由动量守恒定律可得,两个质量块的质量直接影响致动器的位移输出,当频率f=50 Hz、m2=50 g时,致动器的输出位移随m1的变化规律如图4-23所示。从图4-23可以看出,模拟值和实验值的变化规律基本一致,随着m1的增加,单步位移的模拟值和实验值都逐步增加,在模拟值中,当m1达到289 g时,单步位移达到最大;在实验值中,当m1达到300 g时,单步位移达到最大值。实验值和模拟值略有偏差,主要是由于摩擦系数等外界因素的影响造成的,但二者的变化规律基本一致,从而验证了位移建模方法是正确的。
图4-23 单步位移随m1的变化规律
当频率f=50 Hz、m2=50 g,m1取值不同时,驱动体两端的位移曲线如图4-24所示(y1和y2分别为驱动体两端位移)。当m1=m2时,摩擦力f1=f2,在GMM的伸长和收缩阶段,y1和y2基本相等,两条位移曲线呈相对的锯齿状,m1和m2来回振荡,致动器没有位移输出,如图4-24(a)所示。
随着m1逐渐增大,受到的摩擦力f1逐渐增大,在GMM棒收缩阶段,y1逐渐减小,y2逐渐增大,致动器有位移输出,m1在运动中有回退现象,如图4-24(b)所示。(www.xing528.com)
当m1增大到300 g时,m1的最大静摩擦力大于受到的冲击力F1,GMM棒收缩时,m1保持静止,致动器的输出位移呈阶梯状曲线,致动器的单步位移达到最大,如图4-24(c)所示。
m1继续增大时,摩擦力f1继续增大,在GMM棒的伸长阶段,y1逐渐减小,致动器的单步位移输出逐渐减小,如图4-24(d)所示。两个质量块的质量直接决定致动器的输出位移,当m1=300 g、m2=50 g时,可以实现惯性式直线致动器的最佳输出性能。
图4-24 m 1不同时驱动体两端的位移曲线
(a)m1=50 g;(b)m1=150 g;(c)m1=300 g;(d)m1=400 g
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