课题来源：现在国内外厂家大多采用惯性激振、弹性连杆激振和液压激振等振动方式，结构简单，但振幅大、频率低、噪声大，还不容易实现发泡水泥振动密实所要求的垂直定向振动，工作振源完全同步等技术要求。在原来基础上要满足这些技术要求相当困难，其控制系统复杂，成本较大，智能激振器是利用超磁致伸缩材料的磁致伸缩现象而制成的一种新型激振器。在这一背景下开展应用于振动平台的智能激振器的研究具有非常重要的理论意义和实际意义。^[1]激振器能使被激物件获得一定形式和大小的振动量，从而对物体进行振动和强度试验，或对振动测试仪器和传感器进行校准。激振器还可作为激励部件组成振动机械，用以实现物料或物件的输送、筛分、密实、成型和土壤砂石的捣固等工作。传统激振器的驱动方法包括惯性式电动式、电磁式、电液式、气动式和液压式等型式。但是，这些形式的激振器常常存在振幅和频率不能满足工作实验要求的情况。在1974年，A．E．Clark等人开发出常温下具有大磁致伸缩且各向异性最低的三元稀土合金TbDyFe，并将其推广实用化，其λs达到10q数量级，磁机耦合系数大于0.6，这就是GMM的基础。自70年代中期以来，GMM研究的重点在材料的制备工艺以及各材料成分对其性能的影响^[2-3],以及尽早实现商品化生产。至90年代前后，出现了商品化的GMM生产，主要有美国 Edge Technologies公司的Terfenol-D，瑞典Feredyn AB 公司的Magmek86，后来日本、俄罗斯、英国和澳大利亚等也相继研究开发出TbDyFe2型GMM^[4]

课题目的：随着机械制造业的不断发展，机械设备的工作稳定性、准确性要求日益变高，这便对工程施工、机械制造过程中所需的激振器的工作范围和工作精度要求日益增加，同时超磁致伸缩材料出色的焦耳效应使其更多的运用于激振器中，本课题主要以超磁致伸缩致动器为基础，基于超磁致伸缩材料的维德曼效应（磁场产生旋转效应），通过柔顺放大机构，通过旋转型摆动型振动头的输出，产生合理的选转型机械振动激励输出。

课题意义：超磁致伸缩材料（GMM）以其位移分辨率高、应变大、响应速度快、输出力大、能量密度高等诸多优点，在超精密加工、微电子技术以及生物工程等领域有着广阔的应用前景。GMM材料具有双向可逆能量转换效应，其正磁致伸缩效应可应用于精密致动、流体控制（泵和阀）、声纳系统、主动减振降噪等系统，而其逆磁致伸缩效应则可用于开发力、扭矩、磁场强度等传感器件。 传统激振器的驱动方法包括惯性式电动式、电磁式、电液式、气动式和液压式等型式，传统电磁式激振器由于采用磁致伸缩材料，输出振动的频率和振幅以及振动方向因为材料和环境的原因具有一定的局限性。^[5]稀土超磁致伸缩材料也存在一些缺点，如其固有的磁滞损耗，对GMM应用于超精密加工控制、准确定位造成困难。^[6-7]

柔顺机构是一种利用构件自身的弹性变形来完成运动和力的传递及转换的新型机构。它不像传统刚性机构那样靠运动副来实现全部运动和功能，而主要靠机构中的柔性构件的变形来实现机构的主要运动和功能，它同样也能实现运动、力和能量的传递和转换。柔顺机构比只考虑机构中由于杆件变形带来影响的柔性机构又大大前进了一步，它不是停留在如何避免杆件变形产生的负面影响上，而是积极地利用杆件变形来改善和提高机构的性能。由于其具有减少构件数量和装配时间、简化加工工序、无摩擦磨损和传动间隙、能降低振动和噪声等优点。^[8] 从 20 世纪 80 年代后期开始，柔顺机构已经在一些日常和有要求特殊的行业上开始应用，如：日常用品、自行车、汽车和精密测量仪器等，尤其是在轻型、微型化领域有着广泛的应用前景，比如，在微机械及微机电系统(Microelectro-mechanicalsystems, MEMS)中，柔顺机构有着巨大的优势和潜力，它可以在较大程度上提高 MEMS 中微机械部分的尺寸微小化程度和机构的工作性能，从而大大促进MEMS领域的发展。国内外许多学者对柔顺机构进行了多年的研究，并取得了一定的成果。^[9]

本课题主要以超磁致伸缩致动器为基础，基于超磁致伸缩材料的维德曼逆效应（磁场产生旋转效应），运用旋转型摆动型振动头的输出，通过柔顺放大机构对输出幅度进行放大，利用了超磁致伸缩材料的多种优秀特性，实现了更大范围的频率和振幅以及不同的振动方向，适应了更多的工作环境，弥补了原有的激振器的缺点，可用于施加在工作对象上产生高频动态的旋转型振动激励，基本满足了日益增长的市场需要。

1.2国内外基本研究情况

早在上个世纪年代就开始了激振器的研发和应用,当时就采用电动式激振器做军用战机的整机地面共振实验,随着现代工程结构日益复杂,外部环境条件对激振器的不利影响也逐渐增多,这就对激振器的动态响应性能提出了更高的要求,这也使得激振设备得以不断的发展和完善,法国公司向世界展出具有计算机智能控制的全自动化模态试验设备^[10]。全套设备中,有多达犯台之多的电动式激振器,激振力大小可分为50N、200N、1000N不等。生产的激振器种类多样,不仅可以用于做飞行振动试验,而且可用于做地面共振试验。日本振研株式会社研究出一种基于并联机构的空间三维激振装置,能够实现空间三平移正弦加载振动模拟，运动范围较大。

我国电动式激振器的研制起步于世纪年代初,但因其性能指标没有达到需求,导致很少被应用于科研和生产实践中。上世纪六十年代到七十年代,我国所用的各类激振器完个都是花费了大量外汇从国外进口的,不过情况从年开始出现了转机。中科院院士、南航振动工程研究所主任赵淳生教授开始对电动式激振器展开深入细致的研究,并取得了丰硕的成果：

1974年赵院士设计制造了系列励磁型电动式激振器,最初只是应用于南京航空航天大学的教学和科研。其中年全国仪表展览会上展览过的一型激振器在在苏州试验仪器厂顺利投产。

1976年赵院士成功研制出了激振力达到的一型永磁型激振器,它是我国自行研制的第一台永磁型电动式激振器,其关键技术指标也与法国型激振器相抗衡,随后顺利投产,首批生产的一千多台激振器分布在全国各地。在很长时间内，JZQ-7型永磁型激振器占领着巨大的激振器市场,经济与社会效益显著。年荣获国家级科技进步三等奖。