统
PID控制、PWM电流调节、温度反馈(热电偶/热敏电阻)。
控制
PWM
第13章
SMA驱动电路设计
恒流源电路、H桥驱动、MOSFET开关电路。
电路
MOSFET
第14章
SMA驱动器的传感与反馈
位移传感器(LVDT、电位计)、力传感器、自感知技术。
传感
自感知
第15章
SMA驱动器的建模与仿真
本构模型(Tanaka、Liang-Rogers、Brinson模型)、有限元仿真。
建模
仿真
第16章
SMA驱动器的迟滞特性
迟滞环、率相关迟滞、补偿方法(前馈/逆模型)。
迟滞
补偿
第17章
SMA驱动器的响应速度
影响响应时间的因素(热传导、截面尺寸、电流密度)、加速方法。
响应
热管理
第18章
SMA驱动器的疲劳与失效
疲劳机理、寿命预测、失效模式(断裂、功能疲劳)。
疲劳
失效
第19章
SMA驱动器在机器人中的应用
仿生机器人(肌肉、手指)、微型机器人、软体机器人。
机器人
仿生
第20章
SMA驱动器在航空航天中的应用
变体机翼、智能蒙皮、释放机构(解锁器、分离螺母)。
航空
变体
第21章
SMA驱动器在医疗中的应用
血管支架、导丝、手术器械、微创工具。
医疗
支架
第22章
SMA驱动器在汽车中的应用
主动格栅、阀门执行器、热管理模块。
汽车
执行器
第23章
SMA驱动器在消费电子中的应用
手机摄像头自动对焦、微型开关、振动马达。
消费电子
对焦
第24章
SMA驱动器的热管理
散热设计、热绝缘、相变材料辅助散热。
散热
相变
第25章
SMA驱动器的控制策略
开环控制、闭环控制、自适应控制、模糊控制。
控制策略
自适应
第26章
SMA驱动器的集成与封装
模块化设计、电气连接、机械接口、密封防护。
封装
集成
第27章
SMA驱动器的测试与标定
力-位移-温度测试平台、动态响应测试、寿命测试。
测试
标定
第28章
SMA驱动器的可靠性设计
冗余设计、降额设计、环境适应性(温度、湿度、振动)。
可靠性
冗余
第29章
SMA驱动器的成本与选型
材料成本、加工成本、驱动电路成本、选型指南。
成本
选型
第30章
SMA驱动机构实战案例
设计并制作一个SMA丝驱动的微型夹爪(从需求分析到样机测试)。
实战
夹爪