本發(fā)明涉及超磁致伸縮執(zhí)行器裝置領(lǐng)域，特別涉及一種嵌套式超磁致伸縮執(zhí)行器。

背景技術(shù)：
磁致伸縮材料Terfenol-D是20世紀(jì)70年代出現(xiàn)的新型稀土功能材料，該材料被視為21世紀(jì)提高國(guó)家高科技綜合競(jìng)爭(zhēng)力的一種新型戰(zhàn)略性功能材料。與壓電陶瓷材料相比該材料具有大磁致伸縮系數(shù)、高能量密度、快響應(yīng)速度、較高的磁機(jī)轉(zhuǎn)換效率和抗壓特性。磁致伸縮效應(yīng)是該材料的重要物理特性之一。利用該材料的磁致伸縮效應(yīng)特性可以制作微位移執(zhí)行器。用磁致伸縮材料制成的超磁致伸縮移執(zhí)行器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于驅(qū)動(dòng)、精度高、漂移小、工作頻率范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。憑借這些優(yōu)異特性，超磁致伸縮執(zhí)行器在聲吶系統(tǒng)中已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，并且在精密與超精密加工、流體機(jī)械等工程領(lǐng)域顯示出了良好的應(yīng)用前景。雖然磁致伸縮材料較大的磁致伸縮系數(shù)和微秒級(jí)別的響應(yīng)速度使超磁致伸縮執(zhí)行器在微驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)要遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)器，但是由于超磁致伸縮執(zhí)行器的輸出位移有限，導(dǎo)致了其在很多需要大行程的驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域中的應(yīng)用受到限制。因此提高超磁致伸縮執(zhí)行器的輸出位移對(duì)于拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域具有重要意義。近年來(lái)，從事磁致伸縮材料及應(yīng)用的研究人員對(duì)增加超磁致伸縮執(zhí)行器輸出位移的方法進(jìn)行了一定研究。例如，在2012年機(jī)械工程學(xué)報(bào)第48卷第1期25-31頁(yè)發(fā)表的大行程精密定位超磁致伸縮驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)與控制中，楊斌堂、徐彭友等人將超磁致伸縮執(zhí)行器和柔性鉸鏈放大機(jī)構(gòu)組合，研制了大行程精密超磁致伸縮組合驅(qū)動(dòng)器；在2011年大連理工大學(xué)方小明的碩士畢業(yè)論文中，通過(guò)設(shè)計(jì)一種菱形位移放大機(jī)構(gòu)增加超磁致伸縮執(zhí)行器的輸出位移。但是目前還鮮有通過(guò)組合不同形狀的磁致伸縮材料增加超磁致伸縮執(zhí)行器輸出位移的報(bào)道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
發(fā)明目的本發(fā)明利用磁致伸縮材料的磁致伸縮效應(yīng)特性，通過(guò)將兩種不同形狀的磁致伸縮材料組合，設(shè)計(jì)了一種嵌套式超磁致伸縮執(zhí)行器，增加了執(zhí)行器的位移輸出，拓寬了超磁致伸縮執(zhí)行器的應(yīng)用領(lǐng)域。技術(shù)方案一種嵌套式超磁致伸縮執(zhí)行器，其特征在于：超磁致伸縮執(zhí)行器的下端為底部帶有內(nèi)凹槽，圓周帶有螺栓通孔，上端外緣帶有圓環(huán)狀凸臺(tái)、中心帶有凸臺(tái)的阻磁底座；上端中心帶有凸臺(tái)，下端中心帶有凹槽的圓薄片狀下導(dǎo)磁片安裝在阻磁底座上端的圓環(huán)狀凸臺(tái)內(nèi)并且下導(dǎo)磁片的凹槽內(nèi)壁與阻磁底座上端中心處凸臺(tái)的圓周接觸；帶有中心孔的線圈骨架安裝在下導(dǎo)磁片上方；磁致伸縮套筒安裝在線圈骨架中心孔中且下端與下導(dǎo)磁片接觸；帶有內(nèi)凸臺(tái)的導(dǎo)磁套筒安裝在磁致伸縮套筒上方，其外壁與線圈骨架中心孔內(nèi)壁接觸；上部帶有軸肩，下部帶有內(nèi)凸臺(tái)的阻磁套筒安裝在磁致伸縮套筒和導(dǎo)磁套筒中，阻磁套筒的軸肩與導(dǎo)磁套筒內(nèi)凸臺(tái)上表面接觸，下端與下導(dǎo)磁片接觸；下部帶有軸肩、上部帶有凹槽的下導(dǎo)磁塊安裝在阻磁套筒中，下導(dǎo)磁塊的軸肩與阻磁套筒的內(nèi)凸臺(tái)接觸并且下端與下導(dǎo)磁片的凸臺(tái)接觸；磁致伸縮棒安裝在下導(dǎo)磁塊的凹槽內(nèi)；上下兩端帶有凹槽的上導(dǎo)磁塊安裝在磁致伸縮棒上方；圓筒狀磁軛安裝在線圈骨架外側(cè)并且下端與下導(dǎo)磁片接觸；中心處帶有通孔的圓薄片狀的上導(dǎo)磁片安裝在線圈骨架上面；上端中心處帶有通孔、外軸肩帶有螺栓孔的阻磁階梯外殼安裝在圓筒狀磁軛外側(cè)，阻磁外殼的下端面與阻磁底座接觸，阻磁外殼下端的內(nèi)軸肩與阻磁底座上端面的圓環(huán)狀凸臺(tái)接觸；阻磁階梯傳遞軸安裝在上導(dǎo)磁塊的上凹槽中；外緣帶有螺栓孔、中心帶有通孔的圓盤狀預(yù)緊蓋安裝在阻磁傳遞軸上面；碟形彈簧安裝在預(yù)緊蓋與阻磁階遞軸之間。螺栓由執(zhí)行器的下端依次通過(guò)阻磁底座、阻磁外殼和預(yù)緊蓋的螺栓孔。在阻磁外殼的外軸肩上安裝有緊固螺母，緊固螺母通過(guò)與螺栓配合對(duì)執(zhí)行器進(jìn)行整體固定；在預(yù)緊蓋上面安裝有預(yù)緊螺母，預(yù)緊螺母與螺栓連接對(duì)執(zhí)行器施加預(yù)緊力。導(dǎo)磁套筒的上端面與阻磁外殼間存在間隙。上導(dǎo)磁塊、阻磁傳遞軸與阻磁套筒間存在間隙。優(yōu)點(diǎn)及效果本發(fā)明利用磁致伸縮材料的磁致伸縮效應(yīng)特性，通過(guò)組合不同形狀的磁致伸縮材料將磁致伸縮材料的位移疊加，使整個(gè)執(zhí)行器的輸出位移增加。整個(gè)執(zhí)行器具有輸出位移大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。拓寬了磁致伸縮執(zhí)行器的應(yīng)用領(lǐng)域，使超磁致伸縮執(zhí)行器滿足了大行程驅(qū)動(dòng)的要求。附圖說(shuō)明圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1中A部分的放大示意圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明：1.阻磁階梯傳遞軸，2.預(yù)緊螺母，3.預(yù)緊蓋，4.螺栓，5.阻磁外殼，6.緊固螺栓，7.阻磁底座，8.磁軛，9.線圈骨架，10.下導(dǎo)磁片，11.磁致伸縮套筒，12.阻磁套筒，13.下導(dǎo)磁塊，14.導(dǎo)磁套筒，15.上導(dǎo)磁塊，16.上導(dǎo)磁片，17.磁致伸縮棒，18.碟形簧，19.線圈。具體實(shí)施方式本發(fā)明利用磁致伸縮材料的磁致伸縮效應(yīng)特性，通過(guò)將兩種不同形狀的磁致伸縮材料組合，設(shè)計(jì)了一種嵌套式超磁致伸縮執(zhí)行器。所述嵌套式超磁致伸縮執(zhí)行器主要包括阻磁底座、下導(dǎo)磁片、線圈骨架、磁致伸縮套筒、導(dǎo)磁套筒、阻磁套筒、下導(dǎo)磁塊、磁致伸縮棒、上導(dǎo)磁塊、圓筒狀磁軛、上導(dǎo)磁片、阻磁外殼、阻磁階梯傳遞軸、預(yù)緊蓋和碟形彈簧，如圖1中所示，超磁致伸縮執(zhí)行器的下端為底部帶有內(nèi)凹槽，圓周帶有螺栓通孔，上端外緣帶有圓環(huán)狀凸臺(tái)、中心帶有凸臺(tái)的阻磁底座7；上端中心帶有凸臺(tái)，下端中心帶有凹槽的圓薄片狀下狀導(dǎo)磁片10安裝在阻磁底座7上端的圓環(huán)狀凸臺(tái)內(nèi)并且下導(dǎo)磁片10的凹槽內(nèi)壁與阻磁底座7上端中心處凸臺(tái)的圓周接觸；帶有中心孔的線圈骨架9安裝在下導(dǎo)磁片10上方；線圈19纏繞在線圈骨架9上；磁致伸縮套筒11安裝在線圈骨架9中心孔中且下端與下導(dǎo)磁片10接觸；帶有內(nèi)凸臺(tái)的導(dǎo)磁套筒14安裝在磁致伸縮套筒11上方，其外壁與線圈骨架9中心孔內(nèi)壁接觸；上部帶有軸肩，下部帶有內(nèi)凸臺(tái)的阻磁套筒12安裝在磁致伸縮套筒11和導(dǎo)磁套筒14中，阻磁套筒12的軸肩與導(dǎo)磁套筒14內(nèi)凸臺(tái)上表面接觸，下端與下導(dǎo)磁片10接觸；下部帶有軸肩、上部帶有凹槽的下導(dǎo)磁塊13安裝在阻磁套筒12中，下導(dǎo)磁塊13的軸肩與阻磁套筒12的內(nèi)凸臺(tái)接觸并且下端與下導(dǎo)磁片10的凸臺(tái)接觸；磁致伸縮棒17安裝在下導(dǎo)磁塊13的凹槽內(nèi)；磁致伸縮套筒11、導(dǎo)磁套筒14、阻磁套筒12、下導(dǎo)磁塊13之間的裝配關(guān)系既使得預(yù)緊力可以施加到磁致伸縮套筒11上又保證了磁致伸縮套筒11產(chǎn)生的位移可以與磁致伸縮棒17產(chǎn)生的位移進(jìn)行疊加，最終通過(guò)上導(dǎo)磁塊15和阻磁階梯傳遞軸1進(jìn)行執(zhí)行器的位移輸出。上下兩端帶有凹槽的上導(dǎo)磁塊15安裝在磁致伸縮棒17上方；圓筒狀磁軛8安裝在線圈骨架9外側(cè)并且下端與下導(dǎo)磁片10接觸；中心處帶有通孔的圓薄片狀的上導(dǎo)磁片16安裝在線圈骨架9上面；上端中心處帶有通孔、外軸肩帶有螺栓孔的阻磁階梯外殼5安裝在圓筒狀磁軛8外側(cè)，阻磁外殼5的下端面與阻磁底座7接觸，阻磁外殼5下端的內(nèi)軸肩與阻磁底座7上端面的圓環(huán)狀凸臺(tái)接觸；阻磁階梯傳遞軸1安裝在上導(dǎo)磁塊15的上凹槽中；外緣帶有螺栓孔、中心帶有通孔的圓盤狀預(yù)緊蓋3安裝在阻磁傳遞軸1上面；碟形彈簧18安裝在預(yù)緊蓋3與阻磁階遞軸1之間。螺栓4由執(zhí)行器的下端依次通過(guò)阻磁底座7、阻磁外殼5和預(yù)緊蓋3的螺栓孔。緊固螺母6安裝在阻磁外殼5的外軸肩上并通過(guò)與螺栓4配合對(duì)執(zhí)行器進(jìn)行整體固定，保證了整個(gè)執(zhí)行器裝配的正確性。預(yù)緊螺母2安裝在預(yù)緊蓋3上面與螺栓4連接對(duì)執(zhí)行器施加預(yù)緊力，使得執(zhí)行器可以工作在最佳狀態(tài)。導(dǎo)磁套筒14的上端面與阻磁外殼5間存在間隙，保證了導(dǎo)磁套筒14的上端為自由端可以向上移動(dòng)。如圖2中所示，上導(dǎo)磁塊15、阻磁傳遞軸1與阻磁套筒12間存在間隙，上導(dǎo)磁塊15和阻磁傳遞軸1是上下連接在一起的，上導(dǎo)磁塊15和阻磁傳遞軸1的側(cè)面均與阻磁套筒12存在間隙，該間隙可以保證執(zhí)行器的位移輸出順暢沒有阻礙。本發(fā)明工作原理如下：本發(fā)明工作時(shí)，首先調(diào)節(jié)預(yù)緊螺母2對(duì)執(zhí)行器施加預(yù)壓力。當(dāng)調(diào)節(jié)預(yù)緊螺母2時(shí)，預(yù)緊力通過(guò)預(yù)緊蓋3和碟形彈簧18傳遞給阻磁階梯傳遞軸1，阻磁階梯傳遞軸1通過(guò)上導(dǎo)磁塊15將預(yù)緊力施加到磁致伸縮棒17上，由于下導(dǎo)磁塊13的軸肩與阻磁套筒12的內(nèi)凸臺(tái)接觸，阻磁套筒12的軸肩與導(dǎo)磁套筒14的內(nèi)凸臺(tái)接觸，導(dǎo)磁套筒14下端與磁致伸縮套筒11接觸，因此預(yù)緊力通過(guò)下導(dǎo)磁塊13、阻磁套筒12、導(dǎo)磁套筒14被施加到磁致伸縮套筒11上。當(dāng)執(zhí)行器線圈19中通入激勵(lì)時(shí)，由于磁致伸縮材料的磁致伸縮效應(yīng)，磁致伸縮套筒11和磁致伸縮棒18伸長(zhǎng)。由于磁致伸縮套筒11下端屬于固定端，導(dǎo)磁套筒14的上端與阻磁外殼5間存在間隙，因此磁致伸縮套筒11產(chǎn)生的位移帶動(dòng)導(dǎo)磁套筒14向上移動(dòng)。導(dǎo)磁套筒14的內(nèi)凸臺(tái)與阻磁套筒12的軸肩連接，阻磁套筒12的內(nèi)凸臺(tái)與下導(dǎo)磁塊13的軸肩接觸，下導(dǎo)磁塊13通過(guò)凹槽與磁致伸縮棒17連接，因此由磁致伸縮套筒11產(chǎn)生的位移通過(guò)導(dǎo)磁套筒14、阻磁套筒12、下導(dǎo)磁塊13傳遞到磁致伸縮棒17，進(jìn)而將磁致伸縮套筒11的位移與磁致伸縮棒17位移疊加，最終通過(guò)上導(dǎo)磁塊15和阻磁階梯傳遞軸1進(jìn)行執(zhí)行器的位移輸出。結(jié)論：本發(fā)明結(jié)構(gòu)合理，操作簡(jiǎn)單。通過(guò)組合不同形狀的磁致伸縮材料和執(zhí)行器內(nèi)部傳遞結(jié)構(gòu)可以使執(zhí)行器的輸出位移得到增加。拓寬磁致伸縮執(zhí)行器的應(yīng)用場(chǎng)合，對(duì)于執(zhí)行器的實(shí)際應(yīng)用具有重大意義。