在现代科技领域中,对体积小、重量轻的大功重比、高效率及具有位移控制直线驱动器的要求越来越高。传统的驱动器功重量比低,且驱动器高速运转后需要减速装置变速,致使传动系统复杂、结构累赘。传统技术已不能满足科技发展的需求,现在,越来越多的智能材料被用做驱动元件。形状记忆合金因大功重比、集驱动传动和传感于一身、变形大等优点使得它在智能材料应用领域具有独特的应用前景。本文首先介绍了直线电机的分类,分析了智能材料的发展趋势,对可用于直线驱动器的智能材料进行了梳理,分析了他们优缺点,从中挖掘出本课题合适的驱动材料--Ni-Ti形状记忆合金。并对基于位移累加原理差动式形状记忆合金直线驱动器的工作原理做了阐述,设计出了具有较大行程的直线驱动器并做出实验样机。然后,给出了SMA本构关系,对Ni-Ti合金进行静态实验研究,获得合金丝的主要特性参数,分析了SMA材料的应力、应变、温度之间的关系,以此为理论基础,对SMA直线驱动器形变模型与性能作了研究。最后,选择漆包线加热和半导体冷却方式驱动,以及建立通过PIC单片机精确控制SMA驱动元件的加热和冷却的闭环控制系统。实验得出,该执行器输出力和位移比较大,且机构简单控制方便,通电电流在不破坏材料性能范围内,位移及变形速率随着电流的增大而增加,加上合适的冷却措施,大大提高了SMA直线驱动器的工作频率和输出力。为验证所设计的形状记忆合金驱动器的驱动性能,进行了温度控制实验和整个驱动器的驱动性能测试。结果表明:驱动器能够满足大推力、大行程的设计要求,并且由于采用步进累积方式,避免了中间态控制的难点,可实现较高精度的位移控制。总之,通过理论分析、试验样机的设计制作及其试验研究,证明了利用形状记忆合金实现机构的位移累加原理正确可行,可以通过调节电流大小对加热、冷却频率进行控制。为SMA直线驱动器的进一步研究提供了新的思路和方法。