机床与液压

作者：谯乾富，李笑

单位：广东工业大学机电工程学院；广东工业大学机电工程学院

关键词：尿道阀;SMA膜片;聚酰亚胺加热膜;尿动力学;温度控制

基金：国家自然科学基金面上项目（52075101）

为解决现有SMA驱动尿道阀存在植入部分结构复杂、响应速度低及安全性不高等问题，提出一种基于聚酰亚胺（PI）加热膜加热SMA膜片驱动的尿道阀，利用SMA膜片受热相变产生的弯曲变形实现尿道的启闭。建立PI加热膜-SMA膜片温升模型、SMA膜片刚度模型及复位弹簧回复力模型，设计PI加热膜材料参数和SMA膜片结构参数，通过尿道阀的驱动特性、启闭特性和温控策略仿真与实验，验证尿道阀原理的可行性和温控策略的有效性。结果表明：尿道阀原理可行，植入部分结构简单；SMA膜片在达到相变开始温度后开始产生驱动力，实验数据与仿真结果吻合良好；增加SMA膜片厚度可提高尿道阀开启速度和尿流率；在保证不漏尿的前提下，减小弹簧刚度可提高开启速度和尿流率；与直接加热相比，变功率温控策略将开启时间从15 s缩短至5 s，平均尿流率为17 mL；使用隔热硅胶垫确保了即使SMA膜片温度达到60 ℃，尿道温度仍在安全范围内，满足响应速度快与安全性高的设计要求。

来源：2025年第23期

《机床与液压》期刊编辑部

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