超磁致伸缩材料是从20世纪70年代迅速发展起米的新型材料,目前已被视为21世纪提高国家高科技综合竞争力的战略性功能材料。超磁致伸缩材料以其位移分辨率高、应变大、输出力大、响应速度快和能量密度高等诸多优点,在军民两用高科技领域显示出广阔的应用前景。我国有着丰富的、优良的稀土资源,研究基于超磁致伸缩材料的微致动器对我国稀土材料产业的发展有着积极的推进作用。目前,利用超磁致伸缩材料的磁致伸缩效应制作微致动器是国内外的研究热点,大多数研究集中在小位移的微致动器上,为了扩大其应用范围,论文结合超磁致伸缩材料和差动式位移放大机构,研制大位移微致动器,并对其关键技术问题进行理论和实验研究。论文以微致动技术为背景,论述了超磁致伸缩致动器的研究现状,并且介绍了超磁致伸缩材料、磁致伸缩机理、物理效应及其应用。在超磁致伸缩材料的工作特性的基础上,完成大位移微致动器的设计,主要包括GMM棒的选型、线圈的设计、磁路结构的设计、预压机构的设计、温控结构的设计和位移放大机构的设计等。针对所设计的大位移微致动器,在理解ANSYS软件的电磁场分析理论的基础上,建立了其三维有限元分析模型,分析了其磁场特性。分析结果表明,磁路结构设计合理,GMM棒上的磁感应强度满足要求,漏磁较少。同时,分析了线圈高度以及壳体、输出轴和后端盖等部件的材料对驱动磁场轴向分布特性的影响,对磁路设计和优化具有重要的指导意义。位移放大机构采用全柔性结构,建立了倒圆角型柔性铰链的力学模型,分析了最小厚度、直梁段长度和倒圆角半径等结构参数对其转角刚度和拉伸刚度的影响,为柔性铰链结构参数的确定提供理论依据。采用有限元分析方法对位移放大机构进行了静力学分析和模态分析,分析结果表明,位移放大机构的放大倍数、输入刚度和输出刚度可以视为常数,放大倍数达到6.8,在输入位移为80μm的作用下强度能够满足要求。采用压磁方程描述GMM棒的磁机耦合关系,通过建立大位移微致动器的动力学模型仿真分析了其动态特性,分析结果表明大位移微致动器的时域特性和频域特性较好。同时,分析了大位移微致动器的结构参数对动态特性的影响,为大位移微致动器的动态设计和优化提供理论依据。论文对大位移微致动器进行了测试和实验研究,包括磁场特性、输出位移特性、稳定性以及位移放大机构的性能。研究结果表明,采用ANSYS软件建立大位移微致动器的三维有限元分析模型和分析结果正确；采用ANSYS软件分析位移放大机构的放大倍数与实验吻合；采用压磁方程描述的磁机耦合关系正确,稳态输出与实验结果吻合。